velikost textu

Mechanisms of Activation and Modulation of Ion Channels Specific for Nociceptive Neurones

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:
Mechanisms of Activation and Modulation of Ion Channels Specific for Nociceptive Neurones
Název v češtině:
Mechanizmy aktivace a modulace iontových kanálů specifických pro nociceptivní neurony
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Bc. Filip Touška
Školitel:
RNDr. Viktorie Vlachová, Ph.D., DrSc.
Oponenti:
MUDr. Jiří Paleček, CSc.
RNDr. Rostislav Tureček, Ph.D.
Konzultant:
prof. Katharina Zimmermann, Ph.D.
Id práce:
94532
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra fyziologie (31-152)
Program studia:
Fyziologie živočichů (P1521)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
27. 9. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
nocicepce, bolest, NaV kanál, TRP kanál, NaV1.9, NaV1.8, TRPM8, TRPA1, TRPV1, ciguatoxin, crotalphine, kafr, teplotní preference, teplotní gradient
Klíčová slova v angličtině:
nociception, pain, NaV channel, TRP channel, NaV1.9, NaV1.8, TRPM8, TRPA1, TRPV1, ciguatoxin, crotalphine, camphor, temperature preference behavior, temperature gradient
Abstrakt:
Abstrakt Lidský organizmus detekuje potencionální škodlivé podněty z okolí pomocí specializovaných volných nervových zakončení v kůži, nociceptorů. Buněčné membrány těchto neuronů jsou vybaveny iontovými kanály, molekulárními senzory, které kódují vnější podněty ve formě akčních potenciálů a vedou je z periferie do vyšších mozkových center. Jedna z významných skupin těchto iontových kanálů je specifická podskupina teplotně citlivých TRP (transient receptor potential) receptorů následovaná iontovými kanály, které generují a vedou akční potenciály: napětově řízenými sodíkovými kanály. Porozumění molekulárním mechanizmům, které se na procesech aktivace těchto iontových kanálů podílejí, je zásadním předpokladem pro nalezení nových terapeutických přístupů pro léčbu bolesti. Charakterizovali jsme vlastnosti sodíkových kanálů podtypu NaV1.9 a NaV1.8 při působení vysokých (nociceptivních) teplot. Ukázali jsme, že aktivita NaV1.9 kanálů zesílená se stoupající teplotou významně přispívá ke vzniku a vedení akčního potenciálu v neuronech zadních kořenů míšních (DRG). Ciguatoxiny (CTX) jsou aktivační toxiny sodíkových kanálů, které způsobují závažné onemocnění ciguatera projevující se poruchami senzorických vjemů. Objasnili jsme mechanizmus CTX-indukované chladové alodynie, což je patologický jev, při kterém dochází ke vnímání neškodné teploty jako bolest. Ukázali jsme, že CTX působí prostřednictvím skupiny TRPA1-pozitivních, peptidergních C-vláken a specifické skupiny A-vláken, kde je působení CTX nezávislé na TRPA1. P-CTX- 1 (Pacific-Ciguatoxin Subtype-1) neaktivuje TRPA1 přímo, ale jeho aktivita je potencována nepřímým mechanizmem. P-CTX-1 také účinně stimuluje uvolňování CGRP (Calcitonin Gene-Related Peptide) z nervových zakončení. Aplikace P-CTX-1 na myší kůži způsobí uvolnění CGRP převážně aktivací kanálů NaV1.9 a kombinace NaV1.7 a NaV1.1. V další části jsme osvětlili analgetický mechanizmus působení crotalphinu, 14- aminokyselinového peptidu z jedu chřestýše brazilského (Crotalus durissus terrificus), na periferní nervový systém. Zjistili jsme, že crotalphine selektivně aktivuje a následně desenzitizuje TRPA1, a tím dochází k analgetickému působení. Věnovali jsme se určení mechanizmu působení známé přírodní účinné látky proti bolesti, kafru, na nociceptory a na molekulární úrovni na TRPV1 receptor. V poslední části předložené dizertační práce jsme vytvořili a testovali nové experimentální zařízení: kruhový termální gradient pro behaviorální experimenty. Účelem tohoto zařízení je kvantitativně vyhodnotit pohyb myši a sledování teploty povrchu, na kterém se pohybuje, a který jako svoji teplotně komfortní zónu vyhledá. Ukázali jsme rozdílné teplotně preferenční vlastnosti knockout myší TRPA1-/-, TRPM8-/- a TRPM8/A1/-/-.
Abstract v angličtině:
Abstract Human body detects potentially damaging stimuli by specialized sensory nerve endings in the skin, the nociceptors. Their membranes are equipped with ion channels, molecular sensors, coding the outside stimuli into the trains of action potentials and conducting them to the higher brain centers. The most prominent group of transduction ion channels is the transient receptor potential (TRP) channel family followed by ion channels responsible for generation and conduction of action potentials from the periphery to the brain, the voltage-gated sodium channels (VGSCs). Understanding the mechanisms how particular stimulus is encoded and processed is of particular importance to find therapeutics for various types of pain conditions. We characterized the properties of VGSC subtypes NaV1.9 and NaV1.8 at high temperatures. We showed that NaV1.9 undergo large increase in current with increasing temperatures and significantly contribute to the action potential generation in dorsal root ganglion (DRG) neurons. Ciguatoxins (CTXs) are sodium channels activator toxins causing ciguatera fish poisoning, a disease manifested by sensory and neurological disturbances. We elucidated the mechanism of CTX- induced cold allodynia, a pathological phenomenon where normally innocuous cool temperatures are perceived as pain. We showed that CTX actions manifest in TRPA1-expressing peptidergic C-fibers and also A-fibers in a TRPA1-independent way. The most potent ciguatoxin subtype, P-CTX-1 (Pacific- Ciguatoxin Subtype-1), did not directly activate TRPA1, but this channel was stimulated through an indirect mechanism. CTXs are also effective in releasing calcitonin-gene related peptide (CGRP) from nerve terminals. We showed that P-CTX-1 induces CGRP release from the mouse skin mainly through NaV1.9, and the combined activation of NaV1.7 and NaV1.1. Next, we investigated the actions of crotalphine, a 14-amino acid analgesic peptide from the venom of rattlesnake Crotalus durissus terrificus, on peripheral nervous system. We found that crotalphine selectively activates and subsequently desensitizes TRPA1, thus exerting the analgesic effects. In the next part, we focused on determining the mechanism of action of well-known topical remedy for pain, the camphor, on nociceptors and elucidating the molecular action of camphor on TRPV1 specifically. In the last part, we introduced an improved thermal gradient behavioral assay for testing the temperature preference of mice in an unbiased circular running track. It allowed discerning exploratory behavior from thermal selection behavior. This setup shed light on different temperature preference of TRPA1-/-, TRPM8-/- and TRPM8/A1/-/- mice.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Bc. Filip Touška 480 kB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Bc. Filip Touška 18.11 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Bc. Filip Touška 163 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Bc. Filip Touška 144 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Bc. Filip Touška 2.94 MB
Stáhnout Posudek oponenta MUDr. Jiří Paleček, CSc. 179 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Rostislav Tureček, Ph.D. 325 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 125 kB