Elucidation of the molecular mechanisms underlying the actions of opioid-like peptides nocistatin and nociceptin / orphanin FQ in the relaxation of the late-pregnant rat and human uterus
A nocisztatin és a nociceptin / orphanin FQ opioid-szerű peptidek molekuláris szintű hatásainak vizsgálata a terhes méh működésére
Title in English
Elucidation of the molecular mechanisms underlying the actions of opioid-like peptides nocistatin and nociceptin / orphanin FQ in the relaxation of the late-pregnant rat and human uterus
Experimental pharmacology, drug discovery and design (Council of Medical and Biological Sciences)
70 %
Obstetrics/Gynecology, reproductive medicine (Council of Medical and Biological Sciences)
30 %
Ortelius classification: Reproduction
Panel
Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent
Institute of Pharmacodynamics and Biopharmacy (University of Szeged)
Starting date
2012-01-01
Closing date
2012-12-31
Funding (in million HUF)
4.470
FTE (full time equivalent)
0.70
state
closed project
Summary in Hungarian
- A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
A koraszülés a fejlett országokban is relatíve gyakori, komoly szülészeti komplikáció. A terhes méh összerendezett működését biztosító szabályozás ma sem teljesen ismert, feltárása ugyanakkor nélkülözhetetlen a jelenleginél hatékonyabb tokolitikus terápia tervezéséhez. A prepronociceptin (PNOC) prekurzorból keletkező nocisztatin (NST) és a nociceptin (N/OFQ) olyan neuropeptidek, melyek jelenlegi ismereteink szerint a nocicepció élettani folyamataiban játszanak szerepet. A közvetlen, perifériás hatásaikról igen kevés információ áll rendelkezésre.
A pályázat célkitűzései az alábbiakban foglalhatók össze: 1. A PNOC mRNS expressziójának vizsgálata a terhes patkány és humán uteruszban 2. A NST uterusz relaxáló hatásának vizsgálata a patkány uteruszban önmagában és N/OFQ-val kombinációban, in vitro izolált szervrendszerben 3. A NST specifikus kötésének és G fehérje aktiváló képességének vizsgálata a terhes patkány és humán uteruszban 4. A NST intracelluláris jelátviteli folyamatainak vizsgálata: a naloxon, a Ca2+ -függő K+ csatornák és szenzoros neuropeptidek szerepének tisztázása 5. A NST uterusz relaxáló hatásának vizsgálata a humán uteruszban önmagában és N/OFQ-val kombinációban, in vitro izolált szervrendszerben, normál terminusból és koraszülésből származó humán mintákon
A pályázat keretében tervezett vizsgálatok egy olyan összetett munka részét képezik, melynek célja a terhes méhműködést szabályozó neuropeptid mediátorok szerepének megismerése.
- Mi a kutatás alapkérdése?
A kutatás arra a kérdésre keres választ, hogy a prepronociceptinből keletkező NST illetve N/OFQ milyen szerepet játszanak a vemhes patkány méhműködésének szabályozásában. Emellett igyekszünk tisztázni, hogy a NST és a N/OFQ hogyan befolyásolják a terhes humán uterusz kontraktilitását normál terminusban és koraszülés esetén, és melynek megismerése hozzájárulhat jövőbeni farmakonok fejlesztéséhez.
- Mi a kutatás jelentősége?
A fenti nociceptív peptidek hatásának tanulmányozása olyan új ismeretekkel szolgálhat, melyek hozzájárulnak a terhes humán méh simaizomzat működésének megértéséhez, fiziológiás és patológiás körülmények között. A jelenleg elsődlegesen központi idegrendszeri hatásairól ismert NST-nak és N/OFQ-nek olyan új, perifériás hatásait ismerhetjük meg, melyeket korábban senki sem vizsgált. A PNOC mRNS-ének kimutatása a terhes uteruszban megerősíti a NST és a N/OFQ lokális, szabályozó szerepét. Amennyiben igazolni tudjuk, hogy a NST specifikus kötőhelyekkel rendelkezik a terhes méhben, az jelentős lépés egy ma még nem azonosított receptor felderítésének irányában. Az in vitro kontraktilitási vizsgálatok során igazolhatjuk a NST és a N/OFQ kontrakció csökkentő hatásának molekuláris mechanizmusát és egyes mediátorok közvetítő szerepét.
- A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
A terhesség folyamán a magzat háborítatlan fejlődésének érdekében a méhizomzat elernyedt állapotban van, ugyanakkor a szülés során hatékony, ritmikus összehúzódásokra van szükség, melyek az újszülöttet világra segítik. Amennyiben zavar támad a méh és a méhnyak összehangolt működésében, az komolyan érintheti a magzat vagy az újszülött, illetve az anya egészségét. Az idő előtt kialakuló méhösszehúzódások, megfelelő kezelés nélkül, koraszüléshez vezetnek. A koraszülöttek megbetegedési illetve halálozási kockázata pedig lényegesen nagyobb a megfelelő időre született társaikhoz képest. A terhes méh szükség szerinti összehúzódását vagy elernyedését bonyolult szabályozás biztosítja, melynek számos részlete ma sem ismert. Ennek jobb megismerése érdekében kívánunk vizsgálatokat végezni, és egy olyan, az emberi szervezetben megtalálható vegyületcsoport (nocisztatin és nociceptin) szerepét kívánjuk tisztázni, melynek eddig elsősorban a fájdalomérzés közvetítésében játszott szerepét ismertük. Kísérleteinket vemhes patkányok méhszövetén, valamint császármetszésből származó humán mintákon szeretnénk végezni. Korábbi megfigyeléseink alapján és reményeink szerint sikerülhet ezen nociceptiv peptidek méhizomzatot elernyesztő hatását igazolni, illetve annak kialakításában részt vevő közvetítőket megismerni.
