CC BY
54
Орипнальна стаття
УДК 615.03:591.481.1:616-006.484-092.9
Грид!на Н.Я.1, Блошицький В.В.2, Морозов А.М.1, Розуменко В.Д.3, Драгунцова Н.Г.1, Величко О.М.1, Веселова О.1.1, Маслов В.П.4, Ушенн Ю.В.4
1 Вщдш експериментальноТ нейрохiрургiT i кл^чноТ фармакологи, 1нститут нейрохiрургiT iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН УкраТни, КиТв, УкраТна
2 Вiддiлення нейротравми, 1нститут нейрохiрургiT iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН УкраТни, КиТв, УкраТна
3 Вщдшення внутрiшньомозкових пухлин, 1нститут нейрохiрургiT iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН УкраТни, КиТв, УкраТна
4 Вщдш фiзико-технологiчних основ сенсорного матерiалознавства, 1нститут фiзики напiвпровiдникiв iм. В.£. Лашкарьова НАН УкраТни, КиТв, УкраТна
HoBi niдходи до застосування верапамшу та KeTaMiHy при лiкувaннi глюм головного мозку
Вступ. Встановленi новi можливостi застосування канальних блокаторiв верапамшу i кетамiну при лiкуваннi злояюсних глiом головного мозку в експеримент на прикладi високоiнвазивного злоякiсного штаму глiоми щурiв 101.8 з огляду на патогенетичш механiзми впливу на юнотропш NMDA-рецептори, опосередкованого через агрега^ю клiтин периферiйноT кровi.
Мaтерiaли i методи. У 312 пацieнтiв з нейрохiрургiчними захворюваннями та 15 щурiв лiнiT Вiстар дослiджували вплив на агрегашю клiтин кровi верапамiлу та кетамшу у рiзних розведеннях (10-1-10-6). Еспериментальна апробацiя методу здiйснена на 70 щурах, яким вводили препарати у концентра^ях, що максимально зменшували агрегацiю клiтин кровi як у хворих з глюбластомою, так i щурiв зi щепленою глiомою 101.8, з метою гальмування ТТ росту.
Результати. Введення канальних блокаторiв у концентра^ях, що оптимально знижували агрегашю клiтин кровi у хворих з глюбластомою та експериментальних тварин, найбшьш ефективно гальмувало рют щепленоТ глюбластоми 101. 8 у щурiв.
Висновки. Вперше експериментально доведено, що верапамш i кетамiн в низьких концентра^ях ефективно знижують агрегацiю клiтин перифершноТ кровi у пацieнтiв при нейрохiрургiчних захворюваннях завдяки механiзму гальмування активной iонотропних (voltage-dependent) NMDA-рецепторiв. Обгрунтоваш та розробленi новi пiдходи до застосування верапамшу i кетамiну для досягнення протипухлинного ефекту з огляду на мехашзм впливу канальних блокаторiв NMDA-рецепторiв при глiомах головного мозку.
Ключoвi слова: верапамл, кетам^н, NMDA-рецептори, поверхневий плазмонний резонанс, пухлино-асоц/йоване запалення, агрегаця кл/тин кровi, глома 101.8.
Укр. нейрoхiрург. журн. — 2014. — №4. — С. 17-22.
Надiйшла до редакцп 02.06.14. Прийнята до публiкацi'¡ 19.09.14.
Адреса для листування: Гридiна Нна Я/^вна, Лабораторiя експериментально/ нейрохiрурпi, 1нститут нейрохiрурпi iM. акад. А.П.Ромоданова, вул. Платона Майбороди, 32, Ки/в, Укра/на, 04050, e-mail: [email protected]
Вступ. Патогенез злояюсних пухлин головного мозку включае взаемод^ механiзмiв двох процеав, одним з яких е пухлино-асоцшоване запалення, що супроводжуе рют пухлини. Прогресування пухлино-асоцшованого запального процесу стимулюе рют i прогреаю злояюсних глiом [1-3]. Фармпрепарати протизапальноТ дiT сприяють уповiльненню росту глюм i збiльшенню тривалостi життя пашен^в [4], проте, за тривалого застосування в перюд ремiсiT вони справ-ляють побiчний вплив на оргашзм.
