SEMMELWEIS EGYETEM GYÓGYSZERTUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA
Az l-deprenyl és izomerjeinek szer-diszkriminációs és szer-önadagolás megerősítő hatása patkányokban és majmokban Doktori (Ph.D.) tézisek
YASAR SEVIL
Témavezető: Dr. Magyar Kálmán, D.Sc.
Semmelweis Egyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola Budapest, 2006
SUMMARY Ph.D. thesis Prepared by: Sevil Yasar Department of Pharmacodynamics, Semmelweis University, Budapest Supervisor: Kálmán Magyar, Ph.D., D.Sc. Rationale: l-Deprenyl (selegiline) is used to treat Parkinson’s disease and has been proposed as a treatment for smoking cessation and psychostimulant abuse. l-Deprenyl is metabolized in the body to l-methamphetamine and l-amphetamine, suggesting that it may have abuse potential. Methods: Wistar rats were trained to discriminate injection of methamphetamine, d-amphetamine or cocaine from injection of saline using two-lever choice schedules of food delivery or stimulus-shock termination. Squirrel monkeys were also trained to discriminate methamphetamine from saline injection using a two-lever choice schedule of stimulus-shock termination. Other monkeys were trained to self-administer i.v. cocaine or d-amphetamine under fixed-ratio (FR) or second-order schedules with FR components. Other drugs and drug combinations were tested by substitution. Drug-discrimination results: l-Deprenyl had psychostimulant-like discriminative stimulus effects in rats and squirrel monkeys, but only at very high doses that markedly depress behavior and that are 10 to 20 times higher than doses selective for MAO-B inhibition. Ro 16-1649, a reversible inhibitor of MAO-B without psychoactive metabolites, had no psychostimulant-like discriminative effects and blockade of l-deprenyl’s metabolism with SKF 525A eliminated l-deprenyl’s psychostimulant-like discriminative effects in rats. l-Deprenyl’s psychostimulant-like discriminative effects in rats were reduced when ß-PEA synthesis was blocked by NSD 1015, indicating facilitatory modulation of the effects of the l-deprenyl metabolites by elevated levels of ß-PEA. The l-deprenyl analog, p-fluoro-l-deprenyl, had methamphetamine-like discriminative-stimulus properties in squirrel monkeys at relatively high doses. Drug self-administration results: Rates of responding maintained by l-deprenyl and by p-fluoro-l-deprenyl were much lower than for d-deprenyl. At doses 10- to 20-times higher than doses selective for MAO-B inhibition, l-deprenyl failed to maintain drug-taking behavior above vehicle placebo levels. p-Fluoro-l-deprenyl maintained drug-taking behavior above vehicle levels, but it was a relatively limited reinforcer of drug-taking behavior compared to cocaine and amphetamine. Conclusions: The effects of l-deprenyl and d-deprenyl on MAO-B clearly do not contribute to their behavioral effects. Production of amphetamine and methamphetamine metabolites is primarily responsible for the psychostimulant-like discriminative effects of l-deprenyl seen at high doses and these discriminative effects can be modulated by elevated levels of ß-PEA under some conditions. These results suggest that neither l-deprenyl nor p-fluoro-ldeprenyl, have significant human abuse potential, thus are not useful for the proposed treatment for smoking cessation and psychostimulant abuse.
2
ÖSSZEFOGLALÓ Doktori (Ph.D.) tézis Készítette: Yasar Sevil Semmelweis Egyetem, Gyógyszerhatástani Intézet Témavezető: Dr. Magyar Kálmán, akadémikus, egyetemi tanár Bevezetés: l-Deprenyl (selegiline) a Parkinson-kór klinikai kezelésében alkalmazott gyógyszer, amelyet pszichostimuláns- illeteve nikotin-függőség kezelésére is javasolnak. l-Deprenyl a szervezetben l-metamfetaminné és l-amfetaminné alakul át, ami felveti az esetleges hozzászokás és/vagy függőség kiaélakulásáak lehetőségét indikáló hatást. Ennek vizsgálata disszertációm célja. Módszerek: A szer-diszkriminációs kisérletekben, Wistar patkányokat metamfetamin, d-amfetamin illetve kokain hatását a fiziológiás só hatásától való megkülönböztetésére, míg mókusmajmokat metamfetamin hatását a fiziológiás só hatásától való megkülönböztetésére tanítottunk be. A patkányos szer-diszkriminációs kisérletekben két különböző módszert alkalmaztunk, amelynek során az állat vagy élelemért ("food-delivery"), vagy az elektromos áramütés elkerüléséért ("stimulus-shock termination") dolgozik. A mókusmajmokon végzett szer-diszkriminációs kisérletekben a majmok az elektromos áramütés elkerüléséért ("stimulus-shock termination") dolgoznak. A szer-önadagolásos kisérletekben a mókusmajmokat vagy "fixed-ratio" (FR) vagy "second-order" módszerrel tanítottuk be a kokain önadagolására. Különböző szerek hatásait egyedül vagy kombinációban teszteltük. Szer-diszkriminációsEredmények: Mindkét vizsgált állatfajban az l-deprenyl, míg patkányokban a d-deprenyl, csak a MAO-B gátló hatású adagjánál 10-20 nagyságrenddel magasabb dózisban mutatott pszichostimuláns jellegű diszkriminációs hatást. Ezzel ellentétben a reverzibilis és amfetamin-szerű metabolitokat nem képző MAO-B gátló Ro 16-1649 nem mutatott pszichostimuláns jellegű diszkriminációs hatást. Az ldeprenyl metabolizmusát gátló SKF 525A-el való előkezelés során az l-deprenyl pszichostimuláns jellegű diszkriminációs hatása a patkányokban teljesen megszünt. A β-PEA képzését gátló NSD 1015 előkezelés után az l-deprenyl pszichostimuláns jellegű diszkriminációs hatása patkányokban csökkent. Az l-deprenyl diszkriminációs hatása bizonyított módon a metabolitok hatásával magyarázható, és nem a MAO-B gátlás következménye. Ennek a hatásnak a komponense a MAO-B gátlásából következményesen létrejövő β-PEA szint emelkedése. Szer-önadagolás-Eredmények: Ellentétben az ldeprenyllel illetve p-fluoro-l-deprenyllel, csak a d-deprenyl mutatott szer-önadagolás iránti vágyat. Következtetések: Az l-deprenyl diszkriminációs hatása bizonyított módon a metabolitok hatásával magyarázható, és nem a MAO-B gátlás következménye. Ennek a hatásnak a komponense a MAO-B gátlásából következményesen létrejövő β-PEA szint emelkedése. A hatások megjelenéséhez szükséges dózisok nagyságát tekintve sem az l-deprenyl, sem a p-fluoro-l-deprenyl nem okoz függőséget, és önálló kezelés formájában nem látszanak alkalmasnak a feltételezett függőségek (kábítószer- ill. nikotin-függőség) kezelésére sem.
