Hippocampale neuropeptiden als neurobiologische aangrijpingsptn in preklinische geneesmiddelenontwikkeling voor psychomotorische epilepsie en zijn neurologische comorbiditeiten.

Projectdetails

!!Description

Dit postdoctoraal onderzoeksproject beoogt fundamenteel wetenschappelijk onderzoek naar een aantal ongekende aangrijpingspunten en nieuwe strategieën ter behandeling van psychomotorische epilepsie. Er wordt hierbij in vivo gebruik gemaakt van een experimenteel dierfarmacologisch model van de neurologische aandoening, welk in het onthaallaboratorium werd ontwikkeld en gekarakteriseerd met behulp van intracerebrale microdialyse. Simultaan registreren we de electrische activiteit van de hersenen door middel van electrocorticografie en bestuderen we het gedrag van het proefdier. We kunnen nu doelgericht farmacologisch manipuleren en het biochemisch werkingsmechanisme van de toegediende farmaca bestuderen. Met deze in vivo technologie kunnen we tevens een aantal interessante neurotransmitterinteracties ontrafelen die relevant zijn in het kader van de farmacotherapie van epilepsie. De hersenen zijn immers een uiterst complex netwerk van neuronen waarin de subtiele balans tussen de verschillende transmittersystemen essentieel is voor het normaal functioneren. Bovendien zijn we geïntrigeerd door de verscheidenheid aan intracellulaire signaaltransductiemechanismen, na de interactie van in vivo farmacotherapeutisch actieve liganden met hun subtype van receptor. Daarom willen we in dit project, met behulp van een aantal in vitro technieken op hippocampale slices, zoals intracellulaire Ca2+ bepalingen en inositolfosfaataccumulatie, hiervan een aantal aspecten bestuderen. Bovendien wordt er voor sommige onderdelen van dit project samengewerkt met bepaalde buitenlandse onderzoeksgroepen, die over complementaire onderzoeksmethoden beschikken, om meer specifiek een uitgebreider, multidisciplinair antwoord te kunnen geven op een welbepaalde vraagstelling.

Doelstellingen:

- onderzoeken met intracerebrale microdialyse-electrocorticografie of subtype-selectieve metabotrope glutamaatreceptor liganden, zoals groep I mGluR antagonisten en groep II/III mGluR agonisten, in vivo anticonvulsieve effecten bezitten.

- met de groep I mGluR antagonisten de intracellulaire mechanismen bestuderen met behulp van in vitro intracellulaire Ca2+ bepalingen en inositolfosfaataccumulatie.

- de betrokkenheid onderzoeken van serotonine en selectieve 5-HT receptorliganden in limbische epilepsie.

- bestuderen van glutamaat-serotonine interacties in de hippocampus en de effecten van het omkeren van het dag/nacht ritme van de proefdieren op deze interacties.

1. In vivo en in vitro studies met subtype-selectieve metabotrope glutamaatreceptor (mGluR)-liganden

Een belangrijke hypothese voor de therapie van epilepsie is dan ook het zoeken naar strategieën om de 'excessieve' glutamaatgemedieerde processen te onderdrukken. We mogen toch vermelden dat we in dit domein enigszins baanbrekend werk konden verrichten, aangezien we aantoonden dat hippocampale iGluR5 kainaatreceptoren een sleutelrol spelen in synaptische plasticiteit en in epilepsie. We willen nu verderwerken met subtype-selectieve liganden voor mGluRs. mGluR liganden hebben een bescheiden invloed op de snelle excitatoire synaptische transmissie, maar bezitten belangrijke modulerende eigenschappen, hetgeen een voordeel is voor chronische therapieën. Deze componenten zouden ook weinig perifere bijwerkingen vertonen. Groep I (mGluR1 en mGluR5) mGluR activatie verhoogt de neuronale excitabiliteit, zodat van groep I antagonisten inhibitoire en anticonvulsieve effecten verwacht worden. Groep II (mGluR2, mGluR3) en III (mGluR4, mGluR6, mGluR7, mGluR8) stimulatie zou de synaptische signaaloverdracht inhiberen, vandaar dat het ook interessant is om in vivo experimenten te plannen met een aantal subtype-selectieve groep II en III mGluR agonisten. Met de groep I mGluR liganden willen we bovendien starten met het in vitro onderzoek naar de intracellulaire (IC) transductiemechanismen. mGluR1/mGluR5 receptoren zijn via G-proteïnen gekoppeld aan fosfoinositidehydrolyse, een metabool proces dat leidt tot mobilisatie van IC Ca2+ en activatie van proteïnekinase C (PKC), ten gevolge van respectievelijk de vorming van de tweede boodschappers inositol-1,4,5-trifosfaat (IP3) en diacylglycerol. Wetende dat verhogingen aan vrij Ca2+ en PKC activatie deel uitmaken van de IC cascades die kunnen leiden tot celdood, kan men voorspellen dat endogene stimulatie van mGluR1/mGluR5 receptoren potentieel neurotoxisch is. Deze hypothese strookt met onze bevinding dat mGluR1a antagonisten anticonvulsief zijn, maar resultaten met agonisten zijn controversieel en zowel amplificatie als attenuatie van excitotoxiciteit werd aangetoond. Verschillende hypothesen werden hieromtrent geformuleerd, zoals een activiteitsafhankelijke functionele switch van de mGluRs. Het verhaal is waarschijnlijk nog complexer, aangezien groep I mGluRs het IC Ca2+ misschien ook kunnen mobiliseren na interactie met de ryanodinereceptor, de zogenaamde Ca2+-geïnduceerde Ca2+ vrijgave. Dit wijst op complexe interacties tussen mGluRs, IC Ca2+ en Ca2+ gevoelige ionkanalen in de celmembraan. In de praktijk willen we vooral - in het kader van de farmacotherapie van epilepsie - het tot op heden ongekende effect op [3H]IP van de subtype-selectieve antagonisten onderzoeken. In gelijklopende experimenten kan dan IC Ca2+ worden bepaald. Afhankelijk van de bekomen resultaten kunnen we strategisch verderwerken met ryanodinereceptorantagonisten, IP3 antagonisten, tyrosinekinase inhibitoren...

