The Dukat laboratory developed 2-amino-6-chloro-3,4-dihydroquinazoline (A6CDQ) as a 5-HT3 receptor ligand. A6CDQ and one of its positional isomers, the 7-chloro analog A7CDQ, produced antidepressant-like effects in the mouse tail suspension test (TST). We investigated and systematically ruled out a solely 5-HT3 receptor or hSERT mediated mechanism of antidepressant-like effect for both A6CDQ and A7CDQ. The role of organic cation transporter 3 (OCT3) as an alternative mechanism in the regulation of neurotransmitters including serotonin (5-HT) and the therapeutic potential of targeting hOCT3 to achieve antidepressant effects has been established. By virtue of possessing protonatable nitrogen atoms, 2-aminodihyroquinazolines could potentially exhibit activity at OCT3. A major goal of our present study was to explore the non-serotonergic mechanism of antidepressant-like effects and to study the as yet unexplored structure-activity-relationships (SARs) at OCT3. We examined the role of i) the chloro group, ii) the methylene bridge and iii) electronic/lipophilic effects at the 6-position. We developed the first 3-D homology models of both the human and mouse orthologs of OCT3, conducted docking studies and HINT analysis, and identified critical amino acid residues interacting with 2-aminodihydroquinazoline analogs at hOCT3 and mOCT3. Retention of antidepressant-like activity in the mouse and potential locomotor stimulant effects for TST-active doses were thoroughly investigated. We have successfully investigated initial SAR of 2-aminodihydroquinazolines at hOCT3 and generated the first 3-D homology models of hOCT3 and mOCT3. Highly potent and selective compounds could potentially be developed as radioligands to probe the binding site of OCT3 and as a mechanistically novel class of antidepressants.

As anêmonas do mar utilizam rico complexo proteico para capturar suas presas e se defender de predadores. A peçonha destes animais contem neurotoxinas (35 kDa), com ação em canais iônicos específicos, e hemolisinas (1820 kDa), que atuam formando poros em membranas. No entanto, pouco se conhece sobre a atividade biológica de substâncias de baixo peso molecular isoladas da peçonha destes animais. Foi demonstrado, pelo nosso grupo, que a Bunodosina 391 (BDS 391), um composto de baixo peso molecular isolado da peçonha da anêmona do mar Bunodosoma cangicum, induz potente efeito antinociceptivo periférico, em modelos experimentais de dor aguda e persistente. Ensaios farmacológicos mostraram que a atividade analgésica do BDS 391 é mediada pela ativação de receptores serotoninérgicos 5-HT3. O BDS 391 é um composto bromado formado por um núcleo molecular semelhante a serotonina (5-HT), conectado, por meio de uma ligação peptídica, a uma histidina. A semelhança estrutural com a 5-HT e o envolvimento de receptores 5-HT3 no efeito antinociceptivo deste composto, torna de especial interesse a ampliação da caracterização dos mecanismos moleculares envolvidos na ação do BDS 391. Há evidências crescentes da co-expressão de receptores 5-HT e TRPV1 e a interação entre esses dois receptores na modulação da excitabilidade de neurônios sensitivos envolvidos na nocicepção. O receptor TRPV1 é considerado um receptor polimodal, uma vez que pode ser ativado por diversos estímulos. Baseado em estudos farmacológicos, mostrando que o BDS 391 apresenta potente efeito antinociceptivo em modelo de hipernocicepção mecânica, mediado pela ativação de receptores 5-HT3 periféricos o presente projeto de pesquisa teve como objtivo ampliar a caracterização dos mecanismos moleculares envolvidos na ação do BDS 391 investigando a interação deste composto com os receptores 5-HT3, por meio de ensaios de ligação (binding). Uma vez que nossos resultados demonstraram que o composto BDS 391 não é capaz de interagir diretamente com os receptores 5-HT3, sugerindo que o envolvimento destes receptores no efeito analgésico induzido pelo BDS 391 pode decorrer de uma acão indireta do BDS 391, avaliamos outros possíveis alvos farmacológicos para este composto. Por tanto investigamos, por meiode ensaios eletrofisiológicos e ensaios de imageamento de influxo de Ca2+ em cultura de neurônios do DRG de ratos, a possível ação do BDS 391 sobre correntes iônicas Ca2+ em canais para cálcio dependentes de voltagens (Cavs). Outro alvo avaliado foram os canais TRPV1. Foram realizados emsaios in vivo, utilizando modelo de hiperalgesia térmica induzida pela capsaicina, e ensaios in vitro (imageamento do influxo de Ca2+). Nossos resultados evidenciaram que o BDS 391 não interage com os Cavs, porem bloqueia o influxo de Ca2+ induzido pela capsaicina, além de inibira hiperalgesia térmica induzida pela capsaicina. Em conjunto, estes dados sugerem que os canais TRPV1 são alvos importantes da ação do BDS 391. / Sea anemones employ a wide range of bioactive compounds to capture their prey or fend off possible predators. Sea anemone venom contains neurotoxins (3-5 kDa), with action on ion channels, and also hemolysin (18-20 kDa), which acts by forming pores in membranes. However, little is known about the biological activity of low molecular weight substances isolated from the venom of these animals. One of these substances is Bunodosine 391 (BDS 391), a low molecular weight (391 Da) and non-peptidic compound purified from the venom of the Brazilian Bunodosoma cangicum sea anemone. We have demonstrated that BDS 391, administered by intraplantar (i.pl.) route into a rat hind paw, induces potent peripheral antinociceptive effect in models of acute and chronic pain. Pharmacological studies have shown that the antinociceptive effect of the BDS 391 is mediated by activation of 5-HT3 receptors. Studies on the structure of BDS 391 have demonstrated that this compound is made up of a bromoindole group connected to histidine. Data from the literature have shown that the peripheral release of 5-HT interferes with thermal hyperalgesia, via modulation of TRPV1 receptors. The aim of the present work is to further characterize the mechanisms involved in the antinociceptive effect of BDS 391 (a) evaluating the ability of this substance to directly activate 5-HT3 receptors, (b) characterizing the effect of BDS 391 on capsaicin-evoked thermal hyperalgesia and (c) investigating the involvement of TRPV1 ion channels in this effect. Pharmacological studies have shown that BDS 391 induces antinociception in the capsaicin-evoked thermal hyperalgesia. Ondansentron (5-HT3 receptor antagonist) inhibits the effect of BDS 391, indicating the involvement of 5-HT3 in the antinociceptive effect of this substance. However, binding studies have shown that BDS 391 does not directly interact with the 5-HT3 receptor. The possible effect of BDS 391 on TRPV1 ion channels was investigated in vitro, through Ca2+ imaging studies. Cultured DRG neurons were used for Ca2+ imaging. BDS 391 inhibited capsaicin-evoked Ca2+ influx in DRG neurons, indicating a modulatory action on the activity of TRPV1. Our results suggest that the antinociceptive effect of BDS 391 could involve the inhibition of TRPV1 channels and, indirectly, the modulation of 5-HT3 receptors.

As anêmonas do mar utilizam rico complexo proteico para capturar suas presas e se defender de predadores. A peçonha destes animais contem neurotoxinas (35 kDa), com ação em canais iônicos específicos, e hemolisinas (1820 kDa), que atuam formando poros em membranas. No entanto, pouco se conhece sobre a atividade biológica de substâncias de baixo peso molecular isoladas da peçonha destes animais. Foi demonstrado, pelo nosso grupo, que a Bunodosina 391 (BDS 391), um composto de baixo peso molecular isolado da peçonha da anêmona do mar Bunodosoma cangicum, induz potente efeito antinociceptivo periférico, em modelos experimentais de dor aguda e persistente. Ensaios farmacológicos mostraram que a atividade analgésica do BDS 391 é mediada pela ativação de receptores serotoninérgicos 5-HT3. O BDS 391 é um composto bromado formado por um núcleo molecular semelhante a serotonina (5-HT), conectado, por meio de uma ligação peptídica, a uma histidina. A semelhança estrutural com a 5-HT e o envolvimento de receptores 5-HT3 no efeito antinociceptivo deste composto, torna de especial interesse a ampliação da caracterização dos mecanismos moleculares envolvidos na ação