title: Charakterisierung der Wirkung ausgewählter GABA A-Liganden "in vitro" und "in vivo"
Creators: name: Kirnbauer, Erwin
Publisher: name: :none
Year: 2015

description: Hintergrund: γ-Aminobuttersäure (GABA) ist der wichtigste inhibitorische Neurotransmitter im Gehirn von Säugetieren. GABAA-Rezeptoren sind pentamere ligandengesteuerte Ionen-kanäle, deren Zusammensetzung, Funktion und Verteilung aufgrund von 19 unterschied-lichen Untereinheiten stark variieren kann. Fehlfunktionen des GABAergen Systems können über Dysbalancen der neuronalen Erregbarkeit unter anderem zu Angststörungen, Depres-sionen, Schlafstörungen und Epilepsie führen. Zahlreiche Modulatoren wie Benzodiazepine, Neurosteroide, Anästhetika und Antikonvulsiva können über allosterische Bindungsstellen den GABA-induzierten Chlorideinstrom verstärken und dadurch anxiolytische, sedierende und antikonvulsive Wirkungen hervorrufen. Problemstellung und Zielsetzung: Angststörungen haben unter den psychiatrischen Er-krankungen die höchste Prävalenz und werden aufgrund der hohen anxiolytischen Wirksam-keit häufig mit Benzodiazepinen behandelt. Diese wirken aber unselektiv an mehreren Sub-typen von GABAA-Rezeptoren und können daher zu unerwünschten Effekten wie Sedierung, Toleranz und Abhängigkeit führen. Deshalb wird an Untereinheiten-selektiven Wirkstoffen geforscht, welche eine vergleichbare Anxiolyse, möglichst ohne Nebenwirkungen hervor-rufen sollen. Im Rahmen meiner Diplomarbeit sollten nun ausgewählte Derivate des β2/3-selektiven Naturstoffes EK-0 in vitro und in vivo charakterisiert werden. Methoden: in vivo: Expression von α1β3γ2s-Rezeptoren in Xenopus laevis Oozyten, Messung der Potenzierung von IGABA durch EK-1, EK-2, EK-3, EK-4 mittels der 2-Mikroelektroden-Spannungsklemmtechnik und Bestimmung der Wirksamkeit (Emax) und Wirkstärke (EC50). In vivo: Untersuchung der dosisabhängigen Effekte von EK-1, EK-3, EK-5, EK-6 im Vergleich zu Diazepam auf das Verhalten von Mäusen im Open-Field- und Light/Dark-Choice-Test. Ergebnisse und Diskussion: in vitro war EK-1 gemessen an der EC50 das mit Abstand potenteste Derivat. Bei Modulation durch EK-2, EK-3 und EK-4 wurde der halbmaximale Effekt erst bei etwa 4x höheren Konzentrationen erreicht. Auch die Emax war bei EK-1 am stärksten ausgeprägt. Die maximale Potenzierung durch die anderen Derivate war mit 25% (EK-2), 40% (EK-3) und 35% (EK-4) signifikant niedriger. Im OF konnte nur bei der höchsten EK-6-Dosierung und bei Diazepam eine signifikante Sedierung beobachtet werden. Alle Derivate zeigten eine dosisabhängige Erhöhung der Anzahl der Rearings im Zentrum, was auf anxiolytische Effekte hindeuten könnte. Im LDT führten alle Derivate, ähnlich wie Diazepam zu einer dosisabhängigen, meist signifikanten Erhöhung der Zeit in der LA und zu einer vergleichbaren Erhöhung der Strecke in der LA. Somit konnte in diesem Test eine dem Diazepam entsprechende Anxiolyse erreicht werden, aber ohne Sedierung, da die Gesamt-strecke nur durch die höhere Diazepam-Dosierung verringert wurde. Diese Arbeit liefert einen weiteren Beitrag zur präklinischen Erforschung potentieller Anxiolytika.
description: Background: γ-aminobutyric acid (GABA) is the major inhibitory neurotransmitter in the mammalian brain. GABAA-receptors are pentameric ligand-gated ion channels differing in subunit assembly, function and distribution owing to 19 different subunits. Imbalances in neuronal excitability due to GABAergic dysfunctions can, e.g., lead to anxiety disorders, depressions, sleep disturbance and epilepsy. Numerous modulators like benzodiazepines, neurosteroids, anesthetics and anticonvulsants act on allosteric binding sites to enhance the GABA induced chloride influx generating anxiolytic, sedative and anticonvulsive actions. Aims: Anxiety disorders, the most prevalent among psychiatric disorders, are frequently treated by benzodiazepines based on their high anxiolytic efficacy. However, acting non-selectively on multiple GABAA-receptor subtypes, benzodiazepines can lead to unwanted effects like sedation, tolerance and dependence. Thus, there is a medical need for subunit-selective agents, which should elicit similar anxiolysis, preferably with no side-effects. Within my diploma thesis, selected derivatives of the natural β2/3-selective GABAA receptor modulator EK-0 should be characterized in vitro and in vivo. Methods: in vivo: expression of α1β3γ2s-receptors in xenopus laevis oocytes, measurement of the potentiation of IGABA through EK-1, EK-2, EK-3 and EK-4 by use of the 2-micro-electrode voltage clamp technique and determination of efficacy (Emax) and potency (EC50). In vivo: analysis of dose-dependent effects of EK-1, EK-3, EK-5 and EK-6 compared to Diazepam on the behaviour of mice in the open-field- and light/dark-choice-test. Results and discussion: in vitro, as measured by EC50, EK-1 was by far the most potent derivative. In contrast, EK-2, EK-3 and EK-4 were less potent, reaching the half maximal effect at 4-fold higher concentrations. Likewise, most pronounced modulation of α1β3γ2S receptors was observed for EK-1. The maximum potentiation by the other tested derivatives was significantly lower. In the OF, sedation could only be observed upon application of high doses of EK-6 and diazepam. None of the other derivatives reduced locomotion. In addition, a trend towards anxiolytic effects was observed for all tested derivatives. In the LDT, all studied derivatives led to a dose-dependent, increase in the time in the LA and to a comparable increase in the distance in the LA comparable to diazepam. Thus, all tested derivatives induced anxiolytic effects comparable, however without impairing locomotor activity. This work provides further insights into the preclinical exploration of potential anxiolytics.