بررسی متابولیسم داروی نوسکاپین در سلولهای مجزای کبد موش

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده پایان نامه

بخش اول: مقدمه

مقدمه......................................................................................................................

1-1- اوپیوییدها.......................................................................................................

1-1-1- تاریخچه.....................................................................................................

1-1-2- آلکالوییدهای تریاک.....................................................................................

1-1-3- پپتیدهای اوپیویید درون زاد..........................................................................

1-1-4- آثار اوپیوییدها بر اعضاي مختلف..................................................................

1-1-5- مصارف باليني اوپیوییدها..............................................................................

1-2- متابولیسم........................................................................................................

1-2-1- تاریخچه.....................................................................................................

1-2-2- کلیات متابولیسم..........................................................................................

1-2-3- مکان های متابولیسم داروها..........................................................................

1-2-4- عوامل تعیین کننده سرعت تغییر شکل زیستی.................................................

1-2-5- تکنیک های تجربی بررسی متابولیسم............................................................

1-2-6- کاربرد و اهمیت بررسی متابولیسم.................................................................

1-3- جداسازی سلولهای کبد....................................................................................

1-4- روش های مطالعه شده برای شناسایی و اندازه گیری نوسکاپین و متابولیت هایش..

1-5- کلیاتی درباره کروماتوگرافی و HPLC...............................................................

1-5-1- تاریخچه.....................................................................................................

1-5-2- اساس کروماتوگرافی....................................................................................

1-5-3- فازهای متحرک و ساکن در کروماتوگرافی مایع..............................................

1-5-4- کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا..................................................................

1-5-5- اساس دستگاه HPLC..................................................................................

عنوان صفحه

1-6- نوسکاپین........................................................................................................

1-6-1- برخی اثرات نوسکاپین.................................................................................

1-6-2- فارماكوكينتيك نوسكاپين..............................................................................

1-6-3- مروری بر روند متابولیسم نوسکاپین..............................................................

بخش دوم: روشها و مواد

2-1- اهداف مطالعه..................................................................................................

2-2- دستگاه ها و وسایل ........................................................................................

2-3- مواد...............................................................................................................

2-4- تهیه بافرهای پرفیوژن.......................................................................................

2-4-1- محلول Stock بافر هنکس با غلظت 10 برابر..................................................

2-4-2- محلول Stock بافر کربس- هنزلیت با غلظت 2 برابر.......................................

2-4-3- بافر هنکس یک...........................................................................................

2-4-4- بافر هنکس دو............................................................................................

2-4-5- بافر کربس آلبومین......................................................................................

2-4-6- بافر کربس- هپس.......................................................................................

2-5- تهیه محلول کلاژن و کوت کردن پلیت 6خانه.....................................................

2-6- محیط کشت...................................................................................................

2-6-1- مراحل تهیه محیط کشت: (1:1) DMEM, F₁₂................................................

2-7- سرم جنین گاو (FBS).....................................................................................

2-8- کیت استریل پرفیوژن.......................................................................................

2-9- تهیه هپاتوسیت های تازه..................................................................................

2-9-1- نگهداری سلولهای به دست آمده از کبد موش................................................

2-9-2- بررسی حیات سلولی و نحوه اثر دادن دارو روی سلولهای جدا شده از کبد موش.............

2-9-3- تهیه نمونه برای انجام آنالیز...........................................................................

2-10- روش سنتز مکونین (6 و 7- دی متوکسی فتالید)..............................................

2-11- دلایل انتخاب HPLC.....................................................................................

عنوان صفحه

2-11-1- مشخصات دستگاه HPLC..........................................................................

2-11-2- انواع روش های HPLC آزمایش شده..........................................................

2-11-3- روش تهیه بافر 10X استات با 4 pH=........................................................

2-11-4- روش تهیه بافر فسفات سدیم Mm 25 با 5/4 pH=......................................

2-12- استخراج متابولیت از ادرار انسان.....................................................................

بخش سوم: نتایج

3-1- جداسازی سلولهای کبد....................................................................................

3-2- سنتز مکونین...................................................................................................

3-3- روش کروماتوگرافی با کارکرد عالی (HPLC)....................................................

بخش چهارم: بحث و نتیجه گیری

4-1- جداسازی سلول های کبد موش........................................................................

4-2- روش کروماتوگرافی با کارکرد عالی (HPLC)....................................................

4-3- متابولیسم نوسکاپین.........................................................................................

4-4- متابولیسم نوسکاپین در ادرار انسان....................................................................

خلاصه انگلیسی.......................................................................................................

منابع........................................................................................................................