3
BEVEZETĒS A monoaminoxidáz-B (MAO-B) enzim gátló l-deprenyl a Parkinson-kór kezelésében eredményesen használt gyógyszer, amelyet általában adjuváns szerként alkalmaznak, habár az utóbbi években a betegség korai stádiumában monoterapiás szerként is elfogadott. l-Deprenyl jótékony terápiás hatása a MAO-B enzim szelektív gátlása által a központi idegrendszerben (KIR) jelenlévő dopamin-szint megnövekedésének következménye. Terápiás hatását erősiti, hogy bizonyos endogén aminok, mint pl. a beta-feniletilamin (β-PEA), szintjét is megnöveli illetve elősegíti a dopamin szintézisét. Az, l-deprenyl csökkenti továbbá a neurotoxikus hatással rendelkező reaktív oxigén gyökök keletkezését, aminek következtében neuroprotektív hatással is rendelkezik. Az ldeprenyl jótékony terápiás hatását talán annak is köszönheti, hogy az l-deprenyl metabolizmusa során keletkező l-metamfetamin és l-amfetamfetamin állandó, kis mértekű dopamin és noradrenalin felszabadulást okoz. A dealkiláció során keletkező fent nevezett metabolitok azonban nem gátolják a sejtek apoptózisát, éppen ellenkezőleg, a metamfetamin a dopaminerg pályák neuronjait károsítják, viszont az N-oxidáció során keletkezett l-deprenyl-N-oxid talán rendelkezik jótékony terapias hatásokkal. Az l-deprenyl jótékony hatását nemcsak Parkinson-kórban, hanem Alzheimer-kórban is kimutatták. Ezen kívűl javasolták gyermekekben a figyelemhiányos-hiperaktivitás zavar [attention deficit hyperactivity disorder (ADHD)] illetve felnőttekben a pszihostimuláns-, opiod- és nikotin-függőség kezelésében való alkalmazását. Ugyanakkor, amfetamin-szerű szerkezete illetve metabolizmusa során keletkező l-metamfetamin és l-amfetamin miatt, elsősorban az ázsiai országokban, felvetődött az esetleges abúzust indikáló hatás kérdése. l-Deprenyl és abúzust indikáló hatás Az l-deprenyl dopamin- és β-PEA-szint megnövekedését okozó hatása illetve az aktív metabolitok (lmetamfetamin és l-amfetamin) keletkezése felvetette az esetleges abúzust indikáló hatást. A függőséget okozó szerek hatásmechanzimusa általában azzal a képességükkel van összefüggésben, hogy képesek a KIR-ben a dopamin-szint megemeléseére. Az amfetamin és metamfetamin l-izomerjei gyengébbek d-izomerjeiknél, viszont mindkét izomer képes a vezikulákban tárolt dopamint felszabadítani. Mókusmajmokon végzett kisérletek során a plazmában mért l-metamfetamin szintje megegyezett 0.1 mg/kg l-metamfetaminnal illetve 1.0 mg/kg l-deprenyllel való kezelés utáni mért szinttel. A szakirodalomban nem található egyetlen beszámoló sem amely az l-deprenyl függőséget okozó hatásáról számolna be, ugyanakkor bizonyos állatokban végzett kisérletek felvetik az esetleges abúzust indikáló hatást. Például, l-deprenylnek pozitív hatása volt az egerekben és patkányokban végzett kondicionált helyválasztási (place-preference) kisérletekben; az l-deprenylnek patkányokon és galambokon végzett szer-diszkriminációs kisérletek során amfetamin- illetve kokain-szerű diszkriminációs hatása volt; az l-deprenyl mókus- illetve rhesus majmokon végzett szer-önadagolásos kisérletek során az intravénásan (i.v.) adagolt ß-PEA szer-önadagolást megerosítő hatással rendelkezett. Ezzel ellentétben,
4
rhesus majmokon végzett szer-önadagolásos kisérletek során l-deprenyl nem rendelkezett az i.v. adagolt kokain szer-önadagolást megerősítő hatással. A rhesus majmokban végzett szer-önadagolásos kisérletek során l-deprenyl nem erősítette meg pszichostimulansok szer-önadagolásos hatását. Ezekben a kiserletekben "fixed-ratio" (FR) módszert alkalmazták, amelynek során majmok azt tanulták meg, hogy egy billentyű 30-szori lenyomása után kaphattak csak i.v. a kokain injekciót. Ez azt is jelentette, hogy egy 30 perces kisérlet során akár töbszöri kokain injekciót is kaphattak. Mivel l-deprenylnek több vislekedésfarmakológiai hatása az aktív metabolitok keletkezésével hozható kapcsolatba, az l-deprenyl szer-önadagolást megerősítő hatásának vizsgálatára talán olyan kisérleti módszerek lennének alkalmasok, amelyek érzékenyek a késleltetett hatások mérésére is. Az így nyert eredmények közlebb állnának a humán fiziológiás viszonyokhoz p-Fluoro-l-deprenyl és abúzust indikáló hatás p-Fluoro-l-deprenyl (Fludepryl), l-deprenylnek halogénezett származéka, amely megtartotta az anyavegyület irreverzibilis és szelektív MAO-B enzim gátló hatását. A két szer farmakológiai profiljában hasonlóságok illetve különbségek is fellelhetők. A p-fluoro-l-deprenylnek, ugyanúgy mint az ldeprenylnek, vannak aktív amfetamin-jellegű hatással rendelkező metabolitjai (p-fluoro-l-meamfetamin és p-fluoro-l-amfetamin). A para-szubsztitúció befolyással lehet az l-deprenyl illetve származékainak neuroprotektív hatására. Az l-metabolitok (l-metamfetamin és l-amfetamin) neurotoxikus hatással rendelkeznek, amely az l-deprenyl és l-desmetil-deprenyl neuroprotektív hatásával ellentétes hatást válthat ki, ezzel ellentétben a p-fluoro-l-deprenyl metabolitjai a fluorid-szubsztitúció által kevésbe neurotoxikusak és ezáltal az anyavegyület neuroprotektív hatása változatlan. Hasonlóan az anyavegyülethez, a p-fluoro-l-deprenylnek dopamin-szint megnövekedését okozó hatása és az aktív metabolitok (p-fluoro-l-metamfetamin és p-fluoro-l-amfetamin) keletkezése felvetette az esetleges abúzust indikáló hatást. A p-fluoro-l-deprenyl hatásának állatkisérletes hatásainak értelmezését megnehezíti hogy a parapozició blokkolása miatt a metabolizmusa rágcsálokban gátolt. A humán metabolizmus a a szabad láncvégről indul igy azt a parahelyzet foglatsága nem befolyásolja.. Doktori munkámban az l-deprenyl, d-deprenyl illetve p-fluoro-l-deprenyl pszichostimuláns-jellegű és esetleges abúzust indikáló hatását vizsgáltuk meg külonböző állat kisérletekben. HIPOTĒZIS l-Deperenylnek, igen magas dózisban, amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatása van, ami nem az MAO-B enzim gátlásának, hanem az aktív metabolitok hatásának vagy a megnövekedett szintű pszichoaktív aminok jelenlétének vagy az l-deprenyl esteleges más hatásának következménye.
