CC BY
29
Научни трудове на Съюза на учените в България-Пловдив, серия Г.Медицина, фармация и дентална медицина т.ХУ. Научна сесия „Медицина и дентална медицина", 30 - 31 октомври 2013 Scientific researches of the Union of Scientists in Bulgaria-Plovdiv, series G. Medicine, Pharmacy and Dental medicine, VoLXV,ISSN 1311-9427 Medicine and Stomatology Session, 30 - 31 October 2013
ЕФЕКТ НА NMDA РЕЦЕПТОРНИЯ АНТАГОНИСТ КЕТАМИН ВЪРХУ АНАЛГЕТИЧНИЯ ЕФЕКТ НА АНТИДЕПРЕСАНТА
КЛОМИПРАМИН
Костадинов И, Делев Д, Костадинова И Катедра по фармакология и клинична фармакология, МУ - Пловдив, България
Effect of NMDA receptor antagonist ketamine on the analgesic action of the
antidepressant clomipramine Kostadinov I., Delev D, Kostadinova I. Department of Pharmacology and clinical pharmacology, Medical University - Plovdiv, Bulgaria
Abstract
The aim of the present study is to investigate the possible role of glutamatergic antagonism in the analgesic action of clomipramine by determining the effect of ketamine, an NMDA receptor antagonist, on its action. Methods: Male Wistar rats were divided in five groups, treated respectively with saline (control), metamizole 150 mg/kg bw (positive control), clomipramine 20 mg/kg bw, ketamine 10 mg/kg bw and clomipramine + ketamine intraperitoneally. Antinociceptive tests which employ thermal (hot plate test), mechanical (paw pressure) and chemical (acetic acid and formalin test) stimuli were used. To evaluate the analgesic effect were used decrease in latencies in the hot plate and paw pressure test, decreased number of abdominal constrictions in acetic acid and reduction of licking time in formalin test. Results: Ketamine did not show intrinsic antinociceptive activity in all tests. Clomipramine significantly enhanced latencies in hot plate and paw pressure test versus saline. It also significantly decreased number of constrictions in acetic acid test towards control but showed non-significant decrease in licking time in formalin test. Ketamine reversed the analgesic effect of clomipramine in hot plate test. In paw pressure test the group with co-administration of clomipramine and ketamine did not schow significant difference when compared with saline on the 1st and 2nd hour but significantly increased the latency on the 3rd hour. In both phases of formalin test ketamine increased the effect of clomipramine on reduction of licking time with significance in the second phase. Ketamine did not affect the analgesic effect of clomipramine in acetic acid test.
Conclusion: Clomipramine has an analgesic effect in itself which is partly mediated through NMDA receptor antagonism.
Key words: clomipramine, ketamin, NMDA receptors, antinociception
Въведение
Трицикличните антидепресанти (ТАД) увеличават концентрацията на 5-НТ и норадреналин в синапсите на централната нервна система чрез блокиране на
пресинаптичния невротрансмитерен реъптейк. ТАД имат доказана аналгетична активност при експериментално изследване върху лабораторни животни. Предполага се, че антиноцицептивното действие на амитриптилин, имипрамин, нортриптилин, кломипрамин и доксепин се реализира чрез инхибиция на серотониновия и норадреналиновия реъптейк (1). Независимо от установения аналгетичен ефект на кломипрамин в поредица от експериментални изследвания, досега механизмът на постиганата аналгезия остава недостатъчно изяснен. NMDA рецепторите играят роля в развитието на синаптичната пластичност в ЦНС и в генерирането на свръхчувствителност към болкови стимули. Стимулацията на NMDA рецепторите със селективни агонисти индуцира болково поведение, което се потиска при въвеждането на антагонисти (2). Антагонистите редуцират невроналните и поведенчески отговори при системно, интратекално и интраплантарно (периферно) приложение (3). Има данни, че някои трициклични антидепресанти като амитриптилин антагонизират NMDA глутаматните рецептори (4). Това предполага вероятно участие на NMDA рецепторния антагонизъм в антиноцицептивния ефект на кломипрамин.
