Hypnotic, anticonvulsant and muscle relaxant effects of Rubus brasiliensis. Involvement of GABA(A)-system

Rubus brasiliensis hexanic fraction induced anxiolysis in rodents, which was reversed by flumazenil, a specific GABA(A)-benzodiazepine receptor antagonist (Nogueira et al., 1998a,b). Then, we investigated if this hexanic fraction was able to induce hypnotic, anticonvulsant and muscle relaxant effects, and the involvement of GABA(A)-system. The hexanic fraction (50, 100, 150 and 300 mg/kg, vo) was administered to male Swiss mice, 30 min before the tests. Only the dose of 300 mg/kg of this fraction decreased the latency and increased sleeping time in the barbituric-hypnosis test (sodium pentobarbital, 30 mg/kg, ip), prevented the pentylenetetrazol seizures (70 mg/kg, ip) and induced muscle relaxant (inclined plane) in 100% of animals. These effects were reversed by flumazenil (3 mg/kg, ip). In conclusion: (1) R. brasiliensis hexanic fraction induced hypnotic, anticonvulsant and muscle relaxant effects, in mice, and the GABA(A)-benzodiazepine receptor may play an important role in the effects of this fraction; (2) it is strongly suggested that this fraction contains a benzodiazepine-like principle. (C) 2000 Elsevier B.V. Ireland Ltd. All rights reserved.

Efeito modulador da glutationa na liberação de gaba induzida por glutamato em retinas de embrião de galinha

O ácido γ-aminobutírico (GABA) e o glutamato são, respectivamente, os principais neurotransmissores inibitório e excitatório no Sistema Nervoso Central (SNC) e são fundamentais para o processamento visual. Estudos revelam que o glutamato induz liberação de GABA na retina. Trabalhos prévios também apontam que compostos tióis regulam a liberação de GABA, mas ainda não são totalmente esclarecidos os efeitos de tióis (-SH) sobre os níveis endógenos deste neurotransmissor na retina. Neste intermédio, a glutationa (GSH) além de ser o mais importante dos compostos tióis, vem demonstrando exercer um papel neuromodulador na liberação de neurotransmissores. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar um possível efeito modulador de GSH sobre a liberação de GABA mediada por glutamato em retinas de embrião de galinha. Para isso, utilizamos como modelo experimental tecido retiniano íntegro de embrião de galinha, com sete ou oito dias de desenvolvimento. Nos ensaios de liberação de GABA, as retinas foram tratadas com GSH (100 e 500 μM); glutamato (50 e 500 μM) e Butionina Sulfoximina (BSO), inibidor da síntese de glutationa, (50 μM) por 15 minutos, e os níveis de GABA liberado para o meio extracelular foram quantificados por Cromatografia Líquida de Alta Eficácia (CLAE). Para experimentos de liberação de compostos tióis (–SH), as retinas foram incubadas com glutamato (100 μM) com ou sem Na+ por 15 minutos, e os seus níveis extracelulares foram determinados pela reação com DTNB e quantificados por espectrofotometria (412 nm). Os resultados revelam que o glutamato, assim como GSH, liberam GABA. Nossos dados também demonstram que BSO atenua a liberação de GABA promovida por glutamato. Além disso, demonstramos que glutamato induz liberação de compostos tióis independentemente de sódio. Sendo assim, é sabido que glutamato é capaz de liberar GABA e tióis; dentre estes, GSH é o mais abundante e responsável por também liberar GABA. Sabe-se também que uma vez inibida a síntese de GSH por BSO, a liberação de GABA induzida por glutamato é atenuada. Então, se sugere uma possível modulação de GSH na liberação de GABA induzida por glutamato, em retinas íntegras de embrião de galinha.

