Η επίδραση της κεταμίνης σε λειτουργίες του ιππόκαμπου: πειραματική μελέτη

Abstract

Introduction: To date, ketamine has been extensively studied, clinically and in laboratory setting, to determine both its mechanism of action and its most appropriate field in clinical practice. The main pharmacological action of ketamine is due to its antagonistic effect on N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptors, resulting in analgesic and anesthetic effects. Research has revealed the key role of NMDA receptors in the mechanism of pain. The hippocampus, which is considered the center of memory in the central nervous system (CNS), is particularly sensitive to neurotoxic drugs. Also, the hippocampus is the area of the brain that has been studied more than any other regarding the key role of NMDA receptors in synaptic plasticity, memory and learning.Purpose of the study: Management of patients with neuropathic pain presents many difficulties and their effective treatment is a challenge in clinical practice. The purpose of this dissertation is on one hand to study the efficacy of administration of sub-anesthetic dose of ketamine in the reduction of neuropathic pain and on the other hand to contribute to the elucidation of the adverse events caused - mainly at the hippocampus function and by extension in the memory processes – after chronic use of ketamine analgesic doses. Given the correlation that appears to exist between diabetic neuropathy and chronic neuropathic pain, the study of all of the above was based on experimental protocols applied also to diabetic groups of rats.Material-Methods: 56 rats (Wistar), aged 10-12 weeks and weighted 250 to 320 grams were used to perform the experiment. In the first phase (Phase A), tests were conducted to determine whether the administration of ketamine to normal and diabetic rats after induction of neuropathic pain has an analgesic effect. Peripheral neuropathic pain induction was conducted by the sciatic nerve crush. The rats were initially divided into 2 equal groups. The control group (N/S 0.9%) and the experimental group (ketamine 5mg/kg). Following that the rats were randomly divided into four subgroups consisted of normal (n=7), diabetic (n=7), normal who underwent a sciatic nerve crush surgery (n=7) and diabetic who underwent a sciatic nerve crush surgery (n=7). All rats were subjected to Von Frey test for mechanical allodynia and Hot Plate test for thermal hyperalgesia. The second phase of the experiment (Phase B) followed exploring the effect of chronic administration of ketamine on rat memory through the Novel Object Recognition Task.Results: In the test of mechanical allodynia (Von Frey test) there was no statistically significant difference between normal, normal/crush and diabetic/crush rats when compared with the respective ketamine-treated groups. A statistically significant difference in the reaction time of normal mice, crush mice and crush/diabetic mice versus normal mice, crush mice and crush/diabetic mice treated with ketamine was observed during the thermal analgesia (Plantar test). In the memory test (Novel Object Recognition Test) and more specifically in the C phase (short-term memory test), normal mice that have received ketamine exhibited higher value than normal mice. In groups of diabetic mice, crush mice and crush/diabetic mice versus the respective ketamine-treated groups there was no statistically significant differences between them at any stage of the test.Conclusions: Based on the results, mechanical allodynia is not effectively treated with the administration of ketamine. The only statistically significant difference found was for ketamine-treated diabetic rats requiring significantly higher pressure values exerted during the Von Frey test in order to manifest withdrawal reaction. Ketamine may be a potent drug choice in case of patients with chronic neuropathic pain without however significantly favoring its choice over the other options used in everyday clinical practice. After ketamine administration, normal, normal/crush and crush/diabetic rats exhibited longer response times (to a statistically significant extent) in the thermal hyperalgesia test. Regarding the novel object recognition test, there were no statistically significant differences between the rats receiving ketamine and those who did not.

