Journal of Neurological Sciences [Turkish] 27:(2)# 23;139-149, 2010 http://www.jns.dergisi.org/text.php3?id=354 Araştırma Yazısı İzole Sıçan Sural Sinirlerinde 4-Aminopiridin Tetiklemeli Potansiyellere Okskarbazepin'in Etkisi Mustafa GÜVEN 1, İbrahim KAHRAMAN 1, Filiz KOÇ 2, Hacer BOZDEMİR 2, Yakup SARICA 2, İsmail GÜNAY 1 1 Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi, Biyofizik Anabilimdalı, Adana, Türkiye 2 Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi, Nöroloji Anabilimdalı, Adana, Türkiye Özet Amaç: Okskarbazepin nöropatik ağrıların tedavisinde kullanılan bir ilaçtır. Sıçan sural sinirlerinde yapılan bu çalışmada, okskarbazepin'in bileşik sinir aksiyon potansiyeli (BAP) amplitüdüne ve nöropatik ağrılarda önemli bir rolü olan depolarize edici art potansiyellere etkisi incelendi. Materyal ve Metod: Araştırmalar, elektrofizyolojik bir yöntem olan sukroz-gap tekniği ile Wistar türü sıçanların izole sural sinirlerinde yapıldı. 0,1, 0,2, 0,4 ve 0,8 mm konsantrasyonlarındaki okskarbazepin'in, BAP ve 2 mm 4-aminopiridin (4-ap) ile oluşturulan art potansiyellere etkisi araştırıldı. Bulgular: Okskarbazepin tüm konsantrasyonlarında BAP genliğini konsantrasyon-frekans bağımlı olarak anlamlı azaltarak yükselme ve ½ düşme süresini uzattı (P<0,01). Tonik iletim blokları 0,1 mm; %14,7 ± 1,7, 0,8 mm; %73,3 ± 3,0 ve 100Hz deki fazik bloklar 0,1 mm; %15,9 ± 1,4, 0,8 mm; %96,6 ± 3,3 (n=6) olarak belirlendi. 4-ap, BAP düşme fazını uzatarak depolarize edici art potansiyeller oluşmasına neden oldu. Ayrıca, okskarbazepin, 4-ap'li ortamda oluşturulan depolarize edici art potansiyellerin genliğini, BAP genliğine oranla daha fazla düşürdü. Sonuç: Bulgular, yüksek oranda duyusal akson içeren sural sinirlerde, okskarbazepin'in nöropatik ağrıların oluşmasında önemli rolü olan depolarize edici art potansiyelleri azaltabileceğini gösterdi. Araştırma sonuçlarının, okskarbazepin'in duyusal sinirlerdeki etkisinin ve nöropatik ağrıların tedavisindeki rolünün daha iyi anlaşılmasında yararlı olabileceğini düşünüyoruz. Anahtar Kelimeler: Okskarbazepin, sural sinir;nöropatik ağrı;aksiyon potansiyeli;depolarize edici art potansiyel The Effects of Oxcarbazepine on 4-Aminopyridine-Induced Afterpotentials on Isolated Rat Sural Nerves Abstract Objective: Oxcarbazepine is used for the treatment of neuropathic pain syndromes. In the present study, we have investigated the effect of oxcarbazepine on the amplitude of compound action potentials (CAP), and the depolarizing after-potentials induced by 4- aminopyridine in the rat sural nerves which plays an important role of the neuropathic pain. Material and Method: The experiments were conducted with sucrose-gap technique, which is an electrophysiological method on the isolated wistar rat sural nerves. Effects of oxcarbazepine at 0.1-0.8 mm on the nerve conduction and 4-aminopyridine (4-ap) induced depolarizing after potentials were investigated. 139
Results: All concentrations of oxcarbazepine exerted a significant concentration- and frequency dependent reduction in the amplitude of CAP, and prolonged the rising and the ½ falling phase of the CAP (P<0.01). The tonic blocks were measured as 0.1 mm; 14.7 ± 1.7%, 0.8 mm; 73.3±3.0%, and the phasic blocks (100Hz) were 0.1 mm; 15.9 ± 1.4%, 0,8 mm; 96.6±3.3% (n=6). 2 mm 4-ap prolonged the falling phase of CAP and produced a depolarizing after-potential. Oxcarbazepine reduced the amplitude of the depolarizing afterpotential, which was more pronounced than that of the amplitude of the CAP in the presence of 4-aminopyridine. Conclusions: The findings showed that oxcarbazepine may reduce the amplitude of depolarizing afterpotentials in the rat sural nerves which contributes to sensory signaling and may play a role in neuropathic pain. We concluded that the results may be relevant to our understanding of effect of oxcarbazepine on sensory nerves and its therapeutic