GABA and glutamate transporters: new events and function in the vertebrate retina

The neural retina is a highly complex tissue composed of excitatory and inhibitory neurons and glial cells. Glutamate, the main excitatory neurotransmitter, mediates information transfer from photoreceptors, bipolar cells, and ganglion cells, whereas interneurons, mainly amacrine and horizontal cells, use γ-aminobutyric acid (GABA), the main inhibitory neurotransmitter. In this review we place an emphasis on glutamate and GABA transporters as highly regulated molecules that play fundamental roles in neurotransmitter clearance, neurotransmitter release, and oxidative stress. We pharmacologically characterized glutamate transporters in chicken retina cells and identified two glutamate transporters: one Na+-dependent transporter and one Na+-independent transporter. The Na+-dependent uptake system presented characteristics related to the high-affinity xAG- system (EAAT1), and the Na+-independent uptake system presented characteristics related to the xCG- system, which highly contributes to glutamate transport in the retina. Glutamate shares the xCG- system with another amino acid, L-cysteine, suggesting the possible involvement of glutathione. Both transporter proteins are present mainly in Müller glial cells. GABA transporters (GATs) mediate high-affinity GABA uptake from the extracellular space and terminate the synaptic action of GABA in the central nervous system. GABA transporters can be modulated by molecules that act on specific sites to promote transporter phosphorylation and dephosphorylation. In addition to a role in the clearance of GABA, GATs may also release GABA through a reverse transport mechanism. In the chicken retina, a GAT-1 blocker, but not GAT2/3 blocker, was shown to inhibit GABA uptake, suggesting that GABA release from retina cells is mainly mediated by a GAT-1-like transporter.

Cocaine effects on mouse incentive-learning and human addiction are linked to alpha 2 subunit-containing GABA(A) receptors

Because GABA(A) receptors containing alpha 2 subunits are highly represented in areas of the brain, such as nucleus accumbens (NAcc), frontal cortex, and amygdala, regions intimately involved in signaling motivation and reward, we hypothesized that manipulations of this receptor subtype would influence processing of rewards. Voltage-clamp recordings from NAcc medium spiny neurons of mice with alpha 2 gene deletion showed reduced synaptic GABA(A) receptor-mediated responses. Behaviorally, the deletion abolished cocaine`s ability to potentiate behaviors conditioned to rewards (conditioned reinforcement), and to support behavioral sensitization. In mice with a point mutation in the benzodiazepine binding pocket of alpha 2-GABA(A) receptors (alpha 2H101R), GABAergic neurotransmission in medium spiny neurons was identical to that of WT (i.e., the mutation was silent), but importantly, receptor function was now facilitated by the atypical benzodiazepine Ro 15-4513 (ethyl 8-amido-5,6-dihydro-5-methyl-6-oxo-4H-imidazo [1,5-a] [1,4] benzodiazepine-3-carboxylate). In alpha 2H101R, but not WT mice, Ro 15-4513 administered directly into the NAcc-stimulated locomotor activity, and when given systemically and repeatedly, induced behavioral sensitization. These data indicate that activation of alpha 2-GABA(A) receptors (most likely in NAcc) is both necessary and sufficient for behavioral sensitization. Consistent with a role of these receptors in addiction, we found specific markers and haplotypes of the GABRA2 gene to be associated with human cocaine addiction.

Maternal exposure to picrotoxin modifies the response of the GABA(A) receptor during sexual behavior of adult male rat offspring

This study investigated whether perinatal exposure to picrotoxin, a GABA(A) antagonist, modifies the effect of muscimol, a GABA(A) agonist, on the sexual behavior of adult male rats. Two hours after birth and then once daily during the next 9 days of lactation, dams received picrotoxin (0.75 mg/kg subcutaneously) or saline (1 ml/kg subcutaneously). The adult male offspring from the picrotoxin and saline groups received saline (1 ml/kg intraperitoneally) or muscimol (1 mg/kg intraperitoneally), and 15 min later, their sexual behavior was assessed. Muscimol treatment in the saline-exposed group increased the mount and intromission latencies. However, these effects were absent in the picrotoxin-exposed groups. The latencies to first ejaculation, postejaculatory mount, and intromission were decreased in both picrotoxin-exposed groups relative to the saline-exposed groups. The picrotoxin + muscimol-treated rats required more intromissions to ejaculate and the picrotoxin-exposed groups made more ejaculations than the saline-exposed groups. Thus, muscimol treatment did not increase the mount and intromission latencies following picrotoxin exposure, but increased the ejaculation frequency, which did not differ between the picrotoxin + muscimol and the picrotoxin + saline groups. These data indicate that perinatal picrotoxin treatment interfered with GABA(A) receptor development Behavioural Pharmacology 23:703-709 (c) 2012 Wolters Kluwer Health vertical bar Lippincott Williams & Wilkins.

