Browsing by Subject "striatum"

Nicotinic acetylcholine receptors are ion channel receptors that consist of five subunits and have an important role in modulating neurotransmitter release in the central nervous system. The literature review part of this thesis presents an overview of the structure, function and diverse subunit composition of nicotinic receptors and reviews the scientific literature on their function as modulators of neurotransmitter release. Relevant literature on the role of the nicotinic receptors of the striatum, the hippocampus and the prefrontal cortex in the modulation of the release of dopamine, glutamate, GABA, acetylcholine, noradrenalin and serotonin is reviewed. Finally, a summary for each of the brain areas and some conclusions are presented. The experimental part of this thesis consists of a series of experiments, where the ability of morphine to activate the presynaptic nicotinic receptors modulating dopamine release in the mouse striatum was investigated based on opioid-nicotine-interactions reported earlier. The possible effect of morphine was studied by measuring the release of radiolabeled dopamine from perfused synaptosomes prepared from mouse striatum. In addition, the effect of nicotine was studied to confirm the correct functioning of the method and to obtain data for comparison with the morphine results. Both nicotine and morphine elicited the release of [3H]dopamine from striatal synaptosomes. The release of [3H]dopamine elicited by morphine was blocked by nicotinic antagonists, suggesting that the effect of morphine was mediated by nicotinic receptors. Use of the selective antagonist α-conotoxin MII revealed that the effect of morphine, similar to nicotine, was mediated in part by α6β2* receptors and in part by other receptors, possibly α4β2*. In addition, the opioid antagonist naloxone blocked the effects of both nicotine and morphine, likely via direct antagonism of nicotinic receptors. However, the concentrations of morphine and naloxone needed for affecting [3H]dopamine release were very high, which suggests that the clinical relevance of the effects described here is likely to be small. The involvement of opioid receptors was deemed to be unlikely but, along with possible non-specific effects by high concentrations, could not be completely ruled out.

Kolinergiset α6*-nikotiinireseptorit ovat kiinnostavia, koska ne liittyvät mahdollisesti Parkinsonin tautiin ja nikotiiniriippuvuuteen. Ionikanavina toimivat nikotiinireseptorit ovat muodostuneet viidestä alayksiköstä, jotka esiintyvät erilaisina yhdistelminä. α6-alayksikköä sisältävät nikotiinireseptorit sijaitsevat presynaptisesti ja säätelevät dopamiinin vapautumista dopaminergisessä hermopäätteessä. α6*-nikotiinireseptorit ovat keskittyneet vain tietyille aivoalueille ja niitä esiintyy runsaasti dopaminergisissä hermosoluissa. α6*-nikotiinireseptoreita on erityisesti mesolimbisen ja nigrostriataalisen hermoradan dopaminergisissä hermosoluissa. Lisäksi niitä on paljon näkemiseen liittyvillä aivoalueilla. Nikotiini toimii asetyylikoliinin tavoin aktivoimalla α6*-nikotiinireseptoreita, mikä johtaa dopamiinin vapautumiseen hermopäätteessä. α6*-nikotiinireseptoreiden sijainnin, määrän ja toiminnan tutkimisessa on käytetty apuna muun muassa niille selektiivisiä antagonisteja, saalistavista merietanoista peräisin olevia α-konotoksiineja, erityisesti α-konotoksiini MII:ta. Nigrostriataalisella hermoradalla, joka ulottuu substantia nigrasta striatumiin, α6*-nikotiinireseptorit