Application of Western blot and AlphaLISA SureFire methods for the determination of the levels of selected proteins in the rat brain after administration of the MM394 compound

Zaburzenia poznawcze i neuropsychiatryczne stanowią coraz większy problem zdrowotny, a ich diagnostyka i leczenie są wyzwaniem dla medycyny. Szczególnie niezaspokojoną potrzebą medyczną w tym obszarze jest poszukiwanie skutecznej terapii dla tzw. behawioralnych i psychologicznych symptomów demencji (BPSD), dla których brak obecnie specyficznej farmakoterapii. BPSD odnoszą się do szerokiego spektrum zaburzeń psychicznych i emocjonalnych występujących u chorych z demencją, tj.: psychoza, depresja, agresja i/lub napady lęku.Obecnie jedną z popularniejszych strategii projektowania kandydatów na leki jest tworzenie ligandów o wieloreceptorowym profilu działania, tzw. ligandów wielofunkcyjnych. Koncepcja leku wielocelowego miałaby sprawdzać się szczególnie w przypadku chorób o złożonym patomechanizmie, jak schorzenia neuropsychiatryczne. Przykładem tak zaprojektowanego związku jest dualny ligand dla receptora 5-HT6 i transportera SERT, związek MM394, będący przedmiotem niniejszej pracy.W części teoretycznej pracy przedstawiono problematykę zaburzeń neuropsychiatrycznych, rolę fizjologiczną układu serotoninergicznego, ze szczególnym uwzględnieniem receptorów 5-HT6, jak również ich udział w procesach poznawczych, afektywnych i związanych z neuroplastycznością. Przedstawiono także rolę wybranych elementów sygnalizacji wewnątrzkomórkowej w zaburzeniach neuropsychiatrycznych. W części praktycznej przedstawiono wyniki badań biochemicznych ex vivo prowadzonych za pomocą techniki Western blot oraz AlphaLISA SureFire dotyczących zmian poziomu białka BDNF, p-mTOR i pERK1/2 w hipokampie i korze przedczołowej szczura, po 1-razowym podaniu związku MK-801 i jego łącznych podań z MM394. Badania przeprowadzono w strukturach izolowanych od szczurów uprzednio poddanych ocenie behawioralnej w teście NOR. W niniejszej pracy podjęto próbę określenia efektów molekularnych związku MM394 jako potencjalnego mechanizmu zaangażowanego w funkcje poznawcze u szczurów. Uzyskane wyniki po raz pierwszy pokazują wpływ dualnego liganda 5-HT6/SERT na wewnątrzkomórkowe elementy przekazywania sygnału w komórce i stanowią wstęp do dalszych, bardziej zakrojonych oznaczeń.

Cognitive and neuropsychiatric disorders are becoming an increasing health problem and their diagnosis and treatment pose a challenge for modern medicine. One particular inmet medical need in this area is the search for effective therapy for behavioral and psychological symptoms of dementia (BPSD), for which there is currently no specific pharmacotherapy available. BPSD refers to a wide range of psychiatric and emotional disorders occurring in patients with dementia, such as psychosis, depression, aggression, and/or anxiety attacks.Currently, one of the popular strategies for drug candidate design is the development of multi-receptor ligands, also known as multifunctional ligands. The concept of a multi-target drug would be particularly beneficial for diseases with complex pathomechanisms, such as neuropsychiatric disorders. An example of such a designer compound is a dual ligand for the 5-HT6 receptor and the SERT transporter, known as MM394, which is the subject of this thesis.The theoretical part of the thesis presents the issues of neuropsychiatric disorders, the physiological role of the serotonergic system with a particular focus on 5-HT6 receptors as well as their involvement in cognitive, affective and neuroplasticity processes. The role of selected intracellular signaling components in neuropsychiatric disorders is also discussed.The practical part presents the results of ex vivo biochemical studies conducted with the use of Western blot and AlphaLISASureFire techniques, which examined changes in the levels of BDNF, p-mTOR, and pERK1/2 proteins in the hippocampus and prefrontal cortex of rats after a single administration of the compound MK-801 and its combined administration with MM394. The studies were conducted in structures isolated from rats previously subjected to behavioral evaluation in the NOR test. This study attempts to determine the molecular effects of the compound MM394 as a potential mechanism involved in cognitive functions in rats.The obtained results demonstrate, for the first time, the impact of the dual 5-HT6/SERT ligand on intracellular signaling components and serve as a preliminary step for further, more extensive investigations.