role on neuropathic pain. Keywords: Oxcarbazepine; sural nerve; ion channels; depolarizing afterpotential; anticonvulsant drug GİRİŞ Okskarbazepin (10,11-dihydro-10-oxocarbamazepine) epilepsi tedavisinde yaygın olarak kullanılan ve antiepileptik bir ilaç olan okskarbamazepin'in kimyasal türevidir. Okskarbazepin antiepileptik olarak kullanılan bir ilaç olmasının yanı sıra trigeminal nevralji gibi nöropatik ağrılarda da etkili olarak kullanılabilmektedir ve nöropatik ağrılardaki etkinliği klinik çalışmalar (26,30) ve hayvan deneyleri ile gösterilmiştir (1,6). Okskarbazepin'in antiepileptik etki mekanizmasına yönelik araştırmalar, bu ilacın nöronlardaki voltaj kapılı Na + kanallarında blok oluşturduğunu ve böylece aksiyon potansiyeli (AP) iletimini engellediğini göstermiştir. Okskarbazepin'in nöropatilerdeki analjezik mekanizmasının da Na + kanallarının blokajı yoluyla olabileceği bazı çalışmalarda bildirilmektedir (19,28). Periferik sinir sisteminden kaynaklanan nöropatik ağrının oluşumunda, nöron/akson üzerinde bulunan voltaj kapılı Na + kanallarının önemli rolü bulunmaktadır. Bilindiği üzere voltaj kapılı Na + kanalları, nöron zarlarında bulunan ve seçici olarak Na iyonlarını geçiren büyük protein kanallardır. Bu kanallar duyusal aksonların uyarılabilirliğinde ve ağrı sinyallerini içeren aksiyon potansiyellerinin taşınmasında anahtar rol oynamaktadır. Elektriksel uyarılabilirliği yükselmiş nöron zarlarının normaldışı (spike şeklinde) depolarizasyonlar üretmekte ve bu durum primer nöropatik ağrı sinyali olarak isimlendirilmektedir (4). Art potansiyellerin nöropatik ağrılardaki rolünün incelenmesi nöropatik ağrıların tedavisine katkıda bulunabilecek önemli bir konudur. Hızlı kinetikli voltaj kapılı K + kanal blokeri olan 4-aminopiridin (4-ap), nöron/akson kaynaklı epileptik deşarjları oluşturmak için deneysel amaçlarla kullanılan bir kimyasal maddedir (3). 4-ap nin bu özelliği kullanılarak beyin, sıçan siyatik sinir ve arka köklerinde oluşturulan epileptiform deşarjlar üzerinde çalışmalar bulunmaktadır (16,27). Periferik sinirlerin 4- ap etkisinde bırakıldığında, aksiyon potansiyelini takiben gecikmiş depolarizasyon olarak da adlandırılan, depolarize edici art potansiyellerin oluştuğu başka araştırıcılar tarafından da rapor edilmiştir (18). Daha önce sıçan siyatik sinirlerinde yapılan bir çalışmamızda, 4-ap'li ortamda voltaj kapılı K + kanallarının bloklanması ile oluşan depolarize edici art potansiyellerin bir antiepileptik ilaç olan Lamotrigine tarafından baskılanabileceği gösterilmişti (8). Lamotrigine gibi bir antiepileptik ilaç olan okskarbazepin'in duyusal sinirlerde aksiyon potansiyeli iletimini nasıl etkilediğinin bilinmesinin bu 140
ilacı kullanan klinisyenlere ve diğer araştırıcılara katkıda bulunabileceğini düşünüyoruz. Bu nedenle çalışmamızda, duyusal sinirlerin nöropatik ağrı sinyallerinin iletiminde önemli rol oynaması nedeniyle, deneylerimizde yüksek oranda duyusal aksonlardan (~%97) oluşan sıçan sural sinir demetleri kullanıldı (23). Okskarbazepin'in farklı konsantrasyonlarının bileşik aksiyon potansiyeli iletimine ve 4-ap etkisiyle ortaya çıkarılan depolarize edici art potansiyellere etkisi araştırıldı. Araştırmalarda in-vitro ve elektrofizyolojik bir yöntem olan sukroz-gap yöntemi kullanıldı. GEREÇ VE YÖNTEM Araştırmalarımızda kullanılan Wistar türü sıçanlar (220-250 g) servikal dislokasyonla öldürüldükten sonra hızlıca sural sinirleri çıkarılarak %95 O 2 +%5 CO 2 gaz karışımı ile gazlandırılan krebs çözeltisinde dış kılıfları alındı. Elektrofizyolojik ölçümler için modifiye sukroz-gap yöntemi kulanıldı (7). Kısaca, sukroz-gap sistemi dört küçük bölmeden oluşmakta ve sinir dokusu bu bölmeler arasına yerleştirilmektedir. Daha sonra bölmelerin arası silikon-vazelin karışımı ile izole edilmektedir. Her bir bölmenin perfüzyon sistemi ayrı olup çözeltilerin (Krebs, sukroz ve KCL) perfüzyon hızı 1-2 ml/dakikadır. KCL ve Krebs bölmesi arasındaki potansiyel farkı yüksek empedanslı bir amplifikatör ile yükseltilerek dijital kayıt ortamına verilmektedir. Sukroz-gap sistemine ait ek bilgiler Şekil 1A'da gösterilmiştir. Deneylerimizde önce dış kılıfları alınan sural sinir demetleri sukroz-gap aparatına konuldu ve sonra 30-40 dakika kararlı dengeye ulaşması için beklendi. Ardından tonik (tek uyarı) ve fazik (0,05 ms süreli supramaksimal 20 pulsdan oluşan 10, 40 ve 100 Hz'lik uyarı trenleri) uyarılar kullanılarak kontrol bileşik aksiyon potansiyeli (BAP) kayıtları alındı. Daha sonra 30 dak süresince Krebs içinde çözünmüş Okskarbazepin etkisinde bırakıldı ve tonik-fazik uyarılar ile BAP kayıtları tekrar alındı. Okskarbazepin'in 4- ap'li ortamdaki etkisini belirlemek için sinirler 1 mm 4-ap Krebs içinde 30 dakika süre ile perfüze edildi ve kontrol kayıtları alındıktan sonra 2mM 4-ap + 0,2 mm okskarbazepin perfüze edildi ve sonrasında tonik-fazik uyarılar ile BAP kayıtları tekrar alındı. Deneylerde, Grass S-48 stimülatör ve stimülatör programlayıcı, stimulus izolasyon ünitesi (SIU5), DAM 80 (WPI) fark amplifikatörü, dijital storage osiloskop ve MP150 veri kaydetme sistemi kullanıldı. Deney verilerinin analizinde Acqnowledge 3.8.1 yazılımı kullanılarak BAP'ların genlikleri, yükselme süreleri ve ½ düşme süreleri ile depolarize edici art potansiyellerin genlikleri ölçüldü (Şekil 1B,D). Okskarbazepin uygulamasından sonra, tonik uyarılar ile ölçülen BAP genliklerindeki kontrole göre yüzde azalma oranı tonik blok, fazik uyarılar sonrasındaki ise fazik blok olarak tanımlandı (Şekil 1C). Çalışmalar için Çukurova Üniversitesi Tıp Fakültesi Etik kurul onayı alındı ve hayvanla ilgili bütün işlemlerde Guide for the Care and Use of the Laboratory Animals kurallarına uyuldu. Okskarbazepin, Novartis Pharma AD, Basel, Switzerland, 4-aminopiridin ve diğer kimyasallar Sigma Chemicals (St. Louis, MO, U.S.A.) firmasından temin edildi. Okskarbazepin'in 0,1, 0,2, 0,4 ve 0,8 mm konsantrasyonları %0,1 DMSO içinde eritildikten sonra Krebs içine eklendi ve yukarıda belirtilen deney protokolu süresince sinir demetlerinden perfüze edildi. Ayrıca sukroz-gap sisteminde aşağıdaki çözeltiler kullanıldı (mmol olarak): İzotonik sukroz; 320 mm, Krebs; 124,0 NaCl, 3,0 KCl, 1,3 NaH 2 PO 4, 2,0 MgCl 2, 2,0 CaCl 2, 26,0 NaHCO 3, ve 10,0 dekstroz. KCl çözeltisi; 120,0 KCl, 7,0 NaCl, 1,3 NaH 2 PO 4, 2,0 MgCl 2, 26,0 NaHCO 3, ve 10,0 dekstroz. Çözeltilerin hazırlanmasında, deiyonize-bidistile su kullanıldı ve ph 7,4 olacak şekilde ayarlandı. Ayrıca çözeltiler 95% O 2 + 5% CO 2 karışımı ile gazlandırılarak sukroz- 141
gap sisteminden 1-2 ml/dak hızla perfüze edildi. Deneyler 22-25 ºC sıcaklıkta yürütüldü. Parametrelerin karşılaştırılmasında Student-t test kullanıldı. Anlamlılık düzeyi olarak p<0,05 seçildi ve deney sonuçları ortalama ± standart hata olarak ifade edildi. BULGULAR Wistar türü sıçanlardan elde edilen sural sinir demetleri minimum 30 dakika süre ile sukroz-gap sisteminde krebs ile perfüze edildikten sonra tonik uyarılarla (tek supramaksimal puls) kontrol değerleri alındı. Bu değerler şunlardır; BAP genliği: 31,0±2,7 mv (n=8), yükselme süresi: 732 ± 64 µs (n=8), ½ düşme süresi: 718 ± 52 µs (n=8). Daha sonra farklı konsantrasyonlardaki okskarbazepin (0,1, 0,2, 0,4 ve 0,8 mm) ile 30 dak. süreyle perfüze edildi ve ilaç kayıtları alındı. 0,8 mm'dan daha yüksek okskarbazepin konsantrasyonları 100Hz uyarılarda tam iletim bloğu gerçekleştiği için kullanılmadı. Perfüzyon süresi sonunda tüm konsantrasyonlarda tonik uyarılar ile alınan genlik değerlerinde anlamlı (p<0,001) azalma görüldü ve iletim blokları gelişti. Şekil 2A da iletim bloğunun konsantrasyon ve uyarı/iletim frekansına göre değişimi gösterilmiş, Şekil 2B de ise tonik ve 100Hz fazik iletim blokları karşılaştırılmıştır. Okskarbazepin etkisiyle gelişen BAP genliklerinde ve BAP sürelerindeki değişimler kontrol değerlerinin yüzdesi olarak verilmiştir. Okskarbazepin'in kontrol değerlerine göre sural sinirlerde oluşturduğu tonik iletim blokları şunlardır; 0,1 mm; %14,1 ± 1,7 (n=6), 0,2 mm; %25,2 ± 2,4 (n=6), 0,4 mm; %43,4 ± 3,2 (n=6) ve 0,8 mm; %73,3 ± 3,0 (n=6). 