Цел на настоящето проучване е да се установи ролята на NMDA рецепторния антагонизъм в механизма на аналгетичното действие на кломипрамин.
Материал и методи:
Животни
Използвани бяха 32 мъжки бели плъха порода Wistar разделени чрез случаен подбор в четири групи по 8 животни както следва: I група (контрола) - третирани с физиологичен разтвор i. p. (интраперитонеално); II група (позитивна контрола) - третирани с аналгетика метамизол в доза 150 mg/kg т.м. i. p. ; III група - третирани с кломипрамин в доза 20 mg/kg т.м. i. p. ; IV група - третирани с кломипрамин и кетамн (NMDA рецепторен антагонист) в доза 10 mg/kg т.м. i. p. .Антагонистът беше прилаган един час след третирането с кломипрамин.
Животните са отглеждани при стандартни лабораторни условия: 12:12 часа тъмно-светъл цикъл, 45 % относителна влажност на въздуха , температура 26,5 ± 10 C и свободен достъп до храна и вода.
Ноцицептивни тестове
1. Hot-plate test (тест "гореща плоча"). Използва се гореща повърхност с температура 55±5 0 C. Отчита се латентното време, дефинирано като периода между момента на поставяне на животното върху горещата плоча до момента, в който оближе една от задните си лапи. Максималният престой върху плочата (cut-off time) е 30 секунди. За статистическата обработка беше използван показателят: максимален възможен ефект (% MBE) изчислен по формулата:
%MBE = (Стойност след третиране - стойност преди третиране / Cut-off time -стойност преди третиране) х 100.
Животните бяха поставяни върху плочата 1 час преди третирането им и на първия, втория и третия час след третирането. За групите третирани с два медикамента опитът се проведе на първия, втория и третия час след третирането с втория медикамент.
2. Analgesimeter. Тестът е описан от Randall & Selitto (1957). Използва се механичен болков стимул. Ноцицептивният праг се измерва като се прилага натиск върху една от задните лапи на плъха. Отчита се силата на натиска при която животното отдръпва тестираната лапа. Максималният натиск е 250 грама. За статистическата обработка беше използван показателят: максимален възможен ефект (% MBE) изчислен по формулата:
%MBE = (Стойност след третиране - стойност преди третиране / 25 - стойност преди третиране) х 100.
Животните бяха тествани 1 час преди третирането им и на първия, втория и третия час след третирането. За групите третирани с два медикамента опитът се проведе на първия, втория и третия час след третирането с втория медикамент.
3. Формалинов тест. В една от задните лапи на плъха се инжектира интраплантарно 0,2 % 200 ц1 формалин. Отчита се в секунди времето на близане на лапата за първите 10 минути и на 20 -30 минута. Формалинът се въвежда 1 час след третирането със съответния медикамент. Наблюдава се всяка група поотделно. Като белег за аналгетично действие се отчита редуцирането на времето за облизване на лапата при опитните животни в сравнение с контролата с физиологичен разтвор. Третираната с метамизол контролна група се използва като еталон за аналгетично действие.
4. Перитонеално дразнене с оцетна киселина (абдоминален констрикторен тест). След въвеждане на оцетна киселина интраперитонеално животните реагират с извивания на гръбначния стълб. Изброяват се тези извивания в продължение на 20 минути от момента на инжектирането. Използва се 3 % разтвор на оцетна киселина, който се въвежда интраперитонеално един час след третирането със съответните медикаменти.
Статистически анализ: За статистическа обработка на данните беше използван метода на вариационния анализ - One Way Anova на програмата SPSS 11. За всеки показател бяха определени средна аритметична стойност (mean) и стандартната грешка (±SEM). Сравняването на резултатите между групите беше извършено с помощта на Independent Sample T test при уровен на значимост Р < 0,05.
Резултати
Час
□ контрола
□ метамизол
□ кломипрамин 20 мг/кг
□ кломипрамин + кетамин
Фиг. 1. Влияние на антагонистът на NMDA рецепторите кетамин върху антиноцицептивния ефект на кломипрамин при тест "гореща плоча". * p < 0,05 при сравнение с контрола на първия час; ** p < 0,05 при сравнение с контрола на втория час; *** p < 0,05 при сравнение с контрола на третия час; + p < 0,05 при сравнение с кломипрамин на третия час.