Застосування лiкарських засобiв — канальних блокаторiв, зокрема, верапамiлу i кетамшу, може стати новим фармакотерапевтичним тдходом до лкування глiом, що забезпечить захист нейронiв вiд глiома-iндукованоT ексайтотоксичност i вiрогiдноT проникностi через гематоенцефалiчний бар'ер ток-сичних речовин [5-13].
Використання верапамшу i кетамiну в клЫчних умовах потребуе експериментального обгрунтуван-ня доцiльностi Тх застосування при л^уванш глiом головного мозку, що базуеться на патогенетичному механiзмi дм NMDA-рецепторiв, на вiдмiну вiд шших рецепторiв, одночасно сприйнятливих до лiгандiв i змiн мембранного потенцiалу. Агрегашя клiтин кровi, що побiчно вщображае рiвень трансмембранного потенцiалу, е системним показником при запальному процеа, в тому чи^ пухлино-aсоцiйовaному запаленш.
Метою дослiдження е розробка нових пiдходiв до використання канальних блокaторiв, зокрема, верaпaмiлу i кетaмiну, шляхом тдбору оптимально!' концентрaцiT препaрaтiв, що максимально знижува-тиме aгрегaцiю кл^ин кровi в умовах in vitro у хворих з глюмами рiзного ступеня злоякiсностi (ст. зл.),
Стаття м'ютить рисунки, якi в'щображаються в друкованй версп у в'щт'нках арого, в електроннй — у кольор'1.
© ГридЫа Н.Я., Бтошицький В.В., Морозов А.М., Розуменко В.Д., Драгунцова Н.Г., Величко О.М., Веселова О.1., Маслов В.П., УшенЫ Ю.В., 2014
а також апроба^я такого тдходу для досягнення протипухлинного ефекту на щепленш m^Mi штаму 101.8 у щурiв.
Матерiали i методи дослiдження. Дослщжува-ли кров 312 пащен^в, розподiлених на групи залежно вщ виду нейрохiрургiчного захворювання: а) черепно-мозкова травма середньоТ тяжкостi — у 73 хворих; б) глюми рiзного ступеня злояюсносп (II — у 52, III — у 103, IV — у 84). Як контроль використовували кров 52 практично здорових донорiв. Кров брали у хворих до початку лкування натщесерце з л^тьово'Т вени, як антикоагулянт використовували гепарин (0,1 мл на 10 мл кровО, що не впливав на показники агрегаци кл^ин кровк
Щурам лiнiT Вютар (80 тваринам вiком 4-6 тиж) в праву ^м'яну дiлянку прищеплювали 1 млн клiтин глiоми 101.8, отриманоТ з 1нституту морфологiT людини РАН РФ, яка е високозлояюсним i iнвазивним аналогом глюбластоми людини. Контроль — 5 штактних щурiв. У 5 iнтактних щурiв та 10 щурiв через 18-20 дiб пiсля щеплення глiоми штаму 101.8 тсля декапiтацiT забирали кров, додавали гепарин з метою тдбору оптимально' концентраци верапамiлу та кетамшу для вивчення агрегацiT клiтин кровi пiд впливом рiзних концентрацiй препара^в, якi визначали методом поверхневого плазмонного резонансу (ППР) на приладi «Плазмон-6» з використанням сучасних нанотехнологш.
Використовували препарати: 0,25% розчин вера-памiлу гiдрохлориду i 5% розчин кетамшу пдрохлори-ду (50 мг/мл) з деякими фармацевтичними добавками, тому концентрашю препара^в представляли не в молях, а в ступенях розведення безюнною водою.
Дослщжували вплив верапамту i кетамiну при ступенях розведення 10-1-10-6 в умовах in vitro на показники агрегаци ^тин кровi у пацiентiв при ней-рохiрургiчних захворюваннях та у щурiв з щепленою глiомою 101.8. Кров центрифугували протягом 10 хв зi швидюстю 1500 об./хв. Клiтини кровi вщокремлювали вiд плазми, роздiляли на об'еми по 200 мкл, до яких додавали по 20 мкл препара^в.
