Die Wirkung trizyklischer Antidepressiva auf Tetrodotoxin-resistente Natriumkanäle des peripheren Nervensystems

Abstract

Hintergrund: Trizyklische Antidepressiva spielen bei der Behandlung des neuropathischen Schmerzes eine wichtige Rolle. Ein denkbarer Wirkmechanismus könnte die Blockade neuronaler spannungsabhängiger Natriumkanäle sein. In dieser Arbeit wurde die Wirkung der tri-zyklischen Antidepressiva Amitriptylin, Nortriptylin, Doxepin, Imipramin und des tetrazykli-schen Antidepressivums Maprotilin auf TTX-resistente Natriumkanäle in Spinalganglienzel-len von Ratten untersucht.Methoden: Die Darstellung TTX-resistenter Natriumströme enzymatisch isolierter Spinal-ganglienzellen der Ratte erfolgte mit Hilfe der whole-cell -Konfiguration der patch-clamp -Methode. In den voltage-clamp -Experimenten wurde den Zellen zur Erzeugung einer Akti-vierungskurve zunächst ein Ruhemembranpotential von -90 mV angelegt, was dem Ruhepo-tential der Zellen entspricht. Nach einem 20 ms dauernden hyperpolarisierenden Vorimpuls nach -110 mV wurden die Natriumströme durch einen 20 ms langen depolarisierenden Span-nungssprung nach -10 mV ausgelöst. Es folgten jeweils neun weitere Depolarisierungsimpul-se mit einer Frequenz von 2 Hz. Halbmaximale Blockierungskonzentrationen (IC50) wurden mittels Konzentrations-Inhibitionskurven bestimmt. Ergebnisse: In allen durchgeführten Experimenten inhibierten alle untersuchten Pharmaka TTX-resistente Natriumströme konzentrationsabhängig und auch während der phasischen Blockade reversibel. Halbmaximale-Blockierungskonzentrationen für den tonischen sowie den phasischen Block wurden von den Stoffen Amitriptylin 17,7±1,2 µmol/l, 2,8±0,2 µmol/l, Nortriptylin 33,1±2,6 µmol/l, 7,5±1,3 µmol/l, Doxepin 55,9±4,1 µmol/l, 12,6±0,6 µmol/l, Imipramin 44,0±6,0 µmol/l, 7,3±1,9 µmol/l, Maprotilin 17,6±5,0 µmol/l, 10,0±2,8 µmol/l und des Lokalanästhetikums Lidocain 277±17 µmol/l, 79±6 µmol/l erstellt.Folgerungen: Alle in dieser Arbeit untersuchten Antidepressiva blockierten TTX-resistente Natriumströme um ungefähr den Faktor zehn stärker als das Lokalanästhetikum Lidocain. Abgesehen von Maprotilin ist vor allem der use-dependent Block dieser Substanzgruppe, im Vergleich zu dem der Lokalanästhetika, deutlich stärker ausgeprägt. Therapeutische Plasma-konzentrationen von Amitriptylin und Lidocain sind also in der Lage, repetitive TTX-resistente Aktionspotentiale kleiner sensorischer Spinalganglienzellen zu unterdrücken bezie-hungsweise abzuschwächen. Abschließend ist zu sagen, dass die schmerzlindernde Wirkung der Antidepressiva wahrscheinlich, beruhend auf ihrer Fähigkeit zur Verringerung der Entla-dungsfrequenzen in ektopen Zentren, auf ihre Natriumkanal-blockierenden Eigenschaften zurückzuführen ist. Background: Tricyclic antidepressants produce alleviation in various chronic pain syndromes. One possible therapeutic mechanism may be the blockade of neuronal voltage gated sodium channels. In this study we investigated the effects of the tricyclic antidepressants amitriptyline, nortriptyline, doxepine, imipramine and the tetracyclic antidepressant maprotiline on TTX-resistant Na+-channels in rat dorsal root ganglia neurons.Methods: TTX-resistant Na+-currents were recorded in the whole cell configuration of the patch clamp method in enzymatically dissociated dorsal root ganglion neurons of adult rats. In voltage clamp experiments cells were held ad -90 mV. After a 20 ms hyperpolarizing prepuls to -110 mV, TTX-resistant Na+-currents were elicited by 20 ms depolarizing pulses to -10 mV, applied in trains of ten with a 2 Hz frequency. Half-maximal blocking concentrations (IC50) were derived from concentration-inhibition curves.Results: In voltage clamp experiments, all drugs reversibly blocked TTX-resistant Na+-currents in a concentration and use-dependent manner. IC50s as derived from concentration-inhibition experiments were for tonic block and use-dependent block, respectively: amitriptyline 17,7±1,2 µmol/l, 2,8±0,2 µmol/l, nortriptyline 33,1±2,6 µmol/l, 7,5±1,3 µmol/l, doxepine 55,9±4,1 µmol/l, 12,6±0,6 µmol/l, imipramine 44,0±6,0 µmol/l, 7,3±1,9 µmol/l, maprotiline 17,6±5,0 µmol/l, 10,0±2,8 µmol/l and the local anesthetic lidocaine 277±17 µmol/l, 79±6 µmol/l.Conclusions: All antidepressants studied in this work block TTX-resistant Na+-channels with potencies being one order of magnitude higher than the local anaesthetic lidocaine. Use-dependent block is, except for maprotiline, more intense than with lidocaine. Therapeutic plasma levels of amitriptyline and lidocaine are able to suppress repetitive TTX-resistant action potentials in small sensory neurons. It is concluded that tricyclic antidepressants may alleviate pain by reducing firing frequency in ectopic sites through Na+-channel blockade.