A SZEROTONIN-2 (5-HT 2 ) RECEPTOROK SZEREPE A SZORONGÁS ÉS AZ ALVÁS SZABÁLYOZÁSÁBAN. Kántor Sándor. Témavezetők: Dr. Bagdy György és Dr.

Átírás

1 A SZEROTONIN-2 (5-HT 2 ) RECEPTOROK SZEREPE A SZORONGÁS ÉS AZ ALVÁS SZABÁLYOZÁSÁBAN Kántor Sándor Témavezetők: Dr. Bagdy György és Dr. Halász Péter Országos Pszichiátriai és Neurológiai Intézet Kísérletes, Neurokémiai és Izotóp Laboratórium 2002 SEMMELWEIS EGYETEM DOKTORI ISKOLA IDEGTUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA Bíráló bizottság: Elnök: Dr. Fürst Zsuzsanna Titkár: Dr. Rihmer Zoltán Tag: Dr. Gaszner Péter Póttag: Dr. Tariska Péter Hivatalos bírálók: Dr. Rajna Péter Dr. Tímár Júlia Dr. Hársing László Gábor (póttag)

2 TARTALOMJEGYZÉK A DOLGOZATBAN HASZNÁLT RÖVIDITÉSEK JEGYZÉKE BEVEZETÉS IRODALMI HÁTTÉR Az 5-HT lokalizációja, a pályák anatómiája Az 5-HT receptorai Az 5-HT 2 receptorok Az 5-HT 2A receptor A receptor lokalizációja A receptor farmakológiája Posztreceptoriális hatások Elektorfiziológiai jellemzők Viselkedéses és egyéb fiziológiai mutatók Az 5-HT 2B receptor A receptor lokalizációja A receptor farmakológiája Posztreceptoriális hatások Viselkedéses mutatók Az 5-HT 2C receptor A receptor lokalizációja A receptor farmakológiája Posztreceptoriális hatások Elektorfiziológiai jellemzők Viselkedéses és egyéb fiziológiai mutatók HT 2 receptorok szerepe a szorongás közvetítésében Az m-cpp anxiogén hatásai experimentális modelleken Az m-cpp hatásai egészséges személyekben és szorongásos kórképekben Az 5-HT 2 receptor antagonisták hatása a szorongásra A Fawn-Hooded patkánytörzs, mint a depresszió és a szorongásos zavarok genetikus modellje Az 5-HT 2 receptorok alvásszabályozásban betöltött szerepe CÉLKITŰZÉSEK ANYAGOK ÉS MÓDSZEREK A szorongás vizsgálata Az állatok és tartásuk Társas magatartás teszt A kezelések Trombocita 5-HT koncentráció meghatározás Az adatok statisztikai elemzése Alvás vizsgálatok és kvantitatív EEG Az állatok és tartásuk

3 4.2.2 A krónikus EEG és EMG elektródák műtéti beültetése Elektrofiziológiai felvételek készítése Az alvásstádiumok meghatározása Az EEG kvantitatív feldogozása A kezelések Az adatok statisztikai elemzése EREDMÉNYEK Az 5-HT 2 receptorok szerepe a szorongás közvetítésében AZ FH törzs, mint a szorongás és depresszió genetikus modellje AZ FH törzs, mint a szorongás és depresszió genetikus modellje Trombocita 5-HT koncentráció az FH patkányokban Az FH törzs magatartás vizsgálata társas-magatartás tesztben, erős megvilágítású, ismeretlen aréna esetén Az FH törzs magatartás vizsgálata társas-magatartás tesztben, gyenge megvilágítású, ismert aréna esetén Az 5-HT 2 receptorok közvetítette szorongás vizsgálat az FH patkányokban Az 5-HT 2 receptorok szerepe az alvás-ébrenlét szabályozásában Az 5-HT 2 receptor antagonisták hatása az EEG teljesítmény-sűrűségére51 6 MEGBESZÉLÉS Az 5-HT 2 receptorok szerepe a szorongás közvetítésében A szerotonin anyagcsere-zavarral rendelkező FH állatok magatartása Az 5-HT 2 receptorok közvetítette szorongás FH patkányoknál Az 5-HT 2 receptorok alvás szabályozásában betöltött szerepe Az 5-HT 2 receptor antagonisták hatása az EEG teljesítmény-sűrűségére HT 2 receptorok: a szorongás és vigilanciaszint összefüggései KÖVETKEZTETÉSEK KÖSZÖNETNYÍLVÁNÍTÁS IRODALOMJEGYZÉK AZ ÉRTEKEZÉS ANYAGÁT KÉPEZŐ KÖZLEMÉNYEK, MEGJELENT ELŐADÁS-KIVONATOK EGYÉB KÖZLEMÉNYEK, ELŐADÁSOK, POSZTEREK ÖSSZEFOGLALÓ SUMMARY

4 A DOLGOZATBAN HASZNÁLT RÖVIDITÉSEK JEGYZÉKE 5-HIAA 5-HT 5-HTP AC ACTH BDNF BW 723C86 CCK CRH D 1 D 2 DAG DOB DOI DOM DRN EEG EMG FH GABA H 1 HPLC i.c.v. i.p. ICI 170,809 IP 3 5-hidroxi-indolecetsav 5-hidroxi-triptamin, szerotonin 5-hidoxi-triptofán adenil-cikláz adrenokortikotrop hormon brain-derived neurotrophic factor, agyi eredetű neurotrófikus faktor 1-[5-(2-thienylmethoxy)-1H-3-indoyl]propan-2-amine kolecisztokinin corticotropin releasing hormone, kortikotropint felszabadító hormon dopamin-1 receptor dopamin-2 receptor diacil-glicerol 1-(4-Bromo-2,5-dimethoxyphenyl)-2-aminopropane 1-(2,5-dimethoxy-4-iodophenyl)-2-aminopropane 1-(2,5-dimethoxy-4-methylphenyl)-2-aminopropane dorzális raphe magvak elektroencefalogram elektromiogram Fawn-Hooded gamma-aminovajsav hisztamin-1 receptor high performance liquid chromatography intracerebro-ventricularis intraperitonealis 2-(2-dimethylamino-2-methylpropylthio)-3- phenylquinoline hydrochloride inozitol-trifoszfát 4

5 KI LC LSD LY m-cpp MDL 100,907 MK 212 MRN mrns NREM-1 NREM-2 PI PLC REM Ro RS SB A SB SB SB SB SB SD központi idegrendszer locus coeruleus lizergsav-dietil-amid 4-Isopropyl-7-methyl-9-(2-hydroxy-1-methyl-propoxycarbonyl)-4,6A,7,8,9,10, 10A-octahydro-indolo[4,3- FG]quinolone maleate 1-[3-chlorophenyl]piperazine R-(+)-α(2,3-dimethoxyphenyl)-1-[2(4-fluorophenethyl)]- 4-piperidinemethanol 6-Chloro-2-(1-piperazinyl)pyrazine mediális raphe magvak messenger ribonukleinsav szendergés és felületes alvás mélyalvás foszfatidil-inozitol foszfolipáz-c paradox alvás (S)-2-(6-chloro-5-fluoro-indol-1-yl)-1-methylethylamine 8-[5-(2,4-Dimethoxy-5-(4- trifluoromethylphenylsulfonamido)phenyl-5-oxopentyl]- 1,3,8-triazaspiro[4.5]decane-2,4-dione N-(1-methyl-5-indolyl)-N''-(3-pyridyl) urea hydrochloride N-(1-methyl-5-indolyl)-N -(3-methyl-5-isothiazolyl)urea N-3-Pyridinyl-3,5-dihydro-5-methyl-benzo[1,2-b:4,5- b ]dipyrrole-1(2h)-carboxamide 1H-indole-1-carboxamide, 2,3-dihydro-5-(methylthio)-N- 3-pyridinyl-6-(trifluoro-methyl) 6-chloro-5-methyl-1-(5-quinolyl carbomyl) indoline (6-chloro-5-methyl-1-[(2-[2-methylpyrid-3-yloxy]pyrid- 5-yl(carbomoyl] indoline)dihydrochloride Sprague-Dawley 5