Як контроль використовували кров з додаванням 20 мкл безюнноТ води (без додавання препара^в). Загалом за методом ППР дослщжеш 636 зразюв кровi хворих i 10 зразюв кровi щурiв з щепленою глюмою 101.8.
Вперше розроблена методика, що дозволяе до-слiджувати за методом ППР процеси агрегаци кл^ин кровi при рiзних захворюваннях, зокрема, черепно-мозковш травмi, глiомах рiзного ступеня злояюсност i метастазах раку в головному мозку. Методика не потребуе застосування розчишв електролтв в складi рiзних буферiв, що, зважаючи на наявшсть в клiтинах кровi iонних каналiв та iонотропних рецеп-торiв, робить TT привабливою в плат об'ективносп й доступной [14, 15]. Показником ППР вважали зру-шення резонансно! кривоT ППР, вимiряне в градусах. Плазмон — це хмаринка електрошв, що утворюеться на поверхш вкритоT колоTдним золотом скляноT пластинки тд впливом лазерного променя. Спектрометр «Плазмон-6» чутливий ттьки до тонкого шару кл^ин кровi (порядку 200-300 нм), що стикуеться з золотом. Тому показник ППР залежить не ттьки вщ кшькосл кл^ин кровi в пробi, нанесених на шар золота, а й
вщ загальноТ площi мембран цих клiтин, що безпосе-редньо взаeмодiють з плазмоном. При агрегаци ^тин кровi зменшуеться вiдношення поверхнi клiтинних часток до Тх об'ему («монеты стовпчики»), при цьому загальна кшьюсть клiтин, у порiвняннi з такою в контроле може бути бiльше, а площа стикання з золотою плiвкою — менше, що зумовлюе зменшення зрушення показникiв ППР [15].
Кетамш при ступенях розведення 10-2 ,10-3, 10-4 разiв вводили щодня щурам лшп Вiстар внутрш-ньоочеревинно по 50 мкл з 8-Т доби тсля щеплення глюми 101.8. Тваринам контрольно!' групи внутрш ньоочеревинно вводили розчин натр^ хлориду у тому самому об'емк Тривалють життя тварин тсля щеплення глюми становила у середньому 20-22 дiб, пухлина добре васкуляризована, тсля щеплення смертшсть тварин 100%.
У пакет прикладних програм Statistica 10v показники виживання аналiзували методом множинноТ оцш-ки Каплана-Мейера. Для порiвняння окремих функцш виживання використовували F-критерiй Кокса.
Для виявлення в^мшностей мiж групами та з'ясування, наскшьки вiрогiдно вiдрiзняються показники одшеТ виборки дослiджуваних вщ iншоТ, використовували параметричний ^критерш Ст'юдента.
Результати та |'х обговорення. При дослщженш показникiв ППР на кл^инах кровi виявленi вiрогiд-ж (р<0,001) вiдмiнностi у здорових оаб i хворих з глiомaми II ст. зл. (р<0,01) i ПНУ ст. зл. (р<0,01) (рис. 1). Зменшення ефекту ППР на ^тинах кровi свiдчить про пiдвищення рiвня aгрегaцiТ клiтин кровi i, опосередковано, про зниження Тх електричного заряду на ^тинних мембранах, що характерне для початкових етатв запального процесу. Слщ зазна-чити, що показники ППР на ^тинах периферiйноТ кровi при глiомaх ПЧУ ст. зл. знижуються поступо-во, мiнiмaльнi показники встановлеш у пaцiентiв з глюмами високого (IV) ступеня злоякiсностi. Проте, у порiвняннi з показниками в групах пашен^в з ЧМТ, вони бшьш високi, що може свщчити про нaявнiсть
Зд
■ Середне
III IV Групи дослщження
X Ста
ндартна помилка середнього
Рис. 1. Показники агрегаци клтин кровi (значення кутового зрушення) ППР. Зд — здоров ': особи; II — глюми II ст. зл.; III — глюми III ст. зл.; IV — глюми IV ст. зл.; Mt — метастази раку у головному мозку; ЧМТ — черепно-мозкова травма; * — р<0,05; ** — р<0,01; *** — р<0,001.
