Molecular mechanisms of the effects of uncompetitive NMDA-antagonist MK-801 on CREB related transcription factors

Storvik Markus 28.6.2004\nFarmaseuttinen tiedekunta\nNeurobiologia\nMolecular mechanisms of the effects of uncompetitive NMDA-antagonist MK-801 on CREB related transcription factors(NMDA-salpaajat vaikuttavat geenien luentaan CREB-molekyylin kautta)\nVastaväittäjä: professori Astrid Laegreid, Tronhdeimin yliopisto, Norja\nKustos: dosentti Garry Wong, Kuopion yliopisto Väitöskirjan tiivistelmä:\n\nVäitöskirjatyössä tutkittiin, kuinka kilpailemattomat NMDA-salpaajat vaikuttavat hermoyhteyksien pitkäkestoisille muutoksille tärkeiden geenien luentaan. Erityisesti keskityttiin hermostolle tärkeän CREB-luentatekijän ja sen modulaattorien toiminnan, aktiivisuuden ja määrien muutoksiin. Lisäksi tutkittiin geenien ilmenemisprofiili käyttäen 250 ja 14500 tunnistimen DNA-mikrosiruja. Tutkimalla geenien ilmenemistä tällä vasta viime vuosina kehitetyllä tekniikalla voidaan havaita tuhansien geenien luennan muutokset yhdellä kertaa, tutkia lääkeaineiden vaikutusmekanismeja ja etsiä uusia vaikutuskohtia tulevaisuuden lääkeaineita varten. Lisäksi kartoitettiin, mitkä ovat NMDA-salpaajien vaikutukset AMPA- ja metabotropisten glutamaattireseptorien geenien luentaan, sillä ne toimivat aivoissa yhdessä NMDA-reseptorien kanssa.\n\nKilpailemattomat NMDA-reseptorin salpaajat, esim. ditsosilpiini (MK-801), ketamiini ja memantiini, estävät aivojen välittäjäaineena toimivan glutamaatin vaikutuksia välittävän NMDA-reseptorin toimintaa. Näitä lääkeaineita käytetään muun muassa nukutusaineina ja hermorappeumasairauksien hoidossa. Lisäksi niillä on masennusta poistavia vaikutuksia, epilepsiakohtauksia hillitsevää tehoa sekä joidenkin tutkimusten mukaan päihderiippuvuuden mekanismeja estäviä vaikutuksia. Kuitenkin vahvimmat näistä aineista aiheuttavat psykoosin kaltaisia oireita suurina annoksia. NMDA-salpaajien välittömät vaikutusmekanismit tunnetaan hyvin. Sen sijaan pitkäaikaisvaikutteiset mekanismit eivät ole täysin selvillä.\n\nHermoimpulssit ja aktivaatio hermosoluissa aiheuttavat muutoksia proteiinien toiminnassa. Pitkäkestoisiin muutoksiin tarvitaan uusien proteiinien tuottamista DNA:han sisältyvien ohjeiden eli geenien mukaan. Tätä säätelevät luentatekijät, joista CREB-niminen proteiini on merkittävä, koska hermostossa välittyvät impulssit vaikuttavat CREBin aktiivisuuteen kalsiumin ja muiden solunsisäisten lähettien välityksellä, ja CREB on merkittävä välittäjä hermosolujen välisten yhteyksien vahvistumisen ja muistin toiminnan kannalta. Lisäksi CREB liittyy ilmeisesti mekanismeihin, jotka säätelevät huumausaineaddiktioiden neurokemiallista perustaa. Kilpailemattomat NMDA-reseptorisalpaajat, kuten ditsokilpiini (MK-801) sitoutuvat NMDA-reseptorikanavaan ja estävät kalsium-ionien virtaamisen solujen sisälle. Tällöin CREB-proteiinin aktiivisuus muuttuu ja geenien luennassa tapahtuu muutoksia. Keskushermoston monimutkaisen rakenteen ja toimintatavan takia osa NMDA-salpaajien vaikutuksista on vaikeasti ymmärrettäviä, ja muutoksia tapahtuu sellaistenkin geenien luennassa ja proteiinien määrissä, joita ei voi ennalta odottaa.\n\nVäitöskirjassa havaittiin NMDA-salpaajien aiheuttavan muutoksia CREB-proteiinin ilmenemismäärässä, toiminnassa ja sen säätelytekijöiden toiminnassa. CREB-proteiinin sukulaiset ja sen säätelijät, jotka kuuluvat CREM-geenin tuotteisiin, lisääntyivät voimakkaasti, mutta ohimenevästi NMDA-salpaajan annon jälkeen. Voimakkaimmin lisääntyi CREBin toimintaa estävä ICER-muoto. Nämä tulokset tarkoittavat sitä, että lyhytkestoinen NMDA-salpaajakäsittely kykenee muuttamaan CREB-tekijän toimintaa ja sen kohdegeenien luentaa hermosoluissa.\n\nDNA-mikrosirututkimuksessa vertasimme geenien ilmenemistä rotan aivojen parietaali- ja etuaivokuorella sekä nucleus accumbens -aivoalueella kokaiinin, MK-801:n sekä näiden yhdistelmien annon jälkeen. Tutkimuksessa löytyi yli 800 kandidaattigeeniä, joihin kuului lukuisa joukko geenien luentaa sääteleviä tekijöitä sekä solunsisäisiä viestinviejiä. Muutokset näiden geenien mukaan tuotetuissa proteiineissa ovat avainasemassa, kun hermosoluissa tapahtuu niiden toimintaan vaikuttavia muutoksia. Lisäksi eri kokeessa havaittiin NMDA-salpaajien muuttavan glutamaattireseptorien useiden alatyyppien ilmenemistä.\n\nTulokset voivat tarjota tärkeää tietoa suunniteltaessa paremmin aivojen glutamaattijärjestelmään tehtäviä farmakologisia ja molekulaarisia tutkimuksia sekä tutkittaessa mahdollisuuksia neurokemiallisesti hoitaa päihderiippuvuuksia.\nKuopion yliopiston julkaisuja G. A.I. Virtanen -instituutti. ISBN 951-781-380-5\nKuopion yliopisto\nViestintä\ntiedotus@uku.fi

ISBN-10:
951-781-380-5
Kieli:
eng
Sivumäärä:
82 s.
Tekijät:
Storvik Markus(diss)
Tuotekoodi 019900
20,00 €