velikost textu

Interakce muskarinových receptorů a cholinesterasy: Studie funkcí inhibitorů esterasy u potkana.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Interakce muskarinových receptorů a cholinesterasy: Studie funkcí inhibitorů esterasy u potkana.
Název v angličtině:
Interactions of muscarinic receptors and choline esterases: Functional examinations of esterase inhibitors in the rat.
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Kumar Uday Killi, Ph.D.
Školitel:
Prof. Ing. Vladimír Wsól, Ph.D.
Oponenti:
doc. MUDr. Miloš Broďák, Ph.D.
Prof. Dick Delbro, Ph.D.
Konzultant:
Prof. Gunnar Tobin, O.D., Ph.D.
Id práce:
104818
Fakulta:
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové (FaF)
Pracoviště:
Katedra biochemických věd (16-16160)
Program studia:
Biochemie (P1406)
Obor studia:
Patobiochemie a xenobiochemie (DPX4)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
24. 9. 2015
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
Abstrakt Univerzita Karlova v Praze Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra biochemických věd Kandidát: Uday Kumar Killi, M.Sc. Školitel: Prof. Ing. Vladimír Wsól, Ph.D. Konzultant: Prof. Gunnar Tobin, D.D.S., Ph.D. Název disertační práce: Interakce muskarinových receptorů a cholinesterasy: Studie funkcí inhibitorů esterasy u potkana. Parasympatický nervový systém reguluje životně důležité tělesné funkce přes cholinergní přenos. Acetylcholin, fylogeneticky starý neurotransmiter, působí na nikotinové receptory v gangliích a muskarinové receptory nacházející se na žlázách a hladkém svalstvu. Muskarinové receptory patří do velké skupiny receptorů spřažených s G proteinem. Existuje celkem pět subtypů muskarinových receptorů (M1-M5), které v závislosti na typu působí excitaci nebo inhibici. V synaptické štěrbině je acetylcholin hydrolyzován acetylcholinesterasou. Právě inhibice této acetylcholinesterasy, např. pomocí pesticidů, způsobuje akumulaci acetylcholinu v synaptické štěrbině vedoucí k nadměrné stimulaci cholinoceptorů. Muskarinové receptory a acetylcholinesterasy jsou důležité terapeutické cíle v mnoha onemocněních, jakými jsou neurodegenerativní poruchy, poruchy dolních močových cest, kardiovaskulární poruchy, nebo onemocnění dýchacích cest. V lékové terapii jsou občas používány antagonisté muskarinových receptorů, ale díky vysoce konzervované orthosterické doméně muskarinových receptorů ztrácí selektivitu vůči jednotlivým podtypům, což by mohlo být prospěšné z pohledu možných nežádoucích účinků. Vyvíjeny jsou alosterické (sekundární vazebná místa) modulátory, které působí selektivně na jednotlivé muskarinové subtypy receptorů, a které poskytují nevé možnosti ve vývoji nových léčiv. Jedním takovým alosterickým modulátorem je obidoxim, který kombinuje účinek antimuskarinový s inhibicí esterasy. V této práci byly studovány tři typy sloučenin - silný inhibitor cholinesterasy (fysostigmin), slabý inhibitor cholinesterasy vykazující antagonismus vůči muskarinovému receptoru (např obidoxim) a "selektivní" antagonista muskarinového M2 receptoru (methoktramin). Obidoxim má "selektivní" antagonistický profil k M2 receptoru. Cílem práce bylo zjistit funkční význam muskarinových M2/M3 receptorů ve vztahu k inhibici acetylcholinesterasy. Častý výskyt muskarinových M2 receptorů na hladkém svalstvu dýchacích cest a dolních močových cest mátlo vědce po mnoho let. Současné farmakologické přístupy využívané v této práci nám umožnily studovat a objevovat nové interakční mechanismy M2 a M3 muskarinových receptorů, které mohou mít zásadní význam pro toxicitu ve farmakoterapii využívající inhibici esterasy. Metodika: Funkční studie byly prováděny na izolovaných orgánech (potkaní atrium a proužky močového měchýře) s použitím orgánové lázně in vitro. V in vivo experimentech byly u anestetizovaných potkanů studovány srdeční frekvence a tlak v močovém měchýři. Klíčová zjištění: Výsledky potvrzují, že obidoxim vykazuje antimuskarinové účinky a že inhibiční profil vykazuje selektivitu k M2 receptoru. Antimuskarinový účinek je pak mnohem menší než účinek vyvolaný atropinem. Výsledky rovněž ukazují, že se inhibice esterasy a antagonismus muskarinových receptorů projeví v závislosti na koncentraci a dávce studované látky. Dosavadní výsledky také objevují novou roli M2 muskarinových receptorů, a to že, alespoň při nízké intenzitě cholinergní stimulace, stabilizují močový měchýř způsobem málo citlivým vůči acetylcholinu. Tato zjištění bychom měli mít na paměti při podávání látek, které zvyšují cholinergní účinky současně s projevy antagonismu vůči muskarinovému M2 receptoru. V důsledku toho, při použití reaktivátorů acetylcholinesterasy, je důležité podávat oximové reaktivátory, které vykazují nižší afinitu k M2 muskarinovému receptoru. Závěr: Tato disertační práce prokazuje, že stimulace muskarinových M2 receptorů při nízké hladině acetylcholinu v synaptické štěrbině inhibuje kontrakční odezvy vyvolané muskarinovým M3 receptorem. Toxicita reaktivátorů cholinesteras může být spojena s dříve popsaným antimuskarinovým profilem receptoru M2. Propojení muskarinového M2 a M3 receptoru by tak mohlo vyvolat protichůdný mechanismus v léčbě využívající inhibici acetylcholinesterasy, pokud budou použity reaktivátory typu obidoximu. Klíčová slova: atrium, močový měchýř, cholinoceptory, acetylcholinesterasa, muskarinové receptory, inhibitory acetylcholinesterasy, physostigmin, obidoxim, antagonisté muskarinu, atropin, methoktramin, přeslech, agonisté muskarinu, metacholinu, acetylcholin.