اختصارات...............................................................................................................

چکیده پايان نامه

اطلاع از مسیرهای متابولیسم دارو نقش مهمی در درک سمیت دارو دارد. این اطلاعات می توانند در طراحی داروهای جدید و روشن کردن مکانیسم سرطان زایی ترکیبات شیمیایی به کار روند. از 
این رو یافتن روشی مناسب برای بررسی متابولیسم داروها گام مهمی در جهت رسیدن به دیگر اطلاعات با ارزش در مورد داروها است. متابولیسم نوسکاپین در ادرار انسان، خرگوش و موش صحرایی بررسی شده است. طبق نتایج به دست آمده از این مطالعات نوسکاپین از دو مسیر o- دمتيلاسیون و شکسته شدن پیوند C_1-9متابولیزه می شود و مکونین به عنوان محصول عمده متابولیسم آن شناخته شده است. در این تحقیق متابولیسم نوسکاپین توسط یک روش ex vivo، سلولهای جدا شده کبدی، مورد بررسی قرار گرفت این روش از چند جنبه دارای اهمیت است: اين روش حد واسط مناسبی بین روشهای قبلی مانند آنزیم های حل شده، فراکسیون ارگان جدا شده و مطالعه مستقیم روی حیوان کامل است. این سلولها خصوصیات لازم بافت دست نخورده مانند نفوذپذیری غشا را دارا هستند از این رو در بسیاری از مطالعات بیوشیمیایی به کار می روند.

در این تحقیق سلولهای کبد موش صحرایی طی یک فرآیند دقیق جدا شدند و زنده بودن آنها با آزمایش منع تریپان آبی %1/0 و مشاهده میکروسکوپی سلولها تأیید شد. شناسایی استاندارد داروی نوسکاپین و متابولیت اصلی آن، مکونین توسط روش HPLC صورت گرفت. اگر چه استانداردهای نوسکاپین و متابولیت اصلی آن در محلولهای Spike شده مشاهده شدند اما این روش قادر به شناسایی متابولیت ها در عصاره سلولی نبود. به نظر می رسد که افزایش حساسیت روش به مشاهده همزمان نوسکاپین و متابولیت ها کمک کند.

اختصارات

- ACEI_S: Angiotensin Converting Enzyme Inhibitors

- BSA: Bovine Serum Albomin

-DMEM: Dulbeccos Modified Eagle Medium

- DMSO: Dimethyl sulfoxide

EXP: Exposure

EXT: Extract

FBS: Fetal Bovine Serum

FCS: Fetal Calf Serum

HPLC: High Performance Liquid Chromatography

MTT: 3- [4, 5- Dimethylthiazol- 2- yl]- 2,5- diphenyl tetrazolium bromide

ml: milliLiter

mM: millimole

: ug: Microgram

: Microlitre

R_t = Retention time

SPE= Solid Phase Extraction

v = volume

w = weight

مقدمه:

متابوليسم يكي از مراحل مهم فاركوكينتيك داروها است. مطالعه در مورد متابوليسم داروها براي دستيابي به اطلاعاتي در مورد سميت داروها و مكانيسم اثر آنها مفيد است. روش هاي مختلفي براي بررسي متابوليسم وجود دارند كه عبارتند از: خوراندن تركيبات به حيوانات در حالت عادي يا با كانول در راههاي صفراوي و مطالعه و جستجوي متابوليت هاي دارو در مايعات بيولوژيك مانند خون، ادرار، و ... ، مطالعات آنزيمي بر روي برشهاي بافتي، هموژنه ها و اجزاي سلولي. مطالعه روي حيوان داراي مشكلاتي است بنابراين در اين مطالعه از سوسپانسيون سلولهاي جدا شده كبدي استفاده شده است. اين روش علاوه بر بررسي متابوليسم در ساير مطالعات بيوشيميايي از جمله مطالعه روي گلوكونئوژنز، گليكوليز، سنتز پروتئين، ليپيد، اسيدهاي چرب و اوره، انتقالات غشاء و ... نيز مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

1-1- اوپيوييدها

1-1-1- تاريخچه

كلمه اوپيوييد براي همه مشتقات طبيعي و نيمه صناعي آلكالوييدي ترياك، داروهاي مشابه صناعي و شبه اوپيوييدي كه فعاليت آنها با آنتاگونيست اوپيوييدي، نالوكسان مهار مي شود و همچنين چندين پپتيد درون زاد كه با چندين زير گونه از گيرنده هاي اوپيوييد تعامل مي كنند، استفاده مي شود.

