Upregulation and Functionality of Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors

Cigarette smoking is, in developed countries, the leading cause of premature death. In tobacco smoke, the main addictive compound is nicotine, which in the brain binds to neuronal nicotinic acetylcholine receptors (neuronal nAChRs). These have been implicated in addiction, but also in several neurological disorders including Alzheimer's and Parkinson's diseases, Tourette's syndrome, attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD), schizophrenia, pain, depression, and autosomal-dominant noctural frontal lobe epilepsy; all of which makes nAChRs an intriguing target of study. Chronic treatment with nicotine leads to an increase in the number of nAChRs (upregulation) in the brain and changes their functionality. Changes in the properties of nAChRs are likely to occur in smokers as well, since they are exposed to nicotine for long periods of time. Several nAChR subtypes likely play a role in the formation of nicotine addiction by participating in the release of dopamine in the striatum. The aim of this study was to clarify at cellular level the changes in nAChR characteristics resulting from chronic nicotine treatment. SH-SY5Y cells, endogenously several nAChR-expressing, and SH-EP1-h-alfa7 cells, transfected with the alfa 7 nAChR subunit gene were treated chronically with nicotine. The localisation of alfa 7 and beta2 subunits was studied with confocal and electron microscopy. Functionality of nAChRs was studied with calcium fluorometry. Effects of long-term treatment with opioid compounds on nAChRs were studied by means of ligand binding. Confocal microscopy showed that in SH-SY5Y cells, alfa7 and beta2 subunits formed clusters, unlike the case in SH-EP1-h alfa7 cells, where alfa7 nAChRs were distributed more diffusely. The majority of nAChR subunits localised on endoplasmic reticulum (ER). The isomers of methadone acted as agonists at alfa7 nAChRs. Acute morphine challenge also stimulated nAChRs. Chronic treatment with methadone or morphine led to an increased number of nAChRs. In animal studies, mice received nicotine for 7 weeks. Electron microscopical analysis of the localisation of nAChRs showed in the striatum that alfa7 and beta2 nAChR subunits localised synaptically, extrasynaptically, and intracellularly, with the majority localising extrasynaptically. Chronic nicotine treatment caused an increase in the number of nAChR subunits at all studied locations. These results suggest that the alfa7 nAChR and beta2 subunit-containing nAChRs respond to chronic nicotine treatment differently. This may indicate that the functional balance of various nAChR subtypes in control of the release of dopamine is altered as a result of chronic nicotine treatment. Compounds binding both to opioid and nACh receptors may be of clinical importance.

The Pharmacology of Oxycodone : Studies In Vitro, In Vivo and In Humans

The antinociceptive properties of oxycodone and its metabolites were studied in models of thermal and mechanical nociception and in the spinal nerve ligation (SNL) model of neuropathic pain in rats. Oxycodone induced potent antinociception after subcutaneous (s.c.) administration in all models of nociception used in rats compared with morphine, methadone and its enantiomers. In the SNL model of neuropathic pain in rats, oxycodone produced dose dependent antinociception after s.c. administration. The antinociceptive effects of s.c. oxycodone were antagonized by naloxone but not by nor-binaltorphimine (Nor-BNI) a selective κ-opioid receptor antagonist indicating that the antinociceptive properties of oxycodone are predominantly μ-opioid receptor-mediated. The antinociceptive activity of oxymorphone, noroxycodone, and noroxymorphone, oxidative metabolites of oxycodone, were studied to determine their role in the oxycodone-induced antinociception in the rat. Of the metabolites of oxycodone s.c. administration of oxymorphone produced potent thermal and mechanical antinociception. Noroxycodone had a poor antinociceptive effect and noroxymorphone was inactive. Oxycodone produced naloxone-reversible antinociception after intrathecal (i.t) administration with a poor potency compared with morphine and oxymorphone. This seems to be related to the low efficacy and potency of oxycodone to stimulate μ-opioid receptor activation in the spinal cord in μ-opioid receptor agonist-stimulated (GTP)γ[S] autoradiography, compared with morphine and oxymorphone. All metabolites studied were more potent than oxycodone after i.t. administration. I.t. noroxymorphone induced a significantly longer lasting antinociceptive effect compared with the other drugs studied. The role of cytochrome P450 (CYP) 2D6-mediated metabolites on the analgesic activity of oxycodone in humans was studied by blocking the CYP2D6-mediated metabolism of oxycodone with paroxetine. Paroxetine co-administration had no effect on the analgesic effect of oxycodone compared with placebo in chronic pain patients, indicating that oxycodone-induced analgesia and adverse-effects are not dependent of the CYP2D6-mediated metabolism in humans. Although oxycodone has many pharmacologically active metabolites, they seem to have an insignificant role in oxycodone-induced antinociception in humans and rats.