6 SSRI TFMPP TSH TST W WAY α-me-5-ht selective serotonin reuptake inhibitor, szelektíven szerotonin-visszavételt gátló N-(3-Trifluoromethylphenyl)piperazine tireotrop hormon teljes alvásidő Wistar (N-[2-[4-(2-methoxyphenyl)-1-piperazinyl]ethyl]-N-2- pyridinyl cyclohexanecarboxamide 3-(2-Aminoethyl)-2-methyl-1H-indol-5-ol 6

7 1 BEVEZETÉS Az 5-HT az egyik legrégebben ismert biogén amin. Több mint 50 évvel ezelőtt kimutatták az 5-HT érösszehúzó szerepét és jelenlétét a simaizom véglemezekben (248), majd ezt követően, mint trombocita aggregációt fokozó tényezőt, és mint központi idegrendszeri neurotranszmittert (6). Az idegi 5-HT alapvető szerepet játszik számtalan élettani folyamatban, mint például a táplálkozásban (44,206) szexuális funkciókban (193), agresszív magatartásban (66,213), hőszabályozásban (205), endokrin szabályozásban (198), motoros aktivitásban (128,129,283), a fájdalom szabályozásában (157), a tanulás és az emlékezet folyamataiban (185), a kedélyállapot változásaiban (171,249) valamint az alvás-ébrenlét szabályozásában (227). Mindezek mellett számos elsősorban mentális betegség hátterében is kimutatható a szerotonerg rendszer valamilyen rendellenessége. Ilyen a depresszió, a szorongás, szkizofrénia, a különböző táplálkozási zavarok, kényszerbetegség, migrén valamint a pánikbetegség. E betegségek kezelésére használt gyógyszerek sok esetben a szerotonerg rendszer befolyásolásán keresztül fejtik ki hatásukat (203,212). Az utóbbi évtizedben, a farmakológia és a molekuláris biológia eszköztárát felhasználva 18 eltérő 5-HT receptor létezését sikerült igazolni. Azonban a receptorok szerepét a különböző élettani és patológiai folyamatokban sokszor csak meglehetősen homályosan és pontatlanul sikerült meghatározni. A vizsgálatokat a korábbiakban megnehezítette a különböző altípus szelektív anyagok hiánya. Az utóbbi években kifejlesztett szelektív vegyületek új lendületet adtak a szerotonerg rendszerrel kapcsolatos kutatásoknak, lehetővé téve az 5-HT funkcióinak pontosabb meghatározását. 7

8 2 IRODALMI HÁTTÉR 2.1 Az 5-HT lokalizációja, a pályák anatómiája Az 5-HT a periférián nagy mennyiségben többnyire a gyomor-bél traktusban, a vérlemezkékben, de a hízósejtekben és a mellékvese velőállományában is megtalálható (287). Mivel az 5-HT nem jut át a vér-agy gáton, a központi idegrendszeri 5-HT szintézise az agyban történik (236). Az 5-HT a szervezetben az esszenciális aminosav triptofán hidroxilálása és dekarboxileződése útján keletkezik. Általában a hidroxiláz nincs telítve, tehát a fokozott triptofán-bevitel a táplálékkal növelheti az agy szerotonintartalmát (236). A szerotonerg neuronokból történő felszabadulást követően az 5-HT nagy része aktív mechanizmussal visszavételre kerül. Az extracelluláris térben maradt neurotranszmittert a monoaminio-oxidáz 5-hidroxi-indolacetaldehidre bontja, amelyből aldehid-dehidrogenáz segítségével 5-HIAA keletkezik. Ez utóbbi az 5-HT legfontosabb, vizeletben is megjelenő metabolitja, így a vizelettel ürített 5-HIAA jól tükrözi a szervezetben folyó szerotonin-elválasztás és -lebontás sebességét (236). Az 5- hidroxi-indolacetaldehidből aldehid-reduktáz segítségével alkohol (5-hidroxi-triptofol) is keletkezhet, azonban ennek jelentősége elhanyagolható (236). A tobozmirigyben az 5-HT egy kétlépcsős folyamat során melatoninná alakul (236). A központi idegrendszer szerotonerg neuronjai az agytörzsben, zömmel a raphe magvakban találhatóak (22). Az axonok a caudalis raphe magvakból kiindulva a gerincvelőhöz, a rostralisan találhatókból pedig felszálló pályák és diffúz hálózatok formájában többek között egyéb agytörzsi struktúrákhoz, a hypothalamushoz, a limbikus rendszerhez, a hippocampushoz és az agykéreghez futnak, de kisebb-nagyobb sűrűségben, az agyban mindenütt kimutathatóak (22,128,264). Emlős agyban a szerotonerg neuronokra egyaránt jellemző a myelin-hüvelyes és myelin-hüvely nélküli axon, illetve a varikozitásos és szinaptikus ingerület-átvitel (217,255). A szorongás megjelenésében döntő szerepet játszó amygdalához, a septohippocampalis rendszerhez valamint a noradrenerg központ locus coeruleushoz futó szerotonerg axonok jelenléte egyaránt igazolt. Egyes agyterületeken komplex, 8

9 többszörös, azaz különböző raphe magvakból érkező szerotonerg beidegzésre is fény derült (202,203,217,255). Ugyanakkor, a raphe magvak szerotonerg neuronjai az inputok túlnyomó többségét olyan koritkális és szubkortikális területekről (limbikus rendszerből, bazális ganglionok bizonyos részeiből, hypothalamikus magvakból, habenulából és septumból) kapják, amelyek alapvetően szerotonerg beidegzéssel rendelkeznek (38), ami arra utal, hogy a felszálló szerotonerg pályákat elsősorban a már feldolgozott érzékszervi információk befolyásolják (38). 2.2 Az 5-HT receptorai Az 5-HT meglehetősen sokrétű hatásai nagyszámú, eltérő receptorainak köszönhető. A különböző farmakológiai és molekuláris biológiai vizsgálatok következtében az 5-HT receptorokkal kapcsolatos ismereteink ugrásszerűen megnőttek a közelmúltban, és ez a folyamat még jelenleg is tart. Ma már bizonyított tény, hogy az emlős szervezetben legalább 14 eltérő struktúrájú, anatómiai eloszlású és funkciójú 5-HT receptor fordul elő. Az 1994-ben kialakított rendszer (122) bár valamelyest bővült, alapjában véve ma is érvényes (23). Eszerint az 5-HT receptorokat 7 nagyobb csoportba (osztályba illetve családba) soroljuk, amelyeket számokkal jelölünk. Farmakológiája, molekulaszerkezete és transzdukciós mechanizmusa alapján több osztály, de különösen az 1., 2. és a 5. külön receptor altípusokra osztható, amelyet az osztály száma után elhelyezett nagybetűvel jelölünk. Ezek száma jelenleg 14 (23). Ha figyelembe vesszük, hogy egyazon receptor-génnek több különböző izoformja is lehet (107), akkor a tényleges 5- HT receptor altípusok száma akár a 18-at is meghaladhatja. Bizonyos receptor altípusok ugyanakkor, bizonyítottan különböző genetikai variánssal is rendelkezhetnek (116). 9

