Bronis aw K. G ÓD1, Pawe PISZCZ1, Tomasz ZIELI SKI1, Pawe ZARZYCKI2 1)

2)

Zak ad Chemii Analitycznej, Instytut Chemii, Akademia Podlaska ul. 3 Maja 54, 08-110 Siedlce e-mail: [email protected]; URL: http://dach.ich.ap.siedlce.pl Zak ad Toksykologiii Bioanalityki, Wydzia Budownictwa i In ynierii rodowiska, Politechnika Koszali ska, ul. niadeckich 2, 75-453 Koszalin

ZASTOSOWANIE HPLC W BADANIACH CHOROBY PARKINSONA W pracy przedstawiono podstawowe informacje o chorobie Parkinsona. Omówiono zastosowanie HPLC w oznaczaniu profilu dziennego leków stosowanych w jej leczeniu, oznaczaniu ca kowitego potencja u antyoksydacyjnego oraz ich korelacje z testem Webstera i nat eniem tremoru.

PODSTAWOWE INFORMACJE O CHOROBIE PARKINSONA Pierwszy opis klinicznych objawów choroby Parkinsona (ChP) pochodzi z egipskich papirusów z XIII wieku p.n.e. W czasach nowo ytnych chorob ponownie opisa w 1817 roku brytyjski lekarza Johna Parkinsona w artykule An Essay on the Shaking Palsy. ChP spowodowana jest niewydolno ci pozapiramidowego uk adu ruchowego. G ównym procesem patologicznym jest post puj ce zwyrodnienie neuronów dopaminergicznych w warstwie zbitej istoty czarnej [1]. Podobnie do choroby Alzheimera nale y do grupy chorób zwyrodnieniowych uk adu nerwowego. Ma charakter przewlek y, a jej objawy pog biaj si wraz z rozwojem choroby. Na ChP choruje prawie 1,5% populacji powy ej 65 roku ycia. Jest wi c bardzo wa nym problemem nie tylko medycznym, ale i spo ecznym [1]. Dotyka ona w podobnym stopniu ró nych ludzi, bez wzgl du na ich p e , zamo no , pochodzenie spo eczne i geograficzne. Klinicznie objawia si ona spowolnieniem ruchowym, sztywno ci mi ni i dr eniem spoczynkowym. Udzia wolnych rodników w ChP nie jest ca kowicie wyja niony. Istota czarna ma du e tempo metabolizmu, dlatego te charakteryzuje si wysok zawarto ci utleniaczy przy jednoczesnym niskim st eniem antyoksydantów. Nawet niewielki stres oksydacyjny mo e z atwo ci zniszczy jej naturaln obron powoduj c powstanie wolnych rodników tlenowych, które ze wzgl du na przewa aj ce st enie utleniaczy utrzymuj powstaj cy stres, a tak e zapocz tkowuj apoptoz neuronów dopaminergicznych przejawiaj c si obni on zawarto ci cytochromu c w mitochondriach komórek nerwowych zaatakowanych chorob . Zmniejsza to aktywno mitochondrialne-

15

go kompleksu I. Powoduje to zmniejszenie ilo ci wytwarzanej energii, obnienie ilo ci st enia antyutleniaczy oraz wzrost tempa powstawania wolnych rodników i nasilenie procesów utlenienia. O tym, e w istocie czarnej w ogóle dochodzi do stresu oksydacyjnego wiadcz zwi kszone ilo ci dialdehydu malonowego b d cego ko cowym produktem peroksydacji lipidów, a tak e zmniejszenie ilo ci nienasyconych kwasów t uszczowych [2]. Osobnym zagadnieniem s zmiany st enia zarówno rodników jak i antyoksydantów we krwi chorego. Spowodowane s one z jednej strony zwi kszonym metabolizmem, spowodowanym m.in. charakterystycznym dr eniem ko czyn, przyczyniaj cym si do produkcji rodników. Z drugiej za podawane pacjentom jako leki aminy katecholowe s antyoksydantami. Zniszczenie komórek nerwowych istoty czarnej zmniejsza wydzielanie dopaminy, neuroprzeka nika chemicznego odpowiedzialnego za transmisj sygna ów pomi dzy istot czarn , a cia em pr kowanym w kresomózgowiu. Sygna y przekazywane z istoty czarnej s odpowiedzialne za zale ne od naszej woli ruchy, które dzi ki prawid owemu przeka nictwu s p ynne i przebiegaj bez zak óce . Je li zniszczeniu ulegnie ponad 80% komórek produkuj cych dopamin , zostaje utracona zdolno kontroli nad takim typem ruchów. Przyczyna zwyrodnienia komórek istoty czarnej nie jest dok adnie znana. Jedn z hipotez jest mechanizm wolnorodnikowy. Inne mówi o toksynach, czynnikach genetycznych (szczególnie mitochondrialnych) czy ekscytotoksyczno ci (nadprodukcji dopaminy). Dominuj cym, chocia nie jedynym zaburzeniem w chorobie Parkinsona jest przedwczesne, post puj ce zwyrodnienie neuronów dopaminoergicznych. Wynikiem tego jest obni enie st enia dopaminy i jej metabolitów, a tak e spadek aktywno ci enzymów zwi zanych z jej syntez . Opracowane zosta y trzy g ówne strategie w walce z t chorob (i) uzupe ni niedobór dopaminy, (ii) zahamowa proces jej rozk adu w mózgu oraz (iii) dostarczy organizmowi substancje, które dzia aj podobnie do dopaminy. Najprostszym sposobem leczenia tego schorzenia by oby zastosowanie pierwszej z wymienionych strategii, czyli podanie dopaminy. Dopamina jednak e nie przekracza bariery krew – mózg. Z tego wzgl du najprostszym obecnie sposobem leczenia tej choroby jest podawanie bezpo redniego jej prekursora – L-dopy (lewodopy), zdolnej przechodzi przez barier krew – mózg. Wprawdzie wprowadzenie L-dopy by o prze omem w walce z chorob Parkinsona jednak e, niestety nie zapobiega ona obumieraniu komórek produkuj cych dopamin . Z tego wzgl du próbuje si zastosowa drug z wymienionych wcze niej strategii – zahamowa procesy przemiany dopaminy w inne substancje, stosuj c np. inhibitor enzymu MAO-B (monoaminooksydazy B) odpowiedzialnego za rozk ad dopaminy (rys. 1). Stymulacj uk adu dopaminoergicznego mo na uzyska poprzez zwi kszenie produkcji endogennej dopaminy w uk adzie nigro-strialnym przez zablokowanie jej metabolizmu lub przez bezpo redni stymulacj receptora dopaminoergicznego [3].

