Liganden-abhängige Desensitisierung und pro-algetische Signalwege des hMrgX1-Rezeptors

Der humane Mas-related gene X1 (hMrgX1)-Rezeptor ist ein
G-Protein-gekoppelter Rezeptor, der selektiv in nozizeptiven
Spinalganglienneuronen exprimiert wird. Eine spezifische
Aktivierung des Rezeptors durch das Proenkephalin-Spaltprodukt
BAM8-22 (bovine adrenal medulla 8-22) wird als schmerzhaft
wahrgenommen. Damit stellt der hMrgX1-Rezeptor eine neue molekulare
Zielstruktur für eine potentiell nebenwirkungsarme, analgetische
Therapie dar. Trotz dieses Potentials sind die pro-algetischen
Signalwege des hMrgX1-Rezeptors bislang nicht verstanden. Der
MrgX1-Rezeptor entwickelte sich unter hohem positivem
Selektionsdruck und kommt nur in Primaten vor. Trotzdem wurden die
nicht-homologen MrgC-Rezeptoren der Nagetiere zur Analyse des
hMrgX1-Rezeptors verwendet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher
zunächst vergleichende Ligandenprofile des hMrgX1- und der
MrgC-Rezeptoren aus Maus und Ratte erstellt. Dabei wurden deutliche
Unterschiede offensichtlich, da der hMrgX1-Rezeptor exklusiv von
BAM8-22 aktiviert wurde, während die MrgC-Rezeptoren durch weitere
Liganden, u. a. Spaltprodukte des Proopiomelanocortins, z. T. sogar
effizienter aktiviert wurden. Zudem konnte gezeigt werden, dass die
MrgC-vermittelte Ca2+-Mobilisation auf Grund einer
β-Arrestin-abhängigen Rezeptorendozytose deutlich desensitisierte,
während der hMrgX1-Rezeptor resistent gegenüber dieser
Liganden-induzierten Regulation war. Daher können die
MrgC-Rezeptoren der Nagetiere nicht als Modellsytem für den
hMrgX1-Rezeptor verwendet werden, so dass in dieser Arbeit
weiterführend Signalwege des hMrgX1-Rezeptors in
Spinalganglienneuronen-ähnlichen F11-Zellen und primären
Spinalganglienneuronen untersucht wurden. Dabei zeigte sich eine
duale funktionelle Regulation des etablierten pro-algetischen TRPV1
(transient receptor potential cation channel vanilloid
1)-Ionenkanals. Zum einen sensitisierte der hMrgX1-Rezeptor den
TRPV1 über einen etablierten, Proteinkinase C-abhängigen Signalweg.
Zum anderen zeigte sich eine direkte hMrgX1-mediierte Aktivierung
des TRPV1. Dieser Regulationsmechanismus wurde durch eine
Phospholipase C (PLC)-β-induzierte Produktion des endogenen
TRPV1-Liganden Diacylglycerol und durch die Degradation des tonisch
TRPV1-inhibierenden PLC-β-Substrates
Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat vermittelt. Neben der
TRPV1-Modulation induzierte der hMrgX1-Rezeptor die Expression
verschiedener Gene, deren zentrale Bedeutung bei der
inflammatorischen und neuropathischen Schmerzchronifizierung
etabliert ist. Einerseits wurde eine hMrgX1-induzierte
Phosphorylierung der extracellular signal-regulated kinases 1/2
beobachtet, die in einer Aktivierung von serum response
factor-abhängigen Reportergenkonstrukten und in der Induktion von
c-Fos auf mRNA- und von early growth response protein 1 auf mRNA-
und Proteinebene resultierte. Andererseits zeigte sich die
transkriptionelle Ca2+/Calcineurin-abhängige Aktivierung des
nuclear factor of activated t cells, die in der Induktion des CCR2
(chemokine receptor 2) auf mRNA- und Proteinebene resultierte.
Somit konnte erstmalig ein physiologischer Induktor des CCR2 in
Spinalganglienneuronen beschrieben werden. Weiterhin wurde nach der
Etablierung der endogenen Proteinexpression des hMrgX1-Rezeptors in
LAD2-Mastzellen eine BAM8-22-induzierte Freisetzung des
CCR2-Agonisten chemokine ligand 2 ermittelt, so dass der
hMrgX1-Rezeptor die parakrine Stimulation von nozizeptiven
Spinalganglienneuronen durch Mastzellen fördern könnte. Diese
Dissertation trägt somit zum besseren molekularen Verständnis
akuter und chronischer pro-algetischer Funktionen des
hMrgX1-Rezeptors bei und könnte damit die Entwicklung neuer
analgetischer Wirkstoffe ermöglichen.