Identifizierung von Faktoren in peripher sensorischen Neuronen, die zur Integration und funktionellen Kopplung von GPCR, wie z.B. Opioidrezeptoren, in die axonale Membran beitragen

• Antragsteller: Professor Dr. Shaaban Mousa, Ph.D.; Professor Dr. Michael Schäfer
• Fachliche Zuordnung: Anästhesiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237095764

Es ist allgemein bekannt, dass G Protein-gekopplte Rezeptoren (GPCR) in peripher sensorischen Neuronen sowohl zu ihrer Erregung und Sensitivierung als auch zu ihrer Inhibition beitragen. Da Ionenkanäle nicht nur an den Nervenendigungen sondern auch entlang des Axons der peripher sensorischen Nerven verteilt sind, ist es vorstellbar, dass möglicherweise auch GPCRs auf der Axonmembran lokalisiert und funktionell gekoppelt sind. Die Demonstration solcher GPCRs, wie z.B. Opioidrezeptoren, integriert in die Axonmembran ist bisher nicht bekannt und würde den klinischen Gebrauch von Liganden für solche Rezeptoren, z.B. Opioide, bestärken. Erste klinische Studien berichten über einen klinischen Benefit bei Patienten mit Nervenverletzung. Übereinstimmend zeigten experimentelle Untersuchungen in einem Tiermodel der peripheren Nervenverletzung nicht jedoch in einem Tiermodel einer Pfotenentzündung, dass axonal applizierte Opioide eine antinozizeptive Wirkung erzeugen. In diesem Antrag untersuchen wir die Hypothese, dass die Mechanismen des axonalen Transportes, der Membran Integration und der funktionellen Kopplung von MOR bei der Nervenverletzung gegenüber dem Entzündungsschmerz unterschiedlich sind. Ein erstes Ziel soll die unterschiedlichen antinozizeptiven Wirkungen axonal verabreichter Opioide im Verhältnis zu der axonalen Präsenz und funktionellen Kopplung von Mu-Opioidrezeptoren (MOR) bei Tieren mit einer Nervenverletzung bzw. bei Tieren mit einer Pfotenentzündung herausfinden. Das zweite Ziel soll identifizieren, ob MOR in das axonale intiale Segment eintreten, ein Filter für axonal zu transportierende Proteine, ob sie mit dem vesicle-associated membrane proteins (VAMP) kolokalisieren, ob sie durch spezielle Motorproteine (Kinesine) entlang intraaxonaler Microtubuli transportiert werden, und ob sie letztendlich durch MyosinVa Motorproteine entlang von F-Actin Filamenten zu ihrem Bestimmungsort gebracht werden. Durch entsprechende Manipulationen dieser Mechanismen soll deren individuelle Bedeutung herausgefunden werden. Das dritte Ziel untersucht, ob lokale Vorraussetzungen, wie z.B. eine vermehrte Bildung von Lipid-Rafts, eine erhöhte Expression von G protein-regulated inducer of neurite outgrowth (GRIN1), sowie eine Hochregulation von neural cell adhesion molecule L1 (L1-CAM) in Abhängigkeit lokaler Wachstumsfaktoren für die Integration von MOR in die axonale Membran verantwortlich sind. Ein besseres Verständnis der genauen Mechanismen, die die Integration und funktionelle Kopplung von GPCR, wie z.B. Opioidrezeptoren, in die axonale Membran bestimmen, ergibt möglicherweise neuartige Anregungen und Werkzeuge zur Regulierung dieses Prozesses hin zu einem eventuellen therapeutischen Vorteil. Dies wäre von großer Bedeutung besonders für Patienten, die wegen einer Nervenverletzung bzw. Tumorinfiltration unter schweren Schmerzen leiden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Rainer Hellweg; Dr. Rabih Moshourab; Professor Dr. Mehdi Shakibaei