Coupling Between GABA(A)-R Ligand-Binding Activity and Membrane Organization in beta-Cyclodextrin-Treated Synaptosomal Membranes from Bovine Brain Cortex: New Insights from EPR Experiments

Correlations between GABA(A) receptor (GABA(A)-R) activity and molecular organization of synaptosomal membranes (SM) were studied along the protocol for cholesterol (Cho) extraction with beta-cyclodextrin (beta-CD). The mere pre-incubation (PI) at 37A degrees C accompanying the beta-CD treatment was an underlying source of perturbations increasing [H-3]-FNZ maximal binding (70%) and K (d) (38%), plus a stiffening of SMs' hydrocarbon core region. The latter was inferred from an increased compressibility modulus (K) of SM-derived Langmuir films, a blue-shifted DPH fluorescence emission spectrum and the hysteresis in DPH fluorescence anisotropy (A (DPH)) in SMs submitted to a heating-cooling cycle (4-37-4A degrees C) with A (DPH,heating) < A (DPH,cooling). Compared with PI samples, the beta-CD treatment reduced B (max) by 5% which correlated with a 45%-decrement in the relative Cho content of SM, a decrease in K and in the order parameter in the EPR spectrum of a lipid spin probe labeled at C5 (5-SASL), and significantly increased A (TMA-DPH). PI, but not beta-CD treatment, could affect the binding affinity. EPR spectra of 5-SASL complexes with beta-CD-, SM-partitioned, and free in solution showed that, contrary to what is usually assumed, beta-CD is not completely eliminated from the system through centrifugation washings. It was concluded that beta-CD treatment involves effects of at least three different types of events affecting membrane organization: (a) effect of PI on membrane annealing, (b) effect of residual beta-CD on SM organization, and (c) Cho depletion. Consequently, molecular stiffness increases within the membrane core and decreases near the polar head groups, leading to a net increase in GABA(A)-R density, relative to untreated samples.

A transcriptional study in mice with different ethanol-drinking profiles: Possible involvement of the GABA(B) receptor

Previous studies have suggested that gamma-aminobutyric acid-B (GABA(B)) receptor agonists effectively reduce ethanol intake. The quantification using real-time polymerase chain reaction of Gabbr1 and Gabbr2 mRNA from the prefrontal cortex, hypothalamus, hippocampus, and striatum in mice exposed to an animal model of the addiction developed in our laboratory was performed to evaluate the involvement of the GABAB receptor in ethanol consumption. We used outbred, Swiss mice exposed to a three-bottle free-choice model (water, 5% v/v ethanol, and 10% v/v ethanol) that consisted of four phases: acquisition (AC), withdrawal (W), reexposure (RE), and quinine-adulteration (AD). Based on individual ethanol intake, the mice were classified into three groups: "addicted" (A group; preference for ethanol and persistent consumption during all phases), "heavy" (H group; preference for ethanol and a reduction in ethanol intake in the AD phase compared to AC phase), and "light" (L group; preference for water during all phases). In the prefrontal cortex in the A group, we found high Gabbr1 and Gabbr2 transcription levels, with significantly higher Gabbr1 transcription levels compared with the C (ethanol-naive control mice). L, and H groups. In the hippocampus in the A group, Gabbr2 mRNA levels were significantly lower compared with the C, L, and H groups. In the striatum, we found a significant increase in Gabbr1 transcription levels compared with the C, L, and H groups. No differences in Gabbr1 or Gabbr2 transcription levels were observed in the hypothalamus among groups. In summary, Gabbr1 and Gabbr2 transcription levels were altered in cerebral areas related to drug taking only in mice behaviorally classified as "addicted" drinkers, suggesting that these genes may contribute to high and persistent ethanol consumption. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

