Pharmacological characteristics of beta-3 adrenergic agonist mirabegron in corpus cavernosum in rat and rabbit and human prostate

Abstract

Orientadores: Fabíola Taufic Mônica Iglesias, Elen Cristina Teizem LanducciDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: A hiperplasia prostática benigna (HPB) é uma doença relacionada ao aumento do volume da próstata com aumento do tônus da musculatura lisa prostática podendo levar à obstrução parcial ou total da uretra. Como consequência, pode ocorrer o desenvolvimento dos sintomas do baixo trato urinário (STUI) que caracteriza-se por urgência miccional, alterações da frequência e incontinência urinária e hipertrofia de bexiga. Estudos clínicos demonstraram que STUI e HPB são considerados fatores de risco para a disfunção erétil (DE), e quanto mais severo o STUI, maior a probabilidade de desenvolvimento de DE. Recentemente a agência regulatória americana aprovou a agonista ?3 seletivo, Mirabegron para o tratamento da bexiga hiperativa. Uma vez que HPB pode levar aos sintomas do baixo trato urinário bem como à DE o presente trabalho foi dividido em duas etapas: caracterização farmacológica do efeito do mirabegron em 1) próstata isolada de coelho e humano e 2) em corpo cavernoso de rato. Em próstata isolada de coelho o Mirabegron produziu relaxamento dependente da concentração com valores de potência (EC50) e resposta máxima (Emax) de 1 uM e 106 %, respectivamente. A contração induzida pela estimulação elétrica foi significativamente reduzida na presença do mirabegron (10 ?M) nas frequências de 8-32 Hz. O antagonista seletivo para os receptores ?3 L 748,337 (300 nM) produziu um deslocamento de, aproximadamente, 6 vezes à direita. Os bloqueadores dos canais de potássio bem como os inibidores da sintase de óxido nítrico (NOS) e da guanilato ciclase solúvel (GCs) não interferiram no relaxamento induzido pelo mirabegron. Em próstata isolada de humano, o receptor ?3 adrenérgico está expresso na camada muscular lisa e o Mirabegron (1 e 10 ?M) reduziu em, aproximadamente 32 % e 52 %, respectivamente as contrações induzidas pelo agonista ?1 adrenérgico, fenilefrina. Em corpo cavernoso de rato, o Mirabegron também induziu relaxamento dependente da concentração com valores de EC50 e Emax de 1 ?M e 100 %, respectivamente. Diferentemente do observado em próstata, o antagonista L 748,337 (300 nM e 30 ?M) não produziu nenhum deslocamento à direita. Ainda, nenhum aumento nos níveis intracelulares da adenosina monofosfato cíclico (AMPc) foi observado após estimulação com duas concentrações de mirabegron (1 e 10 ?M) na presença do inibidor não seletivo das fosfodiesterases, IBMX (1 mM). Posteriormente procuramos investigar outros possíveis alvos de ação do Mirabegron em CC de rato, como antagonismo ?1 adrenérgico bem como interferência no influxo de cálcio. O Mirabegron produziu deslocamentos à direita nas curvas concentração de 100 ?M, enquanto que na presença do coquetel de inibidores como antagonista ?2 (iohimbina, 100 nM), antagonistas ? adrenérgico não-seletivo (propranolol, 100 nM) e seletivo ?3 (L 748,337, 300 nM) e dos inibidores da recaptação de noradrenalina extraneuronal (17-? Estadiol, 10 µM) e neuronal desipramina (100nM) pudemos observar deslocamentos à direita nas concentrações de 10 e 100 ?M. A contração induzida pelo cloreto de cálcio não foi alterada na presença de Mirabegron (10 e 100 ?M). Considerando que o Mirabegron induziu relaxamento nas musculaturas lisas prostáticas e cavernosas, nosso estudo abre a possibilidade de testar este medicamento em condições de hiperplasia prostática e disfunção erétil podendo o mesmo constituir como uma alternativa terapêutica para o tratamento destas desordens. Entretanto, é preciso ter cautela quanto à interpretação dos estudos pré-clinicos, pois em corpo cavernoso o Mirabegron atuou por um mecanismo independente da ativação dos receptores ?3 adrenérgicosAbstract: Benign prostatic hyperplasia (BPH) is a disease related to increased prostate volume with increased tone of prostatic smooth muscle which can lead to partial or complete obstruction of the urethra. As a result, may develop the symptoms of lower urinary tract (LUTS) that are characterized by urinary urgency, changes in the frequency and urinary incontinence and hypertrophy bladder. Clinical studies have shown that LUTS and BPH are considered risk factors for erectile dysfunction (ED), and if the the LUTS are more severe, the greater are the development of ED. Recently the US regulatory agency approved selective ?3 agonist, Mirabegron for the treatment of overactive bladder. Since BPH can lead to symptoms of lower urinary tract and the DE this study was divided into two stages: pharmacological characterization of the effect of Mirabegron in 1) isolated rabbit and human prostate and 2) in the corpus cavernosum mouse. In the rabbit isolated prostate Mirabegron produced concentration-dependent relaxation with power values (EC50) and maximal response (Emax) of 1 ?M and 106%, respectively. The contraction induced by electric stimulation was significantly reduced in the presence of Mirabegron (10 ?M) in the 8-32 Hz frequency. The most antagonist selective for ?3 receptors L748.337 (300 nM) produced offset approximately 6 times the right. Blockers of potassium and nitric oxide synthase inhibitors channels (IN) and the soluble guanylate cyclase (sGC) did not affect the induced relaxation Mirabegron. In human prostate isolated ?3 adrenergic receptor is expressed in the smooth muscle layer and Mirabegron (1 and 10 ?M) reduced by approximately 32% and 52%, respectively contractions induced by ?1 adrenergic agonist, phenylephrine. In the rat corpus cavernosum Mirabegron also induced concentration dependent relaxation with EC50 and Emax values of 1 ?M and 100%, respectively. Unlike that observed in prostate antagonist L 748.337 (300 nM to 30 ?M) produced no right shift. Furthermore, no increase in intracellular levels of cyclic adenosine monophosphate (cAMP) was observed after stimulation with two Mirabegron concentrations (1 and 10 ?M) in the presence of non-selective phosphodiesterase inhibitor, IBMX (1mM). Later we investigate other possible Mirabegron action targets in rat DC, as ?1 adrenergic antagonism and interference with calcium influx. The Mirabegron produced displacements to the right in the concentration of 100 ?M, whereas the presence of inhibitors in cocktail such as ?2 antagonist (yohimbine, 100 nM), non-selective ? adrenoceptor antagonist (propranolol, 100 nM) and selective ?3 (L 748.337, 300 nM) and receiving inhibitors extraneuronal noradrenaline (17-? Estadiol, 10 ?M) and neuronal desipramine (100 nM) we observed shifts right in concentrations of 10 and 100 ?M. The contraction induced by calcium chloride was not altered in the presence of Mirabegron (10 and 100 ?M). Whereas the Mirabegron induced relaxation in prostate and cavernous smooth musculature, our study opens the possibility of testing this medicine for an enlarged prostate conditions and erectile dysfunction may be the same as a therapeutic alternative for the treatment of these disorders. However, caution must be exercised in the interpretation of preclinical studies, as in the corpus cavernosum Mirabegron served by an independent mechanism of activation of ?3 adrenergic receptorsMestradoFarmacologiaMestra em FarmacologiaCNP

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