Розділ:
- Клінічні дослідження

Применение препарата габагамма® для лечения диабетических полинейропатий

С.В. Романенко,Международный центр молекулярной физиологии НАН Украины; П.Г. Костюк, Е.П. Костюк,Институт физиологии имени А.А. Богомольца НАН Украины, г. Киев

Габагамма® – вещество, которое синтезировано как химический аналог гаммааминомасляной кислоты (ГАМК), относится к классу ГАМКподобных блокаторов кальциевых каналов. Изначально этот препарат использовали для лечения эпилептических припадков и спазматических состояний, однако эффективность его как противоэпилептического препарата оказалась низкой. Было замечено, что габагамма® проявляет анальгетические свойства и при этом демонстрирует низкий уровень побочных эффектов. Также препарат был эффективен в экспериментальных моделях нейропатических болей, обусловленных перерезанием спинальных нервов, неполным перерезанием седалищного нерва, перетягиванием нервов, а также при постгерпетических болях. Четкий механизм действия до сих пор не выяснен, однако известно, что габагамма® блокирует потенциалзависимые кальциевые каналы плазматической мембраны нейронов. Интратекальное введение препарата, исследования на нейронах заднего рога спинного мозга показали высокую его эффективность при подавлении болевых ощущений и трансмембранных токов [2]. Изучение нейронов спинальных ганглиев продемонстрировало подавление кальциевых токов в условиях аппликации габагаммы в микромолярных концентрациях [3].

Данных о действии габагаммы на разные типы нейронов дорсальнокорешковых ганглиев (ДКГ) недостаточно. По своим свойствам нейроны ДКГ разделяются на низкопороговые проприорецепторы и высокопороговые ноцицепторы. Первые проводят неболевую сенсорную информацию и имеют большой размер сомы, другие обладают рядом рецепторов с высоким порогом возбудимости или специфичностью к эндогенным болевым агентам, малым и средним размером сомы. Ноцицептивные нейроны этих двух групп нейронов, в свою очередь, имеют существенные отличия. Так, ноцицептивние нейроны малого размера представляют волокна Стипа, нейроны среднего размера – Аdgтипа [4]. Кроме того, нейроны этих групп отличаются миелинизацией терминалей, скоростью проведения импульсов, характером экспрессии каналов и рецепторов и, следовательно, чувствительностью к анальгетическим агентам [5]. Целями исследований были изучение особенностей влияния препарата габагамма® на различные типы нейронов ДКГ в норме и при полинейропатических нарушениях, обусловленных развитием стрептозотоцининдуцированного сахарного диабета, а также выяснение перспективы его использования при нарушении функции нейронов ДКГ.

Результаты исследований

В экспериментах использовали нейроны ДКГ самцов крыс линии Вистар в возрасте 68 недель (в условиях острого эксперимента). Для проведения исследований при экспериментальном сахарном диабете применяли крыс той же линии, предварительно получивших в возрасте 21 дня инъекцию стрептозотоцина (80 мг/кг массы тела). Через три недели после инъекции животных диагностировали на предмет развития диабета по показаниям уровня глюкозы крови и внешним признакам развития заболевания.

Выделенные нейроны ДКГ разделили на три группы: нейроны с малым диаметром сомы (< 25 мкм), средним (от 25 до 25 мкм) и большим (> 35 мкм) [6]. Влияние габагаммы на данные группы нейронов определяли при помощи флуоресцентного метода регистрации концентрации внутриклеточного кальция. Для этого в исследуемые нейроны вводили чувствительный к кальцию флуоресцентный зонд Fura2 в мембранопроницаемой ацетоксиметильной форме. В результате приложения к нейронам гиперкалиевого раствора (50 мМ) регистрировали кривые изменения внутриклеточной концентрации кальция – кальциевые транзиенты, что позволяло оценить состояние функционирования внутриклеточных, регулирующих обмен кальция, структур. Влияние исследуемого препарата на нейроны ДКГ оценивали по изменениям соответствующих кальциевых транзиентов после предварительной инкубации клеток в нормальном физиологическом растворе (растворе Тироде) с добавлением габагаммы (25 мкм) на протяжении 5 минут перед деполяризацией [7]. Для сравнения использовали предварительный контрольный транзиент, для оценки постаппликационного эффекта габагаммы на нейроны – дополнительный транзиент, получаемый после трехминутного отмывания клеток в нормальном физиологическом растворе.