do BDS 391. Há evidências crescentes da co-expressão de receptores 5-HT e TRPV1 e a interação entre esses dois receptores na modulação da excitabilidade de neurônios sensitivos envolvidos na nocicepção. O receptor TRPV1 é considerado um receptor polimodal, uma vez que pode ser ativado por diversos estímulos. Baseado em estudos farmacológicos, mostrando que o BDS 391 apresenta potente efeito antinociceptivo em modelo de hipernocicepção mecânica, mediado pela ativação de receptores 5-HT3 periféricos o presente projeto de pesquisa teve como objtivo ampliar a caracterização dos mecanismos moleculares envolvidos na ação do BDS 391 investigando a interação deste composto com os receptores 5-HT3, por meio de ensaios de ligação (binding). Uma vez que nossos resultados demonstraram que o composto BDS 391 não é capaz de interagir diretamente com os receptores 5-HT3, sugerindo que o envolvimento destes receptores no efeito analgésico induzido pelo BDS 391 pode decorrer de uma acão indireta do BDS 391, avaliamos outros possíveis alvos farmacológicos para este composto. Por tanto investigamos, por meiode ensaios eletrofisiológicos e ensaios de imageamento de influxo de Ca2+ em cultura de neurônios do DRG de ratos, a possível ação do BDS 391 sobre correntes iônicas Ca2+ em canais para cálcio dependentes de voltagens (Cavs). Outro alvo avaliado foram os canais TRPV1. Foram realizados emsaios in vivo, utilizando modelo de hiperalgesia térmica induzida pela capsaicina, e ensaios in vitro (imageamento do influxo de Ca2+). Nossos resultados evidenciaram que o BDS 391 não interage com os Cavs, porem bloqueia o influxo de Ca2+ induzido pela capsaicina, além de inibira hiperalgesia térmica induzida pela capsaicina. Em conjunto, estes dados sugerem que os canais TRPV1 são alvos importantes da ação do BDS 391. / Sea anemones employ a wide range of bioactive compounds to capture their prey or fend off possible predators. Sea anemone venom contains neurotoxins (3-5 kDa), with action on ion channels, and also hemolysin (18-20 kDa), which acts by forming pores in membranes. However, little is known about the biological activity of low molecular weight substances isolated from the venom of these animals. One of these substances is Bunodosine 391 (BDS 391), a low molecular weight (391 Da) and non-peptidic compound purified from the venom of the Brazilian Bunodosoma cangicum sea anemone. We have demonstrated that BDS 391, administered by intraplantar (i.pl.) route into a rat hind paw, induces potent peripheral antinociceptive effect in models of acute and chronic pain. Pharmacological studies have shown that the antinociceptive effect of the BDS 391 is mediated by activation of 5-HT3 receptors. Studies on the structure of BDS 391 have demonstrated that this compound is made up of a bromoindole group connected to histidine. Data from the literature have shown that the peripheral release of 5-HT interferes with thermal hyperalgesia, via modulation of TRPV1 receptors. The aim of the present work is to further characterize the mechanisms involved in the antinociceptive effect of BDS 391 (a) evaluating the ability of this substance to directly activate 5-HT3 receptors, (b) characterizing the effect of BDS 391 on capsaicin-evoked thermal hyperalgesia and (c) investigating the involvement of TRPV1 ion channels in this effect. Pharmacological studies have shown that BDS 391 induces antinociception in the capsaicin-evoked thermal hyperalgesia. Ondansentron (5-HT3 receptor antagonist) inhibits the effect of BDS 391, indicating the involvement of 5-HT3 in the antinociceptive effect of this substance. However, binding studies have shown that BDS 391 does not directly interact with the 5-HT3 receptor. The possible effect of BDS 391 on TRPV1 ion channels was investigated in vitro, through Ca2+ imaging studies. Cultured DRG neurons were used for Ca2+ imaging. BDS 391 inhibited capsaicin-evoked Ca2+ influx in DRG neurons, indicating a modulatory action on the activity of TRPV1. Our results suggest that the antinociceptive effect of BDS 391 could involve the inhibition of TRPV1 channels and, indirectly, the modulation of 5-HT3 receptors.