2. De studie met subtype-selectieve serotonine (5-hydroxytryptofaan of 5-HT)-liganden

Reeds zeven klassen van 5-HT receptoren met verschillend farmacologisch profiel zijn gekend, sommige nog onderverdeeld in subklassen. In het centrale zenuwstelsel moduleert 5-HT o.a. endocriene secreties, het seksueel gedrag, pijn, gemoedstoestand en slaap. 5-HT bezit ook anticonvulsieve eigenschappen in een genetisch diermodel voor gegeneraliseerde tonisch-clonische convulsies. 5-HT1A agonisten blijken neuroprotectief in in vitro modellen en 5-HT2C receptoren, tevens gekoppeld aan fosfoinositidehydrolyse, moduleren blijkbaar de neuronale excitabiliteit. Vandaar dat 5-HT misschien ook een interessant aangrijpingspunt is in limbische epilepsie en daarom willen we graag in dit project het effect van een aantal 5-HT liganden in het pilocarpinemodel in meer detail bestuderen. De hippocampus bezit rijke serotonerge innervatie vanaf de raphe nucleus. We kunnen eerst nagaan of inderdaad selectieve 5-HT1A en 5-HT2C agonisten in vivo de convulsies kunnen onderdrukken. Over de eventuele rol van al de andere 5-HT receptorklassen in limbische epilepsie is tot op heden niets gekend en dus is het zeker interessant om eventuele effecten te bestuderen van bv. een selectieve 5-HT4 antagonist.

3. Transmitterinteracties in hippocampus: effect van het omkeren van het dag/nachtritme van de proefdieren?

Tenslotte willen we in ons postdoctoraal onderzoek ook wat tijd besteden aan enkele glutamaat-5-HT interacties in de hippocampus onder normale fysiologische omstandigheden (i.e. zonder initiatie van epilepsie) en meer bepaald nakijken of deze interacties beïnvloed worden door de graad van activatie van de hippocampale neuronale banen. Dit idee groeide door de klinisch zeer relevante resultaten bekomen voor corticaal acetylcholine en zijn rol in informatieverwerking. Modulatie van de corticale acetylcholinevrijgave door benzodiazepines is immers duidelijk afhankelijk is van de activiteit van de neuronale baan. Ratten zijn nachtdieren en overdag vertoeven ze dus in hun nachtritme. De hippocampus, ook fylogenetisch van corticale oorsprong, zou sterk geactiveerd worden tijdens de nachtelijke donkere fase. De omkering van het dag/nachtritme zou misschien bovendien een belangrijk verschil kunnen maken voor de karakterisatie van basaal glutamaat in de dialysaten. Verder willen we onderzoeken welke de invloed is van het dag/nachtritme op de modulatie van de hippocampale 5-HT vrijgave door groep I mGluR liganden.

AcroniemFWOTM180
StatusGeëindigd
Effectieve start/einddatum1/10/9713/03/08

Flemish discipline codes

  • Basic sciences
  • Pharmaceutical sciences