тдгострого запального процесу або мкрозапалення при злояюсних глюмах.
У грут хворих з глюмами IV ст. зл. верапамiл у розведенш 10-1 сприяе пiдвищенню агрегаци клiтин кровi (рис. 2). За ступеня розведення 10-3, 10-4, 10-5 i 10-6 препарат суттево знижуе агрегацiю клiтин кровi у порiвняннi з такою в контролi: при розведенш 10-3 i 10-6 — з вiрогiднiстю (р<0,05), 10-4 i 10-5 (р<0,01).
Отже, високодозовi розведення верапамту сприяють пiдвищенню агрегацií кл^ин кровi при нейрохiрургiчних захворюваннях, а низькодозов^ навпаки, ii зниженню.
При порiвняннi показникiв ППР при глюмах рiз-ного ступеня злоякiсностi встановлено, що у мiру збiльшення ступеня злояюсносп пухлин ефективнiсть верапамiлу щодо зниження агрегацií клiтин кровi збтьшуеться. При глiомах IV ст. зл. вщзначали най-бiльшi показники ППР, отже, максимальне зниження агрегацп кл^ин крови
Цi данi можуть пояснити розбiжностi поглядiв дослiдникiв щодо протипухлинно!' активностi вера-памiлу. Ймовiрно, отримаш в роботi результати щодо впливу верапамту на ступiнь агрегацií кл^ин кровi залежно вiд концентрацií препарату можуть свщчити про рiзну д^ верапамiлу на рiст пухлин. Залежно вщ концентрацií верапамiлу i його дм на агрегацiю клiтин кровi рiст пухлини може бути стимульованим, при цьому вщзначатимуть пiдвищення агрегаци клiтин кровi, або пригнiчуваним на ™ зниження агрегацií клiтин крови
Результати вивчення впливу рiзних розведень препарату в умовах in vitro показали, що за бтьших розведень препарату вiрогiдно зменшуеться агрегацiя кл^ин кровi, що слiд взяти за основу тд час подаль-ших дослiджень з розробки методiв протизапальноí терапií пухлин ЦНС.
Кетамiн не впливае на агрега^ю клiтин кровi у здорових осiб, в той же час у мiру збтьшення ступеня злоякiсностi глiом вiн ефектившше сприяе зниженню агрегацií клiтин кровi у максимальних розведеннях. При запальних процесах i злоякiсних глiомах кетамш найактивнiше впливае на процеси клiтинноí агрегацií, ймовiрно, тому, що актившсть NMDA-рецепторiв зале-жить вiд змши мембранного потенцiалу, опосередко-ваним показником якого е агрегашя клiтин крови При збiльшеннi розведення препарату вплив на зниження агрегаци кл^ин кровi бiльш виражений (рис. 3).
Для вивчення впливу канальних блокаторiв на процеси гальмування росту експериментальноí глю-ми 101.8 дослiджений вплив верапамту та кетамшу у рiзних концентрашях на агрегацiю клiтин кровi у щурiв на 18-20-ту добу тсля щеплення глiоми 101.8 за виражених ознак передагональноí стадií.
На рис. 4 представлен данi щодо впливу на аг-регацiю клiтин кровi кетамiну у рiзних розведеннях у штактних щурiв та щурiв зi щепленою глiомою 101.8. Цi показники майже не вiдрiзнялися вiд таких у хворих з глюбластомою.
Результати вивчення впливу верапамту i кетамшу у рiзних концентрацiях на агрегашю клiтин кровi у хворих з глюбластомою та експериментальних тварин зi щепленою глюмою 101.8 стали обгрунтуванням для
i= i=
10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 Ступшь розведення верапамiлу
■ Середне X Стандартна помилка середнього
Рис. 2. Вплив рiзних розведень верапамту на агрегашю кл^ин кровi у хворих з глюмами IV ст. зл.
i= i=
10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 Ступiнь розведення кетамшу
■ Середне X Стандартна помилка середнього
Рис. 3. Вплив рiзних розведень кетамшу на агрегашю кл^ин кровi у хворих з глюмами IV ст. зл.
i= i=
контроль 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 Ступiнь розведення кетамiну
штактш щурi
щурi зi щепленою глюмою штаму 101.8
Рис. 4. Вплив рiзних розведень кетамшу на агрегашю кл^ин кровi у iнтактних щурiв та з щепленою глiомою 101.8.
