Identifizierung von Faktoren in peripher sensorischen Neuronen, die zur Integration und funktionellen Kopplung von GPCR, wie z.B. Opioidrezeptoren, in die axonale Membran beitragen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Unterschied zu Natrium-Ionenkanälen, die bekanntermaßen entlang der Nervenfasern in der axonalen Zellmembran verankert sind und deren Blockade unter anderem eine Hemmung schmerzhafter Impulse bewirkt, gibt es bisher kaum Erkenntnisse zu der Fragestellung, ob sich G Protein gekoppelte Rezeptoren, die ebenso die Fortleitung schmerzhafter Impulse modulieren können, entlang des Verlaufs der Nervenfasern in der axonalen Zellmembran integriert und funktionell gekoppelt sind. Daher untersuchten wir mit diesem Projekt die genauen Mechanismen, Voraussetzungen und Wirksamkeit des G Protein gekoppelten Rezeptors MOR im Hinblick auf ihre Integration in die axonale Zellmembran. Dies ist von großem klinischen Interesse; wird doch kontrovers diskutiert, ob es sinnvoll ist MOR-Agonisten im Rahmen einer Nervenblockade bzw. einer Regionalanalgesie bei chronischen Schmerzpatienten einzusetzen. Dabei machten wir uns zwei verschiedene Tiermodelle, das der CFA-induzierten Hinterpfotenentzündung und das der CCI-induzierten Nervenverletzung, zunutze, bei denen nur letzteres nachweislich funktionelle MOR in der axonalen Zellmembran zeigte, deren Aktivierung durch die perineurale Gabe des MOR-Agonisten Fentanyl analgetische Wirkungen zeigte. Während bei der Entzündung MOR hauptsächlich in spezifischen Transportvesikeln in die Peripherie transportiert wurden, zeigte sich am Ort der Nervenläsion eine zunehmende Akkumulation von membranständigen Rezeptoren. Wir konnten zeigen, dass diese vermehrte MOR Integration in die axonale Zellmembran auf einer Anhäufung von Lipid raft-Gangliosiden beruhte. Zusätzlich ereignete sich an der Stelle der Nervenläsion eine vermehrte Expression des Zellmembran „Anchoring Proteins“ L1CAM, welches an der Formation „aktiver Zonen“ von Neuronen beteiligt ist. MOR und L1CAM zeigten eine große Colokalisation an der Stelle der Nervenläsion. Wir konnten zusätzlich nachweisen, dass die loakle L1CAM Expression abhängig von der vermehrten NGF Produktion des verletzten Nervs ist. Aus den gewonnen Ergebnissen lässt sich schließen, dass im intakten Nerv bevorzugt ein axonaler Transport von MOR in entsprechenden Transportvesikeln zu den aktiven Zonen in der Peripherie bzw. Rückenmarl erfolgt, während bei einer sich ereignenden Nervenverletzung das geänderte „Environment“ eine lokale Integration von funktionellen MOR in die axonale Zellmembran begünstigt. Diese Erkenntnisse legen daher eine Anwendung axonaler Opioide ausschließlich unter den Bedingungen einer Nervenverletzung nahe.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2017) Accessibility of axonal G protein coupled mu-opioid receptors requires conceptual changes of axonal membrane targeting for pain modulation. Journal of controlled release : official journal of the Controlled Release Society 268 352–363
Mousa, Shaaban A.; Shaqura, Mohammed; Al-Madol, Mohammed; Tafelski, Sascha; Khalefa, Baled I.; Shakibaei, Mehdi; Schäfer, Michael
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2017.10.016) - New insights into mechanisms of opioid inhibitory effects on capscaicin-induced TRPV1 activity during painful diabetic neuropathy. Neuropharmacology 2014, 85:142-50
Shaqura M, Khalefa BI, Shakibaei M, Zöllner C, Al-Khrasani M, Fürst S, Schäfer M, Mousa SA
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2014.05.026) - Evidence for MOR on cell membrane, sarcoplasmatic reticulum and mitochondria in left ventricular myocardium in rats. Heart Vessels 2016, 31(8):1380-8
Treskatsch S, Shaqura M, Dehe L, Roepke TK, Shakibaei M, Schäfer M, Mousa SA
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1007/s00380-015-0784-8) - New Morphine analogs produce peripheral antinociception within a certain dose range of their systemic administration. J Pharmacol Exp Ther 2016, 359(1):171-81
Lackó E, Riba P, Giricz Z, Váradi A, Cornic L, Balogh M, Király K, Csekő K, Mousa SA, Hosztafi S, Schäfer M, Zádori ZS, Helyes Z, Ferdinandy P, Fürst S, Al-Khrasani M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1124/jpet.116.233551) - Protein kinase C-mediated mu-opioid receptor phosphorylation and desensitization in rats, and its prevention during early diabetes. Pain 2016, 157(4):910-921
Mousa SA, Shaqura M, Winkler J, Khalefa BI, Al-Madol MA, Shakibaei M, Schulz S, Schäfer M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000000459) - Local nerve growth factor application to intact sciatic nerves initiates axonal targeting and membrane integration to enable local pain inhibition. European Federation of IASP Chapters EFIC- Abstract No. EFIC7-0934, European Congress of Pain, Kopenhagen 6.-9.09.2017
Shaqura M, Al-Madol M, Tafelski S, Shakibaei M, Schäfer M, Mousa SA
- Mechanisms governing selective targeting of functional MOR into neuronal axolemma for efficient local pain modulation. European Federation of IASP Chapters EFIC-Abstract No. EFIC7-0932, European Congress of Pain, Kopenhagen 6.-9.09.2017
Mousa SA, Shaqura M, Al-Madol M, Tafelski S, Khalefa BI, Shakibaei M, Schäfer M