اين مواد سالهاست به عنوان ضددرد، نشاط آور و ضد اسهال كاربرد دارند. اوپيوييدها از ترياك استخراج مي شوند. ترياك ترشحات خشك شده كپسول نارس گياه خشخاش با نام علمي Papaver somniferum است و آلكالوييدهاي زيادي دارد كه مسئول اثرات فارماكولوژيك آن هستند. مورفين يكي از آنها است. شواهدي در دست است كه از حدود 6000 سال قبل در مصر باستان، يونان و روم قديم از گياه خشخاش استفاده شده است. اين گياه داراي دو محصول اصلي است، دانه هاي خشخاش كه بدون مورفين و داراي روغن قابل مصرف اندو ديگري ترياك كه داراي شهرت خطرناك و رعب آور است. دانه هاي خشخاش بعد از رسيدن داراي هيچ ماده خطرناكي نيستند و قابل خوردن يا مصارف ديگر هستند (1و2).

در سال 1803 داروشناس آلماني سرتورنور (Serturner) با جدا ساختن يك ماده قليايي فعال خالص از ترياك، فارماكولوژي مدرن اين داروها را پايه گذاري نمود. در تاريخ داروسازي، اين اولين باري بود كه از يك ماده طبيعي مشتقي با قدرت اثر استاندارد جدا مي شد. سرتورنور با الهام از نام الهه روياهاي يوناني Morpheus نام مورفين را به اين تركيب جديد داد. استخراج صنعتي مورفين براي اولين بار در سال 1928 با دستگاههايي كه توسط فردي به نام جانوس كاباي Janos kabay تكامل يافته بود، عمل شد (2و3).

1-1-2- آلكالوييدهاي ترياك

بيش از 40 آلكالوييد مختلف از ترياك و عصاره آن به دست آمده است. بعضي از اين آلكالوييدها تركيبات تغيير يافته آلكالوييدهاي اصلي كه به طور طبيعي در گياه موجودند، مي باشد. آلكالوييدهاي اصلي ترياك دو دسته اند:

الف) فنانترن ها: مورفين (%21-%4)، كدئين (%5/2-%8/0)، تبائين (%2-%5/0)

ب) بنزيل ايزوكينولين ها: نوسكاپين (%8-%4)، پاپاورين (%5/2-%5/0)، نارسئين (%2-%1/0) (شکل 1-1).

ترياك همچنين محتوي 3 تا 5 درصد اسيدمكونيك است كه به حال آزاد يا تركيب با مورفين، كدئين يا ساير آلكالوييدها ديده مي شود. اسيدمكونيك به صورت منشور كريستاليزه شده در آب و الكل محلول است و با كلرور فريك توليد رنگ قرمز مي كند. اين رنگ در اثر افزودن اسيد كلريدريك تغيير نمي كند. از آنجا كه اسيدمكونيك فقط در ترياك وجود دارد، مي توان از اين آزمايش جهت تجسس ترياك استفاده نمود (2).

شكل 1- آلكالوييدهاي اصلي ترياك (2و4)

1-1-3- پپتيدهاي اوپيوييد درون زاد

آلكالوييدهاي اوپيوييدي (مانند مورفين)، بي دردي را از طريق تأثير بر مناطقي از مغز كه داراي پپتيدهايي با ويژگي هاي فارماكولوژيك شبه اوپيوييد هستند، توليد مي كنند.

عبارتي كه در حال حاضر براي اين مواد درون زاد به كار مي رود پپتيدهاي اوپيوييد درون زاد (Endogenous Opioids) است. سه خانواده از پپتيدهاي شبه ترياك درون زاد عبارتند از: آندروفين ها، داينورفين ها، انكفالين ها. آلكالوييدهاي اوپيوييدي از طريق تأثير بر گيرنده هاي اين پپتيدهاي درون زاد اثرات خود را اعمال مي كنند.

جدول 1-1- گیرنده های اوپيوييدي (1)

1-1-4- آثار اوپيوييدها بر اعضاي مختلف

1) بي دردي: اوپيوييدها قوي ترين داروهاي موجود براي تسكين درد هستند. 
آلگونيست هاي قوي (يعني آنهايي كه بالاترين ميزان تأثير ضد دردي را دارند) عبارتند از مورفين، متادون، مپردين و فنتانيل. كدئين، هيدروكدون و اكسي كدون آگونيست هاي ضعيف تا متوسط هستند. پروپوكسي فن يك داروي آگونيست بسيار ضعيف است.