5
l-Deprenylnek a szer-önadagolását megerősitő hatása van, ami az aktív metabolitok hatásának következménye, és ezt a hatást mérhetjük "second-order" szer-önadagolásos módszerrel, amely érzékeny a késleltetett szer-önadagolást megerősítő hatásra. p-Fluoro-l-deprenylnek, az anyavegyülethez hasonlóan, pszichostimulans-szerű diszkriminációs hatása illetve szer-önadalást megerősítő hatása van. CÉLKITŰZÉSEK Célkitűzés 1. A deprenyl
d- és l- izomerjének pszichostimuláns-szerű (d-amfetamin-, l-
metamfetamin- és kokain-szerű) diszkriminációs hatásának kiértékelése patkányokon. A. Két különböző, "stimulus-shock termination" illetve "food-delivery", módszert alkalmazva (az eredmények általánosítható értékelésének elősegétése illetve bizonyos szerek anorektikus hatásának kikerülése végett). B. d-Amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatásának vizsgálata patkányokon az l-deprenyllel történő előkezélés után (kiértékelve egy esetleges additív hatást a pszichostimuláns-szerű diszkriminációs hatásban). Célkitűzés 2. A Ro 16-6491 (reverzibilis és szelektív MAO-B enzim gátló) és az l-deprenyl (irreverzibilis és szelektív MAO-B enzim gátló) pszichostimuláns-szerű (l-metamfetamin- és kokainszerű) diszkriminációs hatásának mérése patkányokon (kiértékelve A MAO-B enzim esetleges szerepének tisztázása pszichostimuláns-szerű diszkriminációs hatásban). A. Két különböző, "stimulus-shock" termination illetve "food-delivery", módszert alkalmazva (az eredmények általánosítható értékelésének elősegétése illetve bizonyos szerek anorektikus hatásának kikerülése végett). Célkitűzés 3. Az l-deprenyl pszichostimuláns-jellegű (l-metamfetamin- és kokain-szerű) diszkriminációs hatásának kiértékelése patkányokban SKF 525A-val (cytochrom P450 enzim gátló, ami a metabolitok kepződését gátolja a májban) való illetve NSD 1015-tel (l-aromás-aminoaciddekarboxiláz enzim gátló, ami gátolja az MAO-B enzim szubsztrátjainak felhalmozódását) való előkezélése után (az aktiv metabolitok illetve a ß-PEA esetleges szerepének tisztázása a pszichostimuláns-szerű diszkriminációs hatásban). A. Két különböző, "stimulus-shock" termination illetve "food-delivery", módszert alkalmazva (az eredmények általánosítható értékelésének elősegétése, illetve bizonyos szerek anorektikus hatásának kikerülése végett). Célkitűzés 4. A deprenyl d- és l- izomerjének pszichostimuláns-jellegű (l-metamfetamin-szerű) diszkriminációs hatásának és szer-önadagolást megerősítő hatásának kiértékelése mókusmajmokban. A. "Stimulus-shock termination" módszert alkalmazva B. "Second-order" i.v. szer-önadagolásos módszert alkalmazva
6
C. Amfetamin-szerű i.v. szer-önadagolás hatásának kiértékelése l-deprenyllel való előkezélés után (egy esetleges additív hatásának tisztázása az i.v. szer-önadagolás hatásban). Célkitűzés 5. A p-fluoro-l-deprenyl és metabolitjainak pszichostimuláns-szerű (l-metamfetaminszerű) diszkriminációs hatásának és szer-önadagolást megerősítő hatásának kiértékelése mókusmajmokon. A. "Stimulus-shock" termination módszert alkalmazva B. "Fixed-ratio" (FR) illetve second-order i.v. szer-önadagolásos módszert alkalmazva MŌDSZEREK Szer-diszkriminációs módszerek A "kábítószereknek" szubjektív (“interoceptive”) pszichés hatása fontos szerepet játszik abban, hogy az embert illetve állatot egy bizonyos szer felé irányítsa. Āllatokban ez a belső, szubjektív (“interoceptive”) hatás diszkriminációs stimulusként hathat és elősegítheti az állatoknak azt a döntését, hogy például élelemért (pozitív megerősítés) vagy az elektromos áramütés elkerüléséért (negatív megerősítés) dolgozzon. A szer-diszkriminációs kisérletek azon alapulnak, hogy a különböző szereknek különböző, jellegzetes, belső (“interoceptive”) hatása van. Ez segít megkülönböztetni bizonyos szerek hatását a fiziológiás só hatásától illetve segít azonosítani farmakológialag hasonló szereket. Ezeket a szerdiszkriminációs módszereket ma is rendszeresen alkalmazzák mind állat mind humán vizsgálatokban. A szer-diszkriminációs kisérletekben, Wistar patkányok és mókusmajmok napi kisérletek során arra tanítottukk be, hogy a pszichostimuláns szer injekciós adagolása után a két lehetséges billentyűből az egyik billentyű, míg a fiziológiás só injekciós adagolása után a másik billentyű 5-szöri (FR5) illetve 10-szeri (FR10) lenyomásával vagy élelmet kapnak (food-delivery módszer), vagy elektromos áramütés elkerülését érik el (stimulus-shock termination módszer). A kisérlet 20-szori ismétlése után vagy 30 perc eltelte után ért véget. A napi kisérletek addig folytatódtak, amíg a patkányok 8 illetve a mókusmajmok 20 egymást követő napon 90%-os biztonsággal voltak képesek