Studies on the Activity of Selected Highly Lipophilic Compounds toward hGAT1 Inhibition. Part II

In this paper, we describe the latest results involving molecular modeling and pharmacodynamic studies of the selected highly lipophilic compounds acting by human GABA transporter 1 (hGAT1) inhibition. The chemical interaction of 17 GABA analogues with a model of hGAT1 is described using the molecular docking method. The biological role of GAT1 is related to the regulation of GABA level in the central nervous system and GAT1 inhibition plays an important role in the control of seizure threshold. To confirm that GAT1 can be also a molecular target for drugs used to treat other neurological and psychiatric diseases (e.g., pain and anxiety), in the in vivo part of this study, potential antinociceptive and anxiolytic-like properties of tiagabine, a selective GAT1 inhibitor, are described

Effect of pregabalin on contextual memory deficits and inflammatory state-related protein expression in streptozotocin-induced diabetic mice

Diabetes mellitus is a metabolic disease characterized by hyperglycemia due to defects in insulin secretion or its action. Complications from long-term diabetes consist of numerous biochemical, molecular, and functional tissue alterations, including inflammation, oxidative stress, and neuropathic pain. There is also a link between diabetes mellitus and vascular dementia or Alzheimer’s disease. Hence, it is important to treat diabetic complications using drugs which do not aggravate symptoms induced by the disease itself. Pregabalin is widely used for the treatment of diabetic neuropathic pain, but little is known about its impact on cognition or inflammation-related proteins in diabetic patients. Thus, this study aimed to evaluate the effect of intraperitoneal (ip) pregabalin on contextual memory and the expression of inflammatory state-related proteins in the brains of diabetic, streptozotocin (STZ)-treated mice. STZ (200 mg/kg, ip) was used to induce diabetes mellitus. To assess the impact of pregabalin (10 mg/kg) on contextual memory, a passive avoidance task was applied. Locomotor and exploratory activities in pregabalin-treated diabetic mice were assessed by using activity cages. Using Western blot analysis, the expression of cyclooxygenase-2 (COX-2), cytosolic prostaglandin E synthase (cPGES), nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2), nuclear factor-ĸB (NF-ĸB) p50 and p65, aryl hydrocarbon receptor (AhR), as well as glucose transporter type-4 (GLUT4) was assessed in mouse brains after pregabalin treatment. Pregabalin did not aggravate STZ-induced learning deficits in vivo or influence animals’ locomotor activity. We observed significantly lower expression of COX-2, cPGES, and NF-κB p50 subunit, and higher expression of AhR and Nrf2 in the brains of pregabalin-treated mice in comparison to STZ-treated controls, which suggested immunomodulatory and anti-inflammatory effects of pregabalin. Antioxidant properties of pregabalin in the brains of diabetic animals were also demonstrated. Pregabalin does not potentiate STZ-induced cognitive decline, and it has antioxidant, immunomodulatory, and anti-inflammatory properties in mice. These results confirm the validity of its use in diabetic patients. [Figure: see text

Resolvin D2 plays a protective role in RAW 264.7 Cells treated with polycyclic aromatic hydrocarbons

Eicosanoids are signaling molecules that control the immune processes and might have effects on inflammatory diseases. The aim of our study was to evaluate the effect of added resolvin D2 (RvD2), after treatment with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), on RAW 264.7 cells by using a UHPLC/MS-TOF method for the quantification of eicosanoids: 8-iPGF3α, PGF3α, 8-isoPGF2α, PGF2α and 5-iPF2α as well as cyclooxygenase 2 (COX-2), prostaglandin E synthase (cPGES) and prostaglandin F2α (FP) receptor protein expression by Western blot. The levels of PGF3α, PGF2α 8-iPGF3α 8-isoPGF2α and 5-iPF2α were decreased in RAW 264.7 cells after the exposure to PAHs and treatment with RvD2. It was observed that COX-2, cPGES and FP-receptor expression was decreased after co-treatment of the cells with PAHs and RvD2. Our findings suggest that RvD2 has anti-oxidant, anti-inflammatory and pro-resolving properties that may contribute significantly to alleviation of the harmful effects caused by PAHs in macrophages. Moreover, these results suggest that a diet rich in n-3 fatty acids might be helpful in resolving the inflammation and mitigating the effects of environmental stress in macrophages