Результаты экспериментов на здоровых животных показали, что вследствие аппликации габагаммы на нейроны большого размера не обнаружено какихлибо значимых изменений в амплитуде кальциевых транзиентов. Такой же результат наблюдался и для значений общей длительности транзиента, а также на уровне половины амплитуды для этой группы нейронов. Для средних нейронов обнаружено значительное снижение амплитуды транзиентов – на 27,5% по сравнению с соответствующим контрольным значением. Длительность транзита увеличилась на 34%, а изменения ширины на уровне половины амплитуды – на 6 %, однако данные изменения временных характеристик не были достоверны согласно критерию Стьюдента.

Среди малых нейронов изменения в значениях аналогичных параметров относительно контрольных были незначительны и составляли соответственно 5% уменьшения амплитуды транзиентов, 14% увеличения их длительности и 6% увеличения длительности на уровне половины амплитуды. Таким образом, наиболее характерные изменения наблюдались в значениях амплитуды транзиентов, что указывает на потенциалуправляемые кальциевые каналы как основную причину изменений в транзиентном повышении внутриклеточного кальция. Это говорит о том, что эффект аппликации габагаммы на нейроны ДКГ обусловлен действием этого агента на потенциалуправляемые кальциевые каналы нейронов. Учитывая, что значительного эффекта при аппликации препарата на большие нейроны не обнаружено, можно заключить, что среди мишеней габагаммы нет кальциевых каналов Lтипа, так как эти каналы характерно экспрессируются в сомах нейронов ДКГ разных типов. Кроме того, это объясняет низкий уровень побочных эффектов, вызываемых действием препарата габагамма®. Кальциевые каналы Lтипа широко распространены среди разных тканей организма. Препараты, влияющие на активность этих каналов, приводят к существенным вазодилататорным или вазоконстрикторным эффектам и оказывают влияние на работу сердца и нервной системы. Исследования других авторов показывают, что характерной особенностью габагаммы является способность связываться не с порообразующей головной субъединицей канала, а со вспомогательной a2d, влияя таким образом на активность кальциевого канала. Разные типы этой субъединицы с различной аффинностью связываются с габагаммой [8]. Так, третий и четвертый типы не взаимодействуют с габагаммой. Наиболее эффективно габагамма® связывается с первым типом a2dсубъединицы, меньше – со вторым. В то же время эти два типа вспомогательной субъединицы образуют канальные комплексы кальциевых каналов Т и Nтипа.

В экспериментах использовали 20миллимолярный гиперкалиевый раствор, который незначительно смещает мембранный потенциал. Заметных изменений в кальциевых транзиентах, соответствующих данному уровню деполяризации, замечено не было. Этот результат указывает на то, что Ттип кальциевых каналов не является мишенью для габагаммы. Таким образом, наиболее вероятный кандидат для взаимодействия с препаратом габагамма® – Nтип кальциевых каналов [9]. Этот тип характерен для нервной ткани, что согласуется с фактом низких побочных эффектов, однако эти каналы представлены как в средних, так и в малых нейронах ДКГ. Слабый эффект габагаммы на нейронах малого размера может быть результатом особенностей экспрессии каналообразующих и вспомогательных субъединиц кальциевых каналов в разных нейронах ДКГ. Важным результатом данного исследования считается тот факт, что габагамма® проявляет специфическое действие на ноцицептивные нейроны, что делает препарат весьма перспективным для дальнейшего использования в медицинских целях.

Развитие полинейропатического болевого синдрома – одно из сопутствующих осложнений при диабете [10]. Для выяснения эффективности действия препарата габагамма® на нейроны ДКГ при нейропатических нарушениях в периферических нервах проведена серия опытов на крысах со стрептозотоцининдуцированным сахарным диабетом. Протокол опытов был аналогичен протоколу для здоровых животных. Результаты продемонстрировали, что изменение амплитуды кальциевого транзиента под действием габагаммы по сравнению с контрольным транзиентом для малых нейронов составило 7,8% уменьшения. Значения длительности транзиента, а также его длительности на уровне половины амплитуды уменьшились на 7,5 и 27,6% соответственно по сравнению с контрольными значениями, что было сходно с данными, полученными у здоровых животных. Следует отметить, что наибольшие изменения наблюдались в длительности транзиента на уровне половины амплитуды. Это факт примечателен тем, что в условиях развития диабета в нейронах ДКГ наблюдается характерное затягивание временной протяженности транзиента. В группе средних нейронов изменение величины амплитуды составило 20% уменьшения, для длительности – 1,5% и для длительности на уровне половины амплитуды – 8,1%. В сравнении с эффектом действия габагаммы на нейроны ДКГ здоровых животных эффективность действия препарата оказалась пониженной. Более детальный анализ данных и разделение животных с сахарным диабетом по типу нейропатического расстройства показали, что в случае развития гипералгезии у животных влияние габагаммы намного больше, чем у здоровых животных. Для группы больших нейронов аналогичные изменения амплитуды, полной длительности и длительности на уровне половины амплитуды составили 35,9, 70 и 22,3% уменьшения соответственно. Этот результат, в отличие от предыдущих двух, не аналогичен для больших нейронов ДКГ здоровых крыс. Несмотря на это, он согласуется с результатами других исследований, показавших, что в условиях развития стрептозотоцининдуцированного сахарного диабета большие нейроны ДКГ приобретают способность к аномальной сигнальной активности и могут принимать участие в формировании нейропатических болевых ощущений [11, 12]. Одной из причин таких аномальностей считается изменение характера экспрессии трансмембранных белковых структур, что, в свою очередь, становится причиной эффективного действия препарата габагамма® на больших нейронах ДКГ у животных с сахарным диабетом.