megkülönböztetni, a helyes billentyű lenyomása által, a betanításra használt pszichostimuláns szert a fiziológiás sótól. Miután az állatok teljesítménye stabilizálóttott különböző szerek hatása egyedül vagy kombinációban tesztelhetük, általában hetente kétszer. Intravénás szer-önadagolásos módszerek Természetes jutalmazó hatással rendelkező anyagok, mint víz, élelem vagy kábítószerek bizonyos helyzetekben pozitív megerősítő hatással rendelkezhetnek. Például, ha az élelem erősítő hatását szeretnénk megvizsgálni, akkor egy élelmétől megfosztott állatot egy olyan kisérleti-kamrába helyezzük amely két billentyűt illetve és egy élelemadagolót tartalmaz. Ezáltal az élelem pozitív megersitő hatásként szolgál. Az i.v. szer-önadagolásos kisérletek során a juguláris vénában elhelyezett katéteren
7
keresztűl egy billentyű lenyomásával kis mennyiségű szer-önadagolása válik lehetővé. Tehát a szerönadagolása megerősíti a billentyű lenyomását okozó viselkedést. A szer-önadagolásos kisérletekben a mókusmajmok egy részét "fixed-ratio" (FR) módszerrel tanítottuk be a pszichostimuláns szer-önadagolására, ami egy billentyű 10-szeri (FR10) vagy 20-szeri (FR20) lenyomását jelentette. Ezután vagy egy pszichostimuláns szert vagy egy fiziológiás sót tartalmazó i.v. injekció következett ami egy zöld lámpa kigyulladásával is párosult. A kisérlet 45-szöri megismétlődése után vagy 60 perc eltelte után ért véget. Ugyanakkor, mókusmajmok masik részét "second-order" módszerel tanítottuk be a pszichostimuláns szer önadagolására. Ez egy billentyű 10-szeri (FR10) vagy 20-szeri (FR20) lenyomását jelentette, amely után csak egy zöld lámpa kigyulladása következett. 5-perces időtartam után az első befejezett FR10 vagy FR20 után vagy egy pszichostimuláns szert vagy egy fiziológiás sót tartalmazó i.v. injekció következett, ami egy zöld lámpa kigyulladasával is párosult. A kisérlet 8-szori ismétlése után vagy 90 perc eltelte után ért véget. Ezt a módszert az szakirodalomban általában FI 5min (FR10:S vagy FR20:S) ként jelölik. A mókusmajmok vislekedését vagy "fixed-ratio" vagy "second-order" módszerrel stabilizáltuk. Miután az állatok teljesítménye stabilizálódott különböző szerek hatását egyedül vagy kombinációban teszteltük. Minden vizsgált dózist minden majomban legalább 3 egymást követő napon teszteltük, és a fiziológiás só hatását rendszeresen újra ellenőriztük.
EREDMĒNYEK Célkitűzés 1. Mind az l-deprenylnek mind a d-deprenylnek amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatása volt patkányokon. Ez a hatás viszont csak igen magas dózisban volt mérhető, amelynek egyrészt már viselkedést gátló hatása volt, másrészt az MAO-B enzim szelektív gátlásához szükséges adag 10-20-szorosa volt. Célkitűzés 2. A Ro 16-1649 szernek nem volt sem amfetamin- sem kokain-szerű diszkriminációs hatása patkányokon; bizonyítva, hogy ez a hatás sem az MAO-B enzim gátlásának sem a megnövekedett mennyisgű pszichoaktiv MAO-B szubsztrátok hatásának következménye. Célkitűzés 3. Az SKF 5252A teljesen gátolta az l-deprenylnek amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatását patkányokon; bizonyítva, hogy ez a hatás az aktív metabolitok képződésének következménye. Az NSD 10125 csak részlegesen gátolta az l-deprenylnek amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatását patkányokon; jelezve, hogy a metabolitok diszkriminációs hatását megnövekedett mennyisgű ß-PEA erősíti. Célkitűzés 4. Az l-deprenylnek metamfetamin-szerű diszkriminációs hatása volt mókusmajmokon; ez a hatás viszont csak igen magas dózisban volt mérhető. l-Deprenyl, fiziológiás sóhoz hasonlítva, alig
8
mutatott szer-önadagolást megerősítő hatását, míg d-deprenyl fiziológiás sóhoz képest szignifikansabban magasabb szer-önadagolást megerősítő hatást mutatott mókusmajmokon. Célkitűzés 5. A p-fluoro-l-deprenylnek, az anyavegyülethez hasonlóan, metamfetamin-szerű diszkriminációs hatása volt mókusmajmokon; ez a hatás viszont csak igen magas dózisban volt mérhető. pFluoro-l-deprenyl, fiziológiás sóhoz hasonlítva, gyenge szer-önadagolást megerősítő hatát mutatott mókusmajmokon. MEGBESZĒLĒS Célkitűzés 1. Kisérleteinkben, az eredmények általánosításátnak elősegétése illetve bizonyos szerek anorektikus hatásának kikerülése végett, két különböző módszert, a "stimulus-shock termination" illetve a "food-delivery", alkalmaztunk. Az l-deprenylnek amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatása volt patkányokban. Ez a hatás viszont csak igen magas dózisban (17.0 or 30.0 mg/kg) volt mérhető. A két különböző módszer alkalmazása során az amfetaminnal betanított patkányok kisérleti eredményei minőségileg hasonlóak voltak, viszont