Antidepressant and analgesic activity of gamma-aminobutyric acid derivatives

We wstępie do pracy opisano patomechanizmy odpowiadające za powstawanie bólu neuropatycznego. Omówiono również grupy leków stosowanych w celu jego łagodzenia, wśród których istotną rolę odgrywają koanalgetyki. Celem pracy było zbadanie właściwości przeciwbólowych (w modelu neuropatii cukrzycowej indukowanej streptozocyną) i przeciwdepresyjnych na myszach oraz miejscowo znieczulających na świnkach morskich dwóch pochodnych γ-butyrolaktonu, związku LPP-1 oraz LPP-4.W celu oszacowania działania analgetycznego wykonano test gorącej płytki oraz test mechanicznej allodynii. Dla zbadania miejscowej aktywności anestetycznej przeprowadzono dwa eksperymenty, wykorzystując model znieczulenia nasiękowego oraz powierzchniowego. Działanie przeciwdepresyjne związków LPP-1 i LPP-4 sprawdzono w teście wymuszonego pływania.Uzyskane wyniki wskazują na wysoką aktywność przeciwbólową obydwu badanych substancji. Z kolei ich działanie miejscowo znieczulające wykazano tylko w modelu znieczulenia nasiękowego. Nie stwierdzono istotnej aktywności przeciwdepresyjnej związku LPP-1 ani LPP-4.Podsumowując, wskazane jest wykonanie dalszych badań, które pozwolą na dokładniejsze poznanie właściwości farmakodynamicznych obydwu substancji. Zarówno związek LPP-1, jak i LPP-4 wydają się bardzo obiecujące jako ewentualne struktury wiodące przy poszukiwaniu nowych analgetyków.In the introduction to the present study, pathomechanisms responsible for the development of neuropathic pain were described. Also groups of the medicines, among which analgesic adjuvants play a significant role, used to treat this kind of pain were discussed. The aim of this study was to investigate analgesic (in the streptozocin-induced diabetic neuropathy model) and antidepressant properties in mice as well as local anesthetic properties in guinea pigs of two γ-butyrolactone derivatives, compounds named LPP-1 and LPP-4.In order to estimate the analgesic effect of both substances, the hot-plate test and the mechanical allodynia test were performed. To examine local anesthetic activity, two experiments, including infiltrative and topical models of local anesthesia, were carried out. Antidepressant properties were studied in the forced swimming test.The results indicate high analgesic activity of both compounds. Examined substances presented local anesthetic properties only in the infiltrative model of local anesthesia. No significant antidepressant effect was observed in the case of LPP-1 and LPP-4.According to the obtained results, it is highly advisable to carry out further studies to enable more accurate knowledge of pharmacodynamic properties of both compounds. LPP-1 and LPP-4 seem very promising as possible leading structures in the search for new analgesics

The effect of rapamycin, an mTOR inhibitor, on senescence of human aortic endothelial cells with Nrf2 deficiency

Senescencja komórkowa (przedwczesne starzenie) jest stanem zahamowania podziałów i wzrostu komórki, który może rozwinąć się z powodu różnych czynników, takich jak stan zapalny czy kancerogeneza. Nasze badania pokazują, iż pozbawienie komórek czynnika transkrypcyjnego Nrf2, białka biorącego udział m.in. w reakcji na stres oksydacyjny, również może prowadzić do przedwczesnego starzenia. Dane literaturowe wskazują, iż senescencji może towarzyszyć nadaktywność kompleksu 1 mTOR. Z drugiej strony wiadomo, że rapamycyna, inhibitor mTOR, może odwracać fenotyp senescentny. Stąd też celem niniejszej pracy było zbadanie, czy rapamycyna, inhibitor mTOR, jest w stanie odwrócić fenotyp senescentny ludzkich komórek śródbłonka aorty pozbawionych czynnika Nrf2. Stwierdzono, iż związek ten powoduje zahamowanie senescencji oraz przywraca potencjał proliferacyjny w komórkach pozbawionych czynnika Nrf2. Mechanizm tego działania nie został dokładnie określony, wiadomo jednak, iż raczej nie wiąże się on z wpływem na translację, ponieważ poziom białek regulujących ten proces obniża się zarówno po wyciszeniu czynnika Nrf2, jak i po zastosowaniu rapamycyny.Cellular senescence (premature aging) is a phenomenon of cell division and growth inhibition, which may occur due to various factors including inflammation and carcinogenesis. Our studies show that silencing the Nrf2 transcription factor, a protein involved, among others, in the response to oxidative stress, may result in premature aging of cells. The available data point that one of the features of senescence is hyperactivity of mTOR complex 1. On the other hand, it is known that rapamycin, an inhibitor of mTOR may reverse the senescent phenotype. Hence, the purpose of the present study was to investigate whether rapamycin is capable of reversing the senescent phenotype of human aortic endothelial cells that were depleted of Nrf2. It has been found that rapamycin inhibits senescence and restores proliferative potential in cells lacking Nrf2 factor. The mechanism of this action has not been precisely defined, but it is known that it is rather not connected with the translation, because the level of proteins regulating this process is decreased after silencing Nrf2 factor as well as after stimulation with rapamycin

