Dierfarmacologisch onderzoek naar nieuwe strategieën ter behandeling van focale limbische epilepsie.

Projectdetails

!!Description

Dit project beoogt fundamenteel onderzoek naar een aantal ongekende aangrijpingspunten en nieuwe strategieën ter behandeling van focale limbische epilepsie. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van een dierexperimenteel model van de neurologische aandoening, hetwelke in het onthaallaboratorium werd ontwikkeld en gekarakteriseerd . Met behulp van intracerebrale microdialyse in de vrij bewegende rat en microbore vloeistofchromatografische analyse, worden in het extracellulair milieu van de hippocampus, een hersenkern geïmpliceerd in epileptogenese, de concentraties aan de neurotransmitters glutamaat, GABA en dopamine bepaald. Op deze manier verkregen we een idee van de neurobiochemische veranderingen tijdens een epileptische aanval. We kunnen nu doelgericht farmacologisch manipuleren en het biochemisch werkingsmechanisme van toegediende farmaca bestuderen.

Doelstellingen:

In dit project zullen we voornamelijk subtype-selectieve liganden voor zowel ionotrope en metabotrope glutamaatreceptoren als voor adenosinereceptoren uittesten in ons ratmodel voor focale epilepsie. Bovendien zullen we het actiemechanisme en de doeltreffendheid bestuderen van een aantal recent ontwikkelde valproïnezuurderivaten. We interesseren ons eveneens voor de neurotoxische neveneffecten die klinisch kunnen optreden bij het toedienen van chinolone-antibiotica.

Resultaten:

1. De studie van subtype-selectieve glutamaatreceptorliganden.

Glutamaat is de belangrijkste centrale excitatoire neurotransmitterstof. Abnormaal verhoogd extracellulair glutamaat en/of overmatige activatie van glutamaatreceptoren kunnen echter aanleiding geven tot excitotoxische hersenschade, morfologische veranderingen en celdood. Eén van de belangrijkste hypothesen voor de therapie van epilepsie bestaat dan ook uit het zoeken naar strategieën om de excessieve glutamaat-gemedieerde processen te onderdrukken. Er bestaan immers nog geen anti-epileptica die interfereren met glutamaatreceptoren. Wij konden als eerste onderzoekers aantonen dat het GLUK5 kainaatreceptorsubtype een sleutelrol speelt in epilepsie. Onze experimenten met de GLUK5 kainaatreceptorantagonisten, LY377770 en LY382884, toonden aan dat GLUK5 receptoren geïmpliceerd zijn in zowel de initiatie als het onderhouden van limbische convulsies bij de rat en epileptiforme activiteit in hippocampale slices. Het in vitro werk gebeurt in samenwerking met Prof. Collingridge, Bristol University (U.K.) en de LY moleculen verkrijgen we door samenwerking met Dr. Lodge, Lilly, Surrey (U.K.). GLUK5 receptoren blijken daarenboven weinig of niet betrokken in de basale spontane hippocampale activiteit, wat de receptor nog een interessanter target maakt. Het is immers belangrijk (om neveneffecten te minimaliseren) dat de basale normale synaptische neurotransmissie niet wordt verstoord, maar dat de farmaca hun effectieve werking uiten tijdens hoge freqentie 'epileptische' transmissie. De onderliggende moleculaire werkingsmechanismen van de antagonisten zijn waarschijnlijk een combinatie van pre- en postsynaptische effecten, zoals een vermindering van de GLUK5 gemedieerde excitatoire postsynaptische potentialen en een opheffing van de GLUK5 gemedieerde inhibitie van de GABA vrijgave. De gebruikte anticonvulsieve dosissen induceerden bij de ratten geen gedragsmatige noch motorische stoornissen en bijgevolg kunnen analoge GLUK5 kainaatreceptorantagonisten misschien verder ontwikkeld worden tot potentiële geneesmiddelen (manuscript ingediend ter publicatie).

2. Doeltreffendheid van de valproïnezuurderivaten, valnoctamide en valpromide.

Dit onderzoeksproject loop in samenwerking met de onderzoeksgroep van Prof. Meir Bialer (Universiteit van Jerusalem, Israël). Zij hebben een aantal valproïnezuurderivaten ontwikkeld die effectiever zouden zijn dan de moedercomponent, gebaseerd op SPPR (structuur-farmacokinetische-farmacodynamische relatie) studies (Bialer et al., 1994). De stabiele amidederivaten valnoctamide en valpromide bezitten een betere distributie in het hersenweefsel dan het valproïnezuur zelf, waardoor ze actiever zouden moeten zijn dan het nu klinisch gebruikte anti-epilepticum. De twee belangrijkste nevenverschijnselen van valproïnezuur zijn bovendien teratogeniciteit en hepatotoxiciteit. De amidederivaten zijn minder toxisch omdat de vrije carboxylgroep van het valproïnezuur verantwoordelijk zou zijn voor het teratogeen effect. In Israël focuseert de onderzoeksgroep zich vooral op de farmacokinetische aspecten van de derivaten. Wij hebben deze moleculen getest op hun anti-epileptische doeltreffendheid in het pilocarpinemodel in de vrij bewegende rat. We hebben tevens de extracellulaire neurotransmittervrijgave gemonitord na toediening van de derivaten en de moedercomponent, aangezien hun werkingsmechanismen helemaal nog niet met zekerheid zijn gekend. In vivo wetenschappelijke studies over veranderingen in de extracellulaire neurotransmitterconcentraties na toediening van deze geneesmiddelen ontbraken praktisch volledig in de literatuur (manuscript gepubliceerd Pharm. Res. 17 (2000) 1408-1413).

3. Onderzoek naar neurotransmitters geïmpliceerd in de neurotoxische neveneffecten veroorzaakt door toedienen van chinolone-antibiotica.

Fluorochinolonen zijn eerstekeusgeneesmiddelen ter behandeling van bacteriële urinaire infecties. Over het algemeen worden zij goed verdragen, doch zijn ze niet vrij van centrale nevenwerkingen. Regelmatig treden klachten op zoals slapeloosheid, nachtmerries of hallucinaties. In sommige bejaarde of voorbestemde patiënten, in patiënten die gelijktijdig NSAIDs of theofylline innemen, worden zelfs regelmatig epileptische convulsies gemeld als nevenverschijnselen. Deze nevenwerkingen worden toegeschreven aan de inhibitie van de binding van het endogeen GABA aan zijn GABAA receptoren (Halliwell et al., 1993). Dit GABA antagonistisch effect wordt sterk gepotentialiseerd door de actieve metaboliet van het NSAID fenbufen, het bifenylazijnzuur (BPAA). Het blijft natuurlijk de vraag of het proconvulsief potentieel van de chinolones uitsluitend kan verklaard worden door dit GABAA receptor antagonisme. De onderzoeksgroep rond Prof. W. Couet (Université de Poitiers, Frankrijk), die zich vooral richten op het PK/PD aspect van de convulsieve bijwerkingen van de chinolonen (Delon et al., 1997), heeft ons om samenwerking gevraagd om de chinolone-geïnduceerde convulsies neurobiochemisch en neurofarmacologisch te karakteriseren. We hebben extracellulaire hippocampale GABA- en glutamaatconcentraties opgevolgd met in vivo microdialyse, voor en na toediening van norfloxacine, al dan niet in combinatie met BPAA. Perorale toediening van BPAA (100 mg/kg) induceerde geen gedragsveranderingen in de ratten noch wijzigingen in de extracellulaire GABA- en glutamaatconcentraties. I.v. perfusie van 300 mg/kg norfloxacine was ook zonder effecten op het gedrag en de neurotransmitterwaarden in ongeveer de helft van de proefdieren, terwijl dezelfde dosis in de andere helft van de ratten duidelijke epileptische convulsies induceerde. Deze norfloxacine-geïnduceerde convulsies werden gekarakteriseerd door verhoogde hippocampale glutamaatconcentraties; de simultaan gecollecteerde GABA waarden bleven echter ongewijzigd. De combinatie van BPAA (100 mg/kg) en norfloxacine (50 mg/kg) was lethaal in ongeveer de helft van de ratten, terwijl de overige proefdieren van dezelfde groep geen epilepsie-gerelateerd gedrag vertoonden. In deze laatste subgroep bemerkten we opnieuw geen wijzigingen in de extracellulaire GABA concentraties, maar het hippocampaal glutamaat bleef significant verhoogd gedurende ongeveer een 3-tal uur. We kunnen met deze in vivo experimenten dus besluiten dat de convulsieve effecten van norfloxacine vergezeld zijn van verhoogde glutamaatwaarden, maar geen wijzigingen teweeg brengen in het hippocampaal GABA. Dit is toch een duidelijk verschilpunt met onze goed gekarakteriseerde pilocarpine-geïnduceerde convulsies (Smolders et al., 1997). We denken dat norfloxacine en het intermoleculair complex van norfloxacine met BPAA de postsynaptische GABAA receptoren inhibeert, wat bijgevolg leidt tot de disinhibitie van de hippocampale glutamaterge neuronen. Het manuscript van deze bevindingen is gepubliceerd in Antimicrobial Agents and Chemotherapy 46(2) (2002) 471-477.

AcroniemOZR487
StatusGeëindigd
Effectieve start/einddatum1/01/0031/12/02

Flemish discipline codes

  • Basic sciences
  • Pharmaceutical sciences