GABA(B) receptor agonist only reduces ethanol drinking in light-drinking mice

Baclofen, a GABA(B) agonist, reduces ethanol intake in animals and humans, but the contrary or no effect was also reported. Our previous study demonstrated that mice characterized as "loss of control over ethanol intake" had different Gabbr1 and Gabbr2 transcription levels, which express, respectively, the GABA(B1) and GABA(B2) subunits in brain areas related to addictive behavior. In the present study, we tested baclofen on ethanol intake in mice exposed to the free-choice paradigm. Adult male Swiss mice, individually housed, had free access to three bottles: ethanol (5% and 10%) and water. The protocol had four phases: acquisition (AC, 10 weeks), withdrawal (W, 4 cycles during 2 weeks of 2 day-free-choice and 2 day-only-water), reexposure (RE, 2 weeks), and adulteration of ethanol solutions with quinine (AD, 2 weeks). Mice characterized as "loss of control" (A, n = 11, preference for ethanol in AC and maintenance of ethanol intake levels in AD), heavy (H, n = 11, preference for ethanol in AC and reduction of ethanol intake levels in AD), and light (L n = 16, preference for water in all phases) drinkers were randomly distributed into two subgroups receiving either intraperitoneal injections of all doses of baclofen (1.25, 2.5, and 5.0 mg/kg, given each dose twice in consecutive days) or saline, being exposed to free-choice. Fluid consumption was measured 24 h later. Baclofen reduced ethanol intake in group L In group H a reduction compared to AC was observed. Group A maintained their high ethanol intake even after baclofen treatment. Activation of the GABA(B) receptor depends on the precise balance between the GABA(B1) and GABA(B2) subunits, so the disproportionate transcription levels, we reported in group A, could explain this lack of response to baclofen. These data highlight the importance to test baclofen in individuals with different ethanol drinking profiles, including humans. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Study on the regulation of mRNA expression of GABA transporters (GAT-1 and GAT-3) in rat brain

The submitted work concentrated on the study of mRNA expression of two distinct GABA transporters, GAT-1 and GAT-3, in the rat brain. For the detection and quantification of the chosen mRNAs, appropriate methods had to be established. Two methods, ribonuclease protection assay (RPA) and competitive RT-PCR were emloyed in the present study. Competitive RT-PCR worked out to be 20 times more sensitive as RPA. Unlike the sensitivity, the fidelity of both techniques was comparable with respect to their intra- and inter-assay variability.The basal mRNA levels of GAT-1 and GAT-3 were measured in various brain regions. Messenger RNAs for both transporters were detected in all tested brain regions. Depending on the region, the observed mRNA level for GAT-1 was 100-300 higher than for GAT-3. The GAT-1 mRNA levels were similar in all tested regions. The distribution of GAT-3 mRNA seemed to be more region specific. The strongest GAT-3 mRNA expression was detected in striatum, medulla oblongata and thalamus. The lowest levels of GAT-3 were in cortex frontalis and cerebellum.Furthermore, the mRNA expression for GAT-1 and GAT-3 was analysed under altered physiological conditions; in kindling model of epilepsy and also after long-term treatment drugs modulating GABAergic transmission. In kindling model of epilepsy, altered GABA transporter function was hypothesised by During and coworkers (During et al., 1995) after observed decrease in binding of nipecotic acid, a GAT ligand, in hippocampus of kindled animals. In the present work, the mRNA levels were measured in hippocampus and whole brain samples. Neither GAT-1 nor GAT-3 showed altered transcription in any tested region of kindled animals compared to controls. This leads to conclusion that an altered functionality of GABA transporters is involved in epilepsy rather than a change in their expression.The levels of GAT-1 and GAT-3 mRNAs were also measured in the brain of rats chronically treated with diazepam or zolpidem, GABAA receptor agonists. Prior to the molecular biology tests, behavioural analysis was carried out with chronically and acutely treated animals. In two tests, open field and elevated plus-maze, the basal activity exploration and anxiety-like behaviour were analysed. Zolpidem treatment increased exploratory activity. There were observed no differencies between chronically and acutely treated animals. Diazepam increased exploratory activity and decresed anxiety-like behaviour when applied acutely. This effect disappeard after chronic administration of diazepam. The loss of effect suggested a development of tolerance to effects of diazepam following long-term administration. Double treatment, acute injection of diazepam after chronic diazepam treatment, confirmed development of a tolerance to effects of diazepam. Also, the mRNAs for GAT-1 and GAT-3 were analysed in cortex frontalis, hippocampus, cerebellum and whole brain samples of chronically treated animals. The mRNA levels for any of tested GABA transporters did not show significant changes in any of tested region neither after diazepam nor zolpidem treatment. Therefore, changes in GAT-1 and GAT-3 transcription are probably not involved in adaptation of GABAergic system to long-term benzodiazepine administration and so in development of tolerance to benzodiazepines.

Einfluss gedächtnisrelevanter Prozesse auf die Glutamat- und GABA-Freisetzung aus hippocampalen Primärkulturzellen

Titel: Einfluss gedächtnisrelevanter Prozesse auf die Glutamat- und GABA-Freisetzung aus hippocampalen Primärkulturzellen In der vorliegenden Arbeit wurde ein biochemisches Testsystem etabliert, mit dem es möglich ist, die Freisetzung der Aminosäure-Neurotransmitter Glutamat und GABA aus neuronalem Gewebe auf dem Vielzellniveau zu untersuchen. Der qualitative und quantitative Nachweis der beiden Neurotransmitter erfolgte mit Hilfe der Reversed-Phase-Hochleistungsflüssigkeits-Chromatographie mit Fluoreszenzdetektion. Mit dem Testsystem wurden zwei Untersuchungsreihen durchgeführt: 1.) Es wurde der Einfluss des nAChR-Agonisten Nikotin und des allosterisch an nAChR wirkenden Liganden Galanthamin auf die Glutamat- und GABA-Freisetzung aus Zellen serumfreier hippocampaler Primärkulturen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass der für einzelne hippocampale Zellen beschriebene positiv modulatorische Effekt von Nikotin auf die glutamaterge und GABAerge Neurotransmission auch auf dem Vielzellniveau über die Neurotransmitterfreisetzung nachweisbar ist. Desweiteren konnte erstmals gezeigt werden, dass die Nikotin-modulierte Glutamat- und GABA-Freisetzung durch den allosterisch wirkenden nAChR-Liganden Galanthamin signifikant beeinflusst wird. 2.) Es wurde der Einfluss einer LTP-ähnlichen Glutamatpotenzierung auf die GABA-Freisetzung aus serumfreien hippocampalen Primärkulturen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass hippocampale Neuronen in potenziertem (= vorstimuliertem) Zustand auf einen zweiten Glutamat-Stimulus mit einer verringerten GABA-Freisetzung reagieren. Dieser Effekt wird im Wesentlichen über die ionotropen Glutamatrezeptoren vermittelt.

Charakterisierung funktioneller Domänen für GABA und Furosemid auf GABA A-Rezeptoren

