Viselkedésfarmakológiai és Fájdalom Kutatócsoport

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

Munkacsoportunk a Farmakológiai és Farmakoterápiás Intézetben az Intézetben nagy hagyományokkal bíró viselkedésfarmakológiai, fájdalom és fájdalomcsillapító kutatást folytatja.

Egyrészről 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 viselkedésfarmakológiai kutatások bár meghaladottnak tűnhetnek, azonban a pszichofarmakológiában továbbra is nélkülözhetetlenek. A pszichofarmakológiai gyógyszerfejlesztések visszatérő problémája, hogy állatkísérletes modelleken ígéretes és hatékony vegyületek a klinikai tesztelés során kudarcot vallanak, ami arra utal, hogy a jelenleg használt állatmodellek nem jók, transzlációs értékük alacsony.

A fájdalomkutatás során leggyakrabban in-vivo fájdalommodelleket alkalmazunk szükség esetén ex-vivo- (izoláltszerves)- és in-vitro- (kötési kísérletek, immunhisztokémia, PCR, Western Blot stb.) módszerekkel kiegészítve. Ez utóbbiakat részben 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 fájdalomcsillapító 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)

Kognitív tesztek:

• 5-choice serial reaction time task – figyelem és impulzivitás
• Morris vízi útvesztő – térbeli memória
• Barnes labirintus – térbeli memória
• Hely felismerés teszt – térbeli memória
• Spontán alternáció – rövidtávú térbeli memória
• Kooperációs feladat Skinner dobozban – szociális kogníció
• Kooperációs feladat libikókán – szociális kogníció
• Szabadító doboz – szociális kogníció
• Új tárgy felismerési teszt – felismerési memória
• Félelmi társítás – félelmi memória
• Passzív elkerülés – félelmi memória
• Ingadoboz – félelmi memória
• Cserépugrás – motoros tanulás
• Automatizált mozgásmintázat vizsgálat nyílt porondon – lokomotoros aktivitás
• Emelt keresztpalló – szorongás
• Társításos hely preferencia teszt – addiktív és averzív hatású anyagok tesztelése
• Általános, hypo- és hyper-lokomotoros aktivitás vizsgálata

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). Ezzel a módszerrel kis erőforrásigénnyel tesztelhetők új (feltételezzett) opioid ligandok, de alkalmas lehet gyógyszer interakciók vizsgálatára vagy akár tolerancia modellezésére is.

In-vitro vizsgálatok:

A különböző fájdalommodelleken tesztelt állatokból az in-vivo mérések elvégzése után szöveteket izolálunk receptorszám, transzmitterszint meghatározásokhoz. Kvantitatív (kapilláris elektroforézis, PCR és Western Blot) illetve szemikvantitativ (RNAScope, immunhisztokémia) módszereket is alkalmazunk. A témának megfelelően elsősorban a fájdalomtranszmisszió szempontjából fontos központi idegrendszeri területekre fókuszálunk.

A kutatócsoport jelenlegi kutatási projektjei:

A glicin transzporter gátlók alkalmazása a fájdalom és az opioid analgetikus tolerancia kezelésében

A glicinnek kettős szerepe van a központi idegrendszerben. A glicin nemcsak gátló neurotranszmitterként működik, a saját receptorán keresztül, hanem az NMDA-receptor koagonistájaként szabályozza az excitátoros neurotranszmissziót is. Az NMDA-receptor túlműködése kulcsszerepet játszik a neuropátiás fájdalom és az opioid analgetikum-tolerancia kialakulásában. Az NMDA-receptor-antagonisták hatékonyak a neuropátiás fájdalom ellen és csökkentik az opioid analgetikus toleranciát; mellékhatásaik, mint például a kognitív diszfunkció, azonban korlátozzák alkalmazásukat. Ezért az NMDA-receptor szabályozásának más módjait kell megtalálni. Az egyik lehetőség lehet a glicin koncentrációjának megváltoztatása a transzporterek gátlásával, ami első lépésben fokozó hatású, ám másodlagosan az aktivitás csökkenéséhez vezethet, deszenzibilizál . Ezért célunk a glicin transzporter gátlók hatásának vizsgálata a neuropátiás fájdalomra és az opioid analgetikus toleranciára. Eddigi eredményeink ígértesek: neuropáthiás fájdalomban a transzporter gátlók képesek voltak csökkenteni az allodyniát illetve krónkus morfinadagolás esetén csillapították a tolerancia kifejlődését.

