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Effekte von TRPA1-Agonisten auf die Methacholin-induzierte Atemwegskonstriktion bei der Maus

Haider, Georg


Originalveröffentlichung: (2016) Giessen : VVB Laufersweiler Verlag
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (13.776 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-123396
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2016/12339/

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Universität Justus-Liebig-UniversitĂ€t Gießen
Institut: Institut fĂŒr VeterinĂ€r-Physiologie und –Biochemie; Klinik fĂŒr Allgemein-, Viszeral-, Thorax-, Transplantations- und Kinderchirurgie "Sektion Experimentelle Chirurgie"
Fachgebiet: VeterinÀrmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-6498-3
Sprache: Deutsch
Tag der mĂŒndlichen PrĂŒfung: 23.10.2016
Erstellungsjahr: 2016
Publikationsdatum: 21.11.2016
Kurzfassung auf Deutsch: TRPA1 ist ein Ionenkanal, welcher hauptsĂ€chlich in sensorischen C-Faser-Neuronen exprimiert wird und von einem breiten Spektrum von Umweltirritantien und endogenen EntzĂŒndungsmediatoren geöffnet wird. Eine Aktivierung hat einen Kalziumanstieg zur Folge und löst einen zellulĂ€ren Ioneneinstrom und somit Aktionspotentiale in bronchopulmonalen C-Faser-Neuronen in vitro sowie zentrale Reflexe in vivo aus. Unklar ist jedoch, ob die TRPA1-abhĂ€ngige zentrale ReflextĂ€tigkeit Einfluss auf die Lungenfunktion hat. Vorangegangene in vivo-Versuche (Head-out-Bodyplethysmographie) ließen auf eine durch TRPA1-Agonisten induzierte Bronchodilatation schließen. Bislang wurde jedoch vermutet, dass TRPA1 eine Bronchokonstriktion verursacht und im Krankheitsfall sogar an der Entstehung von pulmonalen Erkrankungen, wie zum Beispiel Asthma, beteiligt ist. Durch Organbadversuche an explantierten, mit MCH vorkontrahierten MĂ€usetracheen konnte in dieser Arbeit belegt werden, dass der bronchodilatatorische Effekt von CA, einem TRPA1-Agonisten, unabhĂ€ngig von einer zentralen ReflexaktivitĂ€t ist. ZusĂ€tzlich konnte gezeigt werden, dass weitere elektrophile und nicht-elektrophile TRPA1-Agonisten, wie Acrolein, AITC, 2-APB, Thymol und Carvacrol, den selben dosisabhĂ€ngigen bronchodilatatorischen Effekt aufweisen. Um zu prĂŒfen, ob dieser Effekt tatsĂ€chlich TRPA1 abhĂ€ngig ist, wurden TRPA1-Antagonisten, wie HC-030031, AP-18 und Ruthenium Red, vor der Stimulation mit TRPA1-Agonisten hinzugefĂŒgt oder Tracheen aus TRPA1-Knockout-MĂ€usen verwendet. Interessanter Weise war der bronchodilatatorische Effekt von CA unter Anwesenheit von TRPA1-Blockern sowie bei den Tracheen aus TRPA1-Knockout-MĂ€usen signifikant erhöht, was auf eine TRPA1-mediierte bronchokonstriktorische Wirkung von CA, die von einer TRPA1-unabhĂ€ngigen Bronchodilatation ĂŒberlagert wird, schließen lĂ€sst. Mit Hilfe der organotypischen Kultur der Tracheen vor dem Organbadversuch wurde untersucht, ob die TRPA1-abhĂ€ngige Bronchokonstriktion abhĂ€ngig von sensorischen Neuronen ist. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass eine Degeneration tatsĂ€chlich mit einer erhöhten Bronchodilatation einhergeht und die bronchokonstriktorische Wirkung von in sensorischen Neuronen exprimierten TRPA1-KanĂ€len vermittelt wird. Die Ergebnisse aus weiterfĂŒhrenden Versuchen bestĂ€tigen, dass die Bronchokonstriktion durch Neuropeptide und ihrer Rezeptoren vermittelt wird, wohingegen die Blockade anderer Rezeptoren keine Wirkung zeigte. Zusammenfassend wurde in der Arbeit gezeigt, dass die Aktivierung von TRPA1-KanĂ€len in bronchopulmonalen C-Faser-Neuronen eine Bronchokonstriktion bewirkt, welche durch einen bronchodilatatorischen Effekt unbekannter Ätiologie ĂŒberlagert wird.
Kurzfassung auf Englisch: TRPA1 is a cation channel of the transient receptor potential channel family that is predominantly expressed in sensory C-fibers and can be activated by a wide variety of environmental irritants and endogenous inflammatory mediators relevant for asthma. Activation increases [Ca2+]i, induces inward currents and action potential discharge in lung-innervating C-fibers in vitro and elicits central reflexes in vivo. However, it remained unclear if TRPA1-dependent central reflex activity is associated with changes in lung function. Head-out-bodyplethysmography experiments surprisingly showed a bronchodilatatory effect of the TRPA1-agonist cinnamaldehyde (CA). Until now, it was suspected that activation of TRPA1 results in bronchoconstriction and is involved in pulmonary diseases such as asthma. Organ bath experiments on explanted, methacholine-preconstricted tracheal rings revealed that the CA effect was independent from central reflexes, but could be mimicked by a variety of electrophilic and non-electrophilic TRPA1 agonists, including arcrolein, AITC, 2-APB, thymol and carvacrol. To test whether the observed effects were TRPA1-mediated, different TRPA1-antagonists (HC-030031, AP-18, Ruthenium-Red) were applied before stimulation with TRPA1 agonists, or, alternatively, tracheal rings from TRPA1-knockout mice were used. Surprisingly, the bronchodilatory effect of CA was significantly increased by pre-treatment with TRPA1-antagonists as well as in tissue of TRPA1-knockout mice, indicating that CA causes a TRPA1-mediated bronchoconstriction which is superimposed by a TRPA1-independent bronchodilation. Both effects were further investigated. To test if the TRPA1-dependent bronchoconstriction involves sensory neurons, an organotypic culture was performed. Our results indicate that degeneration of sensory neurons was indeed associated with an increased bronchodilation. Further investigations proof the involvement of neutropeptides and their receptors in bronchoconstriction, whereas other blockers were ineffective. We conclude that activation of TRPA1 in C-fibers induces a neuropeptide-mediated bronchoconstriction superimposed by a bronchodilatory effect of unknown etiology.
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