На основе проведенных исследований можно заключить, что габагамма® имеет высокую специфичность к первичным ноцицептивним нейронам с миелинизироваными волокнами как в нормальных условиях, так и в условиях нейропатических расстройств при сахарном диабете. Изменения временных характеристик кальциевых транзиентов диабетических животных под действием габагаммы указывают на нормализирующий эффект этого агента на кальциевую динамику в нейронах ДКГ. Таким образом, препарат эффективен для обезболивания при острых болевых ощущениях, его можно использовать при развивающейся болевой гиперчувствительности у больных диабетом. Отличительным свойством габагаммы является отсутствие влияния на нейроны, не принимающие участия в формировании болевых ощущений, в результате чего препарат имеет минимум побочных эффектов по сравнению с другими блокаторами кальциевых каналов, что дает возможность применять его длительное время в широком диапазоне дозирования.

Статья печатается в сокращении.

Наука та інновації. – 2009. – Т. 5, № 6. – С. 6469.

Литература

1. Cheng J.K., Chio L.C.. Mechanisms of the Anti nociceptive Action of Gabapentin // J Pharmacol Sci. – 2006. – № 10. – P. 471486.

2. Shimoyama N., Shimoyama M., Davis A.M. Spinal gaba pentin is antinociceptive in the rat formalin test // Neu rosci Lett. – 1997. – № 1 (222). – P. 6567.

3. Романенко С.В., Костюк П.Г., Костюк Е.П. Вплив габапентіну на кальцієві транзієнти в нейронах дорсаль нокорінцевих гангліїв щурів // Нейрофизиология. – 2008. – № 4 (40). – C. 281287.

4. Ганонг В.Ф. Фізіологія людини. – Львів: БаК, 2002. – 784 с.

5. Guyton A., Hall J. Medical physiology. – Elsever, 2006. – P. 1116.

6. Scroggs R.S., Fox A.P. Calcium current variation between acutely isolated adult rat dorsal root ganglion neurons of different size // The J Physiology. – 1992. – № 1 (442). – P. 639658.

7. Sutton K.G., Martin D.J., Pinnock R.D. Gabapentin inhibits high threshold calcium channel currents in cultured rat dorsal root ganglion neurons // British J Pharm. – 2002. – № 1 (135). – P. 257265.

8. Marais E., Klugbauer N., Hofmann F. Calcium channel subunits structure and gabapentin binding // Mol Pha rmacol. – 2001. – № 5 (59). – P. 12431248.

9. Luo Z.D., Chaplan S.R., Yaksh T.N. Upregulation of dorsal root ganglion calcium channel subunit and its correlation with allodynia in spinal nerve injured rats // J Neurosci. – 2001. – № 6 (21). – P. 18681875.

10. Костюк П.Г., Костюк О.П., Лук’янець О.О. Іони кальцію у функції мозку – від фізіології до патології. – К.: Наук. думка, 2005. – 198 c.

11. Hong S., Wiley J.W. Early painful diabetic neuropathy is associated with differential changes in expression and function of vanilloid receptor 1 // J Biol Chem. – 2005. – № 1 (280). – P. 618627.

12. Hong S., Agresta L., Guo C. The TRPV1 is associated with peripheral stress in large dorsal root ganglion neurons in early diabetic sensory neuropathy // J Neurochem. – 2008. – № 4 (105). – P. 12121222.