Markus Bücheler

• Die Gruppe der adrenergen Rezeptoren (AR) umfasst neun Rezeptoren (3 alpha1-, 3 alpha2-, 3 beta-AR), die alle durch die physiologischen Liganden Adrenalin und Noradrenalin aktiviert werden können. Eine Subgruppe der AR bilden die drei alpha2-AR alpha2A, alpha2B und alpha2C. Sie können prä- oder postsynaptisch lokalisiert sein. Präsynaptisch lokalisierte alpha2-AR hemmen die Transmitterfreisetzung im Sinne einer negativen Rückkopplung. Die Hauptrolle bei der präsynaptischen Hemmung der Transmitterfreisetzung spielen alpha2-AR vom Subtyp alpha2A.Die Gruppe der adrenergen Rezeptoren (AR) umfasst neun Rezeptoren (3 alpha1-, 3 alpha2-, 3 beta-AR), die alle durch die physiologischen Liganden Adrenalin und Noradrenalin aktiviert werden können. Eine Subgruppe der AR bilden die drei alpha2-AR alpha2A, alpha2B und alpha2C. Sie können prä- oder postsynaptisch lokalisiert sein. Präsynaptisch lokalisierte alpha2-AR hemmen die Transmitterfreisetzung im Sinne einer negativen Rückkopplung. Die Hauptrolle bei der präsynaptischen Hemmung der Transmitterfreisetzung spielen alpha2-AR vom Subtyp alpha2A. Es lagen zu Beginn dieser Arbeit auch Hinweise vor, daß noch weitere alpha2-Rezeptorsubtypen an dieser Funktion beteiligt sind. Eine eindeutige Zuordnung dieser alpha2-AR zu den Subtypen alpha2B oder alpha2C gelang aber bisher nicht. In dieser Arbeit sollte deshalb die Frage beantwortet werden, welche alpha2-AR neben dem alpha2A-AR an der präsynaptischen Hemmung der Transmitterfreisetzung im zentralen Nervensystem beteiligt sind. Zur Subtypunterscheidung wurden "knockout"-Mäuse verwendet, die nur einen oder zwei alpha2-Rezeptorsubtypen exprimierten. Gehirnschnitte aus dem Neokortex und den Basalganglien dieser Mauslinien wurden mit radoaktiv markiertem Noradrenalin bzw. Dopamin inkubiert. Anschließend wurde in Transmitterfreisetzungsexperimenten mit den so behandelten Gehirnschnitten Konzentrations-Wirkungskurven mit verschiedenen Liganden erstellt. Auf diese Weise konnte gezeigt werden, daß neben den alpha2A-AR auch alpha2C-AR präsynaptisch die Transmitterfreisetzung von Noradrenalin und Dopamin hemmen. In einem weiteren Schritt wurde die Aktivierungs- und Deaktivierungskinetik der alpha2A- und alpha2C-AR im heterologen Expressionssystem untersucht. Hierzu wurden stabile HEK293-Zellinien generiert, die entweder alpha2A- oder alpha2C-AR unterschiedlich stark exprimierten. Diese Zellinien wurden transient mit GIRK-Kanälen transfiziert, um die durch Stimulation mit Noradrenalin resultierenden Kaliumströme mit der "patch-clamp"-Technik zu messen. Dabei ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen alpha2A- und alpha2C-AR bezüglich der Aktivierungskinetik. Alpha2C-AR deaktivierten jedoch deutlich langsamer als alpha2A-AR. Diese Befunde belegen, daß zwei der drei alpha2-AR-Subtypen, alpha2A und alpha2C, als präsynaptische Autorezeptoren (Noradrenalin) bzw. Heterorezeptoren (Dopamin) die Neurotransmission modulieren. Dies könnte in der Zukunft für die Entwicklung neuer, subtypspezifischer Pharmaka von großer Bedeutung sein.…
• The group of adrenergic receptors (AR) consists of 9 receptors (3 alpha1-, 3 alpha2-, 3 alpha-AR). They can be activated by their physiological ligands, epinephrine and norepinephrine. One group consists of three alpha2-AR subtypes, alpha2A, alpha2B and alpha2C. Alpha2-AR can be localised either pre- or postsynaptically in neurons. Presynaptic alpha2-AR inhibit transmitter release via a negative feedback mechanism. The most important subtype for the presynaptic inhibiton is alpha2A. At the beginning of this work there were hints, indicatingThe group of adrenergic receptors (AR) consists of 9 receptors (3 alpha1-, 3 alpha2-, 3 alpha-AR). They can be activated by their physiological ligands, epinephrine and norepinephrine. One group consists of three alpha2-AR subtypes, alpha2A, alpha2B and alpha2C. Alpha2-AR can be localised either pre- or postsynaptically in neurons. Presynaptic alpha2-AR inhibit transmitter release via a negative feedback mechanism. The most important subtype for the presynaptic inhibiton is alpha2A. At the beginning of this work there were hints, indicating that more than one alpha2-AR subtype is involved in presynaptic inhibition. However, it was not feasible so far to determine which subtypes contribute to presynaptic feedback inhibition. The aim of this thesis was to determine which further subtypes inhibit transmitter release in the central nervous system. In order to distiguish between the different subtypes, knockout mice were used which expressed only one or two subtypes of the three alpha2-AR. Brain slices of the neocortex or the basal ganglia were incubated with radioactively labelled norepinephrine or dopamine, respectively. Then, concentration response curves with different ligands were made. These experiments revealed that alpha2C-AR can inhibit the release of norepinephrine and dopamine in addition to alpha2A-AR. Next, alpha2A- and alpha2C-AR were stabily expressed in HEK 293 cells to determine the kinetics in signal transduction. These cells were transiently transfected with GIRK channels to determine the potassium currents elicited by norepinephrine stimulation with the patch clamp technique. No significant differences between alpha2A- and alpha2C-AR with respect to activation kinetics were detected. However, alpha2C-AR deactivated significantly slower than alpha2A-AR. These results demonstrate that two alpha2-AR, alpha2A- and alpha2C, modulate synaptic transmission in the central nervous system. These findings are of importance for future development of subtype-selective ligands.…