ZUSAMMENFASSUNGDie schnelle inhibitorische Neurotransmission im Säugerhirn ist wesentlich GABA-erg vermittelt.Neben GABA binden u.a. Picrotoxinin und TBPS (tert-Butylbicyclophosphorothionat) am GABAA-Rezeptor. Die Bindung von [35S]TBPS wird durch alle am GABAA-Rezeptor bindenden Substanzen moduliert. Zur Untersuchung der GABAA-Rezeptor-Funktionen wurden TBPS-Bindungsstudien an rekombinant exprimierten Rezeptoren in vitro und nativen Rezeptoren in situ verwendet.Die alpha-Untereinheiten spielen bei der gehirnarealspezifischen Auswirkungen verschiedener GABA-Mimetika, der Charakterisierung subtypspezifischer Substanzen und der Ausprägung der GABA-Sensitivitäten eine große Rolle. Für die Detaillierung der höheren GABA-Sensitivität alpha6-enthaltender Rezeptoren wurden Chimären und Punktmutationen zwischen den Untereinheiten alpha1 und alpha6 hergestellt. Nach Austausch des Asparagins 188 in der alpha1-Untereinheit durch das alpha6-entsprechende Lysin zeigten Rezeptoren in Kombination mit den Untereinheiten beta3 und gamma2 eine erhöhte GABA-Sensitivität gegenüber dem Wildtyp. Dementsprechend wiesen alpha6-enthaltende Rezeptoren mit der umgekehrten Punktmutation L187N eine geringere GABA-Sensitivität auf. Furosemid wirkt ausschließlich auf alpha6beta2/3-enthaltende GABAA-Rezeptors GABA-agonistisch. [35S]TBPS-Bindungsstudien an chimären alpha1/alpha6-Rezeptoren weisen auf eine niedrigpotente Bindungsstelle für Furosemid im extrazellulären Sequenzabschnitt zwischen der Aoc I-Schnittstelle und der TM3-Region hin. Die Substanz 4 PIOL zeigte subtypspezifischen Charakter am GABAA-Rezeptor. In den [35S]TBPS-Autoradiographien und den Bindungsstudien an Membranen wirkte 4 PIOL auf alpha6-enthaltende Rezeptoren schwach GABA-mimetisch bzw. agonistisch, in den [35S]TBPS-Bindungsstudien an alpha6-enthaltenden rekombinanten Rezeptoren schwach negativ modulatorisch oder antagonistisch.

Specific PET-ligands for selected 5-HT and GABA A-receptor subtypes = PET-Liganden mit Spezifität für definierte 5-HT und GABA A-Rezeptor-Subtypen

Für diese Arbeit wurden sechs neue Benzodiazepinderivate, TC07, TC08, TC09, TC10, TC11 und TC12, hergestellt. Diese wurden mittels Radioligandenbindungsassay sowohl auf ihre Bindungseigenschaften für Membranen des Cerebellum, des Hippo-campus und des Cortex der Ratte hin untersucht, als auch für Membranen von HEK293 Zellen, die transient rekombinante GABAA Rezeptoren exprimierten. Zusätz-lich wurden kompetitive in situ Rezeptorautoradiographien an Rattenhirnschnitten mit den Liganden [3H]Ro15-4513 und [3H]R015-1788 durchgeführt. Zusammen ergaben sich aus diesen Experimenten deutliche Hinweise auf eine Selektivität der Verbindun-gen TC07, TC11 und TC12 für a5-Untereinheiten enthaltende GABAA Rezeptoren mit a5-Affinitäten im niedrigen nanomolaren Bereich. In vivo Bindungsexperimente in Ratten, mit [3H]Ro15-1788 als Tracer und TC07 als Kompetitor, ergaben, dass TC07 mehr [3H]Ro15-1788 im Vorderhirn als im Cerebellum verdrängt. Bezog man die regionale Verteilung