0,4 ve 0,8 mm okskarbazepin'in tonik uyarılarda BAP genliğini azaltıcı etkisi gösteren örnek BAP kayıtları Şekil 3A da verilmiştir (p<0,01). Fazik testlerde ise 10, 40 ve 100 Hz supramaksimal uyarılar kullanılarak okskarbazepin'in uyarı frekansına göre BAP genliğini nasıl etkilediği incelendi ve uyarı frakansı yükseltildikçe iletim bloklarının da arttığı gözlendi (p<0,01). Konsantrasyon ve uyarı frekansına (10, 40 ve 100 Hz) bağlı gerçekleşen iletim blok değerleri şek. 2A ve B de gösterilmiştir. En yüksek uyarı frekansı olan 100 Hz de ölçülen iletim blokları şunlardır; 0,1 mm; %15,9 ± 1,4 (n=6), 0,2 mm; %32,8 ± 2,8 (n=6), 0,4 mm; %65,8 ± 3,7 (n=6) ve 0,8 mm; %96,6 ± 3,3 (n=6). Aksonların ardışık uyarılara verdikleri AP yanıtları uygulanan ilacın iletim bloğu oluşturma mekanizması hakkında bilgiler verebilmektedir (7). Bu nedenle okskarbazepin'in fazik blok deseninin incelenmesinde 100 Hz lik 20 uyarıdan oluşan uyarı treni kullanıldı. Bu şekilde kayıtlanan BAP treni Şekil 3B (kontrolilaçsız), C (0,4 mm okskarbazepin) ve D (0,8 mm okskarbazepin) de gösterilmiştir. Blok desenlerinden, okskarbazepin'in ardışık her uyarıda genliği biraz daha azalttığı ve anlamlı kümülatif bloklara neden olduğu gözlendi (p<0,01). BAP yükselme ve ½ düşme süreleri, sinir demetini oluşturan bireysel aksonlardaki aksiyon potansiyellerinin depolarizasyon ve ½ repolarizasyon sürelerindeki değişimleri yansıtan parametrelerdir. Deneylerimizde ölçülen kontrol BAP yükselme süreleri şunlardır; 732 ± 64 µs (n=8) ve kontrol ½ düşme süresi; 718 ± 52 µs (n=8). Okskarbazepin, test ettiğimiz tüm konsantrasyonlarda, her iki BAP parametresini de değiştirerek sürelerinin kontrole göre anlamlı uzamasına neden oldu (p<0,01). Okskarbazepin'in neden olduğu BAP yükselme sürelerindeki değişimler şunlardır; 0,1 mm; %4,2 ± 0,8 (n=6), 0,2 mm; %16,0 ± 2,1 (n=6), 0,4 mm; %34,4 ± 3,3 (n=6) ve 0,8 mm; %63,6 ± 5,7 (n=6). BAP ½ düşme sürelerindeki değişimler ise sırasıyla 0,1 mm; %2,3 ± 0,6 (n=6), 0,2 mm; %8,2 ± 1,7 (n=6), 0,4 mm; %13,0 ± 1,8 (n=6) ve 0,8 mm; %23,7 ± 2,7 (n=6) olarak belirlendi. Şekil 4, tonik uyarılar ile ölçülen BAP yükselme ve ½ düşme sürelerindeki değişimleri göstermektedir. 142
Şekil 1: A) Sukroz-gap sisteminin şematik gösterimi. Sukroz-gap aparatı temel olarak dört bölmeden ve çözeltileri 1-2 ml/dak. hızla çeviren perfüzyon sisteminden oluşmaktadır. Sinir demeti, A,B,C ve D havuzcuklarından geçirilmekte bölmelerin arası Silikon-vazelin-silikon karışımıyla izole edilmektedir. A ve C havuzcukları arasındaki potansiyel farkı agar-jel köprülü Ag-AgCl elektrotlar tarafından analog-dijital çevirici ile bilgisayara aktarılmaktadır. B) Bileşik aksiyon potansiyelinin genlik, yükselme süresi ve ½ düşme süresi ölçüm yerleri gösterilmektedir C). Tonik ve fazik blok; İlaç uygulaması sonrası tek puls uyarılar ile ölçülen genliklerin kontrole göre yüzde oranı tonik blok, ardışık uyarılardan sonraki ek düşme ise fazik blok olarak tanımlanmaktadır. D) Sıçan sural sinirinden önce kontrol, daha sonra 2 mm 4-aminopiridin kullanılarak kayıtlanmış örnek bileşik aksiyon potansiyeli. Bileşik aksiyon potansiyeli ve depolarize art potansiyeli genliklerinin ölçüm yerleri çift oklu çizgi ile gösterilmiştir. 143
Şekil 2: A) 0,1, 0,2, 0,4 ve 0,8 mm Okskarbazepin'in tonik ve fazik (10, 40, 100 Hz) uyarılarda sural sinirlerde oluşturduğu iletim blokları. *Okskarbazepin'in tüm konsantrasyonlarında tonik ve fazik bloklar anlamlıdır (p<0,001) (n=6 her konsantrasyon için). B) Okskarbazepin'in tonik ve 100 Hz uyarılarda oluşturduğu iletim blokları. *Tonik ve 100 Hz fazik iletim blokları karşılaştırıldığında 0,1 mm dışındaki konsantrasyonlar anlamlıdır (p<0,001) (n=6 her konsantrasyon için). Ordinat: (A ve B) İletim Bloğu kontrol bileşik aksiyon potansiyeli genliğinin % oranı olarak gösterildi. Absis: (A) Uyarı frekansı (Hz); 0(tonik), 10, 40, 100 Hz. (B) Konsantrasyon (mm); 0,1, 0,2, 0,4 ve 0,8 mm. Her nokta ortalama ± standart hata'yı temsil etmektedir. 144