Summary
- Summary of proposed research including key goals for scientific qualified assessors Obstetrical complications like premature labor has a relatively high incidence in Western countries. A systematic approach to find prospective candidates for tocolytic therapy requires exploring endogenous mediators that play a role in the modulation of uterine contractility. Nocistatin (NST) and nociceptin / orphanin FQ (N/OFQ) are two neuropeptides derived from the same precursor prepronociceptin (PNOC), and whose peripheral actions have been sparsely investigated yet.
The goals of the present proposal are the following: Goal 1. The expression of PNOC mRNA in the pregnant rat and human myometrium Goal 2. In vitro contractility assays to test the uterus relaxing efficacy of NST, either alone or in combination with N/OFQ, in intact rats at term Goal 3. Specific binding, G protein activation and cAMP accumulation by NST in the rat and human uterus Goal 4. Studying the signaling pathways of NST: effects of naloxone, Ca2+ -dependent K+ channels , involvement of sensory neuropeptides Goal 5. In vitro contractility assays to test the effects of NST and N/OFQ, on isolated human myometrial strips collected from cesarean sections at term and from preterm labor
This project is part of a systematic approach to explore the roles of neuropeptide modulators of uterine contractility.
- What is your research question? In this project we intend to focus on the possible involvement of NST, another peptide derived from the same precursor protein as N/OFQ, in the regulation of uterine contractility in the rat. We also aim to find evidence for the participation of N/OFQ and NST in the control of human myometrial activity at term, with a theoretical perspective to provide suggestions for future tocolytic therapy.
- What is the significance of your research? Investigation of the actions of these nociceptive peptides can provide substantial new information relating to the mediation of uterine contractions at term, either physiological or pathological. By completing these tasks we may contribute to our current knowledge on the peripheral actions of N/OFQ and NST, which mostly covers their role in pain processing at present. Finding the mRNA for PNOC in the uterus would confirm a local regulatory role for NST and N/OFQ in uterine functions. In addition, providing evidence for the existence of specific binding sites for NST in the uterus would be a significant step towards the identification of NST receptors. Upon the results of the in vitro contractility assays, the efficacy of N/OFQ and NST to decrease uterine contractions at term and certain mediators of their action will be affirmed.
Final report
Results in Hungarian
A pályázat keretében megvalósult vizsgálatok egy olyan összetett munka részét képezik, melynek célja a terhes méhműködést szabályozó neuropeptid mediátorok szerepének megismerése.
1. Igazoltuk, hogy a prepronociceptin (PNOC) mRNS-e expresszálódik a terhes patkány és humán uteruszban. Radioimmunoassay segítségével kimutattuk a nocisztatin (NST) fehérje jelenlétét a patkány uteruszban.
2. In vitro izolált szervi kísérletek során detektáltuk, hogy a NST uterusz relaxáló hatással bír a terhes patkány uteruszban. A relaxáló hatást az egyidejűleg adott nociceptin (N/OFQ) fokozta.
3. A NST önmagában és N/OFQ jelenlétében is mérsékelten fokozta a cAMP mennyiségét a terhes patkány uteruszban.
4. A NST uterusz relaxáló hatását a Ca2+ -függő K+ csatornák nyitása, a capsaicin-szenzitív érző rostok aktivációja által kiváltott calcitonin gén-relációs peptid (CGRP) felszabadulás, és a szöveti G-fehérjék aktivációja következtében megemelkedett cAMP szint közvetítik.
5. A NST uterusz relaxáló hatást váltott ki in vitro izolált szervrendszerben, normál terminusból és koraszülésből származó humán mintákon. A relaxáló hatást az egyidejűleg adott N/OFQ nem befolyásolta.
Results in English
The project was part of a systematic approach to explore the roles of neuropeptide modulators in uterine contractility.
1. The expression of prepronociceptin (PNOC) mRNA was verified in the pregnant rat and human myometrium. The presence of NST peptide in the rat uterus was confirmed by radioimmunoassay.
2. In in vitro contractility assays, nocistatin (NST) inhibited uterine contractions in the intact rats at term. This effect was potentiated by nociceptin (N/OFQ).
3. NST alone and in combination with NOFQ induced a moderate cAMP accumulation in the intact rats’ uterus at term.
4. NST elicited uterus relaxation via opening Ca2+ -dependent K+ channels, activating uterine sensory nerves and triggering calcitonin gene-related peptide (CGRP) release, and stimulating G-proteins and elevating uterine cAMP levels.
5. In in vitro contractility assays, NST inhibited uterine contractions in isolated human myometrial strips, collected from cesarean sections at term and from preterm labor, respectively. Co-administration of N/OFQ with NST increased the uterus-relaxant effect of NST in uterine specimens from term but not preterm labour.
