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Pico145 inhibits TRPC4-mediated mICAT and postprandial small intestinal motility - 11/11/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.115672 
Dariia O. Dryn a, 1, Mariia I. Melnyk a, b, 1, Robin S. Bon c, David J. Beech c, Alexander V. Zholos b,
a A.A. Bogomoletz Institute of Physiology, National Academy of Sciences of Ukraine, 4 Bogomoletz Str., Kyiv 01024, Ukraine 
b Educational and Scientific Centre “Institute of Biology and Medicine”, Taras Shevchenko National University of Kyiv, 64 Volodymyrska Str., Kyiv 01601, Ukraine 
c Leeds Institute of Cardiovascular and Metabolic Medicine, School of Medicine, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, United Kingdom 

Corresponding author at: Department of Biophysics and Medical Informatics, ECS “Institute of Biology & Medicine”, Taras Shevchenko National University of Kyiv, 2 Academician Glushkov Avenue, Kyiv 03022, Ukraine.Department of Biophysics and Medical Informatics, ECS “Institute of Biology & Medicine”, Taras Shevchenko National University of Kyiv2 Academician Glushkov AvenueKyiv03022Ukraine

Abstract

In intestinal smooth muscle cells, receptor-operated TRPC4 are responsible for the majority of muscarinic receptor cation current (mICAT), which initiates cholinergic excitation-contraction coupling. Our aim was to examine the effects of the TRPC4 inhibitor Pico145 on mICAT and Ca2+ signalling in mouse ileal myocytes, and on intestinal motility. Ileal myocytes freshly isolated from two month-old male BALB/c mice were used for patch-clamp recordings of whole-cell currents and for intracellular Ca2+ imaging using Fura-2. Functional assessment of Pico145’s effects was carried out by standard in vitro tensiometry, ex vivo video recordings and in vivo postprandial intestinal transit measurements using carmine red. Carbachol (50 µM)-induced mICAT was strongly inhibited by Pico145 starting from 1 pM. The IC50 value for the inhibitory effect of Pico145 on this current evoked by intracellularly applied GTPγS (200 µM), and thus lacking desensitisation, was found to be 3.1 pM, while carbachol-induced intracellular Ca2+ rises were inhibited with IC50 of 2.7 pM. In contrast, the current activated by direct TRPC4 agonist (-)-englerin A was less sensitive to the action of Pico145 that caused only ∼43 % current inhibition at 100 pM. The inhibitory effect developed rather slowly and it was potentiated by membrane depolarisation. In functional assays, Pico145 produced concentration-dependent suppression of both spontaneous and carbachol-evoked intestinal smooth muscle contractions and delayed postprandial intestinal transit. Thus, Pico145 is a potent GI-active small-molecule which completely inhibits mICAT at picomolar concentrations and which is as effective as trpc4 gene deficiency in in vivo intestinal motility tests.

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Graphical Abstract




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Highlights

Normal contractility of intestinal smooth muscle is important for peristalsis.
Its hyperactivity may cause pain, diarrhoea and other digestive problems.
In murine intestine, selective small-molecule inhibition of TRPC4 suppresses intracellular Ca elevations and contraction.
Pico145 delays postprandial intestinal transit times in vivo.
The small molecule used in this study is closely related to a Phase II clinical trial candidate for depressive disorder.
We found a new small molecule drug for suppressing gut motility that may be useful in the treatment of bowel disorders.

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Abbreviations : EA, GI, InsP3, mICAT, PIP2, SM

Keywords : Intestinal smooth muscles, TRPC4 channels, Pico145, Intestinal motility


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