вибору концентрацш канальних блокаторiв з метою 1х застосування в експеримент на щурах.
На рис. 5-8 представлеш даш щодо збiльшення тривалосп життя тварин зi щепленою глюмою 101.8 тд впливом верапамiлу i кетамiну у рiзних концентра-шях. Для експериментiв на щурах було потрiбно виз-начити необхiднi концентраци верапамiлу i кетамiну
для Тх внутршньоочеревинного введення. Маса тiла щурiв у середньому 75-100 г, об'ем кровi в органiзмi щура не перевищував 2 мл. У дослiдженнi показниюв ППР на клiтинах кровi щурiв з того самого послiду з щепленою глiомою перед експериментом встанов-лено, що максимальне зменшення показниюв ППР вiдбувалося при дiT 20 мкл мембраномодифкуючих препаратiв за розведення 10-3 i 10-4 на 0,2 мл кл^ин кровi тварини. Тому для експеримен^в використанi препарати у розведенш вiд 10-2 до 10-4.
Введення верапамiлу у розведеннi 10-3 i 10-4 спри-яло вiрогiдному збiльшенню тривалостi життя тварин, при розведенш 10-3 — з вiрогiднiстю р<0,05 (рис. 5), 10-4 — р<0,01 (рис. 6).
Використанi концентраци кетамiну не впливали на поведшку тварин, не спричиняли змiн м'язових реак-цiй. На рис. 7-8 представлен данi щодо тривалостi життя тварин тд впливом рiзних концентрацш кета-мiну. Показано, що введення кетамшу у розведеннях 10-3 i 10-4 сприяло вiрогiдному збiльшенню тривалост життя тварин, при цьому у розведенш 10-4 — бiльш ефективно (р<0,01).
Цi данi узгоджуються з патофiзiологiчним мехашз-мом гальмування канальними блокаторами юнотроп-ного рецептора ЫМЮА [10-11]. При глiомах головного
мозку гальмування NMDA-рецепторiв вiдбуваеться пiд впливом низьких концентрацш (мкромолярних), при запальних процесах чи у здорових оаб — тд впливом високих концентрацш.
Така рiзниця механiзмiв впливу NMDA-рецепторiв при пухлинних i запальних процесах дае можливють застосовувати Tх протягом тривалого часу з метою гальмування рецидивiв глюм без ураження штактних клiтин органiзму.
Проте, слiд зазначити, що штам глiоми щурiв е високозлояюсним i таким, що швидко росте. Тварини вмирають у середньому через 20 дiб вiд початку екс-перименту. Для апробацiT методу така модель росту глюм не зовам адекватна, особливо у порiвняннi з строками рецидивiв глюм тсля оперативного втру-чання, курсiв хiмiотерапiT та радiотерапiT у хворих.
1ндивщуальш вiдмiнностi тривалостi життя тварин свщчать про необхiднiсть розробки бiльш досконалих методiв обчислення по потрiбних концентрацш препа-ратiв канальних блокаторiв в кл^чних умовах.
Бiльш висока концентрашя кетамiну не сприяла збiльшенню тривалост життя експериментальних тварин, в той же час тд впливом низько'|' концентрацiT кетамiну тривалiсть життя тварин збшьшувалася на 5 дiб (рис. 9). Такий результат свщчить про специфку
Рис. 5. Вплив верапамшу (10-3) на тривалiсть життя тварин зi щепленою глiомою штаму 101.8.
Рис. 6. Вплив верапамшу (10-4) на тривалють життя тварин зi щепленою глiомою штаму 101.8.
Рис. 7. Вплив кетамшу (10-3) на тривалють життя тварин зi щепленою глюмою штаму 101.8.