10 1.1. táblázat: Az 5-HT receptorok jelenleg érvényben levő osztályozása Receptor típus 5-HT 1 5-HT 2 5-HT 3 5-HT 4 5-HT 5 5-HT 6 5-HT 7 Altípus 5-HT1A 5-HT1B Génszerkezet 5-HT1D 5-HT1E 5-HT1F 5-HT2A 5-HT2B 5-HT2C 5-HT5A 5-HT5B intron nélküli intronnal rendelkező Az 5-HT 1, 5-HT 2 és 5-HT 4-7 receptor-családok tagjai hét transzmembrán doménnel rendelkező G-fehérjéhez kapcsolt receptorok, az 5-HT 3 receptor viszont ligand-függő ioncsatornát működtet (132,245). Az 5-HT 1 receptorok a sejten belül az AC gátlásával (7), az 5-HT 4, 5-HT 5, 5-HT 6 és 5-HT 7 receptorok pedig az AC aktiválásával fejtik ki hatásukat (87,197,236). Az 5-HT 2 receptorok ingerlése a PLC sejten belüli aktivitás-fokozódásához vezet, amely az IP 3 és a DAG rendszereken keresztül az intracelluláris kálciumszint növekedését eredményezheti (232). Különleges jelentősége van az úgynevezett szomatodentrikus 5-HT 1A autoreceptoroknak. Ezek a raphéban levő szerotonerg neuronok sejttestjein, dentritjein találhatóak, és a rekurrens axonokon keresztül érzékelik a felszabaduló 5-HT mennyiségét. Amennyiben az 5-HT koncentrációja a raphe magok területén fokozódik, e receptorok aktiválódnak, és azonnal csökkentik a sejt ingerelhetőségét és a felszabaduló 5-HT mennyiségét a KI-ben (23). A törzsfejlődés során kialakult farmakológiai tulajdonságok és molekulaszerkezet között levő különbségek, ellentmondások az utóbbi években, néhány esetben a nomenklatúra megváltozásához vezettek. Jó példa erre az 5-HT 2C receptor, amelyet évekig az 1. osztályba soroltak, így olykor még ma is előfordul, hogy a szakirodalomban 5-HT 1C receptorként emlegetik (23,122). 10

11 2.2.1 Az 5-HT 2 receptorok 1.2. táblázat: Az 5-HT 2 receptorok tulajdonságai, anatómiai eloszlásuk és ligandjaik Altípus: 5-HT 2A 5-HT 2B 5-HT 2C Jelátviteli mechanizmus: PLC aktivitás fokozása PLC aktivitás fokozása PLC aktivitás fokozása Anatómiai lokalizáció: széleskörűen a periférián többnyire a periférián a periférián nem mutatták ki a KI-ben: agykéreg claustrum bazális ganglionok kis mértékben a KI-ben: mediális amygdala septum laterale dorzális hypothalamus kisagy a KI-ben: choroid plexus agykéreg limbikus rendszer bazális ganglionok Agonisták: LSD DOI α-me-5-ht m-cpp LSD DOI α-me-5-ht 5-Methoxytryptamin BW 723C86 m-cpp LSD DOI α-me-5-ht m-cpp MK 212 Ro Antagonisták: ritanserin ICI 170,809 ketanserin spiperone MDL 11,939 MDL 100,907 ritanserin yohimbin rauwolscine SB A SB SB LY SB ritanserin mesulergine SB A SB SB RS SB Elsősorban a nagy affinitású szelektív antagonisták szintetizálása és használata nyitotta meg az utat az 5-HT 2 receptorok tanulmányozása felé. Az 5-HT 2 receptorok többnyire más neurotranszmittert tartalmazó neuronok működését befolyásolják (236). 11

12 Az 5-HT 2A receptor A receptor lokalizációja Az 5-HT 2A receptorok központi idegrendszeri eloszlását sokrétűen vizsgálták, autoradiográfiás technikát, in-situ hibridizációt és legújabban immun-hisztokémiai módszereket használva. Receptor-autoradiográfiás módszerrel, [ 3 H]-spiperone, [ 3 H]- ketanserin, [125I)-DOI és újabban [ 3 H]-MDL 100,907-es radioligand segítségével, nagymennyiségű 5-HT 2A kötőhelyet találtak a vizsgált fajok különböző előagyi területein, de mindenekelőtt az agykéreg bizonyos részein (neocortex, entorhinalis és piriform cortex, claustrum), a nucleus caudatusban, nucleus accumbensben, tuberculum olfactoriumban, és a hippocampusban (167,220,221). Az 5-HT 2A receptor-kötőhelyek, az 5-HT 2A mrns-ének és az 5-HT 2A -hoz való immunkötődések agyi eloszlása többnyire megegyezik (57,190,200,201,226), amely arra utal, hogy az 5-HT 2A -t expresszálló sejtek az 5-HT 2A receptorokkal megegyező területen, a szerotonerg neuronokhoz képest posztszinaptikusan találhatóak (37). Az agyi 5-HT 2A receptorokat mindeddig csak neuronokon sikerült kimutatni (57,200,201,226), in vitro körülmények között azonban, sikeresen expresszálták asztrocita és glioma sejtkultúrákon is (72,187). Egybehangzó autoradiográfiás, in-situ hibridizációs és immun-hisztokémiai adatok alapján feltételezhetjük, hogy az 5-HT 2A receptorok különböző agyi régiókban (beleértve az agykérget is) a lokális GABA-erg interneuronokon találhatóak (57,96,200,201,244). In-situ hibridizáció segítségével kimutatták, hogy az 5-HT 2A receptorok az agykéreg köztudottan glutamáterg (projekciós) piramissejtjein is megtalálhatóak (57,285). Továbbá, immun-hisztokémiai vizsgálatok alapján valószínűsíthető, hogy 5-HT 2A receptorok bazális előagyi és bizonyos agytörzsi magvak cholinerg neuronjain is expresszálódnak (200). Az 5-HT 2A kötőhelyek agyi eloszlása megegyezik a DRN-ből kiinduló szerotonerg axonok lokalizációjával (43). Például patkány frontális cortexben a DRNből érkező szerotonerg beidegzés az 5-HT 2A kötőhelyek lamináris eloszlását követi, ami arra utal, hogy az 5-HT 2A receptorok szelektív beidegzést kapnak a DRN-ből; ez azonban nem általánosítható más agyterületekre (37). Az MRN elektromos ingerlése a prefrontális cortex 5-HT 2A receptorai által közvetített válaszokat eredményezett (104). 12

13 A receptor farmakológiája Jóllehet számos olyan anyagot ismerünk, amelyik nagy affinitással kötődik az 5-HT 2A receptorhoz, ezek közül azonban csak kevés bizonyult altípus szelektívnek. Bár a ketanserin 5-HT 2A szelektivitása szerese az 5-HT 2B - és 5-HT 2C -nek, emellett hatékony α 1 adrenerg antagonista hatással is rendelkezik (39). A ritanserin az 5-HT 2A receptoron kívül nagy affinitással kötődik a 5-HT 2C, 5-HT 2B és H 1 -es receptorokhoz is (39). Az MDL 100,907 az 5-HT 2C -hez viszonyítva háromszázszoros 5-HT 2A szelektivitással rendelkezik (137,248). Bár a spiperon (amelynek 5-HT 2A szelektivitása 100-szorosa az 5-HT 2C - és 5-HT 2B -nek), risperidon és pirenperone szelektívebben kötődik az 5-HT 2A receptorokhoz, mint az 5-HT 2C vagy 5-HT 2B receptorokhoz, de ugyanakkor hatékony D 1 és H 1 receptor antagonisták is (39). Az ICI 170,809 meglehetősen szelektívnek mutatkozik az 5-HT 2 receptor-családon belül (265), az LY HT 2A szelektivitása azonban mindössze 30-szorosa a többi vizsgált receptornak és jelentős 5-HT 3 affinitással is rendelkezik (67). Bár az amperozide 5-HT 2A szelektivitása 100-szorosa az 5-HT 2C -nek, az adrenerg α 1 -es receptorral szemben csupán 10-szeres, a D 2 -vel szemben pedig csak 24-szeres szelektivitást mutat (253). A leggyakrabban használt az 5-HT 2A receptor agonisták, az LSD, DOI és DOM az 5-HT 2 receptorcsaládon belül nem bizonyultak altípus szelektívnek (39,138) Posztreceptoriális hatások Az 5-HT 2 receptorok aktiválása (mindhárom altípus esetén), elsősorban a PLC fokozásán keresztül, az inozitol-foszfát és az intracelluláris Ca 2+ szint növekedését eredményezi (46,235). Az 5-HT 2A receptor stimuláció hatására bekövetkező PLC fokozódás minden esetben G-fehérje közvetítésével valósul meg (235). Az 5-HT vagy egyéb agonista hosszan tartó jelenléte mindhárom 5-HT 2 receptor altípust deszenzitizálja (231), de agonisták iránti érzékenységük és a deszenzitizációt eredményező mechanizmusok altípusonként (különösen az 5-HT 2A versus 5-HT 2C esetén) eltérhet (55). Az 5-HT 2A receptorok ingerlése egy biokémiai kaszkádot eredményez, amely számos gén, beleértve a BDNF, megváltozott expresszálódásához 13

