Regulation des Ca2+ Signals durch CaMKII in DRG von Ratten

Hintergrund: Der Schmerz durch Nervenschädigung begleitet eine Vielzahl von Erkrankungen wie etwa Traumen, chirurgische Eingriffe, Inflammation, HIV/AIDS und Krebs, und ist mit derzeitig verfügbaren Methoden nur unzureichend therapierbar. Das erste sensorische Neuron samt dessen Somata in den Spinalganglien (dorsal root ganglion, DRG), sind kritische Punkte der Pathologie, die zur Entstehung von neuropathischem Schmerz beitragen. Erhöhte cytoplasmatische Ca2+ Konzentrationen ([Ca 2+] c), die einer neurolnalen Aktivität folgen, regulieren diverse neuronale Funktionen wie Erregbarkeit, Kinaseaktivität, Neurotransmitterfreisetzung, genetische Expression und den apoptotischen Zelltod. Unsere bisherigen Arbeiten an Ratten mit schmerzhafter peripherer Nervenläsion zeigen ein reduziertes [Ca 2+] c -Signal in primären sensorischen Neuronen, welches zu neuronaler Überregbarkeit führt, deren Ursache jedoch unbekannt ist Studienziel: Es wird die Hypothese getestet, ob Nervenschädigung Hyperalgesie verursacht indem die Aktivität der Ca2+-Calmodulin-Proteinkinase II (CaMKII, CamkinaseII), die einen molekularen Decoder neuronaler Aktivität darstellt, herabgesetzt wird. Viele Prozesse, die die [Ca 2+] c regulieren sind Ziele der Kinaseaktivität der CaMKII. Dementsprechend haben wir folgende Ziele definiert. Ziel 1: Zu beschreiben wie CaMKII im Allgemeinen das [Ca 2+] c -Signal beeinflusst. Ziel 2: Zu untersuchen wie CaMKII die spezifischen Prozesse beeinflusst, welche das Ca2+ in das endoplasmatische Retikulum (ER) transportieren und von dort freisetzen, da diese Prozesse das [Ca 2+] c -Signal stark beeinflussen. Ziel 3: Die Ergebnisse von Ziel 1 und 2 mit dem neuropathischen Schmerz zu verknüpfen, indem die CaMKII abhängigen Ca2+-regulierenden Prozesse an Neuronen von Tieren mit neuropathischem Krankheitsbild untersucht werden. Studiendesign: Ich werde die Ca2+ Mikrofluorometrie verwenden um das Ca2+ -Signal in dissoziierten Neuronen der Spinalganglien von Ratten zu untersuchen. Mit Hilfe spezieller fluoreszierender Farbstoffe wird das [Ca 2+] c in den subzellulären Kompartimenten, die sich am Ca2+-Signal beteiligen, gemessen. Selektive pharmakologische und molekulare Wirkstoffe werden verwendet um die CaMKII Aktivität zu blocken. Weiters werden wir, als hochspezifischen Kontrolle der CaMKII, viralen Gen-Transfer verwenden um die CaMKII Aktivität mit Hilfe von RNA Blockade zu inhibieren, und um eine Ca2+-unabhängige CaMKII in die Neurone einzuschleusen. Die Bedeutung im Bezug auf Public Health: Diese Studie wird zu einem besseren Verständnis führen, inwieweit die CaMKII an der Regulation von neuronalen Funktionen beteiligt ist und wie Nervenschädigung zu chronischem Schmerz führt. Das DRG bietet einen einfachen aber wenig genutzten Zugangsweg für die Therapie neurologischer Erkrankungen. Ergebnisse aus dieser hier beschriebenen Studie können möglicherweise leicht in Therapieformen implementiert werden, welche den peripheren Nerven als Ziel haben, dort das Ca2+-Signal korrigieren und somit den neuropathischen Schmerz lindern.