Fájdalom munkacsoport

Témacsoport vezető:Dr. Al-Khrasani Mahmoud, egyetemi docens (Google Scholar)

Munkacsoportunk a Farmakológiai és Farmakoterápiás Intézetben az Intézetben nagy hagyományokkal bíró fájdalom és fájdalomcsillapító kutatást viszi tovább jelenleg is. Bár a fájdalom csillapítása a felületes szemlélő számára megoldottnak tűnhet, azonban a jelenleg elérhető gyógyszerek egyes esetekben, mint például a neuropátiás fájdalmak, nem kielégítően hatékonyak, ráadásul az összes elérhető fájdalomcsillapító gyógyszer komoly mellékhatásokkal bír.

A kutatásaink során leggyakrabban in-vivo fájdalommodelleket alkalmazunk szükség esetén ex-vivo- (izoláltszerves)- és in-vitro- (kötési kísérletek, immunhisztokémia) módszerekkel kiegészítve. Ez utóbbiakat jellemzően magyar és nemzetközi kooperációs partnereink segítségével végezzük (pl.: Magyar Tudományos Akadémia; Charité Orvostudományi Egyetem, Berlin).

In-vivo fájdalommodellek:

A fájdalom in-vitro modellezése jelenleg nem megoldott, emiatt a fájdalmcsillapító anyagok és eljárások vizsgálatára az in vivo állatkísérletek továbbra is nélkülözhetetlenek.

Akut nociceptív tesztek:

• Tail-flick teszt
• Hot-plate teszt (hagyományos és emelkedő hőmérsékletű)

Gyulladásos modellek:

• Akut: formalin teszt, ecetsavas vonaglási teszt (időtartam: 1 óra)
• Szubakut: karragén indukálta gyulladásos hiperalgézia (időtartam: 3-5 óra)
• Szubkrónikus: teljes Freund Adjuváns (CFA) indukálta hiperalgézia (időtartam 3-7 nap)

Neuropátiás modellek:

• Seltzer féle parciális n. ischiadicus lekötés okozta mononeuropátiás modell (időtartam: 1-3 hét)
• Diabetes indukálta polyneuropátiás modell (időtartam 6-12 hét)

A hiperalgéziás gyulladásos és a neuropátiás modellek esetén a kialakult hiperalgézia és allodynia detektálása során mérhetjük a nyomási hiperalgéziát (Randall-Selitto teszt), a taktilis érzékenységet (DPA módszer) és a hideg-meleg érzékenység megváltozását (Hot/Cold Plate). A kísérletek során – a formalin és az ecetsavas vonaglási tesztet kivéve – a kísérlet kezdetén kontroll mérést alkalmazunk, majd a fájdalomcsillapító beadása után egy vagy több időpontban újabb mérést végzünk. A fájdalomcsillapító hatást a két mérés összehasonlításával határozhatjuk meg. A mérési módszerek a kiváltott inger elhárító reakcióját (latenciáját vagy küszöbértékét) mérik.  A hiperalgéziás ill. allodyniás modellek esetén végzünk méréseket az inzultust (iritáns beadása a talpba, ideglekötés, diabetes indukciója) megelőzően végzünk alapméréseket. A fenti időtartamok után mérjük a hiperalgéziát illetve az allodyniát. Ezután kerül beadásra a fájdalomcsillapító anyag. A formalin és az ecetsav injektálása egyaránt gyorsan kifejlődő, számolható spontán fájdalmi reakciókat vált ki. Ezek számát a fájdalomcsillapítók csökkentik, így a fájdalomcsillapító hatás kvantifikálhatóvá válik.

Izolált szerves mérések:

Az opioid fájdalomcsillapítók egyik klasszikus ex-vivo tesztelési módszerét képezik az izolált szerves kísérletek. Három szervtípust használnak ilyen vizsgálatokra: az egér vas deferenst (δ és μ opioid receptorokkal), patkány vas deferenst (kisszámú μ receptorral, csak magas intrinsic aktivitású ligand képes rajta hatni) és tengerimalac ileum longitudinális sztrippet (κ és μ receptorokkal). A szerveket izolálás után vízfürdőben felfüggesztve elektromos téringerlésnek tesszük ki, ami összehúzódásokat vált ki. Ezek amplitúdóját az opioid agonista vegyületek koncentrációfüggően gátolják, ezáltal lehetővé teszik koncentráció-hatás görbe meghatározását. Emellett specifikus antagonisták gátló hatásának mérésével a vegyületek receptorszelektivitásának meghatározását.