voivat vaikuttaa liikkeen säätelyyn. Nikotiini vapauttaa dopamiinia nigrostriataalisen hermoradan päätepisteessä, striatumissa, mikä voi lisätä liikeaktiivisuutta. Nikotiinilla on havaittu olevan hyödyllisiä vaikutuksia Parkinsonin taudin eläinmalleissa, mutta Parkinsonin tautipotilailla nikotiinihoidosta saadut tutkimustulokset ovat ristiriitaisia ja puutteellisia. α6*-nikotiinireseptoreille voitaisiin kehittää selektiivisiä agonisteja, joiden avulla lääkehoito voitaisiin kohdentaa paremmin ja vältyttäisiin mahdollisilta haittavaikutuksilta. Tupakanvieroitukseen tarvittaisiin lisää uusia selektiivisiä lääkehoitoja, joilla olisi hyvä hoitomyöntyvyys ja mahdollisimman vähän haittavaikutuksia. Mesolimbinen hermorata, joka ulottuu ventraaliselta tegmentaalialueelta nucleus accumbensiin, liittyy riippuvuuden syntyyn. Nikotiinin vaikutukset välittyvät VTA:n kautta nucleus accumbensiin, jossa vapautuu dopamiinia. Osa nikotiinin vaikutuksista välittyy myös presynaptisten α6*-nikotiinireseptorien kautta. Selektiivisistä α6*-nikotiinireseptoreiden antagonisteista voisi olla hyötyä nikotiiniriippuvuuden hoidossa, sillä niiden vaikutus vastaisi osittaisagonistin vaikutusta. α-konotoksiini PIA:n vaikutuksia nikotiinin aiheuttamaan dopamiinin vapautumiseen tutkittiin in vivo mikrodialyysimenetelmällä. α-konotoksiini PIA saalistavasta merietanasta eristetty selektiivinen α6*-nikotiinireseptoreiden antagonisti. Tutkimuksessa käytettiin vapaana liikkuvia urospuoleisia Wistar-rottia. Tutkimuksen kohteena olevat aivoalueet olivat striatum ja nucleus accumbens. Rotille asennettiin anestesiassa ohjauskanyyli joko striatumiin tai nucleus accum-bensiin stereotaktisen laitteen avulla. Mikrodialyysikokeessa koetinten tasapainotuksen jälkeen kerättiin perustason näytteet ja pistettiin saliini tai nomifensiini tai vaihdettiin Ringer-ruiskun tilalle α-konotoksiini PIA-ruisku. Puolen tunnin päästä pistettiin saliini tai nikotiini ja vaihdettiin Ringer-ruisku takaisin. Näytteitä kerättiin 15 minuutin välein yhteensä 5,5 tuntia. Lopuksi aivot otettiin talteen ja niistä tehtyjen aivoleikkeiden avulla tarkastettiin koetinten paikat. Mikrodialyysinäytteistä määritettiin HPLC-menetelmällä dopamiinin ja sen metaboliittien DO-PAC:n ja homovaniliinihapon sekä koejärjestelyssä oletettavasti muuttumattomana pysyvän 5-HIAA:n pitoisuudet. Koejärjestelyssä päätettiin käyttää tutkittavien aivoalueiden dopamiinipitoisuuden nostamiseen nomifensiinia, joka estää dopamiinin takaisinottoa hermopäätteissä. Käsittelyryhminä olivat saliini-saliini (n=striatum ja nucleus accumbens, 8+7), saliini-nomifensiini (n=8+4), saliini-nikotiini (n=3+4), nomifensiini-nikotiini (n=10+13) ja nomifensiini-nikotiini-α-konotoksiini PIA (n=8+5). Rottia jouduttiin hylkäämään eri syistä joko ennen mikrodialyysia, mikrodialyysin aikana tai sen jälkeen. Rottia hylättiin yhteensä 70 kpl. Tilastollisessa analyysissä tutkittujen käsittelyiden tai aivoalueiden välille ei saatu merkitseviä eroja, koska eläinten välinen hajonta oli liian suurta. Silmämääräisesti nomifensiini-nikotiinikäsittely nosti striatumin ja nucleus accumbensin dopamiinipitoisuuksia. α-konotoksiini PIA näytti estävän dopamiinin vapautumista striatumissa ja nucleus accumbensissa, mutta erot nomifensiini-nikotiinikäsittelyyn eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. AUC-arvolla mitattuna α-konotoksiini PIA esti dopamiinin vapautumista striatumissa 39,6 % ja nucleus accumbensissa 31,3 %. Aivoalueiden välillä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja.