title: Einfluss des β-Subtyps auf die Modulation von GABAA-Rezeptoren durch ausgewählte Liganden
Creators: name: Hufnagel, Martina
Publisher: name: :none
Year: 2017

description: Hintergrund: GABAA-Rezeptoren zählen zu den wichtigsten neuroinhibitorischen Rezeptoren im Gehirn. GABAA-Rezeptor-Modulatoren werden aufgrund ihrer anxiolytischen, sedierenden, antikonvulsiven und muskelrelaxierenden Wirkungen zur Therapie zahlreicher Erkrankungen eingesetzt. Diese Substanzen sind wirksame Therapeutika, aber aufgrund ihrer meist unselektiven Interaktion mit zahlreichen GABAA-Rezeptor-Subtypen oft mit einer Reihe von Nebenwirkungen verbunden. Die Identifikation subtyp-selektiver Liganden steht daher im Vordergrund, um Substanzen mit spezifischerem Wirkprofil und einer reduzierten Anzahl unerwünschter Begleitwirkungen zu entwickeln. Zielsetzung: Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde die β-subtypspezifische Modulation von GABA-induzierten Chlorid-Strömen (IGABA) durch fünf Derivate (MH340, MH346, MH350, MH409, MH 661) des Naturstoffes Valerensäure (VA) an α1β1γ2S, α1β2γ2S und α1β3γ2S GABAA-Rezeptoren untersucht. Methode: Expression von α1β1γ2S, α1β2γ2S und α1β3γ2S GABAA-Rezeptoren in Xenopus laevis Oozyten und Messung der konzentrationsabhängigen Modulation von IGABA durch die Derivate mittels der 2-Mikroelektroden-Spannungsklemmtechnik. Ergebnisse und Diskussion: Die höchste Potenzierung von IGABA erreichte Derivat MH409 an α1β1γ2S Rezeptoren (Emax= 2206,7 ± 217,0%, n=5). Auch an β2/3-haltigen Rezeptoren wurde die GABAEC5-7 durch MH409 signifikant stärker potenziert als durch VA (Emax an β2: 1439,9 ± 101,0%, n=4; β3: 1118,3 ± 44,4%, n=3). MH409 ist damit das erste Valerensäure-Derivat, das eine wirksame und potente Modulation von β1-Rezeptoren aufweist. Derivat MH661 potenzierte IGABA ebenso an allen Rezeptorsubtypen signifikant stärker als VA (Emax an β1:417,5 ± 36,4%, n=3; β2: 1227,8 ± 140,4%, n=7; β3: 1260,6 ± 165,6%, n=6), die β2/3-Selektivität des Ausgangsstoffes blieb jedoch erhalten. Derivat MH340 potenzierte IGABA, verglichen mit VA, ähnlich stark (Emax an β1: 141,6 ± 52,2%, n=8; β2: 629,6 ± 124,0%, n=6; β3: 503,2 ± 68,0%, n=7), wies allerdings eine geringere Potenz auf. Die Derivate MH346 und MH350 modulierten α1β2/3γ2S Rezeptoren nur marginal und α1β1γ2S nicht signifikant. Diese Arbeit zeigt, dass Modifikation am Molekül der Valerensäure die Wirksamkeit, Potenz und die β-Subtyp-Selektivität drastisch beeinflussen. Ob und wie sich diese Modifikationen auf die Interaktion dieser Liganden mit deren Bindungsstellen am GABAA-Rezeptor sowie deren Wirkungen in vivo auswirken, sollte Fokus weiterer Untersuchungen sein.
description: Background: GABAA receptors represent the most important inhibitory neurotransmitter receptors in the brain. GABAA receptor modulators display anxiolytic, sedative, anticonvulsive and muscle relaxant effects and are therefore used to treat several disease states. These compounds are effective therapeutics, but are associated with several side effects due to their unselective modulation of several GABAA receptor subtypes. Therefore, the identification of subtype-selective ligands is crucial to develop compounds offering a more specific pharmacological profile and less side effects. Aim: β-subunit specific modulation of GABA-induced currents (IGABA) by five valerenic acid (VA) derivatives (MH340, MH346, MH350, MH409, MH661) was studied on α1β1γ2S, α1β2γ2S und α1β3γ2S GABAA receptors. Method: α1β1γ2S, α1β2γ2S und α1β3γ2S GABAA receptors were expressed in Xenopus laevis oocytes and the concentration-dependent modulation of IGABA by was measured by means of the 2-microelectrode voltage clamp technique. Results and discussion: The most pronounced potentiation of IGABA was detected with derivative MH409 on α1β1γ2S receptors (Emax= 2206,7 ± 217,0%, n=5). This derivative also modulated β2/3-containing receptors more efficaciously compared to VA (Emax at β2: 1439,9 ± 101,0%, n=4; β3: 1118,3 ± 44,4%, n=3); Thus, derivative MH409 is the first reported valerenic acid derivative with pronounced efficacy and potency on β1-containing GABAA receptors. Derivative MH661 also displayed higher efficacy than VA on all tested receptor subtypes (Emax at β1: 417,5 ± 36,4%, n=3; β2: 1227,8 ± 140,4%, n=7; β3: 1260,6 ± 165,6%, n=6), however with preserved β2/3 subunit selectivity. Derivative MH340 modulated IGABA on all tested subtypes with comparable efficacy than VA (Emax at β1: 141,6 ± 52,2% n=8; β2: 629,6 ± 124,0%, n=6; β3: 503,2 ± 68,0%, n=7), but displayed reduced potency). Two derivatives, MH346 and MH350, showed only residual activity on β2/3-containing receptors and did not significantly modulate β1-receptors. This works shows, that modification to the VA molecule significantly alter efficacy, potency and β-subunit selectivity. Future studies are needed to analyse the impact of these modifications to the interaction with corresponding binding sites and the in vivo activity of these ligands.