Levetirasetamın ağrı üzerine etkilerinin in vitro elektrofizyolojik (patch kenetleme) ve in vivo (hot plate testi) yöntemlerle incelenmesi
Investigation of the effects of levetiracetam on pain by using in vitro electrophysiologic (patch clamp) and in vivo (hot plate test) methods
Yazar: METE ÖZCAN
Danışman: DOÇ.DR. AHMET YAŞAR
Fırat Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Biyofizik = Biophysics

Özet:
LEVETİRASETAMIN AĞRI ÜZERİNE ETKİLERİNİN İN VİTROELEKTROFİZYOLOJİK (PATCH KENETLEME) VE İN VİVO (HOTPLATE TESTİ) YÖNTEMLERLE İNCELENMESİMete ÖZCANÖZETPlazma membranı elektriksel uyarılabilirliği ve uyarılabilirliğin iyonikesasları, ?uyarılabilir dokuların membran biyofiziği? olarak klasik biyofizikkonuları arasında yer almaktadır. Nöronal membran uyarılabilirliği düzeyindekielektriksel aktivite değişikliğine neden olan voltaj bağımlı sodyum, potasyum vekalsiyum kanallarının aktivite değişiklikleri, epilepsi ve ağrı dahil pek çokpatofizyolojik durumun altında yatan sebep olabilir. Bu iyon kanallarınınbiyofiziksel özelliklerinin anlaşılması ve kimyasal ajanlarca aktivitelerininmodifikasyonu antinosiseptif terapiyi de içeren durumlara karşı terapötikyaklaşımların gelişimi açısından son derece önemlidir. Levetirasetam (LEV, ucbL059), epilepside nöbet oluşumunu baskılayan üstün bir farmakolojik profilesahip bir antiepileptik ilaçtır. Bu çalışmanın amacı yeni bir antiepileptik ilaç olanLEV'ın olası analjezik etkisini, sıçan izole duyusal nöronlarında tüm hücre patchkenetleme elektrofizyolojisi ve in vivo olarak nosiseptif davranış hot plate testikullanarak incelemekti.Dorsal kök gangliyonları (DKG) 1-2 günlük yeni doğan sıçanlarındekapitasyonundan sonra enzimatik ve mekanik işlemlerle tek hücrelereayrıştırıldı. Patch kenetleme tekniğinin tüm hücre diyaliz modunungerçekleştirilmesinden sonra, akım kenetleme deneylerinde istirahat membranpotansiyeli kayıt edildi. LEV'ın ( 30, 100 ve 300 ÂµM) membran potansiyeli veaksiyon potansiyeli (AP) parametreleri (eşik, pik amplitüdü, süre, ardpotansiyeller, AP ard potansiyelin % 63'üne düşme zamanı) ve pasif membranözellikleri üzerine etkisi incelendi. LEV bu parametreler üzerine etkisi dozbağımlıydı. 30 ÂµM LEV'ın bu parametreler üzerine etkisi yokken, 100 ve 300 ÂµMLEV istirahat membran potansiyeli hiperpolarizasyonuna neden olarak ve APsonrası hiperpolarizasyon amplitüdünde ve input rezistansında önemli bir artışmeydana getirdi (n=7, p<0.05).İn vivo deneylerde hot plate analjezimetre kullanılarak nosiseptif davranışlatansından ağrı eşiği belirlendi. LEV (60, 300 ve 900 mg/kg) normal farelerdeağrı eşiğini değiştirmedi. Ancak diyabetik nöropati oluşturulan farelerde çok dahadüşük dozlarında LEV (20, 100 ve 200 mg/kg) ağrı eşiğini önemli ölçüde artırdı(n=15, p<0.05).Sonuç olarak; in vitro deneylerde hücresel biyofizik prosedürlerle eldeedilen sonuçlar ve in vivo nosiseptif davranışsal test sonuçları uyumlu bir şekilde,yeni bir antiepileptik ajan olan levetirasetamın, nöropatik ağrı tedavisindeterapötik potansiyele sahip olabileceğini göstermektedir.Anahtar Kelimeler: Hücresel Elektrofizyoloji, Patch Kenetleme, İyonKanalları, Levetirasetam, Aksiyon Potansiyeli, Uyarılabilirlik, Ağrı

Abstract:
INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF LEVETIRACETAM ON PAINBY USING IN VITRO ELECTROPHYSIOLOGIC (PATCH CLAMP) ANDIN VIVO (HOT PLATE TEST) METHODSMete OZCANABSTRACTElectrical excitability of plasma membrane and ionic basis of excitability,?membrane biophysics of excitable tissues?, are among to the topics of classicalbiophysics. Altered electrical activity at the level of neuronal membraneexcitability involving voltage-dependent sodium, potassium and calcium channelsmay be underlying cause in variety of pathophysiological conditions includingepilepsy and pain. Understanding and modification of the biophysical propertiesof these ion channels by chemical agents is of importance with respect todevelopment of therapeutic approach against these conditions including anti-nociceptive therapy. Levetiracetam (LEV, ucb L059; C8H14N2O2) is aantiepileptic drug with a unique pharmacologic profile, seizure suppression inepilepsy. The aim of this study was to investigate the possible analgesic actions ofthe novel antiepileptic agent LEV in isolated sensory neurones using whole cellpatch-clamp electrophysiology and in vivo by nociceptive behavioral ?Hot-platetest?.Dorsal root ganglia (DRG) were removed from 1-2 day old neonatal ratsafter decapitation and DRG neurones were isolated by enzymatic and mechanicalprocedures. In current clamp experiments, after establishing whole-cell mode ofthe patch clamp technique, resting membrane potentials were recorded. Effects ofLEV (30, 100 and 300 ÂµM) on membrane potential and action potential (AP)parameters (thresholds, peak amplitude, duration, after potentials, decay time) andpassive membrane properties (input rezistance) were investigated. The effects ofLEV on these parameters was dose dependent; 30 ÂµM LEV had no significanteffect on either parameter while 100 and 300 ÂµM LEV caused hyperpolarizationof the resting membrane potential, and caused a significant increase in meanamplitude of AP after hyperpolarisations and input rezistance (n=7, P<0.05).In in vivo experiments, hot plate analgesimeter was used to determine painthreshold from latency of the nociceptive behavior. LEV (60, 300 and 900 mg/kg)had no significant effect on the pain threshold in normal mouse (n=8, P>0.05).But, much lower doses of LEV (20, 100 and 200 mg/kg) significantly increasedthe pain threshold when diabetic neuropathy was induced (n=15, P<0.05).In conclusion; results obtained by cellular biophysical procedures in invitro experiments and in vivo behavioral tests with agreement suggest that thenovel antiepileptic agent LEV may possess a therapeutic potential for thetreatment of neuropathic pain.Key words: Cellular Electrophysiology, Patch Clamp, Ion Channels,Levetiracetam, Action Potential, Excitability, Pain.