Seriini/treoniinikinaaseihin vaikuttavien lääkeaineiden potentiaali Alzheimerin taudin hoidossa
| Title: | Seriini/treoniinikinaaseihin vaikuttavien lääkeaineiden potentiaali Alzheimerin taudin hoidossa |
| Author(s): | Sorvari, Salla |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Pharmacy |
| Discipline: | Pharmacology |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2013 |
| Abstract: |
Alzheimer's disease is a neurodegenerative brain disease and it is the leading cause of dementia worldwide. However, there are not any medical treatments available to slow down or cure the disease. The typical microscopic changes in Alzheimer patients' brain are extracellular amyloid deposits and intracellular neurofibrillary tangles. Serine/threonine kinases are protein kinases that take part in the regulation of cellular functions. At least protein kinase C (PKC), glycogen synthase kinase 3 (GSK-3), cyclin-dependent kinase 5 (CDK5) and Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) are involved in the pathogenesis of Alzheimer's disease. There are currently molecules in development that either activate or inhibit these protein kinases in order to stop the progression of the disease. PKC is an interesting kinase considering this project. It has been shown that PKC activation prevents the formation of amyloid deposits and protects neurons from premature death. This could slow down or prevent the progression of the disease.
The purpose of this study was to investigate the effects of dialkyl 5-(hydroxy-methyl)isophthalates (HMI-1a3 and HMI-1b11) on SH-SY5Y-neuroblastoma cell proliferation and morphology with live cell imaging and to Alzheimer's disease-related Wnt, ERK1/2 and PKC signaling pathways with Western blotting. The main purpose was to evaluate the potential of the compounds for further in vitro and in vivo experiments.
According to the results of this study both isophthalates, HMI-1a3 and HMI-1b11, had good binding affinities to PKCα and PKCδ. Both of them caused a dramatic increase in ERK1/2 phosphorylation which may be due to PKC activation and may thus suggest a PKC-dependent mechanism of action. However, the possible PKC activation did not cause downregulation of the PKC-isoforms α, β and δ. In addition, both HMI-1a3 and HMI-1b11 inhibited SH-SY5Y cell proliferation. HMI-1a3 was cytotoxic at 20 µM, while HMI-1b11 did not cause any cell death. Both compounds also induced neurite outgrowth. In addition, HMI-1a3 increased the amount of β-catenin. That could indicate the activation of Wnt-signaling, which is inhibited in Alzheimer's disease. Both of the compounds have potential for further studies because of the good binding to PKC and the beneficial effects on neurite outgrowth and Wnt signaling.
Alzheimerin tauti on rappeuttava aivosairaus, joka on yleisin syy dementiaan koko maailmassa. Tautiin ei kuitenkaan tällä hetkellä ole taudin kulkua hidastavaa tai parantavaa lääkehoitoa. Tyypillisiä Alzheimer-potilaiden aivoissa nähtäviä mikroskooppisia muutoksia ovat solunulkoiset amyloidiplakit sekä solunsisäiset neurofibrillikimput. Seriini/treoniinikinaasit ovat proteiinikinaaseja, jotka osallistuvat solun toimintojen säätelyyn. Seriini/treoniinikinaaseista ainakin proteiinikinaasi C:llä (PKC), glykogeenisyntaasikinaasi-3:lla (GSK-3), sykliineistä riippuvaisella kinaasi 5:llä (CDK5) sekä Ca2+/kalmoduliini-riippuvaisella proteiinikinaasi II:lla (CaMKII) on todettu olevan vaikutusta Alzheimerin taudin kehittymisessä. Kaikkiin näihin proteiinikinaaseihin on kehitteillä lääkeainemolekyylejä, jotka joko aktivoimalla tai estämällä pyrkivät estämään Alzheimerin taudin etenemistä. Tämän tutkimuksen kannalta mielenkiintoinen on PKC, jonka aktivaation on todettu estävän sekä amyloidiplakkien muodostumista että jo syntyneiden plakkien aiheuttamaa hermosolujen kuolemaa. Tämä saattaisi hidastaa tai estää Alzheimerin taudin etenemistä.
Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää PKC:n C1-osaan sitoutuvien dialkyyli 5-(hydroksimetyyli)isoftalaattien, HMI-1a3:n ja HMI-1b11:n, vaikutusta SH-SY5Y-neuroblastoomasolujen jakautumiseen ja morfologiaan reaaliaikaisella solujen kuvantamisella sekä Alzheimerin tautiin liittyviin Wnt-, ERK1/2- ja PKC-signaalireitteihin Western blot -menetelmällä. Tutkimusten tavoitteena oli arvioida yhdisteiden soveltuvuutta in vitro- ja in vivo- jatkotutkimuksiin.
Tutkimus osoitti, että isoftalaattijohdannaiset HMI-1b11 ja HMI-1a3 sitoutuivat hyvin sekä PKCα:aan että PKCδ:aan. Molemmat aiheuttivat voimakkaan ERK1/2:n fosforylaation, mikä saattaisi olla merkki PKC:n aktivaatiosta. Mahdollinen PKC-aktivaatio ei kuitenkaan aiheuttanut isoentsyymien α, β ja δ downregulaatiota eli määrän vähenemistä. Lisäksi HMI-1b11 ja HMI-1a3 estivät molemmat SH-SY5Y-solujen jakautumista. HMI-1a3 oli 20 µM:na soluille toksinen, kun taas HMI-1b11 ei aiheuttanut solukuolemaa. Molemmat yhdisteet lisäsivät myös neuriittien kasvua. Lisäksi HMI-1a3 aiheutti lievää β-kateniinin määrän lisääntymistä, mikä saattaa olla merkki Alzheimerin taudissa heikentyneen Wnt-reitin aktivoitumisesta. Yhdisteillä tehtäviä jatkotutkimuksia puoltavat niiden hyvä sitoutuminen PKC:hen sekä Alzheimerin taudin kannalta edulliset vaikutukset neuriittien kasvuun ja mahdollinen Wnt-reitin aktivaatio.
|
| Keyword(s): | SH-SY5Y Alzheimer's disease Protein kinase C β-amyloid Isophthalates Alzheimerin tauti proteiinikinaasi C β-amyloidi isoftalaatit |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| PRO GRADU SALLA SORVARI.pdf | 1.270Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Pharmacy [577]