Kinetische und pharmakologische Charakterisierung der molekularen Effekte von n-Alkanolen auf humane 5-HT_3A Rezeptoren

Abstract

Diese Arbeit war Teil einer Untersuchung der molekularen Wirkungen von Anästhetika und verwandten, systematisch veränderten Substanzen auf den 5-HT3A-Rezeptor als Prototypen ligandengesteuerter Ionenkanäle. Da Propofol auf elektrophysiologischer Ebene am 5-HT3A-Rezeptor deutlich weniger potent war als andere intravenöse Anästhetika, und dennoch bereits ein komplexes Wirkspektrum besaß, wurde zum Vergleich in dieser Arbeit die homologe Reihe der n-Alkanole untersucht. n-Alkanole wurden ausgewählt, da sie obwohl strukturell einfacher aufgebaut, mit Propofol und den Phenolderivaten strukturverwandt sind, indem sie ebenfalls aus einer polaren Hydroxylgruppe und einem hydrophoben Anteil bestehen. <br /> Mittels der „Patch-Clamp“ Methode wurden „excised outside-out Patche“ aus HEK 293 Zellen entnommen, welche stabil mit humanen 5-HT3A-Rezeptoren transfiziert worden waren. Mithilfe eines schnellen Lösungsaustauschsystems wurden n-Alkanole auf die „Patche“ appliziert und deren Wirkung auf den 5-HT induzierten Strom untersucht. Es wurden insgesamt sieben n-Alkanole untersucht, begonnen mit Ethanol, welchem sukzessive 2 Kohlenstoffatome hinzugefügt wurden. <br /> Jedes dieser untersuchten n-Alkanole zeigte nicht nur eine Wirkung, sondern ein ganzes Spektrum von Wirkungen am 5-HT3A-Rezeptor. So konnten schnelle und langsame inhibierende, sowie potenzierende Effekte auf die Stromamplitude und Beschleunigung der Aktivierung und der Desensibilisierung der induzierten Ströme beobachtet werden. Der jeweilige Anteil der einzelnen Komponenten am totalen Effekt hing dabei sowohl von der Konzentration des n-Alkanols als auch von der Dauer der n-Alkanol-Applikation und der Kettenlänge des n-Alkanols ab. In der Äquilibrium-Applikation überwog der inhibierende Effekt der n-Alkanole wobei die IC50-Werte mit jeder zusätzlichen Methylen-gruppe (-CH2) um einen Faktor von 5,1 abnahmen. Der schnelle und der langsame inhibierende Effekt unterschieden sich um zwei Größenordnungen. Beide Effekte hatten ähnliche Zeitkonstanten für alle n-Alkanole und unterschieden sich nicht viel von den Zeitkonstanten, welche für Propofol bestimmt worden waren. Der allgemeine Trend in der Progression der homologen Reihe der n-Alkanole war das Verschwinden des schnellen inhibierenden und des potenzierenden Effektes, welche nicht mehr durch einen einzigen sondern durch mehrere sukzessive Cutoff-Effekte erklärt werden musste. <br /> Verglichen mit Propofol und den Phenolderivaten blieben bei den n-Alkanolen viele Funktionen des Wirkspektrums erhalten. Die ähnlichen ermittelten Zeitkonstanten sowie die Parallelen bezüglich der Cutoff-Effekte ließen auf ähnliche Wirkmechanismen dieser strukturverwandten Substanzen schließen. Der potenzierende Effekt der n-Alkanole war allerdings schwächer ausgeprägt als bei den Phenolderivaten, was auf die weniger reaktive Hydroxylgruppe der n-Alkanole zurückgeführt werden könnte.