TRPA1-ionikanavan aktivaation merkitys akuutin tulehduksellisen turvotuksen synnyssä
MOILANEN, LAURI (2012)
Tässä tietueessa ei ole kokotekstiä saatavilla Treposta, ainoastaan metadata.
MOILANEN, LAURI
2012
Lääketiede - Medicine
Lääketieteen yksikkö - School of Medicine
Hyväksymispäivämäärä
2012-12-10Tiivistelmä
Transient receptor potential ankyriini 1 (TRPA1) on solun sisä- ja ulkokalvoilla sijaitseva ei-selektiivinen kationikanava. TRPA1 kuuluu laajaan TRP-ionikanavaperheeseen, joka koostuu nisäkkäillä yhteensä 28 kanavasta 6:ssa eri alaperheessä. TRPA1 löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1999 ja se on alati kasvavan tutkimusmielenkiinnon kohteena.
TRPA1:n aktivaation on ajateltu säätelevän solunsisäistä kalsiumpitoisuutta ja tätä kautta vaikuttavan moniin solun toimintoihin. TRPA1:n on osoitettu välittävän monia fysiologisia toimintoja kuten kuulemista, lämpötilan aistimista sekä mekaanista tuntoaistimusta. Laaja tutkimusnäyttö kuitenkin osoittaa TRPA1:n välittävän myös useita elimistölle haitallisia tapahtumia mm. kemiallisten aineiden ärsyttävyyttä, tulehduksellista ja ei-tulehduksellista kipua, neurogeenista tulehdusta, hyperalgesiaa sekä astmaattista hyperreaktiivisuutta. TRPA1:n on perinteisesti ajateltu toimivan hermostollisia vaikutusreittejä pitkin, mutta ionikanavan on osoitettu ilmenevän myös monissa muissa solutyypeissä.
Koska TRPA1-ionikanavan toiminta akuutin turvotuksen muodostumisessa on vielä tuntematon, tutkimuksen tavoitteena oli selvittää TRPA1:n aktivaation merkitystä akuutin tulehduksellisen turvotuksen synnyssä. Tutkimuksessa käytettiin klassista karrageeni-mallia, farmakologista TRPA1:n aktivaatiota ja estoa sekä TRPA1 poistogeenisiä (knockout, KO) ja villityypin (wild type, WT) hiiriä.
Tutkittaville hiirille injektoitiin takatassuun joko akuutin tulehduksellisen turvotuksen klassista laukaisijaa karrageenia tai tunnettua TRPA1:n agonistia allyyli-isotiosyanaattia (AITC). Tutkittavia hiiriä hoidettiin klassisella tulehduskipulääkkeellä, ibuprofeenilla, TRPA1:n synteettisellä antagonistilla HC-030031:llä tai fysiologisella suolaliuoksella intraperitoneaalisesti 2 tuntia ennen turvotuksen laukaisemista. Tassuturvotus mitattiin 3 ja 6 tuntia tassuun injektoimisen jälkeen tassun tilavuutena ja verrattiin lähtötasoon. Kontralateraaliseen kontrollitassuun injektoitiin fysiologista suolaliuosta eikä mitattavaa turvotusta tähän tassuun kehittynyt. Tutkimuksessa verrattiin myös TRPA1 KO ja WT hiirien eroa turvotusvasteessa karrageenille ja AITC:lle.
TRPA1-välitteistä tulehdusreaktion mekanismia tutkittiin tekemällä solukonstrukti, jossa HEK 293-soluihin transfektoitiin hTRPA1-geeni. Soluja altistettiin AITC:lle 6 tuntia, jonka jälkeen mitattiin syklo-oksigenaasi 2 (COX-2) mRNA-pitoisuus. Osalle soluista annettiin HC-030031:stä puolituntia ennen AITC-altistusta.
Sekä karrageeni että AITC saivat aikaan merkittävän tassuturvotuksen 3:n ja 6 tunnin aikapisteissä mitattuna. HC-030031 vähensi karrageenin laukaisemaa turvotusta 48 % 3 tunnin ja 50 % 6 tunnin aikapisteessä. Vastaavissa aikapisteissä HC-030031 vähensi AITC:n tuottamaa turvotusta 77 ja 79 %. Ibuprofeeni esti vastaavasti karrageenin indusoimaa turvotusta 51 ja 49 % ja AITC:n laukaisemaa turvotusta 65 ja 65 %.
TRPA1:n merkitys akuutin turvotuksen synnyssä vahvistui vertaamalla poistogeenisiä ja villityypin hiiriä. KO hiirien turvotusvaste WT hiiriin verrattuna 3:n ja 6 tunnin aikapisteissä oli karrageenille 62 ja 50 % vaimeampi ja AITC:lle käytännössä olematon.
TRPA1:llä transfektoiduissa HEK 293-soluissa mitattiin kohonneet COX-2 mRNA-pitoisuudet 6 tunnin AITC-altistuksen jälkeen altistamattomiin soluihin verrattuna. HC-030031 lisääminen kasvatusmaljalle 30 minuuttia ennen AITC:tä vähensi COX-2 mRNA:n pitoisuuden kohoamista.
Nämä tulokset osoittavat TRPA1:n aktivaation välittävän akuuttia tulehduksellista turvotusta ja lisäksi COX-2:n tuottamien prostanoidien voidaan ajatella osallistuvan prosessiin. Tarkempia tutkimuksia kuitenkin tarvitaan mekanismin yksityiskohtaiseen ymmärtämiseen ja TRPA1:een vaikuttavien lääkkeiden kehittämiseen.
