dc.contributor.author
Schreiter, Anja
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:35:52Z
dc.date.available
2011-01-28T12:13:46.553Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6238
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-10437
dc.description.abstract
Opioids are the strongest analgesics for chronic pain but their action is
limited by serious central nervous system (CNS) side effects (e.g. nausea,
addition, dependence). In contrast, activation of opioid receptors on
peripheral sensory neurons inhibits pain without CNS adverse effects. This can
be achieved by exogenously applied opioids and endogenous opioid peptides
released from immune cells migrating to inflamed tissue. Nevertheless, opioid
peptides are susceptible to enzymatic inactivation. Opioid degradation by
peptidases such as aminopeptidase N (APN) and neutral endopeptidase (NEP) was
examined in the CNS and leukocytes from healthy animals and humans. We
hypothesized that blockade of APN and NEP in inflamed tissue prevents opioid
peptide catabolism and locally ameliorates pain. Our major goal was to
identify the cellular sources of APN and NEP and their relative catabolic
preferences towards opioid peptides Met-enkephalin (MENK), Leu-enkephalin
(LENK), dynorphin A (DYN) and endorphin (END) in inflammatory pain. As a model
of such condition we employed a complete Freund’s adjuvant-induced unilateral
hind paw inflammation in rats. To inactivate peptidases we used bestatin and
thiorphan to selectively block APN and NEP, respectively, as well as P8B
having equal selectivity for both enzymes. As peptidase sources we
investigated immune cells and peripheral nerves. Flow cytometry revealed APN
and NEP on macrophages and granulocytes, but not on T lymphocytes from
inflamed paws. In vitro, the activity of APN and NEP was determined
photospectrometrically as degradation of their specific substrates Ala-βNA and
Suc-Ala-Ala-Phe-p-NA, respectively, incubated with leukocyte membranes or
suspensions of sciatic nerve peripheral terminals. Accumulation of the
respective metabolites βNA and pNA was dose-dependently prevented by bestatin,
thiorphan and P8B. Incubation of leukocyte membranes or nerve suspensions with
exogenously applied MENK, LENK, DYN and END led to their degradation. In both
tissue preparations, the catabolism of MENK and LENK, but not of END, was
dose-dependently and fully prevented by a combination of bestatin and
thiorphan or by P8B alone. Additionally, the inhibitors prevented degradation
of DYN in nerve suspensions. In vivo, concomitant injection of thiorphan and
bestatin or of P8B into inflamed paws decreased pain in response to noxious
pressure. These antinociceptive effects were completely reversed by antibodies
against MENK, LENK and DYN, and were slightly attenuated by anti-END. In
conclusion, ENKs are preferred targets of leukocytic and neuronal APN and NEP
in inflamed tissue. DYN emerges as an additional substrate of both enzymes on
peripheral nerves. Selective blockade of ANP and NEP hindered the degradation
of ENKs and DYN, and ameliorated inflammatory pain. Thus, preventing opioid
peptide degradation in injured tissue represents attractive free from CNS side
effects physiological approach to conquer pain in its origin.
de
dc.description.abstract
Opioide sind die stärksten Analgetika zur Behandlung von chronischen
Schmerzen. Doch ihr Einsatz führt auch zu ungewollten Nebeneffekten, die durch
die Aktivierung von Opioidrezeptoren im Zentralen Nervensystem (ZNS) ausgelöst
werden. Im Gegensatz dazu führt die Aktivierung von Opioidrezeptoren an
peripheren sensorischen Neuronen durch endogene Opioidpeptide, die von
Immunzellen im entzündeten Gewebe freigesetzt werden, zur Schmerzlinderung
ohne ZNS ausgelöste Nebenwirkungen zu verursachen. Allerdings werden
Opioidpeptide durch Peptidasen wie Aminopeptidase N (APN) und Neutrale
Endopeptidase (NEP) abgebaut, was intensiv im Zentralen Nervensystem und an
Immunzellen von gesunden Tieren und Menschen untersucht wurde. Unsere
Hypothese ist, durch Inhibierung von APN und NEP den Abbau von Opioidpeptiden
zu verhindern und den lokalen Entzündungsschmerz zu lindern. Dazu wurden
Immunzellen und periphere Nerven als Quelle von APN und NEP und ihre Präferenz
an der Degradation von Met-Enkephalin (MENK), Leu-Enkephalin (LENK), Dynorphin
A (DYN) und Endorphin (END) untersucht. Als Entzündungsmodell wurde die
Freund`s Complete Adjuvants-induzierte, lokale Entzündung einer Hinterpfote
bei Ratten angewandt. Zur Inaktivierung der Peptidasen wurden selektive
Inhibitoren Bestatin (APN) und Thiorphan (NEP), sowie der Duale-Inhibitor P8B
eingesetzt. Mit Hilfe der Durchflusszytometrie konnten APN und NEP in der aus
lokaler Entzündung entnommenen Makrophagen und Granulozyten, aber nicht auf
T-Lymphozyten, nachgewiesen werden. In vitro wurde die Aktivität von APN und
NEP in Immunzellmembranen oder Nervengewebe-Suspensionen spektrophotometrisch
anhand des Abbaus der spezifischen Substrate Ala-βNA und Suc-Ala-Ala-Phe-p-NA
untersucht. Die Akkumulation der entsprechenden Metaboliten βNA und pNA konnte
dosis-abhängig durch Bestatin und Thiorphan oder P8B verringert werden. Die
Inkubation von Immunzellmembranen oder Nervengewebe-Suspensionen mit exogen
zugegebenen MENK, LENK, DYN und END führt zu ihrem Abbau. In beiden Geweben
konnte der Abbau der Enkephaline, nicht aber der von END, dosis-abhängig und
vollständig durch Bestatin und Thiorphan oder P8B verhindert werden.
Zusätzlich blockierten die Inhibitoren den Abbau von DYN in Nervengewebe-
Suspensionen. In vivo resultierte die Injektion von Bestatin und Thiorphan in
Kombination bzw. von P8B in die entzündete Pfote in einer erheblichen
Verminderung der Hyperalgesie als Antwort auf einen schmerzhaften Druckreiz.
Dieser analgetische Effekt, wurde vollständig durch die Gabe von spezifischen
MENK-, LENK- und DYN-Antikörpern aufgehoben und von END-Antikörpern leicht
abgeschwächt. Zusammenfassend ist festzustellen, dass Enkephaline die
bevorzugten Substrate von leukozytären und neuronalen APN und NEP in
Entzündung sind. DYN erscheint als Substrat beider Enzyme in peripheren
Nerven. Der unterdrückte Abbau von Opioidpeptiden durch die selektive
Inhibition von APN und NEP vermindert Entzündungsschmerz ohne zentrale
Nebenwirkungen.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
aminopeptidase N
dc.subject
neutral endopeptidase
dc.subject
peripheral nerves
dc.subject
inflammatory pain
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie
dc.title
Prevention of opioid peptide degradation by enzyme inhibitors in a model of
painful inflammation
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Halina Machelska
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Beate Koksch
dc.date.accepted
2011-01-05
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000020914-6
dc.title.translated
Einfluss von Enzyminhibitoren auf den Abbau von analgetisch wirksamen
Opioidpeptiden in peripherem entzündetem Gewebe
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000020914
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000008915
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access