При тест "гореща плоча" кломипраминът сигнификантно увеличи стойността на латентното време, изразено като МВЕ (%) при съпоставяне с контролата на третия час (р = 0,002). Метамизолът, като еталонен аналгетик повиши стойността на този показател спрямо контролата при трите проведени тествания (р = 0,001; р< 0,0001; р = 0,005). Животните, получили кетамин в допълнение към кломипрамина показаха достоверно понижение на МВЕ (%) на третия час (р = 0,011), при сравнение с кломипрамин-третираната група. Групата с приложение на кломипрамин + кетамин не се отличава сигнификантно от контролата при трите проведени тествания.(фиг. 1).
При тестът на Randall & Selitto кломипраминът достоверно увеличи стойността на МВЕ % при сравнение с контролата при трите проведени тествания (р = 0,002; р < 0,0001, р < 0,0001). Метамизолът, като еталонен аналгетик, демонстрира значим ефект на втория и третия час (р = 0,008; р = 0,002) при съпоставяне с контролата. Животните, третирани с кломипрамин + кетамин, показаха недостоверно снижение на МВЕ (%) при сравнение с групата получила само кломипрамин. На третия час групата, третирана с двете вещества,
сигнификантно повиши изследвания показател при сравнение с контролата (р = 0,007) (фиг. 2).
При формалиновия тест кломипраминът несигнификантно редуцира времето за облизване на възпалената лапа, при сравнение с контролата в двете регистрирани фази. Метамизолът като еталонен аналгетик показа значимо увеличаване на проследявания показател в ранната и късната фаза на формалиновия тест при сравнение с контролата (р = 0,039 и р = 0,008). При животните, третирани с кломипрамин + кетамин се регистрира несигнификантно намаление на времето за облизване на лапата в ранната фаза и достоверно в късната фаза на теста (р = 0,015) при съпоставяне с контролата (фиг. 3).
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
JU
i
2 Час
□ контрола
□ метамизол
□ кломипрамин 20 мг/кг
□ кломипрамин + кетамин
3
Фиг. 2. Влияние на антагониста на NMDA рецепторите кетамин върху антиноцицептивния ефект на кломипрамин при тест Randall & Selitto.. * p < 0,05 при сравнение с контрола на първия час; ** p < 0,05 при сравнение с контрола на втория час; *** p < 0,05 при сравнение с контрола на третия час
140 ■г 120
(U
~ 100 <и
I 80
и 60 | 40
(U
m 20
0-10 20-30
Минута
□ контрола
□ метамизол
□ кломипрамин 20 мг/кг
□ кломипрамин + кетамин
0
Фиг. 3. Влияние на антагонистъа на NMDA рецепторите кетамин върху антиноцицептивния ефект на кломипрамин в ранната и късната фаза на формалиновия тест. * р < 0,05 при сравнение с контрола на 0-10 минута; ** р < 0,05 при сравнение с контрола на 20-30 минута.
При абдоминалният констрикторен тест кломипраминът сигнификантно намали броя на гръбначните извивания при сравнение с контролата (р = 0,001).
Обсъждане
Регистрирахме сигнификантен антиноцицептивен ефект на антидепресанта кломипрамин при използване на топлинен, механичен и химичен болков стимул. С цел установяване евентуалната роля на ММЭА рецепторния антагонизъм в механизма на този ефект кломипрамина беше приложен едновременно с кетамин. Кетаминът намали антиноцицептивен ефект на кломипрамина спрямо топлинен болков стимул. При тестът на
Randall & Selitto кетаминът антагонизира ефекта на кломипрамина.