A renin-angiotenzin rendszer szerepe a fájdalomban és az opioid analgetikum-toleranciában

Egyre több irodalmi adat támasztja alá, hogy a renin-angiotenzin rendszer (RAS) több szinten (pl. háti gyöki ganglionok, gerincvelő) szabályozza a fájdalom feldolgozását. A RAS nocicepcióban játszott szerepének pontos mechanizmusát még tisztázni kell.  Kutatócsoportunk korábban megállapította, hogy az 1. típusú angiotenzin II receptor (AT1 receptor) antagonisták (telmisartan és losartan) csillapították a mononeuropátiás fájdalmat. Azt is megfigyeltük, hogy a telmisartan szubanalgetikus dózisa helyreállította a morfium hatékonyságát neuropátiás patkányokban, és csökkentette a morfium által kiváltott fájdalomcsillapító toleranciát. Az AT1-receptor-antagonisták neuropátiás fájdalomban és opioid analgetikus toleranciában kifejtett hatásmechanizmusát immunhisztokémiai és Western Blot-elemzéssel szeretnénk részletesebben megérteni. Tervezzük az AT1-receptor-antagonisták hatásának vizsgálatát a fentanyl által kiváltott fájdalomcsillapító toleranciára is.

A tolperison hatása a neuropátiás fájdalomra és az opioid analgetikum-toleranciára

A tolperison egy hazai fejlesztésű, külföldön csak korlátozottan ismert centrális izomrelaxáns. A gyógyszertani csoporton belül unikális tulajdonsága, hogy szemben az összes többi vegyülettel nem rendelkezik szedatív mellékhatással. Hatásmechanizmusa nem tisztázott, de valószínűleg elsősorban Na ioncsatorna gátláson alapul. Kutatócsoprtunk az elmúlt években a Meditop Zrt-vel közös projekt keretében vizsgálta újrapozícionált felhasználhatóságát neuropáthiás fájdalom irányában. Saját publikált állatkísérletesen adataink alapján jelentős potenciált jelenthet önmagában vagy más neuropáthiás fájdalomcsillapítókkal kombinálva.  

Kratomok: a fájdalomcsillapítók új generációja

Klinikailag releváns, transzlálható kognitiv kísérleti modell létrehozása

Projektünk célja egy olyan komplex kognitív állatkísérleti rendszer létrehozása, amely a jelenleg alkalmazott módszereknél nagyobb találati aránnyal és pontossággal képes a klinikailag hatékony kognitív javító mechanizmusok azonosítására.

A tanulási készség és a memória számos neurológiai és pszichiátriai betegségben károsodik (pl. Alzheimer-kór, skizofrénia, autizmus). A jelenlegi terápiás lehetőségek ezen tünetek enyhítésében csak korlátozott hatékonysággal bírnak, ezért jelentős igény mutatkozik hatékony kognitív javítószerek iránt.

Annak ellenére, hogy az alapkutatás folyamatosan újabb és újabb kognitív javító mechanizmusokat azonosít, e gyógyszerek klinikai fejlesztése az elmúlt évtizedben közel 100%-os lemorzsolódási rátával szembesült. A jelentős transzlációs szakadék hátterében állhat a molekuláris célpontok nem megfelelő kiválasztása és az állatmodellek alacsony transzlációs értéke.

Az alapkutatásból származó molekuláris célpontokat szigorú eljárás útján kell validálni a megfelelő állatmodellek alkalmazásával, hogy alkalmasságuk később, ipari gyógyszerfejlesztési munkák során bizonyos legyen. Az eddig használt állatmodellek azonban nagyszámú hamis pozitív (azaz klinikailag hatástalan) vegyületet mutattak ki. E módszerek alkalmatlansága feltehetően az egyszerűségükben rejlik: egy viszonylag elemi memóriafunkció (pl. passzív elkerülés vagy új tárgyak felismerése) károsítása egy farmakológiai szer (pl. szkopolamin) egyetlen dózisával nem biztos, hogy érvényes modellje a humán betegséget jellemző robusztus kognitív zavaroknak. Összetettebb paradigmákat kell használni, amelyeknek prediktívebb transzlációs értéke van.

Projektünkben patkányokat és egereket tesztelünk több különböző tanulási paradigmában (lásd a módszerek listáját). Minden feladat egy-egy különböző emberi kognitív funkció modelljét képviseli azok közül, amelyeket általában a klinikumban is vizsgálni szoktak. Az állatok egy csoportját több feladatra is kiképezzük, ezáltal egy „széleskörű tudással” rendelkező populációt létrehozva.

A kognitív képességeket fokozó szerek teszteléséhez az állatok teljesítményét először csökkenteni kell. A kognitív rontás módja döntő fontosságú egy adott rendellenesség kognitív zavarainak modellezésében. Például, a tanulási teljesítmény többféleképpen is károsítható; kognitív rontó szerek beadásával, genetikai módosítással vagy akár környezeti stressznek való kitettséggel. Másik alternatíva gyógyszerek tesztelése olyan állatokon, amelyek ab ovo gyenge teljesítményt mutatnak (rosszul tanuló, idős állatok). Egy adott kognitív képességeket rontó beavatkozás alkalmazásával a fenti állatcsoport „betegpopulációvá” (azaz defektes kognitív funkciókkal bíró alanyokká) alakítható.

A feltételezett kognitív képességeket fokozó vegyületeket ezután a kognitív funkciók széles spektrumán lehet tesztelni ebben a „betegpopulációban”. Ezt a klinikai vizsgálatokhoz hasonló -módszertan szerint végezzük: kettős vak, placebo kontrollos, randomizált vizsgálatok (szub)krónikus gyógyszeres kezelésekkel.

Az “enhancer” anyagok hatásmechanizmusának vizsgálata

a TAAR-receptorokra

Knoll az 1960-as évek elején munkatársaival kifejlesztette a (-)-deprenilt (selegiline), az első szeletív monoamin-oxidáz B (MAO-B) enzim bénítót, melyet világszerte alkalmaznak Parkinson kór és major depresszió kezelésére, valamint Alzheimer kór kiegészítő terápiájában. Knoll felismerte, hogy a vegyület kis dózisban fokozza a tanulási képességet, javítja a memóriát, lassítja az agy öregedését. Ezt a hatást Knoll enhancer hatásnak nevezte el (Knoll, 2003), melyet például a (-)deprenylel lehet létrehozni, ami főleg a katecholaminerg tónust erősíti, illetve a  R-(-)-1-(benzofurán-2yl)-2 propylaminopentánnal [(-)-BPAP], amely a katecholaminerg hatás mellett a szerotonerg rendszer aktivitását is képes fokozni a központi idegrendszerben.

Az enhancer hatású vegyületek a stimulus indukálta biogén amin (noradrenalin, dopamin és szerotonin) felszabadulást igen kis koncentrációban fokozzák, mely hatást feltételezhetően a trace amine receptoron (TAAR) kifejtett hatással hozzák létre, valamint a VMAT2 transzporter funkciójának fokozásával. Kutatásaink az enhancer hatásmechanizmus meghatározására és részletes analízisére irányulnak. A TAAR receptorok új terápiás lehetőséget biztosíthatnak a neurodegeneratív betegségek kezelésében.

További kísérleteinkben különböző vegyületek (Pl. TAAR agonista és antagonista vegyületek, endogén és szintetikus enhancer anyagok) kognitív funkciókra gyakorolt hatását vizsgáljuk különböző viselkedésfarmakológiai tesztek segítségével.

A kognitiv funkciók javítása mellett a TAAR receptoron ható vegyületek esetleges fájdalomcsillapításra való felhasználhatóságát is vizsgáljuk a fentiekkel párhuzamosan.

Munkacsoport vezető:

Dr. Al-Khrasani Mahmoud (PharmD, PhD) egyetemi docens

Kutatók:

Dr. Gyertyán István (PhD) tudományos főmunkatárs
Dr. Miklya Ildikó (PharmD, PhD) egyetemi docens
Dr. Riba Pál (MD, PhD) egyetemi docens
Dr. Király Kornél (MD, PhD) egyetemi docens
Dr. Ernyey Alíz (PhD) egyetemi adjunktus

Tudományos tanácsadók:

Dr. Fürst Zsuzsanna (MD, DSc) professzor emerita
Dr. Hársing László Gábor (MD, DSc) tudományos tanácsadó
Dr. Timár Júlia (Md, PhD) egyetemi docens

PhD hallgatók:

Nariman Gomaa Essmat Mohamed Aldeltawab (MSc)
Sarah Abood Kadim Alkafage (MSc)
Galambos Anna (MSc)
Varga Bence Tamás (MSc)
Dr. Boldizsár Imre (MD)
Dr. Yashar Chalabiani (PharmD)
Sandra Marouf (MSc)