2) آرام بخشي و سرخوشي: اين اثرات مركزي ممكن است در دوزهاي پايين كه براي حداكثر بي دردي لازمند، رخ دهند. بعضي از بيماران دچار خماري (dysphoria) 
مي شوند. در دوزهاي بالاتر، اين داروها ممكن است سبب تيرگي شعور شده و اثرات تخديري (narcosis) داشته باشند.

3) تضعيف تنفسي: اعمال اوپيوييدها در مدولا سبب مهار مركز تنفسي مي شود كه با كاهش پاسخ دهي به تغييرات دي اكسيدكربن همراه است. افزايش PCO₂ ممكن است سبب اتساع عروق مغزي، افزايش جريان خون مغز و افزايش فشار داخل جمجمه شود.

4) اعمال ضدسرفه اي: سركوب رفلكس سرفه با مكانيسم هاي ناشناخته، اساس استفاده باليني اوپيوييدها به عنوان ضدسرفه است.

5) تهوع و استفراغ: تهوع و استفراغ بر اثر فعال شدن مركز شيميايي استفراغ (CTZ) ايجاد مي شود و با حركت افزايش مي يابد.

6) اثرات معده اي روده اي: اين داروها از طريق كاهش پريستالتيزم روده اي موجب يبوست مي شوند كه به خاطر تأثير روي گيرنده هاي اوپيوييد در سيستم عصبي روده است. اين عمل قوي اساس استفاده از اين داروها به عنوان عوامل ضد اسهال است.

7) عضلات صاف: اوپيوييدها موجب انقباض عضله صاف مجاري صفراوي مي شوند (كه مي تواند توليد كوليك صفراوي كند)، تونوس اسفنگستر ميزراه و مثانه را افزايش دهند، و كاهش در تونوس رحم ايجاد مي كنند كه ممكن است سبب طولاني شدن زايمان شود.

8) تنگي مردمك (ميوزيس): انقباض مردمك اثر مشخصه همه اوپيوييدهاست به جز مپريدين كه تأثير مهار كننده موسكاريني دارد.

1-1-5- مصارف باليني اوپيوييدها

1) بي دردي: اين داروها براي درمان درد نسبتا" متوسط تا شديد به كار مي روند. در شرايط حاد، آگونيست هاي قوي معمولا" به صورت تزريقي تجويز مي شوند. بي دردي طولاني مدت كه عوارض جانبي آن قدري كمتر است، مي تواند با تزريق اپي دورال بعضي از داروهاي آگونيستي قوي (مثل مورفين) حاصل شود. فنتانيل از راه پوستي براي تأثير ضددرد استفاده شده است. براي درد با شدت متوسط و در شرايط مزمن آگونيست هاي متوسط از راه خوراكي تجويز مي شوند.

2) سركوب سرفه: ضددردهاي اوپيوييدي از جمله موثرترين داروهاي موجود ضدسرفه محسوب مي شوند. اين اثر با دوزهاي كمتر از حد لازم براي ايجاد بي دردي حاصل 
مي شود. گيرنده هايي كه در اثر ضدسرفه اوپيوييدها دخالت دارند ظاهرا" با گيرنده هاي مسئول اعمال ديگر اوپيوييدها متفاوتند. براي مثال، اثر ضدسرفه توسط ايزومرهاي ديگر اوپيوييدها كه خاصيت ضددرد و اعتيادآوري ندارند، هم ايجاد مي شود. مكانيسم فيزيولوژيك سرفه پيچيده است و اطلاعات كمي از چگونگي اثر اوپيوييدها در تسكين سرفه وجود دارد. به نظر مي رسد آثار مركزي و محيطي اين داروها، هردو در تسكين سرفه سهيم باشند. روشاول ترين اوپيوييدها در تسكين سرفه، دكسترومتورفان، كدئين، لووپروپوكسي فن و نوسكاپين مي باشند. كليه اين داروها (به استثناي كدئين) تا حد زيادي فاقد عوارض جانبي اوپيوييدها مي باشند.

3) درمان اسهال: اوپيوييدهاي انتخابي ضد اسهال شامل ديفنوكسيلات و لوپراميد هستند. آنها به صورت خوراكي مصرف مي شوند.

4) درمان ادم حاد ريوي: مورفين به خاطر اثرات هموديناميك آن در ادم پولمونر حاد مفيد است. تأثير آرامبخش آن نيز احتمالا" در تسكين نشانه هاي ريوي نقش دارد. در اين مورد به صورت تزريقي مصرف مي شوند.

5) وابستگي اوپيوييدها: متادون در درمان حالات قطع مصرف اوپيوييد و در برنامه هاي نگهدارنده براي معتادين به كار مي رود (1).