Съществуват множество данни, че NMDA рецепторите участват в патогенезата на болката при увреда на периферните тъкани или нервите. В съответствие с това антагонисти на NMDA рецепторите ефективно намаляват болковите реакции при модели на животни и повлияват болката при клинични проучвания (5, 6). NMDA рецептори се откриват в периферните миелинизирани и немиелинизирани соматични нервни влакна (7), в гръбначния и главния мозък. Те играят роля в процеса на централна сенситизация. Това е състояние, при което възбудимостта на заднороговите неврони е повишена и като последствие отговорът към сензорни дразнения е улеснен. При това състояние стимули с нисък афинитет през ниско-праговите аферентни нервни влакна генерират болка (алодиния), което води до отговори с усилена амплитуда и продължителност, т. нар. хипералгезия.. Кетаминът, като антагонист на NMDA рецепторите, има изразен аналгетичен ефект, доказан в клинични проучвания, включително и при локално приложение (8). В настоящето проучване този антагонист е приложен в доза, която сама по себе си няма антиноцицептивен ефект. Getova et al при доза 10 мг/кг т.м. кетамин не установяват аналгетично действие при проведените ноцицептивни тестове (9), което се потвърждава и от нашите данни. В достъпната ни литература няма данни за директна антагонистична активност на кломипрамина спрямо NMDA рецепторите, но има данни за амитриптилина (4). Поради структурното сходство на трицикличните антидепресанти можем да предположим, че кломипраминът има афинитет към тези рецептори. Вероятно кломипраминът свързва NMDA рецепторите с по-нисък афинитет от кетамина, който го измества без да има антиноцицептивен ефект. Поведенческите отговори при тест "гореща плоча" се медиират от супраспинални центрове, а тези при теста с механичен натиск на задната лапа от спиналните механизми. Резултатите от проведения от нас експеримент дават основание да предположимте NMDA рецепторния антагонизъм участва в супраспиналната и спинална антиноцицепция на кломипрамина.
При формалиновия тест кетаминът усилва ефекта на кломипрамина в ранната фаза. Вероятно антагонизмът с NMDA рецепторите не е съществен в периферния антиноцицептивен ефект на кломипрамина.
Изводи
1. Кломипраминът притежава аналгетична активност при използваните ноцицептивни тестове.
2. NMDA рецепторния антагонизъм участва в реализираната от кломипрамина антиноцицепция на супраспинално и спинално ниво, но не и в периферния му аналгетичен ефект.
Библиография
1. Rojas-Corrales MO, Casas J, Moreno-Brea MR, Gibert-Rahola J et al. Antinociceptive effects of tricyclic antidepressants and their noradrenergic metabolites. EurNeuropsychopharmacol 2003;13(5):355-63.
2. Du J, Zhou S, Coggeshall RE, Carlton SM . N-methyl-D-aspartate- induced excitation and sensitization of normal and inflamed nociceptors. Neuroscience. 2003;118(2):547-62.
3. Davidson EM, Carlton SM. Intraplantar injection of dextrorphan, ketamine or memantine attenuates formalin-induced behaviors. Brain Res. 1998;785(1):136-42.
4. Eisenach JC, Gebhart GF. Intrathecal amitriptyline acts as an N-methyl-D-aspartate receptor antagonist in the presence of inflammatory hyperalgesia in rats. Anesthesiology. 1995;83(5):1046-54.
5. Fisher K, Coderre TJ, Hagen NA. Targeting the N-methyl-daspartate receptor for chronic pain management: preclinical animal studies, recent clinical experience and future research directions. J Pain Symptom Manage 2000;20:358-73.
6. Hewitt DJ. The use of NMDA-receptor antagonists in the treatment of chronic pain. Clin J Pain 2000;16:S73-9.
7. Coggeshall RE, Carlton SM. Ultrastructural analysis of NMDA, AMPA, and kainate receptors on unmyelinated and myelinated axons in the periphery. J Comp Neurol 1998;391:78-86
8. Ushida T, Tani T, Kanbara T, Zinchuk VS, Kawasaki M, Yamamoto H. Analgesic effects of ketamine ointment in patients with complex regional pain syndrome type 1. Reg Anesth Pain Med. 2002;27(5):524-8.
9. Getova DP, Doncheva ND. Effects of ketamine on memory and nociception in rats. Folia Med (Plovdiv). 2011 ;53(1):53-9.