Abstract v angličtině:
Abstract Charles University in Prague Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Biochemical Sciences Candidate: Uday Kumar Killi, M.Sc Supervisor: Prof. Ing. Vladimír Wsól, Ph.D. Co- Supervisor: Prof. Gunnar Tobin, D.D.S., Ph.D. Title of Doctoral Thesis: Interactions of muscarinic receptors and choline esterases: Functional examinations of esterase inhibitors in the rat. The parasympathetic nervous system regulates a number of vital body functions. The neurotransmission within the parasympathetic nervous system is exerted by acetylcholine, a phylogenetic old neurotransmitter, which acts on nicotinic and muscarinic receptors. Whilst the nicotinic receptors are located in the ganglia, the muscarinic receptors are located on the glands and smooth muscles. The muscarinic receptors belong to the large group of G glycoprotein- coupled receptors. Five subtypes exist of the muscarinic receptor (M1-M5), which can be either excitatory or inhibitory depending on subtype. Within the synaptic cleft, acetylcholinesterase hydrolyses acetylcholine and the inhibition of acetylcholinesterase, by for instance pesticides, causes accumulation of acetylcholine at the synaptic cleft, which in turn causes overstimulation of cholinoceptors. Muscarinic receptors and the acetylcholinesterase are important therapeutic targets in many disorders such as neurodegenerative disorders, disorders of the lower urinary tract, of the cardiovascular and of the respiratory tract. Muscarinic antagonists are sometimes used in drug therapies. However, because of the highly conserved orthosteric (primary binding) domain of muscarinic receptors they lack receptor subtype selectivity, which would be a beneficial feature in the perspective of adverse effects. Allosteric (secondary binding sites) modulators, which act on muscarinic receptor subtypes, have been developed and they may provide new possibilities in future drug development. One drug of interest is obidoxime, which is suggested to be an allosteric modulator and which combines both esterase inhibition and antimuscarinic effects. In the present thesis, three types of compounds have been used – a potent cholinesterase inhibitor (physostigmine), weak cholinesterase inhibitors which express muscarinic receptor antagonism (e.g. obidoxime) and a “selective” muscarinic M2 receptor antagonist (methoctramine). Obidoxime has a M2 “selective” antagonistic profile. The goal of the thesis was to determine the functional significance of muscarinic M2/M3 receptors in the state of acetylcholinesterase inhibition. The frequent occurrence of muscarinic M2 receptors on the smooth muscle within the respiratory and lower urinary tract has puzzled researchers for many years. Now, the pharmacological tools employed in the current thesis enabled us to study and discover new interaction mechanisms between muscarinic M2 and M3 receptors, which may be of utter significance for toxicity problems in the pharmacotherapy of esterase inhibition. Methods: The functional studies were performed on isolated organs (rat atrium and urinary bladder strips) using in vitro organ bath experiments. In in vivo experiments, heart rate and urinary bladder pressure were studied in anaesthetized rats. Key Findings: The results confirms that obidoxime exerts anti-muscarinic effects and that the muscarinic receptor inhibition profile shows M2 receptor selectivity. This antimuscarinic effect is much smaller than the effect of atropine. The results also indicate that the esterase inhibition and the muscarinic receptor antagonism occur at different concentrations and dose levels. The current results also suggest a new role for the muscarinic M2 receptors, namely that they, at least at low intensity of cholinergic stimulation, also stabilize the bladder in the way of not being too sensitive towards acetylcholine. The findings should be considered when administering compounds that enhance cholinergic effects simultaneously with exerting muscarinic M2 receptor antagonism. Consequently, when using acetylcholinesterase reactivators, it seems reasonable to administer an oxime reactivator with less pronounced muscarinic M2 receptor affinity. Conclusions: The present thesis shows that stimulation of muscarinic M2 receptors inhibits muscarinic M3 receptor-evoked contractile responses at low concentrations of acetylcholine in the synaptic cleft. The toxic effect of cholinesterase reactivators may be coupled to the previously described antimuscarinic M2 receptor profile. The muscarinic M2 and M3 receptor crosstalk could thus be a counteracting mechanism in the treatment of acetylcholinesterase inhibition when using reactivators, such as obidoxime. Key words: Atria, Urinary Bladder, Cholinoceptors, Acetylcholinesterase, Muscarinic Receptors, Acetylcholinesterase Inhibitors, Physostigmine, Obidoxime, Muscarinic Antagonists, Methoctramine, Atropine, Crosstalk, Muscarinic Agonists, Methacholine, Acetylcholine.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Kumar Uday Killi, Ph.D. 3.49 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Kumar Uday Killi, Ph.D. 185 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Kumar Uday Killi, Ph.D. 258 kB
Stáhnout Posudek vedoucího Prof. Ing. Vladimír Wsól, Ph.D. 329 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. MUDr. Miloš Broďák, Ph.D. 600 kB
Stáhnout Posudek oponenta Prof. Dick Delbro, Ph.D. 189 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby Doc. Ing. Barbora Szotáková, Ph.D. 265 kB