14 vezet (271). E hatás kapcsolatba hozható az ismételt antidepresszáns kezelés során tapasztalható fokozott BDNF expresszióval (86). Feltételezhetjük, hogy ez utóbbi változások az agyi szinaptikus kapcsolatok módosulásához vezetnek, hozzájárulva ezáltal az antidepresszánsok terápiás hatékonyságához (37). Az 5-HT 2 receptorok aktiválása számos agyterületen neuronális excitációt eredményez. Altípus szelektív anyagok segítségével azonban meglehetősen kevés vizsgálatot végeztek, amelyekből azonban arra következtethetünk, hogy a válaszok egy részéért az 5-HT 2A, másokért pedig az 5-HT 2C receptorok felelősek (3). Patkány piriform cortex szeletének interneuronjaiból történő intracelluláris elvezetések során arra a következtetésre jutottak, hogy a kérgi excitációt 5-HT 2A receptorok közvetítik. A szelektív MDL 100,907 és a nem szelektív 5-HT 2A receptor antagonisták egyaránt kivédték e neuronok szerotonerg ingerlését (180,244). Az LSD és DOI hatékony parciális agonistának bizonyult ebben a preparátumban (180). 5-HT-indukálta neuronális depolarizációt találtak nucleus accumbens, neocortex és gyrus dentatus hippocampi szelet-preparátumokban is, ahol a farmakológiai tulajdonságok alapján arra következtethetünk, hogy a hatást minden esetben az 5-HT 2A receptorokon keresztül valósul meg (4,9,209,224). Az 5-HT 2A receptorok ingerlését követő excitátoros válaszok a kálium-konduktancia csökkenésével jártak (3), azonban a PI jelpálya szerepe a hatás kialakulásában még nem bizonyított (37) Elektorfiziológiai jellemzők Az 5-HT 2 receptorok részt vesznek az LC noradrenerg sejtjeinek szabályozásában. Altatott patkányokban az 5-HT 2 receptorok stimulálása egyrészt megkönnyítette a noradrenerg sejtek szenzoros ingerlését, másrészt gátolta e neuronok spontán aktivitását (3). Továbbá mikrodialízist használva kimutatták, hogy az 5-HT 2 receptorok ingerlése gátolta a noradrenerg transzmissziót: a DOI és DOB kezelés csökkent noradrenalin felszabadulást eredményezett patkányok hippocampusában, illetve ennek ellenkezőjét tapasztalták ritanserin és spiperone kezelés esetén (80). Ugyancsak mikrodialízis segítségével igazolták, hogy éber patkányban az 5-HT 2 antagonisták fokozzák a noradrenalin felszabadulását (79). Bár a korábbi vizsgálatokban a noradrenalint 14

15 befolyásoló 5-HT 2 receptorok farmakológiailag 5-HT 2A jellegűnek bizonyultak, a közelmúltban kimutatták az 5-HT 2C antagonisták noradrenalin koncentrációt fokozó hatását (194). Az 5-HT 2 receptorok valószínűleg közvetett úton befolyásolják a noradrenerg transzmissziót, feltehetően az agytörzsi LC afferensein keresztül (3,106). Ezzel összhangban kimutatták, hogy az 5-HT 2 receptorokon keresztül kiváltható a nucleus prepositus hypoglossi neuronjainak aktivitása, mely terület a LC gátló bemeneteinek elsődleges forrása (45) Viselkedéses és egyéb fiziológiai mutatók Az 5-HT 2 receptorokat számos viselkedéses és fiziológiai mutatóval hozták összefüggésbe (103,149), azonban altípus szelektív anyagok hiányában, sok esetben kérdéses maradt, hogy az előidézett hatásokért melyik 5-HT 2 receptoraltípus felelős (37). Ennek ellenére bizonyos viselkedéses mutatók esetén valószínűsíthető az 5-HT 2A vagy az 5-HT 2C receptorok szerepe. Régóta elfogadott, hogy rágcsálókban a DOI és struktúr-analógjai, valamint az 5-HTP-hez hasonló 5-HT felszabadulást fokozó anyagok az 5-HT 2 receptorokon keresztül növelik a fejrázások gyakoriságát (111). Ma már bizonyítottnak tűnik, hogy a hatást 5-HT 2A receptorok közvetítik. Az a hatékonyság, amelyet a fejrázások kiváltásában mutatnak az anyagok, pozitívan korrelált 5-HT 2A kötőhelyek iránti affinitásukkal, ami viszont más kötőhelyekre nézve nem érvényes (11,239). Továbbá, a szelektív 5-HT 2A antagonisták, mint amilyen az MDL 100,907, hatékonyan kivédték a fejrázásokat, ezzel szemben az 5-HT 2B/2C antagonisták (SB A) nem (147,239). Emberben az 5-HT 2 receptorok közvetítik az LSD hallucinogén hatását (53). Az 5-HT 2 receptorok feltehetően szerepet játszanak a hallucinációk megjelenésében, mivel szoros összefüggés mutatható ki az 5-HT 2 agonisták hallucinogén hatékonysága és 5- HT 2A, 5-HT 2C kötőhelyek iránti affinitása között (102). Azonban az 5-HT 2C receptorok szerepe kérdéses, mivel a különböző állatmodellekben 5-HT 2C agonistaként ható m-cpp humán vizsgálatokban nem bizonyult hallucinogénnek (37). Tovább bonyolítja a képet, hogy az m-cpp bizonyos modellekben 5-HT 2A antagonista tulajdonságokkal is rendelkezik (37). 15