2,1,3-Bentsoksadiatsolirakenteiset molekyylit antibakteerisina ja antiparasiittisina yhdisteinä

Aikaisemman tutkimuksen perusteella tiedettiin tiettyjen 2,1,3-bentsoksadiatsolirakenteisten molekyylien olevan aktiivisia Chlamydia pneumoniae –bakteeria vastaan. Tutkimusta lähdettiin jatkamaan ja 2,1,3-bentsoksadiatsolimolekyylien rakenne-aktiivisuusuhteista haluttiin saada lisätietoa. Tarkoituksena oli kehittää 2,1,3-bentsoksadiatsolimolekyyleille ja sen avulla muodostaa molekyylikirjasto. Syntetisoidut molekyylit haluttiin testata sekä Chlamydia pneumoniae -bakteeria että Leishmania donovani –parasiittia vastaan. Chlamydia pneumoniae –bakteeri aiheuttaa akuutteja ylä- ja alahengitystieinfektiota, kuten keuhkoputkentulehdusta. Akuutissa tulehduksessa oireet vaihtelevat huomattavasti. Chlamydia pneumoniae –bakteerilla on myös taipumus aiheuttaa kroonisia tulehduksia. Nämä ovat useissa tutkimuksissa yhdistetty kansantaloudellisesti merkittäviin sairauksiin, kuten ateroskleroosiin ja astmaan. Leishmanioosi on toiseksi yleisin loissairaus ihmisellä malarian jälkeen. Leishmania donovani –parasiitti voi aiheuttaa tappavaa viskeraalista leishmanioosia. Vuodessa leishmanioosiin kuolee yli 50 000 ihmistä. Viime vuosina leishmanioosin lääkehoidossa on esiintynyt monenlaisia ongelmia. Osat lääkkeistä ovat menettäneet tehonsa ja osalla esiintyy vakavia haittavaikutuksia. 2,1,3-Bentsoksadiatsolirakenteisille yhdisteille saatiin kehitettyä toimiva synteesireitti. Lähtöaineena käytettiin 4-amino-2-nitrobentsoehappoa, josta saatiin hapettavalla renkaansulkeutumisreaktiolla 2,1,3-bentsoksadiatsoli-5-karboksyylihappoa. Karboksyylihaposta syntetisoitiin amidi-välituotteen kautta 2,1,3-bentsoksadiatsoli-5-karbonitriiliä. Hydroksyyliamiini hydrokloridin avulla 2,1,3-bentsoksadiatsoli-5-karbonitriilistä muodostettiin vastaavaa karboksimidamidia, joka oli synteesireitin yhteinen välituote kaikille molekyyleille. Viimeisessä vaiheessa N´-hydroksidi-2,1,3-bentsoksadiatsoli-5-karboksimidamidin annettiin reagoida joko fenyyli-isosyanaatin tai fenyyli-isotiosyanaatin kanssa, jolloin saatiin lopputuotetta. Synteesireitin kehittäminen osoittautui haastavaksi ja loppujen lopuksi saatiin ainoastaan kolme lopputuotetta syntetisoitua. Yksi lopputuotteista testattiin C. pneumoniae –bakteeria vastaan Åbo akademissa Turussa. Testattavaa yhdiste ei sisältänyt 2,1,3-bentsoksadiatsoliarengasta ja bioaktiivisuuskokeen tulos oli odotusten mukainen. Yhdiste ei ollut aktiivinen C. pneumoniae –bakteeria vastaan alhaisilla konsentraatioilla ja tuloksesta voitiin todeta 2,1,3-bentsoksadiatsolirengaan olevan tärkeä aktiivisuuden kannalta. Kaksi lopputuotetta saatiin testaukseen Leishamania donovani –parasiittia vastaan Israeliin. Ainoastaan toinen molekyyleistä sisälsi 2,1,3-bentsoksadiatsolirakenteen. Bioaktiivisuuskokeiden tulokset olivat erittäin rohkaisevia. Yhdisteet olivat aktiivisia parasiittia vastaan jo alhaisilla konsentraatioilla. Kuitenkin 2,1,3-bentsoksadiatsolirakenteinen molekyyli oli aktiivisempi, joten tämäkin aktiivisuuskokeen perusteella huomattiin rengasrakenteen olevan tärkeä aktiivisuuden kannalta.