dc.contributor.author
Spahn, Viola
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:39:31Z
dc.date.available
2011-02-03T09:20:39.198Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2849
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-7050
dc.description.abstract
Transient Receptor Potential Vanilloid 1 (TRPV1) is a ligand-gated ion channel
expressed on sensory nerves that responds to noxious heat, protons, and
chemical stimuli such as capsaicin. TRPV1 plays a critical role in the
development of tissue injury, inflammation or nerve lesions. Transient
Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1), strongly co-expressed with TRPV1, is
also activated by compounds that cause a pungent burning sensation. TRPA1
functioned as a downstream target for components of the inflammatory milieu
that elicit nociceptor excitation and pain hypersensitivity. Opioids such as
morphine have been used widely for the treatment of many types of acute and
chronic pain. Application of morphine leads to a dissociation of G-proteins
and causes a reduced activity of adenylylcyclases (AC), resulting in a lower
amount of cAMP. However, opioid withdrawal following chronic activation of the
µ opioid receptor (MOR) induces AC superactivation and subsequently an
increase in cAMP and Protein Kinase A (PKA) activity. The aims of this
doctoral thesis were, first, to investiagate the modulation of the activity of
TRPV1 during opioid withdrawal and second, the influence of TRPA1 stimulation
on TRPV1 activity. The activity of TRPV was significantly increased during
opioid in a cAMP and PKA sensitive manner. This sensitization was reversed by
inhibiting ACs, silencing AC 3 and mutating PKA phosphorylation sites
threonine 144 and serine 774. Furthermore, the paw withdrawal latency of male
Wistar rats was significantly decreased and the nocifensive behaviour was
significantly enhanced during opioid withdrawal. These results indicate a new
mechanism underlying hyperalgesia during opioid withdrawal in the peripheral
nervous system, which might offer new possibilities to treat withdrawal-
induced painful sensations in patients. In the second part of the study, it
was proven that TRPA1 activation sensitizes TRPV1 activity in a calcium and
cAMP/PKA dependent manner. TRPA1 stimulation enhanced TRPV1 phosphorylation
and the involvement of PKA phosphorylation sites serine 116 and serine 774 was
shown. Finally, we also detected a calcium sensitiv increased TRPV1 activity
after TRPA1 activation in dorsal root ganglion neurons. In summary, the
current study delineates the sensitization of TRPV1 by two independent
experimental and clinical settings. First, the sensitization of TRPV1 during
opioid withdrawal and second, the sensitization of TRPV1 via activation of
TRPA1. Both topics share the same intracellular signalling pathway: The action
of AC, subsequent translocation and activation of PKA due to increased cAMP
levels and phosphorylation of TRPV1 at several PKA phosphorylation residues.
de
dc.description.abstract
Der Ionenkanal Transient Receptor Potential Vanilloid 1 (TRPV1) ist auf
sensorischen Nervenfasern exprimiert, welche auf Hitze, Protonen und chemische
Reize wie Capsaicin reagieren. TRPV1 ist entscheidend an der Entstehung von
Schmerz und der thermalen Hyperalgesie unter Entzündungsbedingungen beteiligt.
Der Ionenkanal Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) ist mit TRPV1
stark ko-exprimiert und wird ebenfalls durch Stoffe aktiviert, die als scharf
und brennend empfunden werden. Er ist sowohl an der Nozizeptorerregung als
auch an der Schmerzsensitivierung während einer Entzündung beteiligt. Der
Einsatz von Opioiden wie Morphin wird vielfach zur Linderung akuter und
chronischer Schmerzsyndrome eingesetzt. Opioide bewirken die Aktivierung der
Opioidrezeptoren, was die Dissoziation des gekoppelten G – Proteins
hervorruft. Nachfolgend werden die Adenylatzyklasen (AC) inhibiert, die cAMP-
Bildung gehemmt und demzufolge die cAMP-abhängige Protein Kinase A (PKA) nicht
aktiviert. Die PKA ist entscheidend an der Sensitivierung und Resensitivierung
des TRPV1 beteiligt. Ihre Hemmung resultiert in einer geringeren Aktivität des
TRPV1. Andererseits induziert der Entzug von chronisch applizierten Opioiden
eine „Superaktivierung“ der AC und somit einen Anstieg des cAMP-Gehaltes und
Protein Kinase A (PKA) Aktivität. In dieser Dissertation sollte untersucht
werden, ob und wie 1) die Aktivität von TRPV1 während des Opioidentzugs
moduliert wird und 2) ob die TRPA1 Stimulation einen Einfluss auf die TRPV1
Aktivität hat. Es wurde gezeigt, dass die Aktivität von TRPV1 während des
Opioidentzug signifikant erhöht ist. Dieser Mechanismus war cAMP und PKA
abhängig. Die Sensitivierung konnte durch das Inhibieren der AC Aktivität
insbesondere der Isoform 3 aufgehoben werden. Des Weiteren führte die Mutation
der PKA Phosphorylierungsstellen Threonin 144 und Serin 774 zu einer Aufhebung
der Sensitivierung. Durch Verhaltensexperimente an männlichen Wistar Ratten
konnte weiterführend gezeigt werden, dass TRPV1 eine fundamentale Rolle an der
peripheren Schmerzüberempfindlichkeit während des Opioidentzugs spielt. Im
zweiten Teil der Arbeit wurde gezeigt, dass die TRPA1 Aktivierung zu einer
TRPV1 Sensitivierung führt. Die Aktivierung des TRPA1 führt zu einem Einstrom
von insbesondere Kalziumionen, die kalzium-sensitive AC aktivieren können. Die
erhöhte AC Aktivität resultierte in einem erhöhten cAMP-Spiegel, somit zur
Translokation der PKA und schlussendlich zur Phosphorylierung und
Sensitivierung des TRPV1. Zusammenfassend beschreibt die vorliegende Arbeit
die Sensitivierung von TRPV1 in zwei unabhängigen experimentellen und
klinischen Situationen. Erstens, die Sensitivierung von TRPV1 während des
Opioidentzugs und zweitens, die Sensitivierung des TRPV1 nach TRPA1
Aktivierung. Beide Themengebiete teilen den gleichen intrazellulären
Signalweg: Die Aktivität der AC mit anschließender Translokation and
Aktivierung der PKA, welche TRPV1 an bestimmten PKA Phosphorylierungsstellen
phosphoryliert und somit sensitiviert. Diese Beobachtungen zeigen neue
Erklärungsmöglichkeiten zur Entstehung thermaler Hyperalgesie im peripheren
Nervensystem während des Opioidentzugs und nach TRPA1 Stimulation.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
µ-opioid receptor
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Interaction of Transient Receptor Potential Vanilloid 1 (TRPV1) with G-protein
coupled receptors and TRP ion channels
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Christian Zöllner
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Monika Schäfer-Korting
dc.date.accepted
2011-01-28
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000021047-9
dc.title.translated
Interaktion des Transient Rezeptor Potential Vanilloid 1 (TRPV1) mit G-Protein
gekoppelten Rezeptoren und TRP Ionenkanälen
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000021047
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000008948
dcterms.accessRights.dnb
free
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open access