Centrális mechanizmusok a neuropathiás fájdalom kialakulásában. Nagy Gergely György, Andrew Todd

Átírás

1 Centrális mechanizmusok a neuropathiás fájdalom kialakulásában Nagy Gergely György, Andrew Todd

2 A diabetes prevalenciája ORSZÁG TELJES LAKOSSÁG DIABETESESEK SZÁMA (2000) DIABETESESEK SZÁMA (2030) Egyesült Királyság 60,512,000 1,765,000 (2.9%) 2,668,000 Franciaország 60,496,000 1,710,000 (2,8%) 2,645,000 Magyarország 10,098, ,000 (3.3%) 376,000 Németország 82,689,000 2,627,000 (3.2%) 3,771,000 Spanyolország 43,064,000 2,717,000 (6.3%) 3,752,000 Európa 730,000,000 33,332,000 (4.5%) 47,973,000 USA 298,213,000 17,702,000 (5.9%) 30,312,000 Világ 6,081,000, ,000,000 (2.8%) 366,000,000

3 A diabetes komplikációi Makroangiopathia Mikroangiopathia Neuropathia (Nephropathia) (Retinopathia) Szívinfarktus Szívelégtelengésg Hirtelen halál Veseelégtelenség Stroke Dementia Vakság Fájdalom Erektilis diszfunkció Claudicatio intermittens Diabeteses láb Diabeteses gangraena Végtag amutpáció stb

4 A diabeteses neuropathia Cukorbetegeken neuropathiás szövődmény 20-40%-os gyakorisággal fordul elő Sokszínű tünetegyüttesként jelentkezhet Számos felosztása ismert pathomechanizmus, pathomorphológia, klinikai kép, kórlefolyás alapján Kezelésére csak nagyon korlátozottak a lehetőségeink Az életminőséget jelentősen rontja Megjelenése rizikótényező a hirtelen halál és a diabeteses láb kialakulása szempontjából Jelentőségét még gyakran a diabetológusok is alulbecsülik

5 A diabeteses neuropathia tünetei Autonóm neuropathia Erektilis diszfunkció: retrográd ejakuláció impotentia Gasztrointesztinalis motilitászavar: hányás hasmenés Húgyhólyag beidegzési zavara: vizeletretenció Érfal beidegzési zavara: vasodilatatio csontreszorpció Szívritmuszavar: hirtelen halál tachycardio-myopathia Visceralis neuropathiás fájdalom: hasi panaszok Verejtékezés zavara: bőrszárazság gustatory sweating Sensoros neuropathia Allodynia, hyperalgesia, spontán fájdalom Hypaesthesia, anaesthesia, paraesthesia: elesés sérülés ulcus Motoros neuropathia Agyideg bénulás, perifériás idegbénulás Izomatrophia

6 Diabeteses láb syndroma

7 A diabeteses neuropathia (DPN) kialakulásának pathomechanizmusa Klasszikus hypothesisek perifériás károsodás Nem-enzimatikus glikáció Szorbitol felhalmozódás Oxidatív stressz Vasa nervosum microangiopathia Axonális demyelinizáció Új elképzelések centrális károsodás Centrális szenszitizáció? Excitotoxicitás? GABAerg inhibíció csökkenése? Sprouting ( bimbózás)? Gerincvelői atrophia

8 Mi az evidencia a centrális mechanizmusok szerepére? DPN-ben MRI-vel vizsgálva a gerincvelő keresztmetszeti területe kisebb mint az egészségeseké A gerincvelőbe irányuló sensoros input nem nő, hanem éppen ellenkezőleg csökkent DPN-ben Valamennyi DPN-ben hatásos gyógyszer a KIR-ben hat DPN-ben a glutamát receptort kódoló mrns-ek upregulációja észlelhető NMDA-receptor antagonisták csökkentik fájdalmat DPN-ben

9

10 Primer afferens rostok végződése a gerincvelő hátsó szarvában

11 Glutamát A legfőbb excitátoros neurotranszmitter: mind primér afferensek, mind serkentő interneuronok használják Számos glutamát receptoron hat: ionotróp (iglur) AMPA NMDA kainát metabotróp (mglur)

12 Extracelluláris S1 Flip/Flop NH 2 S2 M1 M2 M3 M4 COOH Ser-831 Intracelluláris Ser-845

13 AMPA receptorok tetramer szerkezetű kationcsatornák négy alegység ismert: GluR1-4 a receptor komplexek homo- és heteromerek egyaránt lehetnek GluR2 alegység megakadályozza a Ca 2+ -permeabilitást receptor trafficking függ az alegység összetételtől foszforilációs állapotuk szerepet kap LTP- és LTD-ben

14 Ionotróp glutamát receptorok és a nociceptív ingerület feldolgozás Funkció: AMPA többnyire akut fájdalom NMDA krónikus fájdalom, szinaptikus plaszticitás Fokozott AMPA aktivitás (foszforiláció vagy inszerció hozzájárul a szinaptikus plaszticitáshoz) Lokalizáció: főleg glutamaterg szinapszisok PSD-jében de... nagyon keveset tudunk ezen receptorok lamináris megoszlásáról és elhelyezkedésükről meghatározott gerincvelői neuronális hálózatokban

15 Glutamaterg szinapszis sematikus képe Glu (CGRP) (substance-p) w w w w w w w w w w w w NK1 NK3 NMDA NR1 NR2 non- NMDA AMPA GluR 1-4 kainte GluR 5-7 KA 1-2 m GLuRs

16 Szinaptikus iglur-ok kimutatása I. konvencionális ICC-vel nem detektálhatók az epitópokat elrejti a szinaptikus denzitás és rés kiterjedt fehérje hálózata