Les traitements actuels de la dépression présentent une efficacité partielle et nécessitent une administration pendant plusieurs semaines avant d’obtenir un effet thérapeutique. Il est donc urgent de trouver de nouvelles stratégies antidépressives. La vortioxetine (Lu AA21004) est un nouvel antidépresseur en cours de développement. À la différence des inhibiteurs sélectifs de recapture de la sérotonine (ISRS), il est multi-cibles. Il bloque non seulement le transporteur de la sérotonine (SERT) mais aussi les récepteurs 5-HT3. Afin de caractériser les effets de ce composé et d’évaluer l'implication du blocage des récepteurs 5-HT3 dans son mécanisme d’action, plusieurs marqueurs précliniques de la réponse antidépressive ont été évalués. Nous avons utilisé des approches électrophysiologiques, immunohistochimiques, comportementales et de microdialyse chez le rat. La vortioxetine augmente la prolifération cellulaire hippocampique et induit une désensibilisation des autorécepteurs 5-HT1A dès 3 jours contre 2 à 3 semaines pour les antidépresseurs classiques. Elle induit également une importante libération de sérotonine malgré une occupation partielle du SERT. Ces effets sont liés, au moins en partie, au blocage des récepteurs 5-HT3. Nous avons ensuite montré qu’un antagoniste des récepteurs 5-HT3, l’ondansetron, à très faible dose, potentialisait l’effet d’un ISRS, la paroxetine. L’ensemble de nos données in vivo et ex vivo prouvent que le blocage des récepteurs 5-HT3 participe à l’efficacité pseudo-antidépressive de la vortioxetine. Les récepteurs 5-HT3 sont donc une cible intéressante pour améliorer l’efficacité des antidépresseurs et raccourcir leur délai d’action / Therapeutic effects of current antidepressant drugs only appear after several weeks of treatment and a significant number of patients do not respond to any treatment. Thus, more effective treatments for major depression are still needed. Vortioxetine (Lu AA21004), a novel antidepressant in development, displays effective properties in human. To the difference of selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs), it is a multimodal serotoninergic agent. Not only does it block the 5-HT transporter but it is also a potent 5-HT3 receptor antagonist. This current study was undertaken to characterize the effects of this compound and the role of 5-HT3 blockade. Using electrophysiological, immunohistochemical, autoradiography and behavioral approaches in rats, several pre-clinical markers of antidepressant-like response were assessed. Vortioxetine increased hippocampal cell proliferation and desensitized 5-HT1A autoreceptors from 1-3 days versus 2-3 weeks for classical antidepressants. In contrast to SSRIs, it also increased 5-HT hippocampal release with an incomplete SERT occupancy. Later effects are at least partly due to 5-HT3 receptors blockade. In parallel, we also showed that the 5-HT3 receptor antagonist ondansetron potentiated the effect of the SSRI paroxetine. Taken together, our in and ex vivo findings highlight the crucial role of 5-HT3 receptor blockade in the antidepressant-like efficacy of vortioxetine. Thus, we propose that the 5-HT3 receptors are an interesting target to improve antidepressant efficacy and reduce the therapeutic delay

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2381.pdf: 1192808 bytes, checksum: b6bdb4da58bced09244d3a1f38c4a657 (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / The exposure of animals to aversive situations, such as elevated plus-maze (EPM), activates serotonergic pathways with projections into structures involved in the defense system, such as the amygdala, septum, hypothalamus, hippocampus and periaqueductal grey matter (PAG), producing behavioral changes that can be characterized as anxiety. However the serotonin (5-HT) presents a dual role in this modulation. Thus, while the stimulation of the receptor subtype 5-HT1A and 5-HT2 prosencephalic in structures such as amygdala and hippocampus result in potentiation of responses of anxiety in rodents, the activation of these receptors in the PAG, often tends to reduce behaviors related to anxiety . This study focused the role of 5-HT3 receptors in the PAG in the anxiety in the mice EPM test. In experiments 1 and 2, mice received infusions intra-PAG of ondansetron (0, 0.3, 1.0, 3.0 nmol/0.1 μL) and mCPBG (0, 40, 80 and 160 nmol/0.1 μL), 5-HT3 receptors antagonist and agonist, respectively. As the mCPBG not changed any of the conventional indices (% open-arm entries and % open-arm time) and risk assessment, we investigated in experiment 3 the possibility of interaction between 5-HT3 and 5-HT2 receptors. For this, we perform combined microinfusions of intra-PAG ondansetron and mCPP, an agonist of 5-HT2B/2C receptors, on