16 Az 5-HT 2A receptorok gátlása (például atípusos antipszichotikum clozapinnal vagy olanzepinnal) feltehetően szerepet játszik a pszichózisok extrapiramidális mellékhatásoktól mentes kezelésében, valószínűleg a striatális dopaminfelszabadulás fokozása révén (266). Az atípusos antipszichotikumok nagy affinitással kötődnek 5- HT 2A receptorokhoz (1993), és a schizophrenia kezelésének kimenetele összefüggésbe hozható az 5-HT 2A receptorok genetikai variánsaival (58). Továbbá, az 5-HT 2A receptor antagonisták (MDL 100,907) hatékonynak bizonyultak olyan állatmodellekben, amelyeket az atípusos antipszichotikumok hatásának előrejelzésére használtak (137). Patkányban az 5-HT 2A receptorok ingerlése fokozza a glutamát felszabadulását a kisagyban (122), valamint a CRH, béta-endorfin, ACTH, kortikoszteron, renin, prolaktin, oxytocin, vazopresszin releaset (24,25,26,33,60,272). Mivel a receptor aktiválása érösszehúzó hatású, és ez fokozottan jelentkezik hipertenzióban és atherosclerózisban, a ketanserint hipertensió kezelésére is használták (274). A receptorral kapcsolatos alvásvizsgálatok ismertetése egy későbbi fejezetben történik (lásd alább) Az 5-HT 2B receptor A receptor lokalizációja Az 5-HT 2B receptorok mrns-ének humán agyi expressziója meglehetősen alacsony mértékű (47,152). Alacsony koncentrációban, egér agyszövetben is kimutatták a jelenlétét (168), ez viszont patkány agyban mindeddig nem sikerült (94,95,153,226). A közelmúltban azonban, egy 5-HT 2B receptor-specifikus antitesttel végzett immunhisztokémiai vizsgálat patkány agyban is igazolta az 5-HT 2B receptorok jelenlétét (89). Az immun-festődés néhány agyterületre korlátozódott, éspedig a kisagyra, a laterális septumra, a dorzális hypothalamusra és a mediális amygdalára. A vizsgálatban 5-HT 2B - pozitívra festődő sejtek morfológiájuk alapján neuronális (és nem astrocyta) jellegűek voltak (89). 16

17 A receptor farmakológiája In vitro modellen vizsgálva a nem-szelektív 5-HT 2 receptor antagonisták (ICI 170,809, ritanserin, metergoline és LY 53857) hatékonyan kivédték az 5-HT 2B közvetítette hatásokat; kivételt képez ez alól az 5-HT 2A szelektív ketanserin (122). Az adrenerg α 2 receptor antagonista yohimbin és rauwolscine hatékony 5-HT 2B antagonista, alacsony 5- HT 2A és 5-HT 2C affinitással (39). A közelmúltban kifejlesztett SB A és SB szelektív 5-HT 2C/2B receptor antagonisták 50- illetve 100-szor kisebb affinitással kötődnek az 5-HT 2A -hoz és más receptorokhoz (145,147). Az SB bizonyult az első igazán szelektív 5-HT 2B receptor antagonistának, melynek 5-HT 2B szelektivitása 100-szorosa az 5-HT 2A és 5-HT 2C -nek (39). Egy sor tetrahydro-béta-carboline fokozott hatékonyságáról számoltak be az utóbbi években (14). Ilyen például az LY , amely humán klónozott receptorokon vizsgálva 100-szoros 5-HT 2B szelektivitással (9,7 pk i ) rendelkezik a 5-HT 2A és 5-HT 2C receptorokhoz képest, ám egyéb receptorokra nézve még nincsenek adataink (14). A közelmúltban szintetizált 5-HT 2B receptor antagonista SB nagy affinitással (pki = 8,58) kötődik az 5-HT 2B receptorokhoz (91), és kivédi a szelektív 5-HT 2B receptor agonista (BW723C86) centrális hatásait (144). Hozzáférhetőek ugyanakkor olyan agonisták is, amelyek rendelkeznek bizonyos fokú 5-HT 2B receptor szelektivitással. Az α-me-5-ht, az 5-HT 2B receptor teljes, nagy affinitású agonistája, kismértékben az 5-HT 2A és 5-HT 2C receptorokhoz is kötődik. Továbbá, az 5-methoxytryptamin 5-HT 2A és 5-HT 2C -hez viszonyított 5-HT 2B szelektivitása 20- illetve 400-szoros. Patkányagyban a BW 723C illetve 100-szor szelektívebb 5-HT 2B agonista, mint 5-HT 2C vagy 5-HT 2A, azonban humán klónozott receptorok esetén nem bizonyult ilyen szelektívnek (39,140) Posztreceptoriális hatások A klónozott humán és patkány 5-HT 2B receptorok aktiválása, a másik két 5-HT 2 receptorhoz hasonlóan, a PI hidrolízisét fokozza (152,238,276). A hatás erőssége az 5- HT 2B agonisták receptorkötő tulajdonságaitól függ (276). Patkány fundus preparátumában az 5-HT és számos triptamin analóg (beleértve az 5-17

18 methoxytryptamine-t) teljes agonistája az 5-HT 2B -nek, ezzel szemben a TFMPP és a quipazine parciális agonista, az m-cpp pedig gyenge parciális agonista tulajdonságokat mutat (39) Viselkedéses mutatók Rágcsálókban az 5-HT 2B receptorok ingerlése (BW 723C86) enyhe anxiolitikus hatást (140), hiperfágiát és a sztereotip mosakodás csökkenését eredményezte (147). Bár társas magatartás tesztben az 5-HT 2 receptor agonista BW 723C86 hatékony anxiolitikumnak bizonyult (hatását kivédte az 5-HT 2C/2B antagonista SB A), kevésbé volt hatékony konfliktus és X-maze tesztben (140,145). A szorongás csökkenését tapasztalták, ha az anyagot (BW 723C86) közvetlenül a mediális amygdalába fecskendezték, mely terület ugyanakkor gazdagon festődik 5-HT 2B immun-pozitívra (89,90). A receptor feltehetően a migrénes rohamok kiváltásában is szerepet játszik. A migrén kezelésére használt 5-HT 2 receptor antagonisták (methysergid, cyphroheptadine, pizotifen és mianserin) bár nem altípus szelektívek, valószínűleg az 5-HT 2B -n keresztül hatnak (135). Hipertenzív patkányoknál e receptorok közvetítik a bélfodor artériájának összehúzódását (279) ha pedig in vitro, egér kötőszöveti sejteken expresszálták a receptorokat, aktiválásuk a MAP kináz közvetítésével a sejtek osztódását eredményezte (156) Az 5-HT 2C receptor A receptor lokalizációja Az [ 3 H]-5-HT-t, [ 3 H]mesulergine-t és [ 3 H]-LSD-t ligandként alkalmazó autoradiográfiás vizsgálatok nagymennyiségű 5-HT 2C receptort találtak patkányok és más fajok choroid plexusában, továbbá alacsonyabb koncentrációban, az agykéregben (nucleus olfactorius, piriformis, cingulus és retrosplenicus), a limbikus rendszerben (nucleus accumbens, hippocampus, amygdala), és a bazális ganglionok (nucleus caudatus, substantia nigra) 18

19 területén (191,216). Az immun-hisztokémiával meghatározott 5-HT 2C kötőhelyek és a receptorfehérjét kódoló mrns agyi eloszlása összhangban áll az autoradiográfiás eredményekkel (1,189,191). Egyetlen kivételt képez a nucleus laterale habenulae területe, ahol nagy koncentrációban kimutatták az 5-HT 2C mrns-ét, a receptor mennyisége viszont kevés (191). Erre az lehet a magyarázat, hogy az 5-HT 2C receptor feltehetően preszinaptikusan helyezkedik el, legalábbis a habenulae területéről származó projekciók esetében (37). A periférián mindeddig nem sikerült kimutatni sem az 5-HT 2C receptorok, sem a receptort kódoló mrns jelenlétét (1,121) A receptor farmakológiája A klinikai és preklinikai vizsgálatok túlnyomó többsége az 5-HT 2C receptor funkciókat m-cpp segítségével vizsgálta. Az m-cpp az 5-HT 2C receptor parciális agonistája (138). Az m-cpp-nél szelektívebb MK HT 2C -hez való kötődése 25-szöröse az 5-HT 2A - nak, és mindkét receptor agonistája, ellentétben az m-cpp-vel, amely 5-HT 2A receptor parciális agonistája és antagonista tulajdonságokkal is rendelkezik (188). A közelmúltban szintetizált Ro nagy affinitással kötődik a humán klónozott 5- HT 2C -hez, amelyre nézve szelektívnek bizonyult 40 különböző receptorral szemben (143). A legtöbb 5-HT 2 receptor antagonista, mint például az LY 53857, ICI 170,809, ritanserin és mianserine nem tesz különbséget az altípusok között (138). Rendelkezésünkre állnak azonban olyan vegyületek is, amelyek az előbbieknél jobb farmakológiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Ilyen az SB A (147) és SB (145), melyeknek 5-HT 2C/2B szelektivitása 50- illetve 100-szorosa az 5-HT 2A - nak, és ugyancsak magas szelektivitást mutatnak az összes többi vizsgált receptorral szemben. Ezek a vegyületek azonban hasonló affinitással kötődnek az 5-HT 2A - és 5- HT 2B -hez. Két valóban szelektív antagonista, az SB , amelynek affinitása 9.0 pk i, 5-HT 2C szelektivitása legalább 100-szoros (146), és az RS , amely 8.4 pk i -s affinitással és 100-szoros szelektivitással rendelkezik (48). 19

