Detailansicht
In vivo sensitization by amphetamine and cocaine:
role of Ca[hoch]2+/calmodulin-dependent protein kinase II α
Birgit Eisenrauch
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Johannes Berger
DOI
10.25365/thesis.30229
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29756.67264.815560-2
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die physiologische Rolle des Dopamintransporters (DAT) in der präsynaptischen Nervenzelle ist die Wiederaufnahme von extrazellulärem Dopamin (DA) nach der Ausschüttung, ausgelöst durch ein Aktionspotential. Dadurch wird die Menge des, für die Signalweiterleitung verfügbaren DA an der Postsynapse, reguliert. Der DAT gehört zu den Natrium/Chlorid-abhängigen Transportern welche der Genfamilie der „solute carrier 6“ (SLC6) angehören, die zu den Neurotransmitter:Natrium Symportern (NSS) gerechnet werden. Er ist einer der Hauptangriffspunkte von Psychostimulantien, wie Amphetamine und Kokain. Amphetamine sind indirekte Sympathomimetika, welche in Menschen und Tieren Euphorie und Anregung hervorrufen können. Heutzutage werden Amphetamine noch in der Behandlung von Narkolepsie und Aufmerksamkeitsdefizit-/ Hyperaktivitätsstörung (ADHS) verwendet. Die Ca2+/Calmodulin-abhängige Protein Kinase II α (CamKIIα) bindet an den C-Terminus des DATs und phosphoryliert Serin-Reste am N-Terminus, was zu einer Umkehrung des DATs führt und dadurch die DA Konzentration im synaptischen Spalt erhöht. Die gesteigerte Konzentration von DA im synaptischen Spalt wird für die Initiierung von Drogensucht verantwortlich gemacht. Da die CamKIIα eine große Rolle beim Lernen und auch bei der Funktion des Gedächtnisses spielt, schrieben Licata et al. (2004) der CamKIIα eine wichtige Funktion beim Erlangen eines Suchtgedächtnisses zu.
Das Ziel dieser Diplomarbeit war es die Funktion der Interaktionen zwischen den Psychostimulantien - d-Amphetamin (AMPH) und Kokain - CamKIIα und dem DAT aufzuklären. Dazu wurden CamKIIα knock out (KO) Mäuse untersucht. Um aufzuzeigen, ob die CamKIIαKO Mäuse Anzeichen von suchtähnlichem Verhalten für Amphetamin und Kokain aufweisen, wurde die Sensitisierungsmethode, wie auch der „conditioned place preference“ (CPP) Ansatz gewählt. Die wild typ (WT) und KO Mäuse wurden einige Tag mit AMPH oder Kokain behandelt und anschließend in den „open field“ (OF) oder in den CPP Boxen gemessen. Beide, WT und KO Mäuse zeigten verhaltensabhängige Sensitisierung nach der Behandlung mit AMPH, jedoch war der Effekt in den KO Mäusen weniger ausgeprägt, als in den WT Mäusen. Dies gilt ebenfalls für die Behandlung mit Kokain, wobei hier am dritten Tag der Sensitisierungseffekt ein Plateau erreicht. Um diese verhaltenspharmakologischen Ergebnisse zu bekräftigen, wurden Synaptosomen aus dem Striatum von WT und KO Mäusen superfundiert. Es konnte jedoch kein signifikanter Unterschied im Amphetamin-induzierten Efflux von den vorbehandelten Mäusen festgestellt werden. Die Experimente, die in dieser Diplomarbeit beschrieben werden, sind ein Teil eines laufenden Forschungsprojektes.
Abstract
(Englisch)
The dopamine transporter (DAT) exerts its physiological function in the presynaptic nerve terminal by taking up extracellular dopamine (DA) following the dopamine release after an action potential, thereby regulating the amount of free DA available for signal transmission at the post synapse. DAT belongs to the Na+/Cl--dependent transporters of the solute carrier 6 (SLC6) gene family, also referred to as neurotransmitter sodium symporters (NSS). It is one of the major targets for psychostimulants including amphetamines and cocaine. Amphetamines are indirect sympathomimetics and can induce euphoria and stimulation in humans and animals. Nowadays, amphetamines are used in clinics to treat narcolepsy and attention deficit hyperactivity disorder (ADHD). The Ca2+/Calmodulin-dependent protein kinase II α (CamKIIα) binds to the C-terminus of DAT and phosphorylates N-terminally located serines, promoting the reverse operation of the transporter, releasing DA and therefore increasing the concentration of DA in the synaptic cleft. Elevated levels of DA are responsible for the reinforcing properties of the amphetamine action. As CamKIIα plays an important role in the process of learning and memory, Licata et al. (2004) hypothesized that CamKIIα is an important factor to acquire a drug memory.
The aim of this diploma thesis was to elucidate the role of the interaction between psychostimulants - d-amphetamine (AMPH) and cocaine - CamKIIα and the DAT, using a CamKIIα knock out (KO) mouse model. To test whether CamKIIα-KO mice display addictive-like behavior to AMPH or cocaine, behavioral sensitization to psychostimulants with an open field (OF) approach and conditioned place preference (CPP) were used. Wild type (WT) and KO mice were treated either with AMPH or cocaine for several days and measured in the OF or in the CPP boxes. Both, WT and KO mice displayed behavioral sensitization to AMPH, however the sensitizing effect of AMPH was significantly less pronounced in KO compared to WT mice. Similar results were found for cocaine, in contrast to sensitization with AMPH the sensitizing effect reached a plateau at day 3. To verify that neurochemical sensitization was present after the psychostimulant treatment, superfusion experiments were done in striatal synaptosomes of WT and KO mice. However, increased efflux was not observed in neither of the mice after treatment with d-amphetamine and cocaine.
The experiments described in this thesis are part of an ongoing project.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
dopamine DAT CaMKII amphetamine cocaine
Schlagwörter
(Deutsch)
Dopamin DAT CaMKII Amphetamin Kokain Sensitisierung
Autor*innen
Birgit Eisenrauch
Haupttitel (Englisch)
In vivo sensitization by amphetamine and cocaine:
Hauptuntertitel (Englisch)
role of Ca[hoch]2+/calmodulin-dependent protein kinase II α
Paralleltitel (Deutsch)
In vivo Sensitisierung durch Amphetamine und Kokain ; die Rolle der Ca2+/Calmodulin-abhängigen Proteinkinase II α
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
79 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Johannes Berger
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC11795948
Utheses ID
26952
Studienkennzahl
UA | 490 | | |