Opiskelija osallistui muiden tutkijoiden kanssa hiiritöiden käytännön suorittamiseen sekä suunnitteluun. Lisäksi tulosten laskeminen, tilastollinen analysoiminen ja julkaiseminen kansainvälisessä tiedelehdessä olivat ensisijaisesti opiskelijan tekemiä.
Asiasanat:Tulehdus, Immunofarmakologia, TRPA1
TRPA1:n aktivaation on ajateltu säätelevän solunsisäistä kalsiumpitoisuutta ja tätä kautta vaikuttavan moniin solun toimintoihin. TRPA1:n on osoitettu välittävän monia fysiologisia toimintoja kuten kuulemista, lämpötilan aistimista sekä mekaanista tuntoaistimusta. Laaja tutkimusnäyttö kuitenkin osoittaa TRPA1:n välittävän myös useita elimistölle haitallisia tapahtumia mm. kemiallisten aineiden ärsyttävyyttä, tulehduksellista ja ei-tulehduksellista kipua, neurogeenista tulehdusta, hyperalgesiaa sekä astmaattista hyperreaktiivisuutta. TRPA1:n on perinteisesti ajateltu toimivan hermostollisia vaikutusreittejä pitkin, mutta ionikanavan on osoitettu ilmenevän myös monissa muissa solutyypeissä.
Koska TRPA1-ionikanavan toiminta akuutin turvotuksen muodostumisessa on vielä tuntematon, tutkimuksen tavoitteena oli selvittää TRPA1:n aktivaation merkitystä akuutin tulehduksellisen turvotuksen synnyssä. Tutkimuksessa käytettiin klassista karrageeni-mallia, farmakologista TRPA1:n aktivaatiota ja estoa sekä TRPA1 poistogeenisiä (knockout, KO) ja villityypin (wild type, WT) hiiriä.
Tutkittaville hiirille injektoitiin takatassuun joko akuutin tulehduksellisen turvotuksen klassista laukaisijaa karrageenia tai tunnettua TRPA1:n agonistia allyyli-isotiosyanaattia (AITC). Tutkittavia hiiriä hoidettiin klassisella tulehduskipulääkkeellä, ibuprofeenilla, TRPA1:n synteettisellä antagonistilla HC-030031:llä tai fysiologisella suolaliuoksella intraperitoneaalisesti 2 tuntia ennen turvotuksen laukaisemista. Tassuturvotus mitattiin 3 ja 6 tuntia tassuun injektoimisen jälkeen tassun tilavuutena ja verrattiin lähtötasoon. Kontralateraaliseen kontrollitassuun injektoitiin fysiologista suolaliuosta eikä mitattavaa turvotusta tähän tassuun kehittynyt. Tutkimuksessa verrattiin myös TRPA1 KO ja WT hiirien eroa turvotusvasteessa karrageenille ja AITC:lle.
TRPA1-välitteistä tulehdusreaktion mekanismia tutkittiin tekemällä solukonstrukti, jossa HEK 293-soluihin transfektoitiin hTRPA1-geeni. Soluja altistettiin AITC:lle 6 tuntia, jonka jälkeen mitattiin syklo-oksigenaasi 2 (COX-2) mRNA-pitoisuus. Osalle soluista annettiin HC-030031:stä puolituntia ennen AITC-altistusta.
Sekä karrageeni että AITC saivat aikaan merkittävän tassuturvotuksen 3:n ja 6 tunnin aikapisteissä mitattuna. HC-030031 vähensi karrageenin laukaisemaa turvotusta 48 % 3 tunnin ja 50 % 6 tunnin aikapisteessä. Vastaavissa aikapisteissä HC-030031 vähensi AITC:n tuottamaa turvotusta 77 ja 79 %. Ibuprofeeni esti vastaavasti karrageenin indusoimaa turvotusta 51 ja 49 % ja AITC:n laukaisemaa turvotusta 65 ja 65 %.
TRPA1:n merkitys akuutin turvotuksen synnyssä vahvistui vertaamalla poistogeenisiä ja villityypin hiiriä. KO hiirien turvotusvaste WT hiiriin verrattuna 3:n ja 6 tunnin aikapisteissä oli karrageenille 62 ja 50 % vaimeampi ja AITC:lle käytännössä olematon.
TRPA1:llä transfektoiduissa HEK 293-soluissa mitattiin kohonneet COX-2 mRNA-pitoisuudet 6 tunnin AITC-altistuksen jälkeen altistamattomiin soluihin verrattuna. HC-030031 lisääminen kasvatusmaljalle 30 minuuttia ennen AITC:tä vähensi COX-2 mRNA:n pitoisuuden kohoamista.
Nämä tulokset osoittavat TRPA1:n aktivaation välittävän akuuttia tulehduksellista turvotusta ja lisäksi COX-2:n tuottamien prostanoidien voidaan ajatella osallistuvan prosessiin. Tarkempia tutkimuksia kuitenkin tarvitaan mekanismin yksityiskohtaiseen ymmärtämiseen ja TRPA1:een vaikuttavien lääkkeiden kehittämiseen.
Opiskelija osallistui muiden tutkijoiden kanssa hiiritöiden käytännön suorittamiseen sekä suunnitteluun. Lisäksi tulosten laskeminen, tilastollinen analysoiminen ja julkaiseminen kansainvälisessä tiedelehdessä olivat ensisijaisesti opiskelijan tekemiä.
Asiasanat:Tulehdus, Immunofarmakologia, TRPA1