1\. Titelblatt, Inhalt und Abkürzungen I
2\. Einleitung 5
3\. Zielsetzung 27
4\. Material und Methoden 29
5\. Ergebnisse 58
6\. Diskussion 88
7\. Zusammenfassung 112
8\. Summary 113
9\. Literatur 114
10\. Publikationen, Danksagung 135Opioide spielen eine herausragende Rolle in der Behandlung akuter und
chronischer Schmerzen. Sehr häufig ist die Ursache des Schmerzes auf
entzündungsbedingte Veränderungen im Gewebe zurückzuführen. Die Aktivierung
von peripheren μ-Rezeptoren führt zur Modulation spannungsabhängiger
Calciumkanäle und dadurch zu einer Abnahme der Erregbarkeit afferenter
Neurone. Unklar ist jedoch, inwiefern Opioide den ligandengesteuerten
Ionenkanal transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) beeinflussen
können. TRPV1 ist entscheidend an der Entstehung von Schmerz und der thermalen
Hyperalgesie unter Entzündungsbedingungen beteiligt und wird insbesondere
durch Entzündungsmediatoren und Proteinkinase-vermittelte Phosphorylierungen
sensibilisiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Auswirkungen einer μ
-Rezeptor-Aktivierung auf die Funktion des Ionenkanals TRPV1 in DRG-Neuronen
und in μ-Rezeptor und TRPV1-exprimierenden HEK293-Zellen analysiert. Wir
konnten nachweisen, dass die μ-Rezeptor-Aktivierung zu einer Modulation des
Ionenkanals TRPV1 führt. μ-Rezeptoren und TRPV1 sind in DRG-Neuronen
colokalisiert. Opioide hemmen die capsaicin- und hitzeinduzierte
TRPV1-Aktivität. Die TRPV1-Inhibition wird via inhibierender G-Proteine
vermittelt und ist auf eine Reduktion der cAMP-Konzentration zurückzuführen.
Dieser Effekt ist insbesondere auch unter Entzündungsbedingungen nachweisbar.
Unter Entzündungsbedingungen steigt die TRPV1-Proteinexpression, nicht aber
die Anzahl der mRNA-Transkripte an. Die funktionelle Relevanz der
μ-Rezeptor TRPV1-Interaktion wurde in vivo bestätigt: Die capsaicininduzierte
Hyperalgesie kann in einem Tiermodell durch die lokale Gabe einer nicht
systemisch wirksamen Dosis eines Opioids inhibiert werden. Im Gegensatz zur
opioidvermittelten TRPV1-Inhibition führt der Opioidentzug zu einer
Sensibilisierung der TRPV1-Aktivität. Die TRPV1-Sensibilisierung beim
Opioidentzug ist auf eine erhöhte PKA-Aktivität zurückzuführen, die durch eine
kompensatorische cAMPHochregulation nach Opioidentzug ausgelöst wird. In
unserem Zellsystem sind insbesondere die Adenylylcyclasen AC3 und AC5 an einer
erhöhten Umsetzung von ATP zu cAMP und dem anschließenden Anstieg der PKA-
Aktivität beteiligt. Die μ-Rezeptor-TRPV1-Interaktion stellt einen neuen
molekularen Mechanismus dar, der die analgetischen Eigenschaften der Opioide
beim Entzündungsschmerz charakterisiert.Opioids play an outstanding role in the treatment of acute, postoperative and
tumor-caused pain frequently associated with tissue inflammation. The opioid
mediated activation of peripheral μ-receptors modulates voltage-gated calcium
channels and thus inhibits afferent neuron excitation. However, it is unclear
if opioids affect the ligand-gated ion channel transient receptor potential
vanilloid 1 (TRPV1). TRPV1 is crucially involved in the development of pain
and thermal hypersensitivity associated with tissue inflammation and is
particularly sensitized by inflammatory mediators and protein kinase mediated
phosphorylation processes. In this study, the effects of μ-receptor activation
on TRPV1 ion channel function was analyzed in dorsal root ganglion (DRG)
neurons and in μ-receptor and TRPV1 expressing HEK293-cells. For the first
time we could show that μ-receptor activation leads to a modulation of ion
channel TRPV1. μ-receptors and TRPV1 are co-localized in sensory neurons.
Opioids restrain capsaicin and heat induced TRPV1 activity, mediated by
μ-receptor activation and inhibitory G proteins. This effect was also
confirmed under inflammatory conditions. TRPV1 protein expression increases
under inflammatory conditions while the number of mRNA transcripts does not
change. The functional relevance of the interaction between μ-receptors and
TRPV1 interaction could be confirmed in vivo: Behavioural experiments show,
that capsaicininduced thermal hyperalgesia is attenuated by local
administration of a not systemically effective dose of an opioid. In opposite
to opioid mediated TRPV1 inhibition, TRPV1 is sensitized to capsaicin after
longer opioid administration followed by opioid withdrawal. The opioid
mediated TRPV1 sensitization is to be due to an increased protein kinase A
(PKA) activity, which is triggered by a compensatory cAMP upregulation after
opioid withdrawal. In our cell system, mainly adenylylcyclases AC3 and AC5
contribute to the improved conversion from ATP to cAMP and the following
increase in PKA activity. The interaction between μ-receptors and TRPV1
represents a new molecular mechanism, which characterizes the analgesic
characteristics of opioids during inflammatory pain