Bazı çalışmalarda, 4-ap etkisinde bırakılan sural sinirlerde, nöropatik ağrıların primer nedeni olarak da gösterilen, depolarize art potansiyellerin oluştuğu bildirilmektedir(4,18). Deneylerimizde depolarize art potansiyelleri incelemek amacıyla 2 mm 4-ap kullanıldı ve sural sinirler kontrol kayıtları alındıktan sonra 30 dakika süreyle Krebs içerisindeki 2mM 4-ap ile perfüze edildi. 4-ap etkisiyle BAP genliği; %3,8 ± 2,2 (n=8) oranında azaldı (p>0,05). BAP yükselme süresi; %6,2 ± 2,1 (n=8) ve düşme süresi; %68,3 ± 3,7 (n=8) uzadı (p<0,01). BAP düşme fazında ise ortalama genliği 14,9 ± 1,8 mv olan depolarizasyonlar oluştu (Şekil 5A). Daha sonra da sural sinirler 4-ap + 0,2 mm okskarbazepin etkisinde bırakılarak okskarbazepin'in depolarize edici art potansiyeller üzerindeki etkisi ölçüldü. 0,2 mm okskarbazepin konsantrasyonunun seçilmesinin nedeni insanlardaki tedavi dozuna yakın olmasıdır (14). Şekil 5'de görüldüğü gibi 4-ap içerisindeki 0,2 mm okskarbazepin kontrol değeri 31,0 ± 2,7 mv (n=8) olan BAP genliğini 17,5 ± 3,1 mv'a düşürürken, depolarize edici art potansiyellerin genliğini de 14,9 ± 1,8 mv dan 6,2 ± 1,1 mv'a düşürdü (p<0,001). BAP genliğindeki ve art potansiyel genliğindeki düşüşler orantısal olarak değerlendirildiğinde 0,2 mm okskarbazepin BAP genliğinde ~%43,4 ± 2,9 azalmaya neden olurken, depolarize edici art potansiyel genliğini daha yüksek oranda (%58 ± 3,2) azalttı. Her iki blok orantısal karşılaştırıldığında istatistiksel anlamlılık mevcuttu (p<0,001). Şekil 3: A) 0,4 ve 0,8 mm okskarbazepin'in sural sinirlerdeki bileşik sinir aksiyon potansiyeli üzerindeki etkisi. Kayıtlar tonik uyarılar ile alınmış ve üst üste gösterilmiştir. 20 pulsdan oluşan 100 Hz lik fazik uyarılar ile kayıtlanmış bileşik aksiyon potansiyelleri; kontrol (B), 0,4 mm (C) ve 0,8 mm (D) okskarbazepin. * Tonik ve fazik uyarılardaki bileşik aksiyon potansiyeli genliğindeki düşme anlamlıdır (p<0,001) (n=6). 145
Şekil 4: Okskarbazepin'in 0,1, 0,2, 0,4 ve 0,8 mm konsantrasyonlarının bileşik aksiyon potansiyeli yükselme ve ½ düşme sürelerine etkisi. Öçlümler sural sinirlerin tonik uyarılması ile alınmıştır ve tüm konsantrasyonlardaki değişimler kontrole göre anlamlıdır *(p<0,001) (n=6). Ordinat: Değişimler, kontrol bileşik aksiyon potansiyeli yükselme süresinin % oranı olarak gösterilmektedir. Absis: Konsantrasyon (mm); 0,1, 0,2, 0,4 ve 0,8 mm, değerler lineer ölçekte gösterilmektedir. Her nokta ortalama ± standart hata'yı temsil etmektedir. Şekil 5: Şekilde, önce kontrol, sonra 2 mm 4-aminopiridin, ve daha sonra 4-aminopridin + 0,2 mm okskarbazepin etkisinde bırakılmış sural sinirlerden kayıtlanmış bileşik sinir aksiyon potansiyelleri gösterilmektedir. Şekiller üst üste bindirilerek gösterilmiştir. 4-aminopridin bileşik aksiyon potansiyelinin düşme fazını uzatırken, depolarize art potansiyeller oluşturdu. Okskarbazepin depolarize art potansiyelin genliğini bileşik aksiyon potansiyeli genliğine göre daha fazla düşürdü. 146
TARTIŞMA Sıçan sural siniri siyatik sinirin dallarından biridir. Bilgilerimize göre ~%97 si duyusal ve ~%3 kadarı da motor aksonlardan oluşan sural sinir, çapı 6 µm ve daha küçük çaplı aksonlardan oluşmuştur (20,23). Bu nedenlerle deneylerimizde sural sinirden kaydedilen potansiyeller çok yüksek oranda duyusal sinirlerin (miyelinli veya miyelinsiz) özelliklerini yansıtmaktadır. Ancak miyelinsiz sinirlerin iletim hızları çok düşük olduğundan kayıtladığımız BAP kayıtlarımız çok büyük oranda hızlımiyelinli aksonların aktivitesinden oluşmaktadır. Bilimsel literatürde yaptığımız araştırmalar, ölçtüğümüz BAP genlik ve diğer BAP parametre değerlerinin, önceki yıllarda sıçan sural sinirinde aynı yöntem ile yapılmış çalışmalar ile uyumlu olduğunu göstermektedir (18). Önceki çalışmalar, okskarbazepin'in bir Na + kanal blokeri olduğunu ve okskarbazepin molekülünün voltaj kapılı Na + kanalının hücre zarı dışında kalan kısmına bağlanarak kanalı bloke ettiğini göstermiştir (14,15). Na + kanalının bloke olması aksiyon potansiyeli oluşumunu ve yayılmasını zorlaştırmaktadır. Deney hayvanlarının santral sinir sisteminde ve arka kök nöronlarında yapılan çalışmalarda okskarbazepin'in Na+ akımlarını engelleyerek aksiyon potansiyeli iletimini inhibe ettiği gösterilmiştir(12,25). Deneylerimizde çeşitli konsantrasyonlarını test ettiğimiz okskarbazepin, yukarıdaki literatür bilgileri ile uyumlu olarak sural sinirlerde hem tonik hem de fazik uyarılarda BAP genliğini düşürdü ve iletim bloğuna neden oldu (Şek.2A-B). Ayrıca fazik uyarılarda frekans yükseldikçe blok oranı daha da arttı, 0,8 mm 100 Hz de yaklaşık tam blok gerçekleşti (Şek.2 ve 3). Okskarbazepin'in fazik blok etki mekanizmasını açıklayan genel görüş bu ilacın aksiyon potansiyelinin refrakter periyodunu uzattığı ve böylece tekrarlı uyarılar da aksiyon potansiyeli iletimini inhibe ettiği şeklindedir. Bunun Na + kanallarının bloklanması sonucunda inaktivasyon sürelerinin uzamasına bağlı olarak ortaya çıktığı da önceki çalışmalarla gösterilmiştir (2,10). Dolayısıyla inaktif durumdaki Na + kanallarının sayısının her uyarıda biraz daha artması fazik bloğun uyarı frekansına bağlı olarak artmasına neden olabileceği anlaşılmaktadır. Ayrıca, okskarbazepin ve bazı antiepileptiklerin periferik sinirlerdeki ağrılardaki ağrı kesici etkinliği önceki bazı derlemelerde incelenmiştir (5,9). Araştırmalar, okskarbazepin'in antiepileptik etkisini nöronlardaki frekansa bağlı aktivitenin azaltılması yoluyla gerçekleştiğini göstermektedir (19,28). Benzer bir mekanizmanın da, okskarbazepin'in nöropatik ağrılardaki analjezik etkinliğini sağladığı düşünülmektedir. Deney sonuçlarımız yukarıdaki literatür bilgilerini desteklemekte ve okskarbazepin'in tonik ve fazik iletimde blok oluşturarak ağrı kesici etkinliğe katkıda bulunabileceğini göstermektedir. Okskarbazepin'in tedavi dozu 0,125 mm olarak bildirilmektedir (14). Bu doza yakın okskarbazepin konsantrasyonları sural sinirde ~%14-25 tonik iletim bloğuna neden olmakta bu değerler fazik iletimde daha da artmaktadır (Şek.2A,B). Bulgularımız, duyusal sinirlerde bu seviyedeki bir iletim bloğunun, periferden kaynaklanacak ağrı sinyallerinin santral sisteme ulaşmasını büyük oranda engelleyerek ağrıyı azaltabileceğini göstermektedir. Deneylerimizde okskarbazepin'in tek tek aksonlardaki depolarizasyon sürelerinin toplamını yansıtan BAP yükselme süresini de uzattığı belirlendi (Şek.4). Okskarbazepin'in bloğu nedeniyle akson zarındaki inaktif Na + kanallarının artması, AP oluşumuna katılan Na+ kanal sayısını azaltarak BAP yükselme süresinin uzamasına neden olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca, sural sinirdeki aksonların repolarizasyon sürelerinin bir yansıması olan BAP ½ düşme süresi de okskarbazepin etkisiyle uzamaktadır (Şek.4). Bu durum literatür bilgilerimize 147
göre akson zarlarındaki voltaj kapılı K + kanalların kısmen bloklanması ile mümkündür (10). Bilindiği üzere voltaj kapılı K + kanalları depolarizasyonun sonlarına doğru açılarak AP repolarizasyon süresini kısaltmaktadır. Bu kanalların kısmen bloke olması durumunda repolarizasyonun süresi de uzamaktadır. Son zamanda yapılan araştırmalar, repolarizasyondan sorumlu gecikmiş düzeltici K + akımlarının okskarbazepin tarafından kısmen bloklandığını göstermektedir (11). 4-Ap, nöron/akson kaynaklı epileptik deşarjları oluşturmak için de kullanılabilen, hızlı kinetikli voltaj kapılı K+ kanallarının blokeridir. 