behavior of maze-naïve mice. The results showed that intra-PAG infusions of ondansetron (3.0 nmol) increased the behavioral indices of anxiety. None of the doses of intra-PAG infusions of mCPBG modified the conventional and ethological indices of anxiety. The anxiolytic-like effect produced by intra-PAG infusions of mCPP (0.03 nmol) was blocked by infusions of ondansetron (1.0 nmol) in the same mesencephalic structure. All effects were observed in the absence of significant changes in locomotor activity (closed-arm entries). Our results indicate that there is a possible interaction between 5-HT3 and 5-HT2B/2C receptors modulation into the PAG of anxiety in mice. / A exposição de animais a situações aversivas, tais como o labirinto em cruz elevado (LCE), ativa vias serotoninérgicas com projeções para estruturas envolvidas no sistema de defesa tais como, amídala, septo, hipotálamo, hipocampo e substância cinzenta periaquedutal (SCP), produzindo alterações comportamentais que podem ser caracterizadas como ansiedade. Entretanto, a serotonina (5-HT) apresenta um papel dual nesta modulação. Assim, enquanto a estimulação de receptores do subtipo 5-HT1A ou 5-HT2 em estruturas prosencefálicas como, amídala e hipocampo resultam na potencialização de respostas de ansiedade em roedores, a ativação dos mesmos receptores na SCP, freqüentemente tende a diminuir comportamentos relacionados à ansiedade. Este estudo investigou o papel dos receptores 5-HT3 da SCP na modulação da ansiedade em camundongos avaliados no LCE. Nos Experimentos 1 e 2, camundongos receberam microinjeções intra-SCP de ondansetron (0, 0,3, 1,0, 3,0 nmol/0,1 μl) e mCPBG (0, 40, 80 e 160 nmol/0,1 μl), antagonista e agonista dos receptores 5-HT3, respectivamente. Como o mCPBG não alterou nenhum dos índices convencionais de ansiedade (porcentagem de entrada e tempo gasto nos braços abertos) e de avaliação de risco, verificamos no experimento 3 a possibilidade de interação entre receptores 5-HT3 e 5-HT2. Para isso, realizamos microinjeções combinadas de ondansetron e mCPP, um agonista dos receptores 5-HT2B/2C. Os resultados mostraram que microinjeções de ondansetron (3,0 nmol) aumentaram os índices convencionais de ansiedade. Nenhuma das doses de mCPBG intra-SCP, alteraram os índices convencionais e etológicos de ansiedade. O efeito ansiolítico produzido pela administração intra-SCP do mCPP (0,03 nmol), foi bloqueado pela infusão de ondansetron (1,0 nmol) na mesma estrutura mesencefálica. Todos os efeitos foram observaA exposição de animais a situações aversivas, tais como o labirinto em cruz elevado (LCE), ativa vias serotoninérgicas com projeções para estruturas envolvidas no sistema de defesa tais como, amídala, septo, hipotálamo, hipocampo e substância cinzenta periaquedutal (SCP), produzindo alterações comportamentais que podem ser caracterizadas como ansiedade. Entretanto, a serotonina (5-HT) apresenta um papel dual nesta modulação. Assim, enquanto a estimulação de receptores do subtipo 5-HT1A ou 5-HT2 em estruturas prosencefálicas como, amídala e hipocampo resultam na potencialização de respostas de ansiedade em roedores, a ativação dos mesmos receptores na SCP, freqüentemente tende a diminuir comportamentos relacionados à ansiedade. Este estudo investigou o papel dos receptores 5-HT3 da SCP na modulação da ansiedade em camundongos avaliados no LCE. Nos Experimentos 1 e 2, camundongos receberam microinjeções intra-SCP de ondansetron (0, 0,3, 1,0, 3,0 nmol/0,1 μl) e mCPBG (0, 40, 80 e 160 nmol/0,1 μl), antagonista e agonista dos receptores 5-HT3, respectivamente. Como o mCPBG não alterou nenhum dos índices convencionais de ansiedade (porcentagem de entrada e tempo gasto nos braços abertos) e de avaliação de risco, verificamos no experimento 3 a possibilidade de interação entre receptores 5-HT3 e 5-HT2. Para isso, realizamos microinjeções combinadas de ondansetron e mCPP, um agonista dos receptores 5-HT2B/2C. Os resultados mostraram que microinjeções de ondansetron (3,0 nmol) aumentaram os índices convencionais de ansiedade. Nenhuma das doses de mCPBG intra-SCP, alteraram os índices convencionais e etológicos de ansiedade. O efeito ansiolítico produzido pela administração intra-SCP do mCPP (0,03 nmol), foi bloqueado pela infusão de ondansetron (1,0 nmol) na mesma estrutura mesencefálica. Todos os efeitos foram observados sem alteração da atividade locomotora (entrada nos braços fechados). Os nossos resultados sugerem uma possível interação entre receptores 5-HT3 e 5-HT2B/2C da SCP na modulação da ansiedade em camundongos.dos sem alteração da atividade locomotora (entrada nos braços fechados). Os nossos resultados sugerem uma possível interação entre receptores 5-HT3 e 5-HT2B/2C da SCP na modulação da ansiedade em camundongos.