1-2- متابوليسم

1-2-1- تاريخچه

احتمالا" اولين مشاهده از متابوليسم تركيبات خارجي توسط گنلين (Gnelin) انجام شده است. وي متوجه شد كه احشا حيواناتي كه با تلور (Tellurium) مسموم شده اند بوي شبيه به بوي سير مي دهد. در سال 1855 وهلر (Wohler) نشان داد كه اين بو ناشي از مشتق متيله يعني دي متيل تلوريد مي باشد.

اولين مكانيسم كنژوگه شناخته شده، بيوسنتز اسيد هيپوريك مي باشد كه توسط كلر (Keller) در سال 1842 بعد از مباحثات زياد از پيشتاز اوليه آن كه اسيد بنزوئيك است گزارش گرديد. از آن پس مطالعه متابوليسم تركيبات خارجي با پيشرفت شيمي آلي رشد كرد و همچنانكه تركيبات جديدي سنتز مي شوند سميت و سرنوشت آنها در بدن مورد مطالعه قرار می گیرد. اكسيداسيون بيولوژيك بنزن به فنل و تولوئن به بنزوئيك اسيد توسط شولزن و نونين (schultzen , Naunyn) در سال 1867 نشان داده شده است و اين امر سپس با نشان دادن وجود كنژوگاسيون اتري سولفات (باومان 1876 Baumann)، كنژوگاسيون گلوكورونيد (شميدبرگ schmiededberg و مير meyer سال 1879) و سنتز اسيد مركاپتوريك (جافه Jaffe و باومان Baumann و پروسه Preuse مستقلا" در سال 1879) تعقيب شد. اين راههاي مختلف متابوليكي در ابتدا منحصرا" واكنش بيوشيميايي تركيبات خارجي تلقي مي شد تا اينكه سرانجام در حدود اوايل قرن بيستم اهميت آنها در كاهش سميت اين تركيبات مورد قدرداني قرار گرفت.

واكنش هاي مختلف متابوليك به تدريج يكي بعد از ديگري كشف گرديدند مثلا" تبديل سيانور به تيوسيانات (لنگ 1894 Lang)، احياي تركيبات نيتروحلقوي (مير 1905) و كنژوگاسيون اسيد فنيل استيك با گلوتامين (Theirfelder and shermin 1914) .

ولي به هر حال شايد مهم ترين اين پيشرفت هاي جديد كشف Brodie و همكارانش بود كه آنزيمهايي كه بسياري از تغييرات متابوليك را انجام مي دهند در رتيكولوم اندوپلاسميك (ميكروزوم) سلول كبدي نشان دادند. اين امر سبب درك عميق تري از مكانيسم واكنش هاي غيرسمي شدن گرديد و سرانجام منجربه اين نتيجه گرديد كه اين واكنش ها روندهاي اختصاصي براي حذف تركيبات خارجي از بدن هستند و ربطي به متابولسيم سوبستراهاي معمولي ندارند (5).

1-2-2- كليات متابوليسم

انسانها روازنه در معرض تعداد گسترده اي از مواد بيگانه هستند كه اصطلاحا" xenobiotics ناميده مي شوند. موادي كه از طريق شش ها يا پوست جذب بدن مي شوند يا خيلي عمومي تر به صورت غيرعمدي و به شكل مواد موجود در غذاها يا نوشيدني ها يا عمدا" به شكل دارو به منظور اهداف درماني يا تفريح و خوشگذراني به كار مي روند. قرار گرفتن در معرض xenobiotic هاي محيطي مي تواند ناخواسته يا تصادفي باشد و در صورتيكه اين تركيبات در هوا، آب و غذا موجود باشند كاملا" اجتناب ناپذيرند (1). گياهان و حيواناتي كه به عنوان منابع غذايي توسط انسان مورد استفاده قرار مي گيرند مملو از تركيبات شيميائي گوناگون هستند. زندگي امروزي انسان باعث رشد و پيدايش اقلام يكبار مصرفي مي شوند كه سبب آلودگي محيط مي شوند. پيشرفت در صنعت اغلب با رشد و زايش مواد جديد شيميايي همراه است. رشد و پذيرش صنعت داروسازي استفاده عمومي از داروهاي درماني و ساير xenobiotic ها را عرضه كرده است (6).

همزمان با تكامل سلولهاي يوكاريوت و تكامل تنوع گونه اي و تيره اي ارگانيسم ها مكانيسم هايي براي مقابله با تاخت و تاز مواد شيميائي گوناگون ذكر شده در پاراگراف بالا به وجود آمده است (6).