der a5-Untereinheit des GABAA Rezep-tors im Rattenhirn mit ein – sehr wenige a5-Untereinheiten im Cerebellum, etwa 20 % der GABAA Rezeptor-Untereinheiten im Hippocampus – untermauerten diese Ergeb-nisse die Vermutung, TC07 könne a5-selektiv sein. Diese Daten bestätigten darü-berhinaus, dass TC07 die Blut-Hirn-Schranke passieren kann. Für elektrophysiologische Messungen mit TC07 und TC12 wurden die oben erwähnten transient transfizierten HEK293 Zellen verwendet, welche die GABAA Rezeptor Unte-reinheitenkombination a5b3g2 exprimierten. Das Dosis-Antwort Verhalten ergab keinen signifikanten Effekt für TC12. Die Daten von TC07 dagegen lassen auf einen schwach negativ modulatorischen Effekt schließen, was, zumindest theoretisch, die Möglichkeit eröffnet, TC07 auch als sogenannten cognitive enhancer einzusetzen. Der errechnete Ki-Wert lag in derselben Größenordnung wie der Ki-Wert, der anhand der Bindungsas-saydaten errechnet wurde. Insgesamt rechtfertigen die bisherigen Ergebnisse die radiochemische Markierung mit 18F von drei der sechs getesteten Verbindungen in der Reihenfolge TC07, TC12 und TC11. Des Weiteren wurde [18F]MHMZ, ein potentiell 5-HT2A selektiver Ligand und PET-Tracer einschließlich Vorläufer und Referenzverbindungen, mit hohen Ausbeuten syn-thetisiert (Herth, Debus et al. 2008). Autoradiographieexperimente mit Rattenhirn-schnitten zeigten hervorragende in situ Bindungseigenschaften der neuen Verbindung. Die Daten wiesen eine hohe Selektivität für 5-HT2A Rezeptoren in Verbindung mit einer niedrigen unspezifischen Bindung auf. [18F]MHMZ erfährt in vivo eine schnelle Metabo-lisierung, wobei ein polarer aktiver Metabolit entsteht, welcher vermutlich nicht die Blut-Hirn-Schranke passieren kann. Transversale, sagittale und coronale Kleintier-PET-Bilder des Rattenhirns zeigten eine hohe Anreicherung im frontalen Cortex und im Striatum, während im Cerebellum so gut wie keine Anreicherung festzustellen war. Diese Verteilung deckt sich mit der bekann-ten Verteilung der 5-HT2A Rezeptoren. Die in vivo Anreicherung scheint sich ebenfalls gut mit der Verteilung der in den Autoradiographieexperimenten gemessenen Bindung zu decken. Nach Berechnungen mit dem 4-Parameter Referenzgewebe Modell beträgt das Bindungspotential (BP) für den frontalen Cortex 1,45. Das Cortex zu Cerebellum Verhältnis wurde auf 2,7 nach 30 Minuten Messzeit bestimmt, was bemerkenswert nah an den von Lundkvist et al. für [11C]MDL 100907 publizierten Daten liegt. Abgesehen von der etwas niedrigeren Affinität waren die gemessenen in vitro, in situ und in vivo Daten denen von [3H]MDL 100907 und [11C]MDL 100907 sehr ähnlich, so dass wir ein [18F]Analogon in der Hand haben, das die bessere Selektivität von MDL 100907 verglichen mit Altanserin mit der längeren Halbwertszeit und den besse-ren Eigenschaften für die klinische Routine von 18F verglichen mit 11C verbindet. Die Ergebnisse von [18F]MHMZ rechtfertigenden weitere Experimente, um diesen Liganden für die klinische Routine am Menschen nutzbar zu machen.