Рис. 8. Вплив кетамшу (10-4) на тривалють життя тварин зi щепленою глюмою штаму 101.8.
25 1
ю
■--Г"----Г----1
Контроль 10-2 10-4
Ступшь розведення кетамiну
Рис. 9. Вплив кетамшу у низьких (10-4) i високих (10-2) дозах на тривалють життя щурiв з щепленою глюмою 101.8.
принципiв хiмiотерапевтичного тдходу пiд час лку-вання злояюсних пухлин.
Отриманi результати свiдчать, що протипухлин-ний ефект верапамiлу i кетамiну у великих розве-деннях корелюе з ступенем зменшення агрегацп кл^ин кровi.
Проведенi дослiдження показали, що трансмем-бранний потенцiал, опосередкований через ступшь агрегацп ^тин кров^ як один з найважливiших ме-ханизмiв прогресування запального процесу е також фундаментальним системним показником, що впли-вае на прогреаю злояюсних глiом. Протипухлинний ефект верaпaмiлу i кетамiну залежить вiд 1х впливу на ступшь агрегацп ^тин кровк Чим менший цей показ-ник, тим бтьший протипухлинний вплив препарату. Отже, вперше в експеримент розроблений принципо-во новий пiдхiд до застосування цих препаратв, який передбачае aнaлiз мехaнiзму дií канальних блокaторiв NMDA-рецепторiв, що впливають на трансмембранний потеншал (voltage dependent), з метою пригшчення росту глiом, який суттево вiдрiзняеться вiд загаль-ноприйнятих принцитв застосування хiмiотерaпií при злоякiсних пухлинах.
Висновки. 1. Вперше експериментально доведено, що застосування верапамту i кетамшу, як е блокаторами Сa+2-кaнaлiв та iонотропних NMDA-ре-цепторiв, в низьких концентрашях сприяе зниженню агрегацп ^тин кровi у пaцiентiв при нейрохiрургiчних захворюваннях.
2. Вперше в експериментах на щурах зi щепленою глюмою 101.8, яка е аналогом глюбластоми людини, встановлений взаемозв'язок мiж протипухлинною дiею верaпaмiлу i кетамшу та 1х оптимальними концен-трашями, що нaйефективнiше зменшують aгрегaцiю кл^ин кровi.
2. Встaновленi новi можливост та розробленi новi пiдходи до застосування верапамту i кетaмiну для досягнення протипухлинного ефекту з огляду на мехашзм дм цих канальних блокaторiв при глiомaх головного мозку.
Список л^ератури
1. Filder I.J. The organ microenvironment and cancer metastasis / I.J. Filder // Differentiation. - 2002. - V.70, N9-10.
— P.498-505.
2. Лучник А.Н. Общее звено в механизме самоподдержания злокачественного роста: синдром незаживающей раны / А.Н. Лучник // Онтогенез. — 2000. — Т.31, №3.
— С.227-231.
3. Schwartsburd P.M. Chronic inflammation as inductor of procancer microenvironment: Pathogenesis of dysregulated feedback control / P.M. Schwartsburd // Cancer & Metastasis Reviews. — 2003. — V.22. — P.95-102.
4. Assotiation of aspirin and non aspirin nonsteroidal antiinflammatory drugs with cancer incidence and mortality / A. Bardia, J.O. Ebbert, R.A. Vierkant, P.J. Limburg, K. Anderson, A.H. Wang, J.E. Olson, C.M. Vachon, J.R Cerhan // J. Natl. Cancer Inst. — 2007. — V.99, N11. — P.881-889.
5. Dissection of mitogenic and neurodegenerative actions of cystine and glutamate in malignant gliomas / N.E. Savaskan, S. Seufert, J. Hauke, C. Tränkle, I.Y. Eyüpoglu, E. Hahnen // Oncogene. — 2011. — V.30. — P.43-53.
6. Tetramethylpyrazine inhibits activities of glioma cells and glutamate neuroexcitotoxicity: Potential therapeutic application for treatment of gliomas / Y.-S. Fu, Y.-Y. Lin, S.-C. Chou, T.-H. Tsai, L.-S. Kao, S.-Y. Hsu, F.-C. Cheng, Y.-H. Shih, H. Cheng, Y.-Y. Fu, J.-Y. Wang // Neuro-Oncology. — 2008.