A kutatócsoport jelenlegi kutatási projektjei:

Perifériás támadáspontú opioid fájdalmcsillapítás

Témafelelős: Dr. Balogh Mihály

Az opioid fájdalomcsillapítók jellemzően központi idegrendszeri támadáspontú gyógyszerként ismertek, azonban a perifériás nociceptiv rostokon is megtalálhatóak opioid receptorok, amik célpontjai lehetnek a fájdalomcsillapítóknak. A nehézséget az a jelenti, hogy ezek száma jellemzően kicsi, emiatt csak nagy intrinsic aktivitású vegyületek képesek hatást kifejteni. Bár a klinikumban használt legtöbb opioidot teljes agonistának tekintik, azonban ezek intrinsic aktivitása jellemzően messze elmarad a szükségestől. Az opioid hatás perifériára történő korlátozása több fontos mellékhatás kiküszöbölése céljából kedvező lehet: az ilyen vegyületek nem okoznának szedációt, eufóriát és légzésdepressziót sem, azonban az székrekedést okozó hatás értelemszerűen megmarad.  Központi idegrendszerbe nem, vagy rosszul penetráló antagonistát viszonylag könnyű előállítani a vegyület ionizált formájának előállítsásával (kvaterner nitrogén létrehozásával), azonban ez a hatás drasztikus gyöngüléséhez vezet.  A Gyógyszerészi Kémiai Intézettel (Hosztafi S.) kooperációban több ígéretes molekulát sikerült kifejleszteni, ezek in-vitro vizsgálata a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban (Benyhe S. és Zádor F.), az ex-vivo és in-vivo vizsgálata pedig intézetünkben folyik. Ezen kívül álladó kooperációt folytatunk a Berlini Charité Egyetemmel (M. Schäfer és S. Mousa).

Az in vitro vizsgálatok során ígéretesnek tűnő vegyületeket először izolált szerves – izolált egér és patkány vas defferens  –  vizsgálatokban teszteljük és elemezzük, majd következik az in-vivo elemzés a fenti fájdalommodelleken.

A témában megjelent fontosabb közlemények:

• M. Al-Khrasani, E. Lacko, P. Riba, K. Kiraly, M. Sobor, J. Timar, S. Mousa, M. Schafer, S. Furst, The central versus peripheral antinociceptive effects of mu-opioid receptor agonists in the new model of rat visceral pain, Brain Res Bull, 87 (2012) 238-243.10.1016/j.brainresbull.2011.10.018
• Al-Khrasani, M. Spetea, T. Friedmann, P. Riba, K. Kiraly, H. Schmidhammer, S. Furst, DAMGO and 6beta-glycine substituted 14-O-methyloxymorphone but not morphine show peripheral, preemptive antinociception after systemic administration in a mouse visceral pain model and high intrinsic efficacy in the isolated rat vas deferens, Brain Res Bull, 74 (2007) 369-375.10.1016/j.brainresbull.2007.07.008
• M. Balogh, Z.S. Zadori, B. Lazar, D. Karadi, S. Laszlo, S.A. Mousa, S. Hosztafi, F. Zador, P. Riba, M. Schafer, S. Furst, M. Al-Khrasani, The Peripheral Versus Central Antinociception of a Novel Opioid Agonist: Acute Inflammatory Pain in Rats, Neurochem Res, 43 (2018) 1250-1257.10.1007/s11064-018-2542-7
• Furst, P. Riba, T. Friedmann, J. Timar, M. Al-Khrasani, I. Obara, W. Makuch, M. Spetea, J. Schutz, R. Przewlocki, B. Przewlocka, H. Schmidhammer, Peripheral versus central antinociceptive actions of 6-amino acid-substituted derivatives of 14-O-methyloxymorphone in acute and inflammatory pain in the rat, J Pharmacol Exp Ther, 312 (2005) 609-618.10.1124/jpet.104.075176
• B.I. Khalefa, S.A. Mousa, M. Shaqura, E. Lacko, S. Hosztafi, P. Riba, M. Schafer, P. Ferdinandy, S. Furst, M. Al-Khrasani, Peripheral antinociceptive efficacy and potency of a novel opioid compound 14-O-MeM6SU in comparison to known peptide and non-peptide opioid agonists in a rat model of inflammatory pain, Eur J Pharmacol, 713 (2013) 54-57.10.1016/j.ejphar.2013.04.043
• B.I. Khalefa, M. Shaqura, M. Al-Khrasani, S. Furst, S.A. Mousa, M. Schafer, Relative contributions of peripheral versus supraspinal or spinal opioid receptors to the antinociception of systemic opioids, Eur J Pain, 16 (2012) 690-705.10.1002/j.1532-2149.2011.00070.x
• K. Kiraly, F.F. Caputi, A. Hanuska, E. Kato, M. Balogh, L. Koles, M. Palmisano, P. Riba, S. Hosztafi, P. Romualdi, S. Candeletti, P. Ferdinandy, S. Furst, M. Al-Khrasani, A new potent analgesic agent with reduced liability to produce morphine tolerance, Brain Res Bull, 117 (2015) 32-38.10.1016/j.brainresbull.2015.07.005
• E. Lacko, P. Riba, Z. Giricz, A. Varadi, L. Cornic, M. Balogh, K. Kiraly, K. Cseko, S.A. Mousa, S. Hosztafi, M. Schafer, Z.S. Zadori, Z. Helyes, P. Ferdinandy, S. Furst, M. Al-Khrasani, New Morphine Analogs Produce Peripheral Antinociception within a Certain Dose Range of Their Systemic Administration, J Pharmacol Exp Ther, 359 (2016) 171-181.10.1124/jpet.116.233551
• S.A. Mousa, M. Shaqura, U. Brendl, M. Al-Khrasani, S. Furst, M. Schafer, Involvement of the peripheral sensory and sympathetic nervous system in the vascular endothelial expression of ICAM-1 and the recruitment of opioid-containing immune cells to inhibit inflammatory pain, Brain Behav Immun, 24 (2010) 1310-1323.10.1016/j.bbi.2010.06.008
• Riba, T. Friedmann, K.P. Kiraly, M. Al-Khrasani, M. Sobor, M.F. Asim, M. Spetea, H. Schmidhammer, S. Furst, Novel approach to demonstrate high efficacy of mu opioids in the rat vas deferens: a simple model of predictive value, Brain Res Bull, 81 (2010) 178-184.10.1016/j.brainresbull.2009.09.011
• Schmidhammer, M. Spetea, P. Windisch, J. Schutz, P. Riba, M. Al-Khrasani, S. Furst, Functionalization of the carbonyl group in position 6 of morphinan-6-ones. Development of novel 6-amino and 6-guanidino substituted 14-alkoxymorphinans, Curr Pharm Des, 19 (2013) 7391-7399
• Shaqura, B.I. Khalefa, M. Shakibaei, J. Winkler, M. Al-Khrasani, S. Furst, S.A. Mousa, M. Schafer, Reduced number, G protein coupling, and antinociceptive efficacy of spinal mu-opioid receptors in diabetic rats are reversed by nerve growth factor, J Pain, 14 (2013) 720-730.10.1016/j.jpain.2013.01.776

Glicin transzporter gátlók fájdalomcsillapító hatásának vizsgálata

Témafelelős: Dr. Mohammadzadeh Amir

A glicin a központi idegrendszerben kettős szereppel bír: egyrészről önálló gátló neurotranszmitter másfelől pedig az NMDA receptoron pozitív moduláló funkcióval rendelkezik. A glicin transzporterek a glicin visszavételét végzik ezáltal regulálják mindkét fenti funkciót. A transzportergátlók jelenleg elsősorban a skizofréniában megfigyelhető kognitív deficit csillapítása szempontjából kutatott vegyületek, azonban több közlemény is született arról, hogy képesek a fájdalomérzékelést befolyásolni. A glicin transzporterek lehetséges szerepe a fájdalomcsillapításban egy új, izgalmas kutatási terület. Kutatócsoportunk a vegyületeket elsősorban neuropátiás fájdalom csillapítás céljából vizsgálja.

Dipeptidil-peptidáz 4 (DPP4) enzim inhibitorok fájdalomcsillapító hatásának vizsgálata

Témafelelős: Dr. Király Kornél

A DPP4 enzim az utóbbi évtizedben intenzív kutatás tárgyát képezi. Egyrészt számos biológiailag aktív peptid lebontásáért felel, amik között hormonok (pl. GLP-1, GIP), neuropeptidek  és kemokinek (kemotaxisért felelős molekulák) egyaránt megtalálhatóak. Másrészt több publikáció született elsősorban immunológia szerepéről, melyek az enzmiatikus funkciójától függetlenek – a sejtfelszíni DPP4 többek között adenozin dezaminázzal dimerizálódhat, befolyásolva annak funkcióját.

A DPP4 enzim gátlói (az ún. gliptinek) jelenleg elsősorban mint antidiabetikumok ismertek, meghosszabbítják a GLP-1 és a GIP élettartamát, ami az inzulin felszabadulásának fokozódásához vezet. A DPP4 enzim szerepe a nociceptív transzmisszióban kevéssé felderített, azonban a DPP4 több olyan endogén transzmitter fontos lebontó enzimje, ami szereppel bír a gerincvelői nociceptiv transzmisszióban (pl. SP, NPY, endomorphin 1 és 2, PACAP). A világon elsőként sikerült kimutatni, hogy spinálisan adagolt DPP4 gátlók képesek csillapítani gyulladásos hiperalgéziát, bár akut nociceptiv teszten hatástalanok. Ezt a fájdalomcsillapító hatást opioid receptorok közvetítik, azonban a NPY is szereppel bír bizonyos esetekben.

A DPP4 enzim fájdalom transzmisszióban betöltött szerepét állandó kooperációban végezzük az Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézettel (Puskár Z. Kozsurek M.).

A témában megjelent eddigi fontosabb közlemények:

• K. Kiraly, M. Kozsurek, E. Lukacsi, B. Barta, A. Alpar, T. Balazsa, C. Fekete, J. Szabon, Z. Helyes, K. Bolcskei, V. Tekus, Z.E. Toth, K. Pap, G. Gerber, Z. Puskar, Glial cell type-specific changes in spinal dipeptidyl peptidase 4 expression and effects of its inhibitors in inflammatory and neuropatic pain, Sci Rep, 8 (2018) 3490.10.1038/s41598-018-21799-8
• K. Kiraly, A.M. Lambeir, J. Szalai, A. Szentirmay, W. Luyten, I. Barna, Z. Puskar, M. Kozsurek, A.Z. Ronai, The dipeptidyl peptidase IV (CD26, EC 3.4.14.5) inhibitor vildagliptin is a potent antihyperalgesic in rats by promoting endomorphin-2 generation in the spinal cord, Eur J Pharmacol, 650 (2011) 195-199.10.1016/j.ejphar.2010.09.060
• K. Kiraly, B. Szalay, J. Szalai, I. Barna, K. Gyires, M. Verbeken, A.Z. Ronai, Intrathecally injected Ile-Pro-Ile, an inhibitor of membrane ectoenzyme dipeptidyl peptidase IV, is antihyperalgesic in rats by switching the enzyme from hydrolase to synthase functional mode to generate endomorphin 2, Eur J Pharmacol, 620 (2009) 21-26.10.1016/j.ejphar.2009.08.018
• A.Z. Ronai, K. Kiraly, A. Szebeni, E. Szemenyei, Z. Prohaszka, Z. Darula, G. Toth, I. Till, B. Szalay, E. Kato, I. Barna, Immunoreactive endomorphin 2 is generated extracellularly in rat isolated L4,5 dorsal root ganglia by DPP-IV, Regul Pept, 157 (2009) 1-2.10.1016/j.regpep.2009.06.006

Meditop innovációs projekt: új utak a neuropátiás fájdalom csillapítására

Témafelelős: Dr. Al-Khrasani Mahmoud

A neuropátiás fájdalom csillapítása jelenleg is komoly kihívást jelent az orvostudománynak. A jelenlegi kezelések közül egyik sem tökéletes. Az első vonalban használt gabapentinoidok és antidepresszánsok hatékonysága nem mindig megfelelő, ráadásul hatásuk viszonylag lassan alakul ki. Az opioid fájdalomcsillapítók azonnal hatnak, de hatékonyságuk elmarad az egyéb fájdalomtípusok esetében tapasztalttól. Klinikai alkalmazásukat azonban elsősorban addiktív hatásuk miatt nem javasoltak első vonalbeli használatra. A jelenlegi projekt egy ezektől eltérő molekula preklinikai vizsgálatára irányul.

TDK konferenciákon elért eddigi eredményeink:

2015:

• Balogh Mihály: I. díj, Semmelweis Egyetem TDK konferencia (Témavezetők: Dr. Al-Khrasani Mahmoud, Dr. Király Kornél)
• Balogh Mihály: OTDK II. díj (Témavezetők: Dr. Al-Khrasani Mahmoud, Dr. Király Kornél)

2017:

• Ármós Richárd Levente és  Varga Bence Kálmán: I. díj, Semmelweis Egyetem TDK konferencia (Témavezetők: Dr. Riba Pál, Dr. Al-Khrasani Mahmoud)
• Varga Bence, Karádi Dávid: III. díj, Semmelweis Egyetem TDK konferencia (Témavezetők: Dr. Király Kornél, Dr. Al-Khrasani Mahmoud)

2018:

• Karádi Dávid, Varga Bence: SE TDK, I. díj (Témavezetők: Dr. Al-Khrasani Mahmoud, dr. Balogh Mihály)

Munkacsoport vezető:

Dr. Al-Khrasani Mahmoud, PhD

Tudományos tanácsadók:

Prof. Dr. Fürst Zsuzsanna, PhD
Dr. Hársing László Gábor, PhD

Kutatók:

Dr. Király Kornél Péter, PhD

PhD hallgatók:

Galambos Anna
Dr. Boldizsár Imre
Gomaa Essmat Mohamed Aldeltawab Nariman
Abood Kadim Alkafage Sarah