PDE4 regulation of GABA-A receptors in alcohol tolerance and consumption
PDE4 对酒精耐受和消费中 GABA-A 受体的调节
基本信息
- 批准号:10706954
- 负责人:
- 金额:$ 42.96万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-20 至 2027-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AcuteAlcohol consumptionAlcoholsAnimalsAntibodiesAtaxiaBehaviorBehavioralBlood alcohol level measurementBrainComplexConsumptionCyclic AMPCyclic AMP-Dependent Protein KinasesDevelopmentDisincentiveDoseEnzymesEthanolEthanol MetabolismGABA-A ReceptorGoalsHippocampusImmunoprecipitationImpairmentIntoxicationIsoenzymesKnock-in MouseKnockout MiceMass Spectrum AnalysisMediatingMetabolismMinorMusMutateMutationOocytesPDE4BPersonsPharmaceutical PreparationsPharmacodynamicsPhosphodiesterase InhibitorsPhosphorylationPhosphorylation SitePropertyProtein IsoformsProteinsRegulationRisk FactorsRodentRoleSeriesSliceTestingWild Type MouseWorkXenopus laevisXenopus oocytealcohol behavioralcohol responsealcohol rewardalcohol use disorderdrinkingexperimental studyimprovedinhibitorinterestnovelphosphodiesterase IVpositive allosteric modulatorpreventprotein activationreceptorreceptor functionresponseside effecttargeted treatment
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
A major risk factor for developing alcohol use disorder (AUD) is a reduced level of response to alcohol. In
persons with normal alcohol metabolism, differences in level of response to an acute intoxicating dose of
alcohol result mainly from differences in acute tolerance to alcohol. Tolerance has a major influence on alcohol
consumption; tolerance to alcohol’s rewarding effects encourages more drinking to achieve a desired effect,
whereas tolerance to alcohol’s aversive properties reduces a disincentive to drink. This proposal is based on
recent findings that inhibitors of phosphodiesterase 4 (PDE4) reduce alcohol drinking in rodents. In our work
with the PDE4 inhibitor apremilast, we were struck by the relationship between its ability to reduce both alcohol
tolerance and ethanol consumption. Inhibitors of PDE4 reduce metabolism of cAMP which leads to activation
of protein kinase A (PKA). Alcohol has prominent effects on GABAA receptors, and it has been known for many
years that PKA alters the function of GABAA receptors through phosphorylation of β1 and β3 receptor subunits.
Our preliminary experiments led us to our overall hypothesis that PDE4 inhibition reduces alcohol tolerance
and alcohol consumption by increasing GABAA receptor function in the brain through PKA-mediated
phosphorylation of GABAA receptor β3 subunits, with PKA-mediated phosphorylation of β1 subunits
contributing a minor opposite effect. Studies are planned to test this hypothesis by determining whether
apremilast increases PKA-mediated phosphorylation of b3 and β1 subunits in hippocampal slices from wild
type mice. Studies will examine the role of PKA phosphorylation on alcohol-related behaviors using b3-
S408A/S409A and b1-S409A knock-in mice, which lack the PKA phosphorylation sites of interest. We will
examine the role of specific brain PDE4 isozymes in these alcohol-related behaviors using PDE4 isozyme-
selective inhibitors and knockout mice. We will also determine whether b3 and β1 subunits associate with
specific PDE4 isoforms by isolating GABAA receptor complexes using Blue Native PAGE and analyzing them
with mass spectrometry (LS-MS/MS). Finally, we will test the hypothesis that a b1-selective, positive allosteric
modulator (PAM) alone or in combination with apremilast will reduce alcohol tolerance and alcohol
consumption. These experiments will characterize a new series of 10 novel compounds targeting b1-containing
GABAA receptors using receptors expressed in Xenopus oocytes, to identify a b1-selective PAM with
properties suitable for testing in mice.
项目概要/摘要
酒精使用障碍 (AUD) 的一个主要危险因素是对酒精的反应水平降低。
酒精代谢正常的人,对急性中毒剂量的反应水平存在差异
酒精的产生主要是由于对酒精的急性耐受性的差异,耐受性对酒精的影响很大。
消费;对酒精的奖励作用的容忍会鼓励更多的饮酒以达到预期的效果,
而对酒精的厌恶特性的容忍会减少饮酒的抑制作用。
我们的工作中最近发现磷酸二酯酶 4 (PDE4) 抑制剂可减少啮齿类动物的饮酒量。
与 PDE4 抑制剂阿普斯特相比,我们对它减少酒精的能力之间的关系感到震惊
PDE4 抑制剂会降低 cAMP 的代谢,从而导致激活。
众所周知,酒精对 GABAA 受体有显着的影响。
多年来,PKA 通过 β1 和 β3 受体亚基的磷酸化改变 GABAA 受体的功能。
我们的初步实验得出了总体假设:抑制 PDE4 会降低酒精耐受性
通过 PKA 介导增加大脑中的 GABAA 受体功能来饮酒
GABAA 受体 β3 亚基的磷酸化,以及 PKA 介导的 β1 亚基的磷酸化
计划通过确定是否会产生较小的相反效应来检验这一假设。
apremilast 增加野生海马切片中 PKA 介导的 b3 和 β1 亚基的磷酸化
研究将使用 b3- 检验 PKA 磷酸化对酒精相关行为的作用。
S408A/S409A 和 b1-S409A 敲入小鼠,缺乏感兴趣的 PKA 磷酸化位点。
使用 PDE4 同工酶检查特定大脑 PDE4 同工酶在这些酒精相关行为中的作用
我们还将确定 b3 和 β1 亚基是否与选择性抑制剂和基因敲除小鼠相关。
使用 Blue Native PAGE 分离 GABAA 受体复合物并对其进行分析,从而确定特定的 PDE4 亚型
最后,我们将检验 b1 选择性、正变构的假设。
调节剂(PAM)单独或与阿普斯特联合使用会降低酒精耐受性和酒精含量
这些实验将表征一系列新的 10 种针对含 b1 的新型化合物。
GABAA 受体使用非洲爪蟾卵母细胞中表达的受体来识别 b1 选择性 PAM
适合在小鼠身上进行测试的特性。
项目成果
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