— N10. — P.139-152.
7. Ketamine suppresses endotoxin-induced NF-kappaß expression / T. Sakai, T. Ichiyama, C.W. Whitten, A.H. Giesecke, J.M. Lipton // Can. J. Anaesth. — 2000. — V.47, N10. — P.1019-1024.
8. Верещагин Е.И. Современные возможности нейропротек-ции при острых нарушениях мозгового кровообращения и черепно-мозговой травме (обзор литературы) / Е.И. Верещагин // Журн. интенсив. терапии. — 2006. — №3.
— С.4-28.
9. Беспалов А.Ю. Нейрофармакология антагонистов NMDA-рецепторов / А.Ю. Беспалов, Э.Э. Звартау. — СПб.: Невский диалект, 2000. — 297 с.
10. The time course of glutamate in the synaptic cleft / J.D. Clements, R.A.J. Lester, G. Tong, C.E. Jahr, G.L. Westbrook // Science. — 1992. — V.258. — P.1498-1501.
11. Amino-alkyl-cyclohexanes are novel uncompetitive NMDA receptor antagonists with strong voltage-dependency and fast blocking kinetics: In vitro and in vivo characterization / C.G. Parsons, W. Danysz, A. Bartmann, Spielmanns, T. Frankiewicz, M. Hesselink, B. Eilbacher, G. Ouack // Neuropharmacology. — 1999. — V.38. — P.88-108.
12. Rogawski M.A. Therapeutic potential of excitatory amino acid antagonists: Channel blockers and 2,3-benzodiazepines / M.A. Rogawski // Trends Pharmacol. Sci. — 1992. — V.14.
— P.325-331.
13. Antiproliferative effect of verapamil alone on brain tumour cells in vitro / W.F. Schmidt, K.R. Huber, R.S. Ettinger, R. W. Neuberg // Cancer Res. — 1988. — V.48. — P.3617-3621.
14. Lactose repressor-operator DNA interactions: Kinetic analysis by a surface plasmon resonance biosensor / K. Bondeson, A. Frostell-Karlsson, L. Fagerstam, G. Magnusson // Analyt. Biochem. — 1993. — V.214. — P.245-251.
15. Surface plasmon resonance biosensor / N. Gridina, G. Dorozinsky, R. Khristosenko, V. Maslov, A. Samoylov, Yu. Ushenin, Yu. Shirshov // Sensors & Transducers. — 2013.
— V.149, N2. — P.60-68.
Я
Гридина Н.Я.1, Белошицкий В.В.2, Морозов А.Н.1, Розуменко В.Д.3, Драгунцова Н.Г.1, Величко О.Н.1, Веселова О.И.1, Маслов В.П.4, Ушенин Ю.В.4
1 Отдел экспериментальной нейрохирургии и клинической фармакологии, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, Киев, Украина
2 Отдел нейротравмы, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, Киев, Украина
3 Отдел внутримозговых опухолей, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, Киев, Украина
4 Отдел физико-технологических основ сенсорного материаловедения, Институт физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева НАН Украины, Киев, Украина
Новые подходы к применению верапамила и кетамина при лечении глиом головного мозга
Вступление. Разработан новый подход к применению канальных блокаторов верапамила и кетамина при лечении злокачественных глиом головного мозга в эксперименте на примере высокоинвазивного и злокачественного штамма глиомы крыс 101.8 с учётом патогенетического механизма влияния на ионотропные NMDA-рецепторы, опосредованные через агрегацию клеток крови.
Материалы и методы. У 312 пациентов с нейрохирургическими заболеваниями и 15 крыс линии Вистар изучено влияние на агрегацию клеток крови верапамила и кетамина в разных разведениях (10-1-10-6). Экспериментальная апробация метода проведена на 70 крысах, которым вводили препараты в концентрациях, максимально снижающих агрегацию клеток крови как у больных с глиобластомой, так и крыс с перевивной глиомой 101.8 в целях торможения ее роста.