4-Ap etkisiyle aksiyon potansiyelini takiben depolarize edici art potansiyeller oluşmaktadır (18). Mikroelektrot yöntemiyle yapılan kayıtlarda bu depolarizasyonların ardışık spike şeklinde olduğu ve 20-30 ms kadar sürdüğü gösterilmiştir (29). Deneylerimizde oluşturduğumuz depolarize edici art potansiyellerde, pek çok aksondan aynı anda kayıtlandığı için spike şeklinde uçlar görülememekte bunun yerine dalgalı nitelikte art potansiyeller görülmektedir (Şek.5). Önceki çalışmalar 4-ap tarafından tetiklenen depolarize edici art potansiyellerin yavaş kinetikli voltaj bağımlı Na + kanallarından kaynaklandığını ve bu kanalların yavaş aktivasyon ve yavaş inaktivasyon özelliğinin olduğunu göstermiştir (17,29). Bu çalışmalara göre yavaş nitelikli depolarize edici akımlardan büyük çaplı miyelinli kutanöz aksonlar sorumludur ve nöropatik ağrı sinyallerinin oluşmasında rol oynamaktadır (13,29). Periferik sinir sisteminden kaynaklanan nöropatik ağrının oluşmasında, nöronda/aksonda bulunan Na+ kanallarının önemli rol oynadığı bilinmektedir. Uyarılabilirliği yükselmiş nöron zarlarının normaldışı (spike şeklinde) depolarizasyonlar üreterek primer nöropatik ağrı sinyaline neden olduğu bildirilmektedir (4). Yavaş Na + akımlarının nöropatik ağrı oluşumunda önemli olduğunu bildiren başka çalışmalar da literatürde bulunmaktadır (21). Bu tür yavaş Na + akımlarının özellikle hasarlanmış duyusal sinirlerde, 4-ap ile tetiklenen art potansiyellere benzer yüksek frekanslı anormal deşarjlara neden olduğu ve bunun da nöropatik ağrıya neden olabildiği gösterilmiştir (22). Deney sonuçlarımız okskarbazepin'in duyusal sinirlerdeki depolarize edici art potansiyelleri güçlü bir şekilde engellediğini göstermektedir. Bunun okskarbazepin'in nöropatik ağrılardaki analjezik etkinliğinde önemli bir katkısı olduğu düşünülmektedir. Sonuç olarak, okskarbazepin, duyusal sinirlerde konsantrasyonuna ve iletim frekansına bağlı olarak güçlü iletim blokları oluşturabilmekte ve uyarılabilirliği artmış sinirlerde nöropatik ağrıya neden olabilen anormal deşarjları yüksek oranda inhibe edebilmektedir. Araştırma sonuçlarının, okskarbazepin'in periferik sinirlerdeki etkisinin daha iyi anlaşılmasında ve nöropatik ağrı tedavisindeki etkinliğinin açıklanmasında katkıda bulunabileceğini düşünüyoruz. TEŞEKKÜR Araştırmamızda kullanılan Okskarbazepin Novartis Pharma AD (Basel, Switzerland) tarafından sağlanmış ve Çukurova Üniversitesi Araştırma Projeleri tarafından desteklenmiştir. İletişim: Mustafa Güven E-mail: musguven@gmail.com Gönderilme Tarihi: 04 Ocak 2010 Revizyon Tarihi: 24 Şubat 2010 Kabul Tarihi: 01 Mart 2010 The Online Journal of Neurological Sciences (Turkish) 1984-2010 This e-journal is run by Ege University Faculty of Medicine, Dept. of Neurological Surgery, Bornova, Izmir-35100TR as part of the Ege Neurological Surgery 148
World Wide Web service. Comments and feedback: E-mail: editor@jns.dergisi.org URL: http://www.jns.dergisi.org Journal of Neurological Sciences (Turkish) Abbr: J. Neurol. Sci.[Turk] ISSNe 1302-1664 KAYNAKLAR 1. Beydoun A, Kobetz SA, Carrazana EJ. Efficacy of oxcarbazepine in the treatment of painful diabetic neuropathy. Clin J Pain, 2004; 20(3): 174-8. 2. Catterall WA. From ionic currents to molecular mechanisms: the structure and function of voltagegated sodium channels. Neuron, 2000; 26: 13-25. 3. Cranmer CL, Stagnitto ML, Knowles MA, Palmer GC. Kainic acid and 4-aminopyridine seizure models in mice: evaluation of efficacy of antiepileptic agents and calcium antagonists. Life-Sci, 1994; 54: 271-5. 4. Devor M. Sodium Channels and Mechanisms of Neuropathic Pain. J Pain, 2006; 7(1): 3-12. 5. Dickenson AH, Matthews EA, Suzuki R. Neurobiology of neuropathic pain: mode of action of anticonvulsants. Eur J Pain, 2002; 6:51-60. 6. Fox A, Gentry C, Patel S, Kesingland A, Bevan S. Comparative activity of the anti-convulsants oxcarbazepine, carbamazepine, lamotrigine and gabapentin in a model of neuropathic pain in the rat and guinea-pig. Pain, 2003. 105(1-2): 355-62. 7. Guven M, Mert T, Gunay I. Effect of tramadol on nerve action potentials: Comparations with lidocaine and benzocaine. Int J Neurosci, 2005; 115:355-365. 8. Guven M, Bozdemir H, Gunay I, Sarica Y, Kahraman I, Koc F. The actions of lamotrigine and levetiracetam on the conduction properties of isolated rat sciatic nerve. Eur J Pharmacol, 2006; 553(1-3): 129-134. 9. Jensen TS. Anticonvulsants in neuropathic pain: rationale and clinical evidence. Eur J Pain, 2002; 6:61-8. 10. Hille B. Ionic Channels of Excitable Membranes. Sunderland: Sinauer Associates Inc, 2001, pp: 503-536. 11. Huang CW, Huang CC, Lin MW, Tsai JJ, Wu SN. The synergistic inhibitory actions of oxcarbazepine on voltage-gated sodium and potassium currents in differentiated NG108-15 neuronal cells and model neurons. Int J Neuropsychopharmacol, 2008; 11(5): 597-610. 12. Ichikawa K, Koyama N, Kiguchi S, Kojima M, Yokota T. Inhibitory effect of oxcarbazepine on highfrequency firing in peripheral nerve fibers. Eur J Pharmacol, 2001; 420: 119 22. 13. Kocsis JD, Eng DL, Gordon TR, Waxman SG. Functional differences between 4-Aminopyridine and Tetraethylammonium-sensitive potassium channels in myelinated axons. Neurosci Lett, 1987; 75: 193 198. 14. Kohling R. Voltage-gated sodium channels in epilepsy. Epilepsia, 2002; 43(11): 1278-95. 15. Kuo CC. A common anticonvulsant binding site for phenytoin, carbamazepine, and lamotrigine in neuronal Na+ channels. Mol Pharmacol, 1998; 54: 712 721. 16. Lees G. The effects of anticonvulsants on 4- aminopyridine-induced bursting: in vitro studies on rat peripheral nerve and dorsal roots British Journal of Pharmacology, 1996; 117; 573-579. 17. Nonaka T, Honmou O, Sakai J, Hashi K, Kocsis JD. Excitability changes of dorsal root axons following nerve injury: implications for injury-induced changes in axonal Na+ channels. Brain Res, 2000; 859: 280-285. 18. Sakai J, Honmou O, Kocsis JD, Hashi K. The delayed depolarization in rat cutaneous afferent axons is reduced following nerve transection and ligation, but not crush: implications for injuryinduced axonal Na+ channel reorganization. Muscle Nevre, 1998; 21: 1040 1047. 19. Schmutz M, Brugger F, Gentsch C, McLean MJ, Olpe HR. Oxcarbazepine preclinical anticonvulsant profile and putative mechanisms of action Epilepsia, 1994; 35: 47 S50. 20. Schmalbruch H. Fiber composition of the rat sciatic nerve. Anat Rec, 1986; 215(1): 71-81. 21. Smith KJ, Felts PA, Kapoor R. Axonal hyperexcitability: mechanism and role in symptom production in demyelinating diseases. Neuroscientist, 1997; 3: 237 246. 22. Suzuki R, Dickenson A. Neuropathic pain: nerves bursting with excitement. Neuroreport, 2000; 11: 17-21. 23. Swett JE, Wikholm RP, Blanks RH, Swett AL, Conley LC. Motoneurons of the rat sciatic nerve. Exp Neurol, 1986; 93(1): 227-52. 24. Tecoma ES. Oxcarbazepine. Epilepsia, 1999; 40(5): 37 46. 25. Wamil AW, Schmutz M, Portet C, Feldmann KF, McLean MJ. Effects of oxcarbazepine and 10- hydroxycarbazepine on action potential firing and generalized seizures. Eur J Pharmacol, 1994; 271: 301 308. 26. Ward S, Royal M, Bhakta B, Gunyea I, Mowa V. An open-label trial of oxcarbazepine in patients with radiculopathy refractory to gabapentin. J Pain, 2002; 3(2): 42. 27. Watts, AE, Jeffrys JG. Effects of carbamazepine and baclofen on 4-aminopyridine-induced epileptic activity in rat hippocampal slices. Br J Pharmacol, 1993; 108: 819-23. 28. White HS. Comparative anticonvulsant and mechanistic profile of the established and newer antiepileptic drugs. Epilepsia, 1999; 40: 2 10. 29. Waxman SG. Voltage-gated ion channels in axons: localization, function and development. In: The axon: structure, function and pathophysiology. Ed's, Waxman SG, Kocsis JD, Stys PK. Oxford UP, 1995, pp. 218 243. 30. Zakrzewska JM, Patsalos PN. Oxcarbazepine: a new drug in the management of intractable trigeminal neuralgia. J Neurol Neurosurg Psychiatry, 1989; 52: 472 6. 149