17 Konvencionális ICC nem mutatja ki a szinaptikus helyzetű iglur-okat

18 Konvencionális ICC nem mutatja ki a szinaptikus helyzetű iglur-okat

19 Szinaptikus iglur-ok kimutatása II. konvencionális ICC-vel nem detektálhatók az epitópokat elrejti a szinaptikus denzitás és rés kiterjedt fehérje hálózata alternatív stratégiák post-embedding elektronmikroszkópos ICC (?) antigén unmasking (felfedés) hővel mikrohullámú sugárzással enzimatikus emésztéssel pl. pepszin kezeléssel (Watanabe et al Eur J Neurosci 10: ) szignál amplifikáció pl. Tyramid reakció

20 AMPAR alegységek a gerincvelőben Pepszin kezelés után mindegyik alegység pontszerű jelölést ad; az immunoreaktív szemcsék szinapszisoknak felelnek meg Laminaris megoszlás: GluR2: mindenhol a szürkeállományban GluR1: hátsó szarvra korlátozódik (főleg lamina I-II) GluR3-4: főleg elülső szarvban és a hátsó szarv mély lamináiban

21 Nagy et al. (2004) J Neurosci 24,

22 Mi a bizonyíték, hogy a szemcsék valóban szinaptikus iglur-oknak felenek meg? Glutamaterg boutonokkal asszociálódnak Egyéb szinaptikus elhelyezkedésű fehérjékkel co-localizálódnak (pl. PSD-95) Elektronmikroszkóppal a PSD-nek felenek meg

23 VGLUT1 boutonok (lamina IIi-III) (főleg low-threshold myelinhüvelyes Aβ és Aδ afferensek) ~ 4 szemcse/bouton IB4-jelölt boutonok (lamina II) (főleg nem-peptiderg C afferensek) ~ 4.8 szemcse/bouton VGLUT2 boutonok (lamina I-III) (főleg interneuronok terminálisai) ~ 1.5 szemcse/bouton Nagy et al. (2004) J Neurosci 24,

24 Co-localizáció PSD-95-tel szinte valamennyi GluR2 szemcse egyben PSD-95 immunoreaktív is

25 0.5 µm Elektron mikroszkópia: bár az ultrastruktúra károsodott a pepszin kezelés hatására, mégis számos szinapszis PSD-je jelölődött. Nagy et al. (2004) J Neurosci 24,

26 Konklúziók az AMPA receptorokkal kapcsolatban az egyes alegységek eltérő lamináris megoszlást mutatnak a GluR2 alegység szinte minden AMPA receptort tartalmazó szinapszisban előfordul a GluR1 alegység nagyobb arányban fordul elő primer afferens alkotta szinapszisban, mint interneuronális szinapszisokban a fájdalomérzés szempontjából legfontosabb felszínes I-II laminában a GluR2/GluR1 alegységet tartalmazó AMPAR komplexek fordulnak elő legnagyobb gyakorisággal

27 AMPAR alegységek foszforilációja szerepet játszik a szinaptikus plaszticitásban (pl. LTP a hippocampusban) egyes vélemények szerint hasonló mechanizmus áll a krónikus fájdalommal járó kórképek hátterében

28 AMPA alegységek foszforilációja GluR1 foszforiláció Ser831-nél (PKC, CaMKII) current flow (megnövekedett konduktancia) GluR1 foszforiláció Ser845-nél (PKA) current flow (megnövekedett nyitvatartási valószínűség) hippocampusban elengedhetetlenül szükséges az új AMPA receptorok szinaptikus inszerciójához LTP során

29 GluR1 foszforiláció a S831-nél ps831 GluR1 10 perccel fájdalmas hőingerlés után ps831 basal levels and doesn't change A S831-nek van egy bazális foszforilációs szintje, mely úgy tűnik nem növekszik akut fájdalominger hatására

30 GluR1 foszforiláció a S845-nél Az S845 bazális foszforilációs szintje nem tűnik számottevőnek a hátsó szarv felszínes lamináiban 10 perccel s.c. capsaicin injekció vagy fájdalmas hőingerlés után (52 C) a szinaptikus ps845-glur1 szint jelentősen megemelkedik az ipsilateralis hátsó szarvban

31 ps845 GluR1 10 perccel s.c. capsaicin injekció után

32 Konklúzió I. Akut gyulladásos fájdalomban fokozódott a GluR1 Ser845 oldalláncának PKA mediált foszforilációja, mely felveti, hogy a hyperalgesiában a szinaptikus ingerületátvitel erősségének fokozódása, ún. centrális szenzitizáció játszhat szerepet.

33 Foszforiláció diabeteses neuropathiában Számos irodalmi adat utal DPN-ben a PKC fokozott aktivitására. 80 mg/kg streptozotocin i.p. adása után 24 órán belül DM alakul ki (vc > 15 mmol/l) kb. 4 nappal a DM indukcióját követően viselkedési teszteléssel mechanicus allodynia mutatható ki az allodynia csúcspontját 4 hét múlva éri el, ezt követően hypaesthesiába megy át

34 Viselkedései tesztelés von Frey monofilamentumok

35 GluR1-p-Ser831

36 GluR1-p-Ser831 vs GluR2

37 Konklúzió II. Diabeteses mechanicus allodyniában fokozódott a GluR1 Ser831 oldalláncának PKC mediált foszforilációja, mely felveti, hogy a diabeteses neuropathiás fájdalomban a szinaptikus ingerületátvitel erősségének fokozódása, ún. centrális szenzitizáció játszhat szerepet.