Результаты. Введение канальных блокаторов в концентрациях, которые оптимально снижали агрегацию клеток крови у больных с глиобластомой и экспериментальных животных, наиболее эффективно тормозило рост перевивной глиомы 101.8 крыс.
Выводы. Впервые экспериментально доказано, что применение верапамила и кетамина в низких концентрациях эффективно снижает агрегацию клеток периферической крови у пациентов при нейрохирургических заболеваниях за счет механизма блокирования активности ионотропных (voltage-dependent) NMDA-рецепторов. Разработаны новые подходы к применению верапамила и кетамина для достижения противоопухолевого эффекта с учетом механизма влияния канальных блокаторов NMDA-рецепторов при глиомах головного мозга.
Ключевые слова: верапамил, кетамин, NMDA-рецепторы, поверхностный плазмонный резонанс, опухоль-ассоциированное воспаление, агрегация клеток крови, глиома 101.8.
Укр. нейрoхiрург. журн. — 2014. — №4. — С. 17-22.
Поступила в редакцию 02.06.14. Принята к публикации 19.09.14.
Адрес для переписки: Гридина Нина Яковлевна, Лаборатория экспериментальной нейрохирургии, Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, ул. Платона Майбороды, 32, Киев, Украина, 04050, email: [email protected]
Gridina N.Ya.1, Biloshytsky V.V.2, Morozov A.N.1, Rozumenko V.D.3, Draguntsova N.G.1, Velichko O.N.1, Veselova O.I.1, Maslov V.P.4, Ushenin Yu.V.4
1 Department of Experimental Neurosurgery and Clinical Pharmacology, Institute of Neurosurgery named after acad. A.P. Romodanov, NAMS of Ukraine, Kiev, Ukraine
2 Neurotrauma Department, Institute of Neurosurgery named after acad. A.P. Romodanov, NAMS of Ukraine, Kiev, Ukraine
3 Intracerebral Tumors Department, Institute of Neurosurgery named after acad. A.P. Romodanov, NAMS of Ukraine, Kiev, Ukraine
4 Department of Physics and Technological Bases of Sensory Materials, Institute of Semiconductor Physics named after V.E. Lashkarev NAS of Ukraine, ^ev, Ukraine
New approaches to verapamil and ketamine use in brain gliomas treatment
Introduction. A new experimental approach to channel blockers verapamil and ketamine use in treatment of malignant brain gliomas was elaborated on highly invasive and malignant rat glioma strain 101.8 taking into consideration influence of pathogenic mechanism on ionotropic NMDA-receptors mediated through blood cells aggregation. Materials and methods. Effects of verapamil and ketamine in different dilutions (10-1-10-6) on blood cells aggregation were studied in 312 patients with neurosurgical diseases and 15 Wistar rats. Experimental testing of the method was performed in 70 rats, which received drugs in concentrations that maximally reduced blood cells aggregation as in patients with glioblastoma and rats with glioma 101.8, in order to inhibit it's growth.
Results. Channel blockers administration in concentrations that optimally decreased blood cells aggregation in patients with glioblastoma and experimental animals, most effectively inhibited glioma's 101.8 growth in rats. Conclusions. It has been experimentally proved that use of verapamil and ketamine in low concentrations effectively decreased blood cells aggregation in patients with neurosurgical diseases through inhibition of activity of ionotropic NMDA-receptors. New approaches of verapamil and ketamine use for antitumor effect at brain glioma through NMDA-receptors channel blocking were elaborated.
Key words: verapamil, ketamin, brain glioma, NMDA-receptors, surface plasmon resonance, tumor-associated inflammation, blood cells aggregation, glioma 101.8.
Ukr Neyrokhir Zh. 2014; 4: 17-22.
Received, June 02, 2014. Accepted, September 19, 2014.
Address for correspondence: Nina Gridina, Laboratory of Experimental Neurosurgery, Institute of Neurosurgery named after acad. A.P. Romodanov, 32 Platona Mayborody St., Kiev, Ukraine, 04050, e-mail: [email protected]