a "stimulus-shock termination" módszer alkalmazásánál az l-amfetamin, d-deprenyl és ldeprenyl dózis-hatás görbeje a "food-delivery" módszerhez képest kissé balra tolódott. A "fooddelivery" módszerben az anorektikus hatás jelentőséggel bír, így ez az eltolódás talán nem meglepő. Patkányokban az l-deprenyl 0.5 mg/kg dózisban erősen és szelektíven gátolja az MAO-B enzimet és ezt a szelektívitást elveszíti 3.0-10.0 mg/kg dózsiban, így a csak igen magas dózisban (17.0 illetve 30.0 mg/kg) mért diszkriminációs hatás az MAO-B enzim szelektív gátlásához szükséges dózis 10-20szorosának eredménye volt. Kisérleteinkben a két különböző, "stimulus-shock termination" illetve "food-delivery", módszer alkalmazása során a d-deprenylnek, az l-deprenylhez képest sokkal erősebb amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatása volt. Mivel azonban a d-deprenyl az l-deprenylhez képest kevésbé hatékony és gyengébb MAO-B enzim gátló, ugyanakkor erősebb amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatásaiban, ez azt valószinűsíti, hogy pszichostimuláns-szerű diszkriminációs hatása, amely mind a dmind az l-deprenyl adagolása során keletkezett, nem az MAO-B enzim gátlásának, hanem az aktív metabolitok keletkezésének eredménye. Célkitűzés 2. A Ro 16-6491 szernek, amelynek az l-deprenylhez hasonlóan MAO-B enzim gátló hatása van. Metabolizmusa során viszont nem keletkeznek amfetamin-szerű metabolitok, nem volt sem amfetamin- sem kokain-szerű diszkriminációs hatása patkányokban. A Ro 16-6491 ugyanolyan irreverzibilis MAO-B enzim gátló mint az l-deprenyl, így a pszichostimuláns-szerű diszkriminációs hatás hiánya azt sugallja, hogy ez a hatás sem az MAO-B enzim gátlásának sem a megnövekedett mennyisgű pszichoaktiv MAO-B szubsztrátok hatásának következménye.
9
Célkitűzés 3. Kisérleteinkben az l-deprenyl illetve a Ro 16-6491 adagolása során keletkezett aktív szubsztrátok mennyisége nem tűnt elégségesnek pszichostimuláns-szerű diszkriminációs hatás kimutatására, de jelzés volt arra, hogy pszichoaktiv szubsztrátok, mint pl. ß-PEA, felhalmozódása felerősítheti az l-deprenyl amfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatását patkányokon. Az NSD 10125, amely az l-aromás-aminoacid-dekarboxiláz enzim gátlasa révén az amino-acid ß-fenilalanin ßPEA-né való átalakulását gátolja, szignifikánsan gátolta az l-deprenyl metamfetamin-szerű diszkriminációs hatását patkányokon "stimulus-shock termination" módszer alkalmazása során; viszont nem gátolta l-deprenyl metamfetamin-szerű diszkriminációs hatását "food-delivery" módszer alkalmazása során. Ugyanakkor, részlegesen gátolta kokain-szerű diszkriminációs hatását patkányokon stimulus-shock termination módszer alkalmazása során. Ezek az eredmények azt sugallják, hogy a megnövekedett mennyisgű ß-PEA felerősíheti a magas dózsiban adagolt l-deprenyl pszichostimulansszerű diszkriminációs hatását. A szakirodalomból ismert, hogy az l-deprenyl metabolizmusa során kb. 9-30%-a alakul át lamfetaminná és kb. 20-60% alakul át l-metamfetaminná. Ezek a metabolitok, 30 percel az orális illetve 10 percecel a parenterális adagolás után, magas koncentrációban jelennek meg a szérumban. Az ldeprenylnek csak az igen magas dózisban kimutatott pszichostimulans-szerű diszkriminációs hatása során elégséges mennyíségű l-metamfetamin illetve l-amfetamin keletkezik, amely elegendő ea diszkriminacios hatás a kifejtésére. Az SKF 5252A, ami teljesen gátolja a cytochrom P450 enzimet és ezáltal az l-deprenyl metabolikus átalakulását, teljesen gátolta vagy szignifikansan lecsökkentette az ldeprenyl metamfetamin- és kokain-szerű diszkriminációs hatását patkányokban mind a "stimulus-shock termination" mind a "food-delivery" módszer alkalmazása során. Ezek az eredmények először mutatták be, hogy a metabolizmus gátlásával az l-deprenyl elveszíti pszichostimuláns-szerű diszkriminációs hatását patkányokon, így azt sugallva, hogy pszichostimuláns-szerű diszkriminációs hatásért elsősorban az aktív metabolitok felelősek. Célkitűzés 4. Kisérleteinkben a "stimulus-shock termination" módszer alkalmazása során az ldeprenylnek, ismét csak igen magas dózisban, metamfetamin-szerű diszkriminációs hatása volt mókusmajmokon. A mókusmajmokban, a patkányokhoz hasonlóan, a pszichostimulans-szerű diszkriminációs hatást okozó intramuszkuláris (i.m.) dózis (5.6 mg/kg) 5-10-szerese volt az l-deprenyl MAO-B enzim gátlásához szükséges dózisának. Ezekben a dózisokban jelentősen megnövekedett a mókusmajmok metamfetamin- illetve amfetamin-szerű diszkriminációs hatása, mivel a mókusmajmok a patkányokhoz viszonyítva 3-10-szer érzékenyebbek a pszichostimulánsok hatásai iránt. Īgy, az ldeprenyl metamfetamin-szerű diszkriminációs hatása mókusmajmokban valószínűleg az aktív metabolitok keletkezésének eredménye. A mókusmajmokon elvégzett kisérleteink eredményei alátámasztják ezt a feltevést. Először: kisérleteinkben az l-deprenyl két fő matabolitja, l-metamfetamin és lamfetamin, teljes metamfetamin-szerű diszkriminációs hatást mutatott ki. Másodszor: ez a metamfetamin-szerű diszkriminációs hatás csak a kisérlet második órájában volt igazán mérhető, amely az ldeprenyl metabolikus transzformációjához szükséges ismert időtartamot tükrözi. Harmadszor: mint ahogy azt már korábban említettük, a d-deprenyl, amely az l-deprenylhez képest kisebb hatékonysággal
10
gátolja az MAO-B enzimet, mókusmajmokban hatékonyabb volt az metamfetamin-szerű diszkriminációs hatás keletkezésében, hasonlóan a patkányokon elvégzett kiserleteinkhez képest. Ezek az eredmények megegyeznek a szakirodalomban fellelhető ismerettel, miszerint a d-deprenyl illetve annak d-metabolitjai különböző viselkedésfaramkológiai tesztekben hatékonyabbak mint az ldeprenyl és annak l-metabolitjai. d-Deprenyl, d-amfetaminhoz hasonlóan, fiziológiás sóhoz képest szignifikánsan magasabb szer-önadagolást megerősítő hatást mutatott mókusmajmokban. Ezzel ellentétben, l-deprenylnek fiziológiás sóhoz képest alig volt szer-önadagolást megerősítő hatása mókusmajmokon. Ezért a hatásért nem az MAO-B enzim gátlása felelős, hiszen a d-deprenyl gyengébb MAO-B enzim gátló. Īgy, ismételten felvetődik az aktív metabolitok szerepe. A deprenyl metabolizmusa sztereospecifikus és az amfetamin illetve metamfetamin d-izomerjei 2-szer olyan hatékonyak mint az l-izomerek, ezért kisérleteinkben az l-deprenylt egy logaritmikus egységgel magasabb dózisban is teszteltük. Ettől függetlenül, a d-deprenylnek az amfetaminhoz hasonlóan szer-önadagolást megerősítő hatása. volt, mig az l-deprenylnél ezt nem tapasztaltuk. Célkitűzés 5. A szer-diszkriminációs kisérletekben a p-fluoro-l-deprenylnek 10.0 mg/kg dózisbanmetamfetamin-szerű diszkriminációs hatása volt mókusmajmokon. A p-fluoro-l-deprenyl ED50 értéke 3.11 mg/kg volt, ami az l-deprenyl ED50 értékének 2-szerese. A "second-order" szer-önadagolásos kisérletekben a p-fluoro-l-deprenylnek szer-önadagolást megerősítő hatása volt, viszont ez a hatás kokain hatásához képest gyengébb volt. Ezzel ellentétben, a "fixed-ratio" szer-önadagolásos kisérletekben a p-fluoro-l-deprenylnek nem volt szer-önadagolást megerősítő hatása. Mivel p-fluoro-l-deprenyl, l-deprenylhez hasonlóan, szerkezeti felépítésében hasonlít az amfetaminhoz és amfetamin-szerű metabolitokat képez, nagy a valószínűsége annak, hogy ezek a viselkedésfarmakológiai hatások az aktív metabolitok (p-fluoro-l-metamfetamin és p-fluoro-l-amfetamin) keletkezésének eredményei. Ebből a szemszögből nézve érdekes, hogy a p-fluoro-l-deprenyl aktiv metabolitja, az l-deprenyl aktiv metabolitjaihoz képest, hosszabbb ideig és nagyobb mennyiségben vannak jelen a patkányokban. Szer-diszkriminációs kisérleteink során a p-fluoro-l-metamfetaminnak és p-fluoro-l-amfetaminnak, az anyavegyülethez hasonlóan, metamfetamin-szerű diszkriminációs hatása volt mókusmajmokban; ez a hatás 10-30-szor volt gyengébb a metamfetamin diszkriminációs hatásánál ugyanakkor 3-10-szer erősebb az anyavegyület (p-fluoro-l-deprenyl) hatásánal. A p-fluoro-d-amfetaminhoz hasonlóan, a pfluoro-l-amfetamin, a nem-halogenált anyavegyületeikhez képest kevésbé hatékony a dopaminfelvételének gátlásában viszont hatékonyabb a szerotonin-felvételének gátlásában. Mivel amfetaminabúzus egyenesen arányos egy szer dopamin-felvételének gátlásával és fordítottan arányos egy szer szerotonin-felvételének
gátlásával,
lehetséges,
hogy
a
p-fluoro-l-deprenylnek
és
p-fluoro-
metabolitjainak alacsonyabb az abúzust indikáló hatása mint a nem-halogenizált deprenylnek és annak metabolitjainak. A p-fluoro-l-deprenyl metabolitjainak alacsonyabb hatékonysága és a metabolitok késedelmes megjelenése lényegesen lecsökkenti a szer-önadagolást megerősítő hatását és ezáltal az abúzus lehetőségét.
11
KONKLŪZIŌ Állat kísérleteinkben, mind rágcsálókban mind nem-emberi főemlősökben, teljes bizonysággal kimutattuk, hogy az l-deprenylnek klinikailag hatékony dózisban nincs hozzászokást vagy függőséget indikáló hatása. Ezzel ellentétben, az l-deprenyl p-fluoro analógja, amfetaminhoz illetve kokainhoz képest gyenge szer-önadagolást megerősítő hatát mutatott mókusmajmokban. Nemrég megjelent klinikai kutatások eredményei azt sugallják, hogy az ilyen gyenge szer-önadagolást megerősítő hatássalrendelkező szerek a pszichostimuláns- és kábítószerfüggőség klinikai kezelésében új hatékony eszközzé válhatnak.
12
A PH.D. ÉRTEKEZÉS TÉMÁJÁBAN MEGJELENT TUDOMÁNYOS KÖZLEMÉNYEK Yasar S, Schindler CW, Thorndike EB, Szelényi I, Goldberg SR (1993) Evaluation of the stereoisomers of deprenyl for amphetamine-like discriminative stimulus effects in rats. J Pharmacol Exp Ther 265: 1-6 (IF = 4.335) Yasar S, Winger G, Nickel B, Schulze G, Goldberg SR (1993) Preclinical evaluation of l-deprenyl: lack of amphetamine-like abuse potential. In Inhibition of Monoamine oxidase B: Pharmacology and Clinical Use in Neurodegenerative Disorders (Szelényi I ed) pp 215-33, Birkhäuser Verlag Basel/Switzerland Yasar S, Schindler CW, Thorndike EB, Goldberg SR (1994) Evaluation of deprenyl for cocaine-like discriminative stimulus effects in rats. Eur J Pharmacol 259: 243-50 (IF = 2.432) Yasar S and Bergman J (1994) Amphetamine-like effect of l-deprenyl (selegiline) in drug discrimination studies. Clin Pharmacol Ther 56: 768-73 (IF = 6.825) Winger GD, Yasar S, Negus SS, Goldberg SR (1994) Intravenous self-administration studies with ldeprenyl (selegiline) in monkeys. Clin Pharmacol Ther 56: 774-80 (IF = 6.825) Yasar S, Goldberg JP, Goldberg SR (1996) Are metabolites of l-deprenyl useful or harmful? Indications from preclinical research. J Neural Transm [Suppl] 48: 61-73 (IF = 1.449) Bergman J, Yasar S, Winger G (2001) Psychomotor stimulant effects of beta-phenylethylamine in monkeys treated with MAO-B inhibitors. Psychopharmacology 159: 21-30 (IF = 3.146) Yasar S, Gaál J, Justinova Z, Bergman J (2005) Discriminative stimulus and reinforcing effects of pfluoro-l-deprenyl in monkeys. Psychopharmacology 182: 95-103 (IF = 3.146) Yasar S, Justinova Z, Lee SH, Stefanski R, Goldberg SR, Tanda G (2005) Metabolic transformation plays a primary role in the psychostimulant-like discriminative-stimulus effects of selegiline in rats. J Pharmacol Exp Ther, E-pub (IF = 4.335) Yasar S, Gaál J, Panlilio LV, Justinova Z, Redhi GH, Molnár SV, Schindler CW (2006) A comparison of drug-seeking behavior maintained by d-amphetamine, l-deprenyl (selegiline) and ddeprenyl under a second-order schedule in squirrel monkeys. Psychopharmacology, 183: 41321 (IF = 3.146) EGYÉB TUDOMÁNYOS KÖZLEMÉNYEK Koll J, Knoll B, Török Z, Tímár J and Yasar S (1992) The pharmacology of 1-phenyl-2propylaminopentane (PPAP), a deprenyl-derived new spectrum psychostimulant. Arch Int Pharmacodyn Ther, 316: 5-29 Goldberg SR, Yasar S, Bergman J and Youdim MBH (1994) Introduction: Examination of clinical and preclinical pharmacologic data relating to abuse liability of l-deprenyl (selegiline). J Clin Pharmacol Ther, 56: 721-4 (IF = 6.825) Goldberg SR and Yasar S (1997) Methamphetamine administration and associated neurotoxicity: Effects of selegiline (l-Deprenyl). In: Teelken, A.W. and Korf, J. (eds.) Neurochemistry: Cellular, Molecular, and Clinical Aspects, Plenum Pub. Corp. pgs. 327-30 Jaszyna M, Gasior M, Shoaib M, Yasar S and Goldberg SR (1998) Behavioral effects of nicotine under a fixed-interval schedule of food reinforcement in rats chronically exposed to caffeine. Psychopharmacology, 140: 257-71 (IF = 3.146) Shoaib M, Swanner LS, Yasar S and Goldberg SR (1999) Chronic caffeine exposure potentiates nicotine self-administration in rats. Psychopharmacology, 142: 327-33 (IF = 3.146)
13
Gasior M, Shoaib M, Yasar S, Jaszyna M and Goldberg SR (1999) Acquisition of nicotine discrimination and discriminative stimulus effects in rats chronically exposed to caffeine. J Pharmacol Exp Ther, 288: 1053-73 (IF = 2.432) Munzar P, Yasar S, Rhedi GH, Justinova Z and Goldberg SR (2001) High rates of midazolam selfadministration in squirrel monkeys. Behav Pharmacol, 12: 257-65 (IF = 2.301) Stefanski R, Lee SH, Yasar S, Cadet JL and Goldberg SR (2002) Transient nature of neuroadaptations in the dopaminergic system of rats withdrawn from chronic methamphetamine selfadministration. Eur J Pharmacol, 439: 59-63 (IF = 2.432) Yasar S, Bergman J , Munzar P, Redhi GH, Tober C, Knebel N, Zschiesche M and Paronis C (2003) The antiepileptic drug AWD 131-138 lacks benzodiazepine-like discriminative-stimulus effects and is not self-administered by monkeys. Eur J Pharamacol, 465: 257-65 (IF = 2.432) O R IGINAL INVES T I GATION Harvey DM, Yasar S, Heishman SJ, Panlilio LV, Henningfield JE and Goldberg SR (2004) Nicotine serves as an effective reinforcer of intravenous drug-taking behavior in human cigarette smokers. Psychopharmacology, 175: 134-42 (IF = 3.146) Panlilio LV, Yasar S, Nemeth-Coslett R, Katz JL, Henningfield JE, Solinas M, Heishman SJ, Schindler CW and Goldberg SR (2005) Human cocaine-seeking behavior and its control by drug-associated stimuli in the laboratory. Neuropsychopharmacology, 30: 433-43 (IF = 5.201) A PH.D. ÉRTEKEZÉS TÉMÁJÁBAN MEGJELENT IDÉZHETŐ ELŐADÁSKIVONATOK Yasar S, Tímár J, Knoll B, Knoll J (1990) Comparison of the dependence capacity of amphetamine, MK-306 and (-) deprenyl. Acta Physiol Hung, 75 (Suppl): 299-30 Tímár J, Yasar S, Knoll B, Knoll J (1990) Comparison of the effects of (-) deprenyl, 1-phenyl-2- propyl-aminopentane (MK-306) and amphetamine on the striatal and limbic dopaminergic system. Acta Physiol Hung, 75 (Suppl): 279-80 Knoll B, Yasar S., Faragó I., Kovács I., Knoll J (1990) 1-Phenyl-2-propyl-aminopentane. HCl (MK306): A deprenyl-derived new spectrum psychostimulant. Eur. J. Pharm., 183: 1464-5 Knoll, B, Yasar S, Tímár J, Knoll J (1990) A (-) deprenyl-derived new spectrum psychostimulant. Acta Physiol Hung, 75 (Suppl): 173-4 Tímár J, Knoll B, Yasar S, Knoll J (1991) Repeated (-)deprenyl treatment fails to induce amphetamine (AM)-like behavioral effects. Biological Psychiatry 29 (Suppl.): 373S Yasar S, Goldberg SR and Bergman J (1993) Evaluation of psychomotor-stimulant effects of ldeprenyl in rats and in monkeys. The Pharmacologist, 35: 130 Goldberg SR and Yasar S (1996) Methamphetamine administration and associated neurotoxicity: Effects of l-deprenyl (Selegiline). J Neurochem, 66 (Suppl.): S20 Yasar S, Goldberg SR (1999) The antiparkinsonian agent selegiline (l-deprenyl) maintains moderate rates of i.v. self-administration responding under second-order schedules in squirrel monkeys but does not attenuate the reinforcing effects of amphetamine. J Psychopharmacol, 14: A20 Yasar S, Gaál J, Goldberg SR, Bergman J (1999) p-Fluoro-l-deprenyl: A novel irreversible MAO-B inhibitor assessed for its discriminative and reinforcing effects in squirrel monkeys. Behav Pharmacol, 10 (Suppl1): S103 Yasar S, Goldberg SR (2000) The antiparkinsonian agent selegiline (l-deprenyl) maintains moderate rates of i.v. self-administration responding under second-order schedules in squirrel monkeys but does not attenuate the reinforcing effects of amphetamine. J Psychopharm, 14: A20
14
Yasar S, Lee SH, Stefanski R, et al. (2005) Metabolic transformation plays a primary role in psychostimulant-like discriminative stimulus effects of selegiline in rats. FASEB J 19(Suppl): A512-3 A PH.D. ÉRTEKEZÉS TÉMÁJÁHOZ KAPCSOLÓDÓ PREZENTÁCIÓK NEMZETKÖZI TUDOMÁNYOS KONFERENCIÁKON Yasar S, Tímár J, Knoll B (1989) MK-306 (N-propyl-1-phenyl-2-pentylamine: The behavioral effect of a new deprenyl-derivative on rats. Annual Meeting of the Hungarian Physiological Society, Debrecen, Hungary Yasar S, Tímár J, Knoll B (1989) 1-phenyl-2-propyl-aminopentane-HCl - derived new spectrum psychostimulant. Neuroconference, Magdeburg, Germany Knoll B, Yasar S., Faragó I., Kovács I., Knoll J (1990) 1-Phenyl-2-propyl-aminopentane. HCl (MK306): A deprenyl-derived new spectrum psychostimulant. 11th International Congress of Pharmacology, Amsterdam, Netherland Tímár J, Knoll B, Yasar S, Knoll J (1991) Repeated (-)deprenyl treatment fails to induce amphetamine (AM)-like behavioral effects. 5th World Congress of Biological Psychiatry, Florence, Italy Yasar S, Schindler CW, Cohen C, Thorndike EB, Goldberg SR, Szelényi I (1991) A drug discrimination analysis of l-deprenyl. Annual Meeting of the Neuroscience Society, New Orleans, LA, USA Yasar S and Bergman J (1992) Discriminative stimulus actions of l-deprenyl in experimental animals. Annual Meeting of the Federation of European Biochemical Societies, Dublin, Ireland Yasar S, Schindler CW and Goldberg (1992) Evaluation of deprenyl for cocaine-like discriminative stimulus effects in rats. Annual Meeting of the Collage on Problems of Drug Dependence, Keystone, CO, USA Yasar S, Goldberg SR and Bergman J (1993) Evaluation of psychomotor-stimulant effects of ldeprenyl in rats and in monkeys. Annual Meeting for the American Society for Pharmacology and Experimental Therapeutics, San Francisco, CA, USA Goldberg SR, Winger G, Yasar S, Bergman J (1994) Preclinical assessment of the abuse liability of ldeprenyl (selegiline). Biennual Meeting of the European Behavioural Society, Berlin, Germany Goldberg SR and Yasar S (1995) New guidelines of preclinical assessment of drugs of abuse, 3rd International Meeting on Drug Dependence and Abuse. Kunming, China Goldberg SR and Yasar S (1995) Are metabolites of l-deprenyl useful or harmful? Indications from preclinical research. München, Germany Goldberg SR and Yasar S (1996) Methamphetamine administration and associated neurotoxicity: Effects of l-deprenyl (Selegiline). Gröningen, Netherland Goldberg SR and Yasar S (1998) Intravenous self-administration studies with selegiline alone and in combination with amphetamine in monkeys. International Workshop on Monoamine Oxidases, Trace Amines, Neuroprotection and Neuronal Rescue, Balatonöszöd, Hungary Yasar S and Goldberg SR (1998) Discriminative stimulus effects of selegiline alone and in combination with amphetamine in rats. International Workshop on Monoamine Oxidases, Trace Amines, Neuroprotection and Neuronal Rescue, Balatonöszöd, Hungary
15
Yasar S and Goldberg SR (1998) Reinforcing and discriminative stimulus actions of selegiline alone and in combination with amphetamine. Biennial Meeting of the European Behavioural Pharmacology Society, Brno, Czeh Republic Yasar S, Gaál J, Goldberg SR, Bergman J (1999) p-Fluoro-l-deprenyl: A novel irreversible MAO-B inhibitor assessed for its discriminative and reinforcing effects in squirrel monkeys. Biennial Meeting of the European Behavioural Pharmacology Society, Boston, MA, USA Yasar S, Goldberg SR (2000) The antiparkinsonian agent selegiline (l-deprenyl) maintains moderate rates of i.v. self-administration responding under second-order schedules in squirrel monkeys but does not attenuate the reinforcing effects of amphetamine. Annual Meeting of the British Association of Psychopharmacology, Cambridge, UK Yasar S, Rhedi G, Goldberg SR (2000) Self-administration studies with selegiline (l-deprenyl) alone and in combination with amphetamine under second-order schedules of i.v. drug injection in squirrel monkeys. Annual Meeting of the International Study Group Investigating Drugs as Reinforcers, San Juan, PR, USA Yasar S, Lee SH, Stefanski R, Justinova Z, Goldberg SR, Tanda G (2005) Metabolic Transformation plays primary role in psychostimulant-like discriminative stimulus effect of selegiline in rats. Annual Meeting of the Experimental Biology Society, San Diego, CA, USA Yasar S and Goldberg S (2005) Drug-seeking behavior by d-amphetamine, selegiline and p-fluoroselegiline under a second-order schedule in squirrel monkeys. Annual Meeting of the International Study Group Investigating Drugs as Reinforcers, Orlando, FL, USA
16