Εισαγωγή: H κεταμίνη μέχρι σήμερα έχει μελετηθεί εκτεταμένα, κλινικά και εργαστηριακά, με σκοπό να καθοριστούν τόσο ο μηχανισμός δράσης της όσο και το καταλληλότερο πεδίο εφαρμογής της στην κλινική πράξη. Η κύρια φαρμακολογική ενέργεια της κεταμίνης οφείλεται στην ανταγωνιστική δράση της στους υποδοχείς του N-μέθυλο-D-ασπαραγινικού οξέος (NMDA) επιφέροντας αναλγητική και αναισθητική δράση. ‘Ερευνες έχουν αποκαλύψει τον σημαντικό ρόλο των NMDA υποδοχέων στο μηχανισμό του πόνου. Ο ιππόκαμπος που θεωρείται το κέντρο της μνήμης στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ),είναι ιδιαίτερα ευαίσθητος στα νευροτοξικά φάρμακα. Επίσης, ο ιππόκαμπος είναι η περιοχή του εγκεφάλου που έχει μελετηθεί περισσότερο από κάθε άλλη για τον σημαντικό ρόλο των NMDA υποδοχέων στη συναπτική πλαστικότητα, στη μνήμη και τη μάθηση.Σκοπός της μελέτης: Η διαχείριση των ασθενών με νευροπαθητικό πόνο παρουσιάζει πολλές δυσκολίες και η αποτελεσματική θεραπεία τους αποτελεί πρόκληση στην κλινική πράξη. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι αφενός να μελετήσει την αποτελεσματικότητα της χορήγησης υποαναισθητικής δόσης κεταμίνης στην ελάττωση του νευροπαθητικού πόνου και αφετέρου να συνεισφέρει στην αποσαφήνιση των ανεπιθύμητων ενεργειών που προκαλούνται -κατά κύριο λόγο στη λειτουργικότητα του ιπποκάμπου και κατ' επέκταση στις διεργασίες μνήμης- από τη χρόνια χρήση αναλγητικών δόσεων κεταμίνης. Με δεδομένη τη συσχέτιση που φαίνεται να υπάρχει μεταξύ διαβητικής νευροπάθειας και χρόνιου νευροπαθητικού πόνου, η μελέτη όλων των ανωτέρω στηρίχτηκε σε πειραματικά πρωτόκολλα που εφαρμόστηκαν και σε διαβητικές ομάδες επίμυων.Υλικό-Μέθοδος: Για την διεξαγωγή του πειράματος χρησιμοποιήθηκαν συνολικά 56 επίμυες (Wistar), ηλικίας 10-12 εβδομάδων και βάρους 250 έως 320 γραμμαρίων. Στην πρώτη φάση (Φάση Α) πραγματοποιήθηκαν δοκιμασίες με σκοπό να προσδιοριστεί αν η χορήγηση κεταμίνης σε φυσιολογικούς και διαβητικούς επίμυες μετά από πρόκληση νευροπαθητικού πόνου έχει αναλγητική επίδραση. H πρόκληση περιφερικού νευροπαθητικού πόνου πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της αξονότμησης-σύνθλιψης (crush) του ισχιακού νεύρου. Οι επίμυες χωρίστηκαν αρχικά σε 2 ίσες ομάδες. Την ομάδα ελέγχου (N/S 0,9%) και την πειραματική ομάδα (κεταμίνη 5 mg/kg). Στη συνέχεια οι επίμυες κάθε ομάδας χωρίστηκαν τυχαία σε τέσσερις υποομάδες. Tους φυσιολογικούς (n=7), τους διαβητικούς(n=7), τους φυσιολογικούς οι οποίοι υποβλήθηκαν σε χειρουργείο αξονότμησης του ισχιακού νεύρου (n=7) και τους διαβητικούς οι οποίοι υποβλήθηκαν σε χειρουργείο αξονότμησης του ισχιακού νεύρου (n=7). Σε όλους τους επίμυες έγινε μελέτη της μηχανικής αλλοδυνίας με το Von Frey test και της θερμής υπεραλγησίας με το Hot Plate test. Ακολούθησε η δεύτερη φάση του πειράματος (Φάση Β) κατά την οποία μελετήθηκε η επίδραση της χρόνιας χορήγησης κεταμίνης στη μνήμη των επίμυων, μέσω της δοκιμασίας αναγνώρισης καινοφανούς αντικειμένου (Novel Object Recognition Task).Αποτελέσματα: Κατά τον έλεγχο της μηχανικής αλλοδυνίας (Von Frey test) δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των φυσιολογικών, φυσιολογικών/crush και διαβητικών/ crush επίμυων όταν αυτοί τέθηκαν σε σύγκριση με τις αντίστοιχες ομάδες στους οποίους όμως είχε χορηγηθεί κεταμίνη. Κατά τον έλεγχο θερμικής υπεραλγησίας (Plantar test) παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στο χρόνο αντίδρασης των φυσιολογικών ποντικιών, των crush ποντικιών και των crush/διαβητικών ποντικιών έναντι των φυσιολογικών ποντικιών, των crush ποντικιών και των crush/διαβητικών ποντικιών στα οποία είχε χορηγηθεί κεταμίνη. Στη δοκιμασία ελέγχου μνήμης (Novel Object Recognition Test) και πιο συγκεκριμένα στην Γ΄ φάση (έλεγχος βραχυπρόθεσμης μνήμης) τα φυσιολογικά ποντίκια που έχουν λάβει κεταμίνη εμφανίζουν υψηλότερη τιμή έναντι των φυσιολογικών ποντικιών. Στις ομάδες των διαβητικών ποντικιών, των crush ποντικιών και των crush/διαβητικών ποντικιών έναντι των αντίστοιχων ομάδων που έχουν λάβει κεταμίνη δεν υπάρχουν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ τους σε καμία φάση της δοκιμασίας.Συμπεράσματα: Βάση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν η μηχανική αλλοδυνία δεν αντιμετωπίζεται αποτελεσματικά με τη χορήγηση κεταμίνης Η μόνη στατιστικά σημαντική διαφορά που διαπιστώθηκε αφορούσε τους διαβητικούς -υπό την επίδραση κεταμίνης- επίμυες στους οποίους απαιτήθηκαν σημαντικά υψηλότερες τιμές ασκούμενης πίεσης κατά τη δοκιμασία Von Frey προκειμένου να εκδηλωθεί αντίδραση απόσυρσης. Η κεταμίνη μπορεί να αποτελέσει ικανή φαρμακευτική επιλογή στις περιπτώσεις ασθενών με χρόνιο νευροπαθητικό άλγος χωρίς ωστόσο να προκρίνεται σε σημαντικό βαθμό η επιλογή της έναντι των λοιπών επιλογών που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή κλινική πράξη. Μετά τη χορήγηση κεταμίνης οι φυσιολογικοί, φυσιολογικοί/crush και οι crush/διαβητικοί επίμυες παρουσίαζαν μεγαλύτερους χρόνους εκδήλωσης αντίδρασης (σε στατιστικά σημαντικό βαθμό) στη δοκιμασία θερμικής υπεραλγησίας. ‘Οσον αφορά τη δοκιμασία αναγνώρισης καινοφανούς δεν προέκυψαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των επίμυων που έλαβαν κεταμίνη και εκείνων που δεν έλαβαν.