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Title
Mechanisms of serotonergic modulation of neuronal excitability in primary sensory neurons / submitted by Enkhbileg Gantumur M.Sc.
AuthorGantumur, Enkhbileg
Thesis advisorBöhm, Stefan
PublishedWien, 01. 10. 2016
Descriptionxii, 96 Blätter : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016
Annotation
Zusammenfassung in deutscher Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Neurone der Spinalganglien / 5HT2 Rezeptoren / TRPV1 Kanäle / Ca2+-aktivierte Chloridkanäle / TTX-resistente Na+ Kanäle / Kv7 K+ Kanäle
Keywords (EN)Dorsal root ganglion neurons / 5HT2 receptors / TRPV1 channels / Ca2+-activated chloride channels / TTX-resistant Na+ channels / Kv7 K+ channels
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-9468 Persistent Identifier (URN)
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Mechanisms of serotonergic modulation of neuronal excitability in primary sensory neurons [8.71 mb]
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Abstract (German)

Serotonin (5-HT) ist ein Entzündungsmediator und spielt eine wichtige Rolle in der Schmerzwahrnehmung. Die Forschung der letzten Jahrzente hat gezeigt, dass die Wirkung von Serotonin durch ionotrope 5-HT3 Rezeptoren in Neuronen der Spinalganglien (DRG) vermittelt werden. Im Gegesatz dazu ist die Rolle von metabotropen 5-HT Rezeptoren in der Schmerzwahrnemung umstritten. In der aktuellen Studie untersuchten wir den Einfluss von metabotropen 5-HT2 Rezeptoren auf Kv7 Kanäle, Tetrodotoxin-resistente (TTX-R) Na+ Kanäle, TRPV1 und Ca2+-aktivierte Cl- Kanäle (CaCCs). Mit Hilfe der perforierten und Whole-Cell Patch Clamp Technik in Spannungs- und Stromklemme, maßen wir die Auswirkungen von 5-HT Rezeptorliganden auf Potentiale und Ströme durch diese Ionenkanäle in Primärkulturen von DRG Neuronen. 5-HT führte zur Depolarisierung und erhöhter Erregbarkeit von DRG Neuronen. Dieser 5-HT Effekt blieb unverändert in der Gegenwart des 5-HT3 Rezeptorantagonisten Tropisetron, wurde hingegen verringert durch den 5-HT2 Rezeptorantagonisten Ritanserin. Zusätzlich wurde die 5-HT-vermittelte Erhöhung der neuronalen Erregbarkeit der DRG Neurone durch den TRPV1 Antagonisten Capsazepine und den CaCC Antagonisten CaCC-Inh A01 reduziert. Weiters wurde die 5-HT-induzierte Erhöhung der neuronalen Erregbarkeit auch durch den 5-HT2C Rezeptorantagonisten RS102221 hydrochlorid blockiert, nicht jedoch durch den 5-HT2A Rezeptorantagonisten 4F 4PP Oxalat oder den 5-HT2B Rezeptorantagonisten SB 204741. Kv7- und TTX-R Na+ Ströme in DRG Neuronen blieben hingegen unverändert in der Gegenwart von 5-HT. Zusätzlich führte 5-HT zu einer Erhöhung der Ströme durch TRPV1 Kanäle. Dieser Effekt wurde sowohl durch den unselektiven 5-HT2 Antagonisten Ritanserin als auch durch die spezifischen Rezeptorantagonisten für 5-HT2A (4F 4PP Oxalat), 5-HT2B (SB 204741), und 5-HT2C Rezeptoren (RS 102221 Hydrochlorid) blockiert. Weiters führte 5-HT auch zur Öffnung von CaCCs, ein Effekt der durch den CaCC Inhibitor CaCC-Inh A01, sowie durch den 5-HT2C-spezifischen Rezeptorantagonisten RS 102221 Hydrochlorid verhindert wurde. Hingegen wurden 5-HT-induzierte CaCC Ströme nicht durch Antagonisten von 5-HT2A (4F 4PP) und 5-HT2B (SB 204711) Rezeptoren blockiert. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass 5-HT die Erregbarkeit von DRG Neuronen durch Aktivierung von 5-HT2C Rezeptoren erhöht, welche sowohl TRPV1 Ströme potenzieren als auch CaCCs aktivieren.

Abstract (English)

Serotonin (5-HT) is an inflammatory mediator and involved in pain sensation. Ionotropic 5-HT3 receptors of dorsal root ganglion (DRG) neurons are thought to mediate this effect. However, the role of metabotropic 5-HT receptors remained controversial. In the present study, the contribution of metabotropic 5-HT receptors and their functional interactions with Kv7 channels, tetrodotoxin-resistant (TTX-R) Na+ channels, TRPV1 channels and Ca2+-activated Cl- channels (CaCCs) were investigated. Using the perforated and whole-cell patch clamp technique in voltage and current clamp mode on primary cultures of rat DRG neurons, effects of 5-HT receptor ligands on membrane potential and currents through Kv7 channels, TTX-R Na+ channels, TRPV1 channels and Ca2+-activated Cl- channels were investigated. 5-HT depolarized DRG neurons and increased their excitability. This effect was not altered by the 5-HT3 receptor antagonist tropisetron, but reduced by the 5-HT2 receptor antagonist ritanserin. Moreover, this increased excitation of DRG neurons by 5-HT was inhibited by the TRPV1 antagonist capsazepine and the CaCC blocker CaCC-Inh A01. Furthermore, this 5-HT-induced excitation was inhibited by the 5-HT2C receptor-specific antagonist RS102221 hydrochloride, but not by the 5-HT2A receptor-specific antagonist 4F 4PP oxalate or the 5-HT2B receptor-specific antagonist SB 204741. Currents through Kv7 channels and TTX-R Na+ channels of DRG neurons were not affected by 5-HT. In contrast, 5-HT enhanced currents through TRPV1 channels in DRG neurons. This increase of TRPV1 current was inhibited by the non-selective 5-HT2 receptor antagonist ritanserin as well as the specific antagonists of 5-HT2A (4F 4PP oxalate), 5-HT2B (SB 204741), and 5-HT2C (RS 102221 hydrochloride) receptors. Additionally, 5-HT also induced currents through CaCCs which were inhibited by the CaCC blocker CaCC-Inh A01 and the 5-HT2C receptor-specific antagonist RS 102221 hydrochloride, but not by the 5-HT2A (4F 4PP oxalate) or the 5-HT2B (SB 204741) receptor-specific antagonists. These results show that 5-HT enhances the excitability of DRG neurons via 5-HT2 receptors with a major contribution of 5-HT2C which simultaneously mediates a potentiation of TRPV1 channels and an activation of CaCCs.