16

Rys. 1. Metabolizm dopaminy

L-dopa po raz pierwszy zosta a zastosowana w leczeniu choroby Parkinsona na pocz tku lat 60. Dzi L-dopa jest uznawana jako „z oty standard” leczenia [4]. Jest najsilniejszym lekiem przeciwparkinsonowskim, jedynym, który jest skuteczny w ka dym stadium zaawansowania choroby. Pod wzgl dem chemicznym jest to lewoskr tna 3,4-dihydroksy-L-fenyloalanina, bezpo redni prekursor dopaminy przechodz cy przez barier krew-mózg. Powstaje ona w ustroju z egzogennej tyrozyny (przy udziale hydroksylazy tyrozynowej) i ulega przemianie do dopaminy przy pomocy dekarboksylazy aromatycznych aminokwasów (rys. 1). Pod wp ywem katecholo-O-metylotransferazy (COMT) L-dopa metabolizowana jest do 3-metoksy-DOPA (3-OMD) (na rys. 1 etap ten zosta pomini ty). Dopamina natomiast mo e by metabolizowana zgodnie z trzema szlakami (rys. 1). Pierwszy przebiega przez kwas dihydroksyfenylooctowy (DOPAC), katalizowany przez monoaminooksydaz (MAO), do kwasu homowanilinowego (HVA) katalizowanego przez COMT. W drugim natomiast pod wp ywem COMT dopamina jest metabolizowana do 3-metoksytyraminy (3-MT), a nast pnie równie do HVA pod wp ywem MAO. Z wyj tkiem dopaminy, pozosta e metabolity L-dopy s farmakologicznie nieaktywne. Oba szlaki metabolizmu wyst puj zarówno w narz dach obwodowych, jak i w mózgu. Trzeci szlak prowadzi do powstania hormonów i dlatego nie b dzie szerzej omawiany. Mimo wieloletniego ju stosowania L-dopy mechanizm jej dzia ania budzi wiele niejasno ci. Wed ug klasycznej hipotezy egzogenna L-dopa podana doustnie zostaje wch oni ta w jelicie cienkim i poprzez system transportu du ych aminokwasów (LNAA) szybko trafia do innych tkanek i przekracza barier krew – mózg, gdzie jest wychwytywana przez neurony 17

dopaminoergiczne i tam poddawana dzia aniu dekarboksylazy aromatycznych aminokwasów i dopiero jako dopamina uwalniana do synapsy. Na obwodzie, a tak e w luzówce przewodu pokarmowego L-dopa ulega tak e szybkiej dekarboksylacji. Dlatego te w narz dach obwodowych powstaj du e ilo ci dopaminy nieprzechodz cej do mózgu, a tylko niewielka ilo L-dopy (ok. 1-3%) przedostaje si przez barier wykazuj c dzia anie terapeutyczne. Zale y to od wielu czynników m.in. od zawarto ci bia ka w diecie i czasu przej cia przez o dek. Aby wyeliminowa szybk zmian L-dopa w dopamin ju w b onie luzowej o dka, a tym samym zwi kszy jej mo liwo dotarcia do mózgu, doustne preparaty zawieraj inhibitory obwodowej dekarboksylazy, karbidop lub benserazyd. Po rednio zwi ksza to przenikanie L-dopy do mózgu i pozwala na znaczn redukcj dawki leku i jego obwodowe dzia anie niepo dane takie jak nudno ci, wymioty i spadki cinienia [3]. Wprowadzenie L-dopy do lecznictwa spowodowa o wyra ny spadek miertelno ci chorych. Dane epidemiologiczne sugeruj , e chorzy z dobrze leczon chorob Parkinsona maj szans y równie d ugo jak ich zdrowi rówie nicy. T umaczy si ono zarówno zmniejszeniem miertelnych powik a z unieruchomienia, jak i neuroprotekcyjnