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Y-QA31, um novo antagonista do receptor de dopamina D3, exibe propriedades semelhantes a antipsicóticos em modelos animais pré-clínicos de esquizofrenia Abstrato Alvo: Investigar os efeitos potenciais do Y-QA31, um novo antagonista do receptor de dopamina D3, como droga antipsicótica. Métodos: Efectuou-se um painel de ensaios de ligao de ligandos radioligandos para identificar as afinidades de Y-QA31 para diferentes receptores acoplados a protea G. Ensaios de ligação de [ 35 S] GTPγS e imagem de Ca 2+ foram usados para avaliar suas atividades intrínsecas. O perfil antipsicótico de Y-QA31 foi caracterizado em modelos de camundongos para os sintomas positivos e déficits cognitivos da esquizofrenia e efeitos colaterais extrapiramidais com haloperidol e clozapina como controles positivos. Resultados: In vitro , o Y-QA31 é um antagonista do receptor de dopamina D3 que é 186 vezes mais potente no receptor D3 do que no receptor D2. O Y-QA31 também exibe actividades agonistas parciais do receptor 5-HT1A e antagonistas α1A adrenérgicos com afinidade média, ao passo que exibe muito pouca afinidade para outros receptores (100 vezes menor do que para o receptor D3). In vivo , o Y-QA31 (10-40 mg / kg, po ) inibiu significativamente a ruptura induzida por inibição de pré-pulso induzida por hiperlocomoção de MK-801 e metanfetamina de uma maneira dependente da dose. O Y-QA31 também inibiu a resposta de evitação e a hiperlocomoção induzida pela metanfetamina com potência menor que o haloperidol. O Y-QA31 foi eficaz no alívio da disrupção induzida pelo MK-801 do novo reconhecimento de objeto em uma dose baixa (1 mg / kg, po ). Além disso, o próprio Y-QA31 não afetou a locomoção espontânea nem induziu resposta cataléptica até sua dose atingir 120 mg / kg. Conclusão: O Y-QA31 é um antagonista seletivo de D 3 R que exibe efeitos antipsicóticos em alguns modelos animais com sintomas positivos e distúrbio cognitivo e menos efeitos colaterais extrapiramidais. Palavras-chave: esquizofrenia, antagonista do receptor D3, sintomas positivos, déficits cognitivos, haloperidol, clozapina Vamos para: Introdução A esquizofrenia é um distúrbio neuropsiquiátrico intratável caracterizado por sintomas positivos (delírios e alucinações) e negativos (retraimento social, afeto embotado e mutismo), bem como déficits cognitivos (déficits na atenção, trabalho e memória verbal e função executiva). Os sistemas dopaminérgicos desempenham um papel dominante na regulação do desenvolvimento da esquizofrenia e, portanto, os receptores de dopamina têm sido o alvo primário da pesquisa antipsicótica 1 . Cinco tipos de subtipos de receptores de dopamina foram clonados, incluindo os receptores D 1 –D 5 . Os receptores de Dopamina D1 e D5 são classificados como receptores do tipo D1 que ativam a adenilil ciclase através do acoplamento com a proteína Gs. Os receptores de dopamina D2, D3 e D4 são classificados como receptores do tipo D2 que inibem a adenilil ciclase através do acoplamento com a proteína G1 / o2 . O bloqueio dos receptores de dopamina D2 (D 2 R) com haloperidol alivia com sucesso os sintomas positivos. No entanto, esse tratamento apresenta eficácia limitada em sintomas negativos e cognitivos 3 , 4 . Além disso, o haloperidol causa efeitos colaterais graves, como reações extrapiramidais e discinesia tardia, que levam à não adesão dos pacientes a esses medicamentos 3 , 4 . Em contraste com D 2 R, os receptores de dopamina D 3 (D 3 R) são importantes para distúrbios psicóticos nas regiões cerebrais como o nucleus accumbens (NAc), o tálamo e o córtex 5 , enquanto o D 3 R se distribui menos em o estriado, a região do cérebro associada à função de movimento. Portanto, os compostos antipsicóticos que têm como alvo D3R causam menos efeitos colaterais extrapiramidais do que aqueles que visam D2R. Estudos anteriores sugeriram que o córtex pré-frontal estava associado à ocorrência de sintomas negativos, bem como ao comprometimento cognitivo da esquizofrenia. Nos camundongos D 3 R-KO, o desempenho cognitivo foi aumentado 6 , 7 , sugerindo que o D 3 R tem um efeito regulador na esquizofrenia, especialmente em seus sintomas cognitivos e negativos. Além disso, Shaikh e colegas relataram que, em um estudo com 133 indivíduos caucasianos, o alelo Ser9 D3 estava associado à suscetibilidade à esquizofrenia 8 . O estudo de autópsia descobriu que a densidade de D 3 R no estriado ventral aumentou significativamente em pacientes com esquizofrenia, mas permaneceu relativamente normal em pacientes tratados com drogas antipsicóticas, sugerindo ainda o importante papel do D 3 R no desenvolvimento da esquizofrenia. Portanto, D 3 R tem sido considerado como um alvo potencial para agentes antipsicóticos. Vários antagonistas de D 3 R foram desenvolvidos. Entre eles, alguns antagonistas seletivos de D 3 R, como S33084 9 e SB-277011A (seletividade de D 3 / D 2 = 112) 10 , não são tão eficazes quanto o antagonista de D 2 R L741.626 11 na redução de sintomas positivos em animais modelos, como hiperlocomoção induzida por anfetamina e inibição pré-pulso prejudicada (PPI) induzida por apomorfina. O antagonista preferencial de D 3 R S33138 (seletividade D 3 / D 2 = 25) alivia os sintomas positivos, negativos e cognitivos da esquizofrenia 12 . Devido às propriedades farmacológicas destes compostos, contudo, os seus efeitos não podem ser atribuídos apenas a D3R, e ainda é necessário um antagonista selectivo de D3R para identificar os efeitos de D3R nos sintomas da esquizofrenia. No presente estudo, nós avaliamos Y-QA31, um antagonista D 3 R novo e seletivo (seletividade D 3 / D 2 = 186) com média afinidade para o receptor 5-HT 1A e o adrenoceptor α 1A . Como o bloqueio dos receptores D 3 versus D 2 é debatido no tratamento de vários sintomas da esquizofrenia, investigamos os efeitos do Y-QA31 em modelos animais com sintomas positivos e cognitivos e analisamos sua capacidade de induzir a catalepsia em camundongos para avaliar o potencial de Y-QA31 como droga antipsicótica. Vamos para: materiais e métodos Materiais Todos os radioligandos usados em nossos experimentos foram adquiridos da PerkinElmer Life Sciences (NEN, Boston, MA, EUA). Outras drogas utilizadas nos experimentos foram obtidas da Sigma (St Louis, MO, EUA). Y-QA31 (cloridrato de NN- (4- (4- (2-metoxifenil) piperazin-1- il) butil) -2-benzotiazolinona-6-carboxamida), a estrutura qu�ica mostrada na Figura 1 , foi sintetizada no Beijing Instituto de Farmacologia e Toxicologia e foi dissolvido em 2-hidroxipropil-ciclodextrina a 25% (Sigma, St. Louis, MO, EUA). hD 4 R-, hD5R-, h5-HT1AR-, h5-HT1BR-, h5-HT1DR-, h5-HT2AR-, h5-HT2CR-, h5- HT5AR -, h5-HT6R-, hA1R-, hA2AR-, hH1R-, hH2R-, hH3R-, hCB1R-, hCB2R-, hα2A- e hM 2 plasmídeos R-pcDNA3.1 (+) foram adquiridos do Centro de Recursos de cDNA do Missouri S & T (Rolla, MO, USA). Um arquivo externo que contém uma figura, ilustração, etc. O nome do objeto é aps2015105f1.jpg figura 1 A estrutura química do Y-QA31. Animais Ratos CD1 machos (pesando 18-22 g) e ratos SD (pesando 180-220 g) foram obtidos do Beijing Animal Center. Os ratinhos foram mantidos em gaiolas com acesso irrestrito a comida e água a 21 ± 1 ° C, 60% ± 5% de humidade e sob um ciclo claro / escuro de 12 horas. Todos os protocolos neste estudo foram aprovados pelo Comitê de Uso Animal e Proteção do Instituto de Farmacologia e Toxicologia de Beijing. Estudos in vitro em Y-QA31 Foram realizados ensaios de ligação de ligandos radioactivos para identificar a afinidade de Y-QA31 para receptores acoplados a proteína G, ensaios de ligação de [35S] GTPyS e ensaios de cálcio intracelular foram realizados para identificar a actividade intrínseca de Y-QA31. Os protocolos foram realizados conforme relatos prévios 3 , 13 , 14 , 15 , com algumas modificações. Ensaios de ligação de radioligandos e receptores Os ensaios de liga�o ligando-receptor de radioligante foram utilizados para identificar a afinidade de Y-QA31 para receptores acoplados a prote�a G e os protocolos foram realizados de acordo com relat�ios anteriores 3 , 13 com algumas modifica�es. As reacções foram iniciadas adicionando membranas diluídas e foram incubadas a 25 ° C, 30 ° C ou 37 ° C durante 30-60 min, dependendo do ensaio individual, até que a ligação atingisse o equilíbrio (ver Tabela 1 para detalhes). A ligação não específica foi definida na presença de concentrações saturantes dos compostos não rotulados listados na Tabela 1 . As concentrações de Y-QA31 variaram de 10 −12 a 10 −5 mol / L. A radioactividade ligada a filtros foi quantificada por cintilação líquida num MicroScint-20 (PerkinElmer LAS Ltd, Beaconsfield, UK). Os valores de IC50 foram analisados por regressão não linear usando Prism 5 (GraphPad Software, San Diego, CA, EUA). Os valores de Ki foram calculados de acordo com Cheng-Pruss de: Ki = IC50 / (1 + L / Kd ), em que L é a concentração do radioligando e Kd é a constante de dissociação. tabela 1 Detalhes dos ensaios de ligação radioligando-receptor. Receptor Espécies Linha celular ou tecido hospedeiro Radioligando Ligando não rotulado Buffer de ensaio Temperatura de reação / tempo D 1 Humano HEK293 3 H- SCH23390 (1 nmol / L) (+) - Butaclamol (10 μmol / L) UMA 25 ° C / 60 min D 2 Humano HEK293 3 H-Spiperone (1 nmol / l) Haloperidol (10 μmol / l) UMA 25 ° C / 60 min D 3 Humano CHO 3 H-Spiperone (1,5 nmol / l) Haloperidol (10 μmol / l) UMA 25 ° C / 60 min D 4 Humano HEK293 3 H-Spiperone (1 nmol / L) Haloperidol (10 μmol / l) UMA 25 ° C / 60 min D 5 Humano HEK293 3 H- SCH23390 (1 nmol / L) (+) - Butaclamol (10 μmol / L) UMA 25 ° C / 60 min 5-HT 1A Humano HEK293 3H-8-OH-DPAT (1 nmol / l) Way100635 (10 μmol / l) H 25 ° C / 60 min 5-HT 1B Humano HEK293 3 H-LSD (6 nmol / l) 5-HT (10 μmol / l) B 25 ° C / 60 min 5-HT 1D Humano HEK293 3 H-LSD (10 nmol / l) 5-HT (10 μmol / l) B 25 ° C / 60 min 5-HT 2A Humano HEK293 3 H-Spiperone (1 nmol / l) Clozapina (10 μmol / l) UMA 25 ° C / 60 min 5-HT 2C Humano HEK293 3 H-LSD (4 nmol / l) 5-HT (10 μmol / l) B 25 ° C / 60 min 5-HT 5A Humano HEK293 3 H-LSD (1 nmol / l) 5-HT (10 μmol / l) B 25 ° C / 60 min 5-HT 6 Humano HEK293 3 H-LSD (1 nmol / l) 5-HT (10 μmol / l) B 25 ° C / 60 min 5-HT 7 Rato Tálamo de rato 3 H-LSD (4 nmol / l) 5-HT (10 μmol / l) B 37 ° C / 30 min α 1A Humano HEK293 3 H-Parzosina (1 nmol / L) Cloropromazina (10 μmol / l) C 25 ° C / 60 min α 1B Humano HEK293 3 H-Parzosina (1 nmol / L) Fentolamina (10 μmol / l) C 25 ° C / 60 min α 2 Rato Cérebro 3H-Clonidina (2 nmol / l) Yohimbina (10 μmol / l) C 37 ° C / 30 min β 1 Humano HEK293 3 H-DHA (1 nmol / l) Isopropil noradrenalina (10 μmol / L) B 25 ° C / 60 min M 1 Humano CHO 3 H-NMS (1 nmol / l) Atropina (10 μmol / l) D 25 ° C / 60 min M 2 Humano HEK293 3 H-NMS (1 nmol / l) Atropina (10 μmol / l) D 25 ° C / 60 min M 3 Humano CHO 3 H-NMS (1 nmol / l) Atropina (10 μmol / l) D 25 ° C / 60 min M 4 Humano CHO 3 H-NMS (1 nmol / l) Atropina (10 μmol / l) D 25 ° C / 60 min M 5 Humano CHO 3 H-NMS (1 nmol / l) Atropina (10 μmol / l) D 25 ° C / 60 min μ Humano CHO 3H-Dipnorfina (1 nmol / l) Naloxona (10 μmol / l) E 37 ° C / 30 min δ Humano CHO 3H-Dipnorfina (1 nmol / l) Naloxona (10 μmol / l) E 37 ° C / 30 min κ Humano CHO 3H-Dipnorfina (1 nmol / l) Naloxona (10 μmol / l) E 37 ° C / 30 min Um 1 Humano CHO 3H-DPCPX (1 nmol / l) R-PIA (10 μmol / l) F 37 ° C / 30 min Um 2A Humano HEK293 3 H- CGS21680 (10 nmol / L) NECA (10 μmol / l) F 25 ° C / 60 min H 1 Humano HEK293 3 H-pirilamina (1 nmol / l) Prometazina (10 μmol / l) B 37 ° C / 30 min H 2 Humano HEK293 3 H-tiotidina (3 nmol / l) Cimetidina (10 μmol / l) B 37 ° C / 30 min H 3 Humano HEK293 3H-histamina (10 nmol / l) Prometazina (10 μmol / l) B 25 ° C / 60 min CB 1 Humano HEK293 3H-CP55940 (1 nmol / L) VITÓRIA 55,212-2 (10 μmol / L) G 30 ° C / 60 min CB 2 Humano HEK293 3H-CP55940 (1 nmol / L) VITÓRIA 55,212-2 (10 μmol / L) G 30 ° C / 60 min Abra em uma janela separada Tampão A (em mmol / L, pH 7,4): 50 Tris-HCl, 120 NaCl, 5 KCl, 5 EDTA-Na2.2H2O, 5 MgCl2, 1,5 CaCl2; Tampão B (em mmol / L, pH 7,4): 50 Tris-HCl, 10 MgCl2, 1 EDTA-Na2-2H2O; Tampão C (em mmol / L, pH 7,4): 20 Tris-HCl, 145 NaCl; Tampão D (em mmol / L, pH 7,4): 10 HEPES, 0,1 EDTA-Na2-2H2O; Tampão E (em mmol / L, pH 7,4): 50 Tris-HCl; Tampão F (em mmol / L, pH 7,4): 50 Tris-HCl, 2 MgCl2, 1 ADA; Tamp� G (pH 7,4): 10 mmol / L de HEPES, 10 mmol / L de MgCl2, 0,3 g / L de BSA; Tampão H (em mmol / L, pH 7,4): 130 NaCl, 4,8 KCl, 1,2 Na2HPO4, 1,3 CaCl2, 1,2 MgSO4, 10 glucose, 25 HEPES. Ensaio de ligação de [ 35 S] GTPγS Para testar a atividade intrínseca do Y-QA31 nos receptores D2 e D3 da dopamina 13 , a proteína da membrana celular (35-50 μg) foi pré-incubada com quinpirol não marcado em um tampão de reação contendo 3 μmol / L de GTP a 30 ° C. por 30 min. Em seguida, adicionou-se 1,0 nmol / L [35S] GTPyS para incubação durante mais 30 min. A ligao basal de [35S] GTP? S foi medida na auscia de quinpirole. A ligação não específica foi medida na presença de 0,2 nmol / L [ 35 S] GTPγS e 40 µmol / L de GTPγS não marcado. Para testar a atividade de Y-QA31 em receptores 5-HT1A, os procedimentos para o ensaio de ligação com [35S] GTPγS foram levemente modificados a partir do método relatado 16 . A actividade intrínseca (agonista ou antagonista) de Y-QA31 na ligação de [35S] GTPγS foi medida na ausência ou presença de quinpirole (10 μmol / L) ou 8-OH-DPAT (10 μmol / L, um 5-HT Agonista do receptor 1A ). As concentrações de Y-QA31 variaram de 10 −10 a 10 −5 mol / L. Os valores de IC50 foram determinados como descrito acima. Imagens de Ca 2+ A linha celular utilizada para imagiologia de Ca2 + foi c�ulas HEK293 expressando estavelmente o adrenorreceptor? 1A (c�ulas HEK293- α1A ). As culas foram lavadas com tamp de HBSS (145 mmol / L NaCl, 5 mmol / L KCl, 1,2 mmol / L NaH2PO4, 1,2 mmol / L CaCl2, 1,3 mmol / L MgCl2, 10 mmol / L glucose, 20 mmol / L HEPES e 1 mmol / L de probenecida (pH 7,4) e co-incubadas com 10 µmol / L de Fluo-3 / AM em meio extracelular por 30 min a 37 ° C. Um microscópio confocal a laser foi usado para medir o cálcio intracelular. A atividade intrínseca (agonista ou antagonista) do Y-QA31 (10 μmol / L) para adrenoceptor α 1A foi testada na ausência ou presença de norepinefrina (10 μmol / L). Estudos in vivo de Y-QA31 Hiperlocomoção induzida por metanfetamina ou MK-801 e locomoção espontânea em camundongos No dia anterior ao teste, os camundongos foram colocados em câmaras de atividade espontânea (40 cm × 40 cm × 40 cm) por um período de 30 minutos de habituação. No dia do teste, administrou-se aos animais o veulo ou fmaco 20 min antes da injeco de metanfetamina (0,5 mg / kg, ip) ou MK-801 (0,25 mg / kg, ip). Um sistema de vídeo foi usado para rastrear o movimento por 1 he registrar a distância horizontal percorrida. Ruptura da inibição do prepulse (PPI) pela metanfetamina em camundongos Os procedimentos utilizados foram relatados anteriormente por Millan 12 , com algumas modificações. Ratinhos CD1 machos foram administrados o fármaco ou veículo 20 min antes da injecção de metanfetamina (6 mg / kg, ip) ou veículo e depois colocados individualmente nas câmaras de sobressalto ligadas através de uma interface a um computador que controlava os estímulos auditivos e monitorizava as respostas de sobressalto. A sessão de teste do parâmetro prepulse consistiu em 4 tipos de testes: testes de sobressalto de estímulos (somente pulso), dois tipos de testes pré-implantes isolados (pré-pulso) e dois tipos diferentes de pré-pulsos (prepúcio + pulso). O tipo de teste de pulso consistiu na apresentação de um pulso de 20 ms e 115 dB. Os dois tipos de testes pré-implantes isolados consistiam de estímulos pré-pulsos de 4-ms, 80-dB ou 85-dB que foram administrados aleatoriamente. Os dois tipos de tentativas prepulse + pulse consistiam em prepulsos de 80-dB e 85-dB, seguidos 30 ms depois (o intervalo entre estímulos; o tempo entre o deslocamento do prepulso e o início do pulso) pelo pulso de sobressalto de 20 ms e 115-dB. Após um período de aclimatação de 5 minutos com ruído de fundo de 65 dB, 10 dos 4 tipos experimentais (um total de 40 tentativas) foram apresentados em uma ordem pseudo-aleatória com um intervalo médio entre sessões de 15 s para um total de 40 tentativas . A PPI foi definida como a porcentagem de redução na amplitude do sobressalto na presença de prepúcio versus ausência de prepúcio. % PPI = 100 - [(amplitude do sobressalto para prepulse + pluse) / (amplitude do sobressalto somente para pluse)] × 100. Respostas evitadas condicionadas (CAR) em camundongos Os camundongos foram treinados para evitar um choque elétrico (0,16 mA, 5 s) ao trocar os compartimentos de uma caixa de transporte com a aparência de uma luz. Os ratos foram treinados para 30 ensaios por dia, e o intervalo intertrial foi de 15-30 s, administrados aleatoriamente. Cada ensaio consistiu em um período de 10 segundos de luz. O rato recebeu um choque se não alterou os compartimentos ou evitou um choque ao comutar durante o período de “luz acesa”. O teste foi realizado quando cada rato aprendeu a evitar o choque em mais de 24 ensaios por dia. O fármaco ou veículo foi administrado 30 min antes do teste. Indução de catalepsia em camundongos O procedimento foi realizado de acordo com Reavill 10 com algumas modificações. As caudas dos animais foram levantadas para que os membros anteriores pudessem tocar a borda superior do bloco de madeira com 3 cm de altura. Em seguida, os membros posteriores foram colocados suavemente na área de trabalho e a duração despendida nessa posição foi determinada. Os animais que não se movimentaram por mais de 30 s foram categorizados como animais positivos. Três medidas independentes foram obtidas, separadas por intervalos de 15 min. O fármaco ou veículo foi administrado 30 min antes do teste. Reconhecimento de objeto novo (NOR) em camundongos O procedimento foi realizado de acordo com Karasawa 14 com algumas modificações. A tarefa foi realizada em uma câmara de 40 cm × 50 cm × 50 cm. Todos os animais receberam uma sessão de habituação durante a qual eles foram deixados a explorar livremente o ambiente por 10 min. Nenhum objeto foi colocado na câmara durante o julgamento de habituação. 24 horas após a habituação, o treinamento foi realizado colocando camundongos individuais em uma câmara por 5 min, em que dois objetos idênticos (objeto A1 e A2) foram posicionados em dois cantos adjacentes, a 10 cm das paredes. Em um teste de memória de curto prazo (STM) dado 1,5 h após o treinamento, os ratos exploraram a câmara por 5 min na presença de um objeto familiar e um novo. Todos os objetos apresentados tinham texturas, cores e tamanhos semelhantes, mas formas distintas. Um índice de reconhecimento calculado para cada animal foi expresso pela razão T B / (T A + T B ) (T A = tempo gasto explorando o objeto familiar A; T B = tempo gasto explorando o novo objeto B). Entre os ensaios, os objetos foram lavados com uma solução de etanol a 10%. Exploração foi definida como cheirar ou tocar o objeto com o nariz e / ou patas dianteiras. Os ratinhos foram administrados com Y-QA31, haloperidol ou clozapina nas doses indicadas ( po , uma vez por dia) durante quatro dias antes do dia do teste. No dia do teste (5o dia), os ratinhos foram injectados com MK-801 (0,2 mg / kg, ip) com ou sem um dos fármacos de crescimento 30 min antes da sessão de treino. Análise estatística Os dados foram expressos como a média ± SEM. Todas as análises estatísticas foram realizadas usando o Prism 5 (GraphPad Software Incorporate, CA, EUA). A significância estatística dos dados da catalepsia foi calculada pelo teste exato de Fisher. Outros dados foram testados por ANOVA one-way ou ANOVA two-way para comparar as diferenças entre os vários grupos. P <0,05 foi considerado estatisticamente significativo. Vamos para: Resultados Y-QA31 seletivamente antagonizou D 3 R sobre D 2 R Nos ensaios de ligação radioligante-receptor, o Y-QA31 ligou-se à dopamina recombinante D3R com um valor de IC50 de 1,74 ± 0,47 nmol / L e um valor de Ki de 0,28 ± 0,08 nmol / L, sugerindo
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