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The effect of NAPQI on neurotransmitter transporters
Derya Duygu Yildirim
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Harald Sitte
DOI
10.25365/thesis.64323
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14825.02997.307367-3
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Paracetamol (Acetaminophen) ist ein seit Jahrzehnten gebräuchliches Schmerzmittel, obwohl dessen Wirkmechanismus nicht aufgeklärt ist. Laut eine vieler Theorien kann NAPQI (N-Acetyl-p-Benzoquinonimin), der toxische Metabolit des Paracetamol, TRP-Kanäle modifizieren und so zu einer analgetischen Wirkung führen. NAPQI ist eine Cystein-modifizierende Substanz, die bei therapeutischen Konzentrationen von Paracetamol nach Bindung an die Schwefelgruppe von Glutathion ausgeschieden wird. Bei Erschöpfung des Glutathion-Speichers kann NAPQI irreversibel an Cystein-Seitenketten von anderen Proteinen binden, die daraufhin ihre Funktion verlieren. Dieses Ereignis kann möglicherweise zu einem Leberversagen führen.
Die analgetische Wirkung des Paracetamol könnte das serotonerge System der Schmerzempfindung auch mit einschließen. Serotonin und Norepinephrin können die Schmerzempfindung mit Hilfe efferenter Neuronen abstumpfen. Der Serotonintransporter SERT ist für die Wiederaufnahme von Serotonin zuständig und empfindlich auf Cystein-modifizierende Substanzen.
Aufgrund dieser Datenlage wurde mit Hilfe von Radioliganden-Aufnahme Assays eine mögliche Wirkung von NAPQI auf SERT in Zellen mit Wildtyp-SERT untersucht. Zusätzlich wurden Alanin-Mutanten einiger Cysteine des SERT erstellt, um die Wirkung des NAPQI durch die Cysteine festzustellen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass der Metabolit NAPQI die Aufnahme von Serotonin hemmen kann. Die Doppelmutante C109A/C357A wurde von NAPQI wie bei Wildtyp inhbiert. Wir fanden zusätzlich heraus, dass die Hemmung von SERT deutlich reversibel und kompetitiv mit Serotonin war. Als Kontrolle wurde der Transporter für γ-Amino-Buttersäure (GABA) auch nach einer möglichen Wirkung des NAPQI überprüft, wobei hier eine irreversible Hemmung festgestellt wurde.
Mit Hilfe dieser Arbeit haben wir eine spezifische Hemmung von SERT durch NAPQI gezeigt, die im Gegensatz zu TRP Kanälen reversibel und kompetitiv ist. Diese Hemmung könnte die analgetische Wirkung auf antinozizeptive Neuronen erhöhen und so auf einen zusätzlichen Wirkmechanismus von Paracetamol hindeuten.
Abstract
(Englisch)
Paracetamol (Acetaminophen) is in use as an analgesic drug for decades, although its mechanism of action is not understood yet. Among various theories, one states that the toxic metabolite of Paracetamol NAPQI (N-acetyl-p-benzoquinone imine) can modify TRP-channels, leading to analgesia via this pathway. NAPQI is a cysteine-modifying reagent that, under therapeutic concentrations of paracetamol, binds to the sulphur group of glutathione and is excreted. When the glutathione stores are depleted, NAPQI can irreversibly bind cysteine residues of other proteins, rendering them non-functional. This can possibly result in life-threatening liver failure.
The analgesic action of paracetamol also seems to include the serotonergic system. Serotonin and norepinephrine can blunt pain sensation via descending neurons. The serotonin transporter (SERT), which is essential for the reuptake of serotonin, has been reported to be susceptible to cysteine modifying reagents.
Therefore, we investigated a possible effect of NAPQI on SERT by performing radioligand uptake assays in cells stably expressing wildtpe SERT. Furthermore, we generated alanine mutants of cysteines in SERT to investigate the mechanism of NAPQI.
Our results show that the metabolite NAPQI is capable of inhibiting the uptake of serotonin. Interestingly, the double mutant C109A/C357A was inhibited by NAPQI similar to wildtype. Furthermore, the inhibition of SERT was clearly reversible and competing with serotonin.
The transporter for γ-aminbutyric acid, GAT, was tested for a similar effect by NAPQI. Results show that, unlike SERT, GAT was not inhibited.
We conclude that NAPQI inhibits SERT in a specific manner, and, unlike its action on TRP channels, it does so in a reversible and competitive manner. Blockade of SERT could increase the analgesic effect of descending antinociceptive neurons, providing an additional explanation for the analgesic mechanism of paracetamol.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
N-acetyl-p-benzoquinone imine NAPQI Paracetamol Serotonin Neurotransmitter Transporter Acetaminophen
Schlagwörter
(Deutsch)
N-acetyl-p-benzoquinone imine NAPQI Paracetamol Serotonin Neurotransmitter Transporter Acetaminophen
Autor*innen
Derya Duygu Yildirim
Haupttitel (Englisch)
The effect of NAPQI on neurotransmitter transporters
Paralleltitel (Deutsch)
Die Wirkung von NAPQI auf Neurotransmitter Transporter
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
ii, 47 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Harald Sitte
AC Nummer
AC16055103
Utheses ID
57071
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |