Взаємозв’язок антипсихотичних засобів з рецепторами D3 та D2 in vivo з дослідження домашніх тварин

Теми

Анотація

ВСТУП

Історично дослідження дофамінергічних аспектів механізму функції антипсихотичних препаратів зосереджувались на антагонізмі рецептора дофаміну-2 (D 2) (Creese et al, 1976; Seeman and Lee, 1975). Рецептори дофаміну-3 (D3) належать до того ж класу рецепторів, що і D2, і було показано, що вони відіграють роль у ряді нервово-психічних розладів, включаючи наркоманію, хворобу Паркінсона та шизофренію (Sokoloff et al. Al, 2006). Зокрема, терапевтичні засоби, спрямовані на рецептор D 3, можуть виявляти перспективність як нові антипсихотичні засоби. Донедавна прямих доказів in vivo дисфункції рецепторів D 3 у нейропсихіатричних популяцій не можна було отримати через відсутність позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) або КТ-зображення. Шляхом однофакторного випромінювання (SPECT) для належного розрізнення дофаміну D 3 та D 2 прив'язка. Отже, потенційний внесок блокади рецепторів D 3 в антипсихотичну ефективність було важко оцінити.

[11 С] - (+) - PHNO - це дофамінергічний радіоліганд D 2/3 (Wilson et al, 2005), який сильно віддає перевагу D 3 (Narendran et al, 2006). Візуалізація in vivo у нелюдських приматів та парадигм авторадиографії миші продемонструвала, що зв'язування PHNO у ядрах дофаміну середнього мозку (чорна субстанція, вентральна тегментальна область, SN/VTA) майже повністю обумовлено зв'язуванням D 3 (Rabiner et al, 2009). Зв'язування [11 С] - (+) - PHNO також виявляє вразливість до конкуренції з боку селективних агентів D 3 в інших багатих на D 3 регіонах мозку, таких як globus pallidus (GP) та вентральний смугастий вузол (VST) (Narendran et al, 2006; Rabiner et al, 2009; Searle et al, 2010). Ці висновки свідчать про те, що переважний ліганд D3 [11 C] - (+) - PHNO може бути використаний для визначення ступеня зв’язування D 3 антипсихотиками.

Повний розмір таблиці

Предмети та методи

Теми

У дослідженні-повторному тестуванні було скановано трьох дорослих чоловіків-бабуїнів (бабуїни A, B і C, папіо Анубіс, 20, 1 ± 4, 8 кг) та антипсихотики (бабуїни B, C і D, Papio anubis, 23, 9 ± 2,4 кг; Таблиця 2) Між кожним експериментальним днем для кожного бабуїна дозволялося мінімум 12 днів, і жоден бабуїн не вивчався більше трьох разів на місяць. Процедури дослідження були затверджені Інституційними комітетами з догляду та використання тварин (IACUC) Колумбійського університету та Інституту психіатрії штату Нью-Йорк.

Повний розмір таблиці

Тест-повторне тестування

Для виявлення потенційного ефекту масообміну на ділянці D 3 спочатку сканували трьох бабуїнів, потім через 172 ± 36 хв (умова повторного аналізу через 52 ± 36 хв після закінчення сканування; Таблиця 2). Відсоток зміни потенціалу зв'язування (див. Аналіз даних нижче), ΔBP ND, використовували як вимірювальний результат для оцінки відтворюваності. Ця підписана формулювання використовувалась замість міри мінливості, оскільки напрям зміни від однієї умови до іншої був розглянутою величиною.

Антипсихотичне дослідження

Вихідні аналізи [11 C] - (+) - PHNO були отримані для кожного суб'єкта. Двом бабуїнам було проведено три базові аналізи, а одному бабуїну - два базових аналізи (табл. 2). Середнє значення вихідних даних кожного суб'єкта було використано для порівняння з даними щодо наркотиків. Для тестових обстежень кожен бабуїн отримував CLZ (0,5534 мг/кг) або HAL (0,0109 мг/кг), розчинений у 10 мл фізіологічного розчину. Ці дози були обрані для досягнення цільових рівнів заповнення 50% (CLZ) або 75% (HAL) у спинному стриатумі, де зв’язування з рецепторами D 2 є переважаючим. Випробування вводили вручну у вигляді п’ятихвилинного внутрішньовенного (iv) болюсу за 15 хвилин до іспиту. Кожному досліджуваному було проведено два сканування після кожного препарату. Загалом було придбано 20 сканувань (вісім сканувань на базовому рівні плюс три суб'єкти * два препарати * два сканування після зараження на лікарський засіб).

Радіохімія

[11 C] - (+) - PHNO був підготовлений, як описано Wilson et al (2005), з деякими модифікаціями (Rabiner et al, 2009).

Процедури ПЕТ

Зразки артеріальної плазми відбирали за допомогою автоматизованої системи відбору проб протягом перших 4 хвилин (11 проб), потім вручну з більшими інтервалами. Для вимірювання вхідної функції було зібрано 22 артеріальних зразка. Шість додаткових зразків збирали під час кожного циклу для ВЕРХ-аналізу неметаболізованої фракції радіосигналу. Аліквоти також брали з шести зразків, отриманих для аналізу рівнів CLZ та HAL у плазмі крові.

Аналіз даних

Дані плазми

Дані ПЕТ

Відновлені виправлені дезінтеграційні дані були записані спільно в отримані T1-зважені анатомічні МРТ для кожної тварини, використовуючи взаємну максимізацію інформації, як реалізовано в програмному середовищі SPM2 (Friston et al, 1995). Регіони інтересів (ROI) були намальовані на МРТ-сканах і перенесені на спільно записані зображення ПЕТ. ROI включають путамен (PUT), хвостатий (CAU), VST, GP, SN/VTA та таламус (THA). Криві тимчасової активності генерувались із середньої активності в кожному регіоні та кожному кадрі. Дані встановлювали за допомогою двокамерної моделі (2TC) із введенням артеріальної плазми з мозочком як еталонною областю. Загальний об'єм розподілу (VT) розраховували в кожній області, включаючи мозочок, а BP ND, потенціал зв'язування щодо незміщуваного компартменту (Innis et al, 2007), розраховували наступним чином:

Для антипсихотичного дослідження сумісне зайняття рецепторів D 2 і D 3 CLZ та HAL було оцінено як −ΔBP ND, де ΔBP ND - відсоток зміни артеріальної щільності за умов кожного ROI,

Для оцінки селективності DZ: D3 для CLZ та HAL, дані для всіх ROI були пристосовані до лінійної моделі, яка використовувала раніше встановлені регіональні частки внесків D 2 та D 3 загалом [11 C] - (+) - PHNO. BP ND у знеболеному бабуїні в кожній з областей: де fD 3 і fD 2 - це фракції [11 C] - (+) - PHNO BP ND, що відносяться до кожного типу рецепторів (таблиця 3) (Rabiner et al, 2009), occ (*) - кількість лікарського засобу, зайнятого в кожному типовому рецепторі. Потім селективність щодо D 2 проти D 3 була розрахована на основі оцінюваних занять, де ED 50 (*) - це розрахункова доза, при якій 50% типу рецептора * зайнято препаратом. Рівняння (4) виникає внаслідок перебудови закону дії маси в рівновазі для оборотних зв'язуючих лігандів (рівняння (5)).

Повний розмір таблиці

РЕЗУЛЬТАТИ

Тест-повторне тестування

Повний розмір таблиці

Антипсихотичне дослідження

Параметри аналізу для антипсихотичного дослідження наведені в таблиці 6. Істотних відмінностей для параметрів аналізу не зафіксовано за будь-яких умов.

Повний розмір таблиці

Функції введення плазми та криві тимчасової активності для декількох областей мозку, усереднені за всіма скануваннями до та після введення 0,5534 мг/кг CLZ та 0,0109 мг/кг HAL, показані на малюнках 1а та b. На малюнку 2 представлені репрезентативні карти залежності від наркотиків у одного суб’єкта для всіх станів, а також у таблиці 7. Регіональні значення нейротоксичності при розкладанні (PD) після введення MRZ та HAL наведені в таблиці 7. в тій мірі, яка близька до цільового рівня в спинному стриатумі (зменшення на 44% для MRZ, 70% для HAL, таблиця 7).

(а) Середня концентрація [11 C] - (+) - PHNO в артеріальній плазмі в початкових умовах (, n = 8 сканування), вплив клозапіну (, n = 6 аналізів) та галоперидолу (•, n = 6 аналізів) умови. Неперервні криві (-) представляють середнє значення змодельованих нападів, описаних у розділі Методи. Дані нормуються до введеної активності. Графік показує, що на концентрацію [11 С] - (+) - PHNO в артеріальній плазмі проблеми з препаратами не впливали. (b) Криві середньої тимчасової активності для всіх досліджень за базовим рівнем (, n = 8 аналізів), клозапіновим випробуванням (, n = 6 аналізів) та галоперидоловим випробуванням (•, n = 6 аналізів). Неперервні криві (-) представляють середнє значення припасів двокамерної моделі (2TC). Смужки помилок представляють SD серед виміряних даних. Дані нормуються на основі введеної активності та маси тіла і представлені для регіону зі схожим внеском дофаміну-2 (D 2) та дофаміну-3 (D 3) зв'язування (globus pallidus, (GP)), головним чином від зв'язування з D 2 (путамен). ) і головним чином ланка D 3 (чорна субстанція/вентральна тегментальна зона (SN/VTA)), а також мозочок.

Повнорозмірне зображення

Завантажте слайд PowerPoint

[11 С] - (+) - PHNO BP ND відображається у бабуїні на рівні GP за всіх трьох умов. Зображення представляють середнє значення трьох базових аналізів та двох аналізів після лікування для кожного антипсихотика. Вони генерувались на кожному вокселі за допомогою алгоритму SRTM.

Повнорозмірне зображення

Завантажте слайд PowerPoint

Повний розмір таблиці

Регресійна модель, заснована на оцінках селективності та заповнюваності D 2: D 3

Використовуючи модель рівняння (3) та дані in vivo, отримані в цьому дослідженні, зайнятість CLZ in vivo (± 95% довірчий інтервал) становила 47% (± 14%) на 2-й день та 15% (± 12%) на D 3 Зайнятість HAL у природних умовах становила 76% (± 18%) на D2 та 57% (± 14%) на D3. Значення ED 50 були розраховані на основі введених доз та цих оцінок заповнення. Значення ED 50 для CLZ становили 0,6135 мг/кг для D2 та 3,22216 мг/кг для D3. Значення HAL ED 50 становили 0,0035 мг/кг для D2 і 0,0083 мг/кг для D3.

Вибірковість D 2: D 3 CLZ та HAL була розрахована за цими оцінками заповнюваності. In vivo селективність щодо HAL була дуже схожою на прогнози in vitro (2,38 in vivo порівняно з 3,03 ± 4,42, n = 11 досліджень in vitro). Селективність in vivo щодо CLZ була приблизно на одне стандартне відхилення більше, ніж середнє значення дев'яти досліджень in vitro (5,25 in vivo проти 2,82 ± 2,01 in vitro).

ОБГОВОРЕННЯ

Аналіз хмарних точок регіонів, що цікавлять (ROI), за допомогою SRTM. На лівій панелі показаний BP ND, отриманий з SRTM, використовуючи всі 120 хвилин даних, побудованих проти BP ND, отриманих з 2TC. Графік показує, що існує подібна пропорційність між методами в регіонах з помірним зв'язуванням, але не в регіонах з сильним зв'язуванням. На правій панелі дані, отримані з SRTM, використовуючи дані, усічені за 90 хвилин, порівнюються з даними, отриманими з SRTM, використовуючи 120 хвилин даних. Графік показує, що вимірювання майже однакові в зонах помірного зв'язування, але що зменшення в районах сильного зв'язування (порівняно з 2TC) є більш вираженим із скороченими даними. Суцільною лінією на кожній діаграмі є ідентифікаційна лінія.

Повнорозмірне зображення

Завантажте слайд PowerPoint

У мозку щурів McCormick та співавт. Відзначали, що CLZ, HAL, оланзапін та рисперидон активно конкурують за зв'язування [3 H] - (+) - PHNO в гомогенатах з декількох областей мозку, включаючи частки мозочка, багаті D 3 9 та 10 та вентрального паліду, але були набагато менш конкурентоспроможними при аудіорадіографічних вимірах ex vivo [3 H] - (+) - PHNO у щурів, які отримували ті самі препарати, а потім гинули через одну годину після ін’єкції радіоліганду (McCormick et al, 2010) . Зокрема, було помічено, що середня зайнятість HAL у спинному стриатумі (головним чином, пов’язана з D 2) становила 80%, тоді як зайнятість мозочкових часток 9 та 10 (головним чином D 3) була незначною, на відміну від наших даних, де HAL був надійним. Зв’язок D3 (коефіцієнт селективності D2: D3 = 2, 38). З іншого боку, результати CLZ двох досліджень набагато більш узгоджуються між собою.

$ config [ads_text16] не знайдено