Neue 18 F-markierte Liganden zur Visualisierung des GABA A, alpha 5-Rezeptorstatus mittels PET

Die heutige Verfügbarkeit der molekularen Bildgebung ermöglicht einen signifikanten Einfluss auf die Diagnostik und die Therapiekontrolle von neurodegenerativen Erkrankungen, die unter anderem durch Fehlsteuerungen im GABAergen System auftreten können. Die Visualisierung und Quantifizierung des GABAA-alpha5-Subtyps durch PET könnte dabei zu einem besseren Verständnis von Erkrankungen wie Alzheimer und traumatischen Neurosen (emotionales Langzeitgedächtnis) beitragen. Ferner eröffnen GABAA/alpha5-subtypselektive Liganden die Möglichkeit, wesentliche Grundlagen der elementaren Vorgänge von Lernen und Erinnern zu untersuchen. 7,8,9,10-Tetrahydro-(7,10-ethan)-1,2,4-triazol[3,4-alpha]phthalazine stellen sich als vielverspre-chende Leitstrukturen zur Entwicklung neuer 18F-markierter alpha5-subtypselektiver GABAA-Rezeptorliganden für die PET dar. Um diese neuartigen Substanzen hinsichtlich ihrer Potenz als GABAA-alpha5-subtypselektive Radioliganden zu verifizieren, wurden zunächst die entsprechenden 19F-Derivate TC07-TC12 synthetisiert. Diese Referenzverbindungen wurden in Rezeptor-bindungsassays und in Autoradiographien mit [3H]Ro 15-4513 als zu verdrängender Radioligand evaluiert. In beiden Experimenten als auch in in vivo-Verdrängungsexperimenten an Ratten konnte eine hohe Affinität im nanomolaren Bereich als auch eine hohe Selektivität bezüglich der GABAA/alpha5-Untereinheit für einige der dargestellten Referenzverbindungen nachgewiesen werden. Gemäß diesen vielversprechenden Ergebnissen wurden verschiedene Markie-rungsvorläufer für eine 18F-Direktmarkierung der relevantesten Substanz TC07 in einer mehrstufigen organischen Synthese dargestellt. Die anschließende 18F-Markierung erfolgte über eine nukleophile Substitution mit [18F]Fluorid. Die Reaktionsparameter wurden hinsichtlich Reaktionstemperatur und dauer, Markierungsvorläuferkonzentration, Basenabhängigkeit und verschiedenen Markierungsmethoden optimiert. Daraus resultierend konnte [18F]TC07 mit bis zu 45 % radiochemischer Ausbeute erhalten werden. Die zerfallskorrigierte, gesamtradiochemische Ausbeute von nca [18F]TC07 in isotonischer NaCl-Lösung betrug 15 %. Basierend auf den bisher erhaltenen Ergebnissen wurde der Radioligand in in vitro-, ex vivo- und in vivo µPET-Experimenten evaluiert. Die zunächst durchgeführten in vitro-Experimente deuteten auf eine homogene Verteilung der Aktivität hin und zeigten keine spezifische Anreicherung. Diese Ergebnisse wurden sowohl in ex vivo- als auch in in vivo-µPET-Studien bestätigt. Auch hier konnte nur eine niedrige Aktivitätsanreicherung, eine homogene Verteilung im gesamten Gehirn und keine Übereinstimmung mit der bekannten GABAA/alpha5-Subtypverteilung gefunden werden. Eine im Anschluss durchgeführte Metabolismusstudie zeigte eine langsame Metabolisierungsrate des [18F]TC07 und auch eine Organverteilungsstudie zeigte keine außergewöhnlichen Anreicherungen. Aus den erhaltenen Ergebnissen kann geschlossen werden, dass der Radioligand [18F]TC07 kein geeigneter Tracer zur in vivo-Visualisierung der alpha5-Untereinheit des GABAA-Rezeptors ist.

Die Rolle von GABA- und Glyzinrezeptoren während der radialen Migration kortikaler Neurone in der pränatalen Maus

Für die Entwicklung des zerebralen Kortex ist die radiale Migration von Neuronen von elementarer Bedeutung. Für diese radiale Migration sind extrazelluläre Signale, die mit den Neuronen interagieren und eine Umgestaltung des Zytoskeletts vermitteln, notwendig. Zu den extrazellulären Signalen gehört auch der Neurotransmitter GABA, der über Depolarisation der Neurone einen Ca2+-Einstrom vermittelt und dadurch die Modulation der Migration über Ca2+-abhängige Signalwege ermöglicht. Auch von Taurin ist bekannt, dass es die neuronale Migration beeinflusst. Frühere Studien zeigten, dass die Depolarisation von GABAA-Rezeptoren durch GABA zu einem Migrationsstop führt, wohingegen Picrotoxin-sensitive Rezeptoren die Migration von der Ventrikulären Zone in die Intermediäre Zone des pränatalen Kortex vermitteln. Obwohl zu den Picrotoxin-sensitiven Rezeptoren GABAA-, GABAC- und bestimmte Glyzinrezeptoren gehören, wurde die Rolle von GABAC- und Glyzinrezeptoren während der radialen Migration nie überprüft. Ziel dieser Dissertation war deshalb, den Einfluss von GABAC- und Glyzinrezeptoren auf die radiale Migration zu untersuchen. Unter Verwendung von Migrationsanalysen, Fluoreszenzmessungen, molekularbiologischen und histologischen Methoden wurde gezeigt, dass GABAC-Rezeptoren im unteren Bereiche des präfrontalen Kortex exprimiert werden, ihre Aktivierung durch GABA in der Intermediären Zone zu einer Depolarisation führt, dass GABAC-Rezeptoren die Migration fördern und dieser Effekt über den migrationsstoppenden Effekt der GABAA-Rezeptoren dominiert. Durch Aktivierung der Glyzinrezeptoren fördert Taurin die Migration.