@article{MambrettiKistnerMayeretal.2016,
  author    = {Mambretti, Egle M. and Kistner, Katrin and Mayer, Stefanie and Massotte, Dominique and Kieffer, Brigitte L. and Hoffmann, Carsten and Reeh, Peter W. and Brack, Alexander and Asan, Esther and Rittner, Heike L.},
  title     = {Functional and structural characterization of axonal opioid receptors as targets for analgesia},
  series = {Molecular Pain},
  journal   = {Molecular Pain},
  number    = {12},
  doi       = {10.1177/1744806916628734},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-145917},
  pages     = {1-17},
  year      = {2016},
  abstract  = {Background Opioids are the gold standard for the treatment of acute pain despite serious side effects in the central and enteric nervous system. µ-opioid receptors (MOPs) are expressed and functional at the terminals of sensory axons, when activated by exogenous or endogenous ligands. However, the presence and function of MOP along nociceptive axons remains controversial particularly in na{\"i}ve animals. Here, we characterized axonal MOPs by immunofluorescence, ultrastructural, and functional analyses. Furthermore, we evaluated hypertonic saline as a possible enhancer of opioid receptor function. Results Comparative immunolabeling showed that, among several tested antibodies, which all provided specific MOP detection in the rat central nervous system (CNS), only one monoclonal MOP-antibody yielded specificity and reproducibility for MOP detection in the rat peripheral nervous system including the sciatic nerve. Double immunolabeling documented that MOP immunoreactivity was confined to calcitonin gene-related peptide (CGRP) positive fibers and fiber bundles. Almost identical labeling and double labeling patterns were found using mcherry-immunolabeling on sciatic nerves of mice producing a MOP-mcherry fusion protein (MOP-mcherry knock-in mice). Preembedding immunogold electron microscopy on MOP-mcherry knock-in sciatic nerves indicated presence of MOP in cytoplasm and at membranes of unmyelinated axons. Application of [D-Ala\(^2\), N-MePhe\(^4\), Gly-ol]-enkephalin (DAMGO) or fentanyl dose-dependently inhibited depolarization-induced CGRP release from rat sciatic nerve axons ex vivo, which was blocked by naloxone. When the lipophilic opioid fentanyl was applied perisciatically in na{\"i}ve Wistar rats, mechanical nociceptive thresholds increased. Subthreshold doses of fentanyl or the hydrophilic opioid DAMGO were only effective if injected together with hypertonic saline. In vitro, using β-arrestin-2/MOP double-transfected human embryonic kidney cells, DAMGO as well as fentanyl lead to a recruitment of β-arrestin-2 to the membrane followed by a β-arrestin-2 reappearance in the cytosol and MOP internalization. Pretreatment with hypertonic saline prevented MOP internalization. Conclusion MOPs are present and functional in the axonal membrane from na{\"i}ve animals. Hypertonic saline acutely decreases ligand-induced internalization of MOP and thereby might improve MOP function. Further studies should explore potential clinical applications of opioids together with enhancers for regional analgesia.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mayer2021,
  author    = {Mayer, Stefanie},
  title     = {Differenzierte β-Arrestin2 Rekrutierung am μ-Opioid Rezeptor durch klinisch eingesetzte Opioide},
  doi       = {10.25972/OPUS-24094},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-240949},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Opioide geh{\"o}ren zu den potentesten Analgetika f{\"u}r die Behandlung akuter und chronischer Schmerzen, werden jedoch in ihrer Anwendung durch analgetische Toleranz aber auch Nebenwirkungen wie Abh{\"a}ngigkeit, Atemdepression und Obstipation limitiert. Opioid-Analgetika vermitteln dabei nahezu alle klinisch relevanten Wirkungen durch Stimulation des μ-Opioidrezeptors, einem G- Protein-gekoppelten Rezeptor. Die „klassische" Signaltransduktion durch Aktivierung inhibitorischer Gi/0-Proteine kann durch G-Protein gekoppelte Rezeptorkinasen (GRKs) und β-Arrestine negativ reguliert werden. Zus{\"a}tzlich k{\"o}nnen durch β-Arrestin-Bindung an den Rezeptor G-Protein-unabh{\"a}ngige Signalwege aktiviert werden. Die genauen Mechanismen wie β-Arrestin- assoziierte Rezeptordesensibilisierung, -internalisierung und G-Protein- unabh{\"a}ngige Signalwege an der physiologischen Antwort und insbesondere an Toleranzentwicklung und Abh{\"a}ngigkeit von Opioid-Analgetika beteiligt sind, k{\"o}nnen bislang nicht ausreichend erkl{\"a}rt werden. In dieser Arbeit konnte in HEK293-Zellen mit Lebendzell-Konfokalmikroskopie und Luciferase-Komplementierung f{\"u}r 17 Opioide eine differenzierte β-Arrestin2- Rekrutierung zum μ-Opioidrezeptor gezeigt werden. Von den untersuchten Opioiden sind 13 h{\"a}ufig eingesetzte Opioid-Analgetika. Durch die Erstellung detaillierter pharmakologischer Profile ließen sich die Opioide bez{\"u}glich ihres β- Arrestin2-Rekrutierungsverm{\"o}gens in Voll-, Partial und Antagonisten eingruppieren. Bemerkenswert war die fehlende β-Arrestin2-Rekrutierung f{\"u}r Buprenorphin, Tramadol und Tilidin, sodass diese interessante Substanzen f{\"u}r weitere Untersuchungen in physiologischerem Kontext sind. Durch {\"U}berexpression von GRK2 konnte die β-Arrestin2-Rekrutierung insbesondere f{\"u}r Partialagonisten gesteigert werden, was die Abh{\"a}ngigkeit der β-Arrestin- Rekrutierung vom GRK-Expressionslevel, das in verschiedenen Assays und Gewebetypen variieren kann, zeigt. Außerdem konnte ein heterogenes Bild der Rezeptorregulierung demonstriert werden, welches indirekt durch Endozytosehemmung unter Verwendung von Dynamin-Inhibitoren erfasst wurde. Die erhobenen Daten dienen als Ankn{\"u}pfungspunkt f{\"u}r weiteren Arbeiten auf dem Gebiet der μ-Opioidrezeptorregulation. Ein besseres Verst{\"a}ndnis der molekularen Mechanismen ist n{\"o}tig, um sichere und nebenwirkungs{\"a}rmere Opioid-Analgetika entwickeln zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Opiatrezeptor},
  language  = {de}
}