Transportery gaba jako cel terapeutyczny dla nowych leków przeciwbólowych

ɣ-aminobutyric acid (GABA) is a widely distributed neurotransmitter in the mammalian central nervous system. Cortical GABA regulates a number of cognitive functions including attention, and working memory and is dysregulated in a number of psychiatric conditions like schizophrenia, insomnia, epilepsy and anxiety disorders. GABA-ergic neurotransmission disorders can exacerbate pain sensations. GABA is removed from the synaptic cleft by specific proteins called plasma membrane GABA transporters (GAT). Mechanisms through which the reported antinociceptive activity of GABA re-uptake inhibitors is mediated have not been defined. In the present work we focus on antinociceptive properties of new compounds which have the ability to inhibit the uptake of GABA and their use as potential drugs for the treatment of pain.Kwas ɣ-aminomasłowy (GABA) jest głównym neuroprzekaźnikiem hamującym w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Bierze on udział w bardzo wielu procesach poznawczych, takich jak zdolność skupienia uwagi i pamięć robocza, natomiast zaburzenia jego przekaźnictwa odpowiadają prawdopodobnie za liczne schorzenia i choroby OUN, jak schizofrenia, bezsenność, padaczka i zaburzenia lękowe. Przekaźnictwo GABA-ergiczne odgrywa również ważną rolę w procesie czucia bólu. W transporcie GABA szczególną rolę odgrywają specyficzne białka (GAT), które poprzez wychwyt zwrotny z przestrzeni synaptycznej zmniejszają jego stężenie w szczelinie synaptycznej. Dokładny mechanizm inhibitorów GAT w modulacji czucia bólu nie został do tej pory poznany. W prezentowanej pracy skupiliśmy się na możliwości wykorzystanie inhibitorów GAT jako potencjalnych leków przeciwbólowych

GABA transporters as a therapeutic target for new analgesic drugs

Kwas ɣ-aminomasłowy (GABA) jest głównym neuroprzekaźnikiem hamującym w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN). Bierze on udział w bardzo wielu procesach poznawczych, takich jak zdolność skupienia uwagi i pamięć robocza, natomiast zaburzenia jego przekaźnictwa odpowiadają prawdopodobnie za liczne schorzenia i choroby OUN, jak schizofrenia, bezsenność, padaczka i zaburzenia lękowe. Przekaźnictwo GABA-ergiczne odgrywa również ważną rolę w procesie czucia bólu. W transporcie GABA szczególną rolę odgrywają specyficzne białka (GAT), które poprzez wychwyt zwrotny z przestrzeni synaptycznej zmniejszają jego stężenie w szczelinie synaptycznej. Dokładny mechanizm inhibitorów GAT w modulacji czucia bólu nie został do tej pory poznany. W prezentowanej pracy skupiliśmy się na możliwości wykorzystanie inhibitorów GAT jako potencjalnych leków przeciwbólowych.ɣ-aminobutyric acid (GABA) is a widely distributed neurotransmitter in the mammalian central nervous system. Cortical GABA regulates a number of cognitive functions including attention, and working memory and is dysregulated in a number of psychiatric conditions like schizophrenia, insomnia, epilepsy and anxiety disorders. GABA-ergic neurotransmission disorders can exacerbate pain sensations. GABA is removed from the synaptic cleft by specific proteins called plasma membrane GABA transporters (GAT). Mechanisms through which the reported antinociceptive activity of GABA re-uptake inhibitors is mediated have not been defined. In the present work we focus on antinociceptive properties of new compounds which have the ability to inhibit the uptake of GABA and their use as potential drugs for the treatment of pain