20 Posztreceptoriális hatások Az 5-HT 2C receptorok ingerlése G-fehérje-kapcsolt mechanizmusokon keresztül fokozza a PLC sejten belüli aktivitását (46,133,233). Choroid plexus szövetpreparátumban a nem szelektív 5-HT 2 agonisták, mint a TFMPP, quipazine, DOM, m- CPP és MK 212, agonistaként viselkednek, de hatékonyság tekintetében csak az utóbbi éri el a szerotoninét (68,233) Elektorfiziológiai jellemzők Számos vizsgálat igazolta, hogy több agyterületen is kiváltható a neuronok excitációja az 5-HT 2C receptorok közvetítésével. A receptorok aktiválása patkány piriform cortexének piramis sejtjeit depolarizálja (244). A nucleus facialis motoneuronjai in vitro és in vivo körülmények között egyaránt aktiválhatóak 5-HT vagy 5-HT 2 agonisták lokális alkalmazásával, és a hatást feltehetően az 5-HT 2C receptorok közvetítik (3,155). A kezdeti in vitro vizsgálatokban a methysergide (nagy koncentrációban) blokkolta a motoneuronok válaszát, de a ketanserin vagy a spiperone nem (155). Ugyanakkor más vizsgálatokban, a hatást a ritanserin és a spiperone is kivédte (3). Az immunhisztokémiai próbák során azonban nem találtak 5-HT 2A receptorokat a nucleus facialis területén (200) mely eredmény kizárja az 5-HT 2A receptorok feltételezett szerepét a válaszok továbbításában Viselkedéses és egyéb fiziológiai mutatók A receptorok nagymértékű előfordulása a choroid plexusban először arra engedett következtetni, hogy a receptorok elsődlegesen a liquor képződés szabályozásáért felelősek (199) Ugyanakkor feltételezték, hogy e receptorok közvetítik a nem-szelektív 5-HT 2 receptor antagonisták (methysergide, pizotifen, cyproheptadine és mianserin) migrén profilakszisát (135,146,147). A receptorok aktiválása m-cpp segítségével hypofagiát, pénisz erekciót, orális diszkinéziát, hypomotilitást, hipertermiát és 20

21 szorongást okoz patkányoknál, nagy valószínűséggel az 5-HT 2C -n keresztül (28,31,36,138,183,195). Az 5-HT 2C szerepét igazolják azok a vizsgálatok, melyekben az 5-HT 2C/2B antagonista SB A és SB segítségével kivédték az m-cpp indukálta hipofágiát, hipolokomóciót és szorongást (140,145,147). Ehhez hasonlóan, a szelektív 5-HT 2C antagonista SB és RS egyaránt blokkolta az m-cpp indukálta hipofágiát, viszont a hipolokomóciót, feltehetően korlátozott agyi penetrációja miatt, az RS nem (48,141,146). Az 5-HT 2C receptort nélkülöző knock-out egér spontán konvulzióktól szenved, prokonvulzív tulajdonságokat mutat, valamint elhízás (a fokozott táplálék felvétenek köszönhetően) és kognitív zavarok jellemzik (8,118,260). Az m-cpp, mint szorongáskeltő és lokomóciót csökkentő anyag, hatástalannak bizonyult ezeknél az állatoknál (119,260). Felnőtt patkányoknál az 5-HT 2C antagonisták prokonvulzív és hiperfágiás hatását nem tapasztalták, amiért bizonyára a fejlődés és a neuroadapatatív változások tehetők felelőssé (146). A közelmúltban végzett agyi mikrodialízises vizsgálatok kimutatták, hogy az 5-HT 2C antagonisták fokozzák a nordarenalin felszabadulást a frontális cortexben és a dopamin releaset a nucleus accumbensben (77,194). Az adatokból arra következtethetünk, hogy a szerotonin az 5- HT 2C receptorokon keresztül tónusos gátló hatást fejt ki a mesocorticalis és mesolimbicus dopaminerg és noradrenerg projekciókra (37). A receptorral kapcsolatos szorongás- és alvásvizsgálatok ismertetése az alábbi fejezetekben történik HT 2 receptorok szerepe a szorongás közvetítésében A szorongás szabályozásában az eddigi kutatási eredmények alapján elsősorban az 5- HT 1A és az 5-HT 2C esetleg az 5-HT 3 receptornak tulajdonítanak jelentőséget (24), azonban a kérdés végleges eldöntését mindeddig megnehezítette az altípus szelektív anyagok hiánya. 21

22 2.3.1 Az m-cpp anxiogén hatásai experimentális modelleken Már a korábbiakban feltételezték, hogy az emberi szerotonerg rendszer kutatására talán a legszélesebb körben használt m-cpp legtöbb hatását legyen szó magatartásról, neuroendokrin válaszról vagy egyéb fiziológiai paraméterekről az 5-HT 2C receptorokon fejti ki (24). E tekintetben a klinikai és állatkísérletes adatok között nincs ellentmondás (24,27,134,203,204). Mivel az m-cpp a trazodon metabolitja, klinikai vizsgálatokban engedélyezett a használata. Mindezeknek köszönhetően a vegyület az 5- HT 2C receptor által közvetített válaszok, vagyis e receptor funkcióját célzó kutatások egyik legfontosabb eszközévé vált (24,27,134,203,204). Az m-cpp rágcsálókon, majmokon és embereken egyaránt kétségtelenül szorongáskeltő hatású (23). A különböző szorongástesztek (társas magatartás teszt, light-dark box, elevated plus maze vagy az open-field teszt) eredményei egybehangzóak ebben a tekintetben (24,99,148). Az m-cpp fokozza a sztereotip mosakodást (selfgrooming), amely egy a szorongással összefüggő, bizonyos tekintetben a kényszerbetegségre jellemző rituális kézmosás megfelelője rágcsálóknál (24,31,32). Ugyanakkor fokozza a szimpatikus idegrendszeri aktivitást, emeli a noradrenalin koncentrációt, a vérnyomást, a testhőmérsékletet, valamint számos neuropeptid illetve hormon, például a CRH, vazopresszin, oxytocyn, ACTH, prolaktin, béta-endorfin, adrenalin, aldoszteron, renin felszabadulását kiváltja (24,26,29,30,31,32,33,34,35,36, 59). A farmakológiai vizsgálatok alapján nagy a valószínűsége annak, hogy ezek zömét az 5-HT 2C receptorok közvetítik (24,26,31,34,36,148). Igazolódott, hogy a szisztémásan adagolt m-cpp centrális hatásainak egy része (pl. CRH, ACTH, kortizol/kortikoszteron, oxytocyn, béta-endorfin, prolaktin, sőt, néhány magatartás-válasz is) a hypothalamus paraventricularis magjának közvetítésével jön létre (26,32,59) Az m-cpp hatásai egészséges személyekben és szorongásos kórképekben Humán vizsgálatokban az m-cpp fokozza a szorongást (szorongásmérő skálákon elért magas pontértékek, ACTH és kortizol szint növekedés), sőt pánikrohamot is kiválthat, akárcsak a yohimbin, koffein, kolecisztokinin, laktát infúzió vagy a CO 2 belélegzése 22

23 (10,24,27,64,134,203,204). Ez a hatás pánikbetegekben általában erőteljesebb (24,64,203,204). Kényszerbetegségben viszont a fentiek közül egyedül az m-cpp hatására jönnek létre kényszergondolatok, rituális magatartásválaszok (24,203,204). A szorongás mellett az m-cpp megváltoztatja a hangulatot, egyesekben például eufóriát, másokban depresszióhoz hasonló állapotot idéz elő, jelentősen befolyásolhatja a közérzetet, alkoholbetegségben fokozza az ital iránti hiányérzetet, migrénes betegekben tipikus migrénes rohamot vált ki (10,24,202). Ezen kívül megváltoztatja az alvásstruktúrát és fokozza a stresszhormonok (pl. ACTH, kortizol, oxytocyn, prolaktin, TSH) szekrécióját, emeli a testhőmérsékletet, fokozza a szimpatikus aktivitást, emeli a vérnyomást (24,27,203,204). A hatások rágcsálókon, majmokon és emberen vizsgálva egyaránt létrejönnek, általában igen hasonló módon. A szerotonerg rendszer komplexitását mutatja, hogy a különböző válaszok létrejötte időben nagy különbségeket mutathat. Az ACTH és oxytocyn válasz gyakorlatilag azonnal az m-cpp felszívódása után, míg például a migrénes tünetek 4-9 órával később jönnek létre (24,27) Az 5-HT 2 receptor antagonisták hatása a szorongásra Bizonyos szorongásos állatmodellen végzett vizsgálatok alapján az 5-HT 2 receptor antagonisták szorongáscsökkentőnek bizonyultak, azonban a hatás nem mindig volt egyértelmű és gyakran nem dózisfüggő. Az 5-HT 2 receptor antagonista, ritanserin egyes klinikai vizsgálatokban hatékony szorongásoldónak bizonyult (54), más vizsgálatokban viszont ezzel ellentétes hatást eredményezett (114). Az 5-HT 2 receptoroknak a depresszió patomechanizmusában betöltött szerepe meglehetősen homályos. Krónikus lítium, hagyományos antidepresszáns kezelés, és elektrokonvulzív terápia hatására megváltozik az agyi 5-HT 2 receptorkötőhelyek száma (110,123,160,251,277). Ez a változás a terápiától függően akár ellentétes is lehet (elektrokonvulzív terápia növeli, az antidepresszáns kezelés csökkenti a receptorkötőhelyek számát), ami arra utal, hogy a különböző típusú depressziók kezelése, különböző változásokat eredményezhet (110,160). Habár sok antidepresszáns nagy affinitással kötődik az 5-HT 2 receptorokhoz, receptor affinitásuk nem korrelál terápiás hatékonyságukkal (162). 23

24 Az SSRI antidepresszánsok krónikus adagolás során, klinikai és experimentális vizsgálatokban egyaránt gátolják az m-cpp, valamint más, például endogén anyagok szorongáskeltő hatását (203,204,261,262). Míg azonban az SSRI antidepresszánsok szorongásoldó hatásának kialakulásához hetekre van szükség, az 5-HT 2C receptor gátlása akut szorongáscsökkentő hatást eredményez (24,139). Akutan ugyanis az SSRIok szorongáskeltők, amit magatartástesztek (csökkent társas magatartás, fokozott sztereotip mosakodás) és biokémiai, neuroendokrin vizsgálatok (c-fos válasz az amygdalában és a paraventriculáris nucleusban, valamint fokozott ACTH és kortikoszteron szekréció) egyaránt alátámasztanak (56,73,98,214,261,262). Az SSRIok, hatásmechanizmusukat tekintve feltehetően az 5-HT 2C receptorok válaszkészségét csökkentik (deszenzitizálják) a krónikus kezelések során. Mindezek alapján érthető, hogy a szelektív 5-HT 2C antagonisták kutatása az érdeklődés középpontjába került A Fawn-Hooded patkánytörzs, mint a depresszió és a szorongásos zavarok genetikus modellje Az FH patkányokat három törzs, a W, a Long-Evans és a barna törzs keresztezésével hozták létre 20 évvel ezelőtt a Michigan-i Egyetemen (173). Egyes feltételezések szerint az FH állatok a szerotonerg rendszer bizonyos zavarával jellemzett neuropszichiátriai megbetegedések genetikus modelljének tekinthetőek. A felfokozott éberséggel rendelkező FH állatoknál stresszhelyzetben gyakoribbak a dermedési reakciók (215), továbbá izoláltan tartva kevésbé gyarapszik testsúlyuk, mint az egyéb törzseké (19,278). A W törzshöz képest az FH patkányok fokozott alkohol-preferenciát mutatnak (215), és ez a tulajdonság gyakran fokozott félelemi reakciókkal párosul más beltenyésztésű patkány törzseknél (81,237). Az FH állatok számos magatartási és farmakológiai tulajdonság tekintetében hasonlóságot mutatnak olyan neuropszichiátriai megbetegedésekkel, mint a depresszió, alkohol abúzus, szorongásos zavarok (5,16,20). Ugyanakkor ezek a betegségek gyakran szociális zavarral, szociális fóbiával párosulnak (172,192,210). 24

25 2.4 Az 5-HT 2 receptorok alvásszabályozásban betöltött szerepe Több évtizeddel ezelőtt felmerült az a gondolat, hogy az 5-HT alapvető szerepet játszik az alvás-ébrenléti ciklus szabályozásában (52,131,150). Azonban az alváskutatásban végbement több mint 30 éves fejlődés ellenére még mindig vitatott, hogy az 5-HT hogyan és milyen receptorokon keresztül fejti ki alvás-ébrenlétre gyakorolt hatását (41,227). A szerotonerg rendszerrel kapcsolatos tudományos és klinikai kutatások elmúlt két évtizedben tapasztalható intenzitásfokozódása, többek között az 5-HT hatását közvetítő receptorok megismeréséhez vezetett, és az 5-HT alvásban betöltött szerepének vizsgálatához is új lendületet adott. Az alváskutatások elsősorban az 5-HT 1 és 5-HT 2 receptorokra és kismértékben az 5-HT 3 receptorokra korlátozódtak (227,280). Az utóbbi években az 5HT 7 receptor szerepe is felmerült (275) A kutatásokat sokáig megnehezítette, hogy kevés receptor altípus-szelektív vegyület állt rendelkezésre. Az eddigi vizsgálatok kimutatták, hogy a szelektív 5-HT 2 receptor agonisták dózisfüggően növelik az ébrenlét és csökkentik a NREM időtartamát (82,85,199). A hatás szelektív 5-HT 2 receptor antagonistákkal kivédhető (82,85,199). Az éberségi szint fokozódásában résztvevő 5-HT 2 receptorok a thalamusz retikuláris magvaiban, az alvási orsók szabályozásában szerepet játszó 5-HT 2 receptorok pedig a különböző retikuláris és kortikális relé sejteken találhatóak (250). A thalamikus 5-HT 2 receptorok feltehetően a tüskehullám-mintázatok megjelenésében is szerepet játszanak (158). Az 5-HT 2 receptor antagonistákkal végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a ritanserin fokozza a NREM időtartamát, mind emberben, mind patkányban (42,75,82,83,84,85,124,125,243,246). A napszaki ritmus azonban befolyásolja a ritanserin alvás-hatását, ezért ha az anyagot az aktív periódus kezdetekor adják, nem jelentkezik számottevő változás az alvás struktúrájában (83). A ritanserin nem gátolja az SSRI-ok éberséget fokozó hatását, csupán hozzájárul az éberséget követő NREM növekedéshez (42), ami arra utal, hogy az éberség fokozódásában az 5-HT 2 mellett más 5-HT receptorok is részt vesznek, mint például az 5-HT 1A (92). Mindent egybevetve kétségtelen, hogy az 5-HT 2 receptorok az ébrenlét fenntartásában játszanak szerepet, viszont arra vonatkozóan, hogy az 5-HT 2 receptor antagonisták vigilanciára kifejtett hatása milyen receptor altípus blokkolását igényli, csak találgatások születtek (243). Bár az 5-HT 2 antagonisták szerepe a REM alvás szabályozásában nem egyértelmű, általában 25

26 elmondható, hogy az 5-HT 2 antagonisták áltál kiváltott NREM fokozódás többnyire a REM alvás és ébrenlét kárára történik (82). Az alvásfázisok EEG-jének teljesítmény sűrűségét elemezve (Fast Fourier Transformation), azt találták, hogy a ritanserin kezelés hatására fellépő alvás minőségileg eltér az alvásmegvonás után tapasztalható alvástól (50). Az elalvás előtti ritanserin és egyéb 5-HT 2 receptor antagonistával történő kezelések fokozzák az alacsony frekvenciájú EEG aktivitást (delta hullámok), patkányban és emberben egyaránt (50,78). Azonban megfelelő receptoraltípus-szelektív anyagok hiányában még nem sikerült megállapítani, hogy a ritanserin alvást fokozó és delta teljesítményt növelő hatása mely 5-HT 2 receptor altípusokon keresztül valósul meg. 26

27 3 CÉLKITŰZÉSEK Jelen dolgozat a szerotonerg rendszerrel kapcsolatos élettani és klinikai indíttatású állatkísérletes vizsgálatok eredményeire épül. Az ismert legalább 18 különböző 5-HT receptor közül a vizsgálatok tárgyát az 5-HT 2 receptor család képezi (5-HT 2A, 5-HT 2B és 5-HT 2C ). Szakirodalmi adatok alapján ismeretes, hogy a szorongásos megbetegedések gyakran alvászavarokkal párosulnak. A szorongás megjelenésében az 5-HT 2 receptorok fontos szerepet töltenek be, ugyanakkor az 5-HT 2 receptorok ingerlése vagy gátlása jelentősen befolyásolja a vigilanciaszint változását. A munkám során arra keresem a választ, hogy: 1) az 5-HT 2 receptor-családon belül melyik altípus aktiválása okozza a szorongás megjelenését, valamint a) milyen a szerotonin anyagcsere-zavarral rendelkező FH állatok magatartása szorongáskeltő helyzetben, és b) mutatkozik-e eltérés az 5-HT 2 receptorok közvetítette szorongás mértékében FH patkányok és más törzsek között 2) az 5-HT tónusos mélyalvást gátló hatása az 5-HT 2A, 5-HT 2B vagy az 5-HT 2C receptorok közvetítésével jön-e létre, valamint a) a lassúhullámú alvást fokozó 5-HT 2 receptor antagonista ritanserin milyen változásokat idéz elő az EEG teljesítmény-sűrűségében, és ezeket a változásokat melyik 5-HT 2 receptor altípus közvetíti 3) az 5-HT 2 receptor altípusok szelektív gátlásával létrehozható-e kifejezett szorongásoldó hatás, és ha igen, ez a nyugtató, altató hatás következménye-e? 27

28 4 ANYAGOK ÉS MÓDSZEREK Az állatkísérleteket az Állatvédelmi Törvénynek, valamint a nemzetközi előírásoknak megfelelően végeztük. 4.1 A szorongás vizsgálata Az állatok és tartásuk A vizsgálatokat hím Sprague-Dawley (SD, Crl:CDRBR, Charles River, Magyarország), Wistar (W, Crl:(WI)BR, Charles River, Magyarország) és Fawn-Hooded (FH, IRL/N Inbr. Gen at Jean Dodds, F33, Charles River, Németország) patkányokon ( g) végeztük. A standard körülmények között tartott állatok (ketrecenként négy) a szabványos tápot (CRLT AM, Charles River, Magyarország) és a vizet szabadon fogyaszthatták. A helységek állandó hőmérséklete (21 ± 1 o C) és 12 órás sötét/fény periodicitása (a világítás kezdete 06:00) biztosítva volt Társas magatartás teszt Legalább két héttel a vizsgálatok megkezdése előtt az állatokat négyesével elkülönítettük. A kezelésekhez a patkányokat véletlenszerűen választottuk ki. Két teszthelyzetet alkalmaztunk. Gyengén megvilágított (5 lux), ismert aréna esetén: a vizsgálatokat megelőzően, három alkalommal, az állatokat fiziológiás sóoldattal kezeltük és az arénába helyeztük. Az erősen megvilágított (300 lux), ismeretlen aréna esetén: az állatokat csak a kezelésekhez szoktattuk, anélkül, hogy megismerhették volna az arénát. A patkányok a társas magatartás tesztben egy számukra ismeretlen, idegen állattal kerültek össze, amelynek testsúlya legfeljebb 15 g-mal (<5%) tért el a vizsgált állatétól. A teszthelyzetben szereplő állat-pár azonos módon volt szoktatva és kezelve. Minden teszthelyzetet követően, a szaganyagok eltávolítása érdekében, az arénákat 28

29 nedves, enyhén mosószeres anyaggal kitisztítottuk, majd szárazra töröltük. A 7,5 perces vizsgálatokat véletlenszerű sorrendben, 9:00 és 13:00 óra között végeztük. A megvilágított aréna (60x60x40 cm), az aljára festett vonalak segítségével, 10 x 10 cm 2 területekre volt felosztva. Az állatok magatartását videoszalagra rögzítettük. Az így készült felvételeket egy számítógépes program segítségével, a kezeléseket nem ismerő, de a magatartási egységek felismerésében nagy tapasztalattal rendelkező személy értékelte. A következő magatartási egységeket soroltuk a társas magatartási formák közé: a társ szaglása, genitális részének szaglása, békés követése, tisztítása, agresszív tisztítása, üldözése, harapása, ütése, rúgása, meglökése, átbújás alatta, átmászás fölötte, domináns és szubmisszív testtartás és birkózás a társsal. Agresszív viselkedésként értékeltük a társ agresszív tisztítását, üldözését, harapását, ütését, rúgását, meglökését, a domináns és szubmisszív testtartást valamint a birkózást. Pontoztuk ezen kívül az ágaskodást, a vonalkeresztezést és a sztereotip mosakodást A kezelések Az SB (6-chloro-5-methyl-1-[(2-[2-methylpyrid-3-yloxy]pyrid-5-yl(carbomoyl] indoline)dihydrochloride, Sigma-Aldrich, Budapest, Magyarország), sertralin hydrichloride és fluoxetin hydrochloride (mindketttő az EGIS Gyógyszergyár RT., Budapest, Magyarország jóvoltából) anyagokat 10 %-os 2-hydroxypropyl-βcyclodextrin-ben (Research Biochemicals International, Natick, MA, USA) oldottuk fel. A WAY maleate (N-[2-[4-(2-methoxyphenyl)-1-piperazinyl]ethyl]-N-2- pyridinyl cyclohexanecarboxamide maleate, Research Biochemicals International, Natick, MA, USA) és az m-cpp (meta-chlorophenylpiperazine hydrochloride, Research Biochemicals International, Natick, MA, USA) oldása fiziológiás sóoldatban történt. A WAY el subcutan, az összes többi anyaggal intraperitonealisan kezeltünk, 1 ml/kg-os oldatot használva. Az SB perccel, a WAY perccel előzte meg az SSRI illetve az m-cpp kezelést, amelyet az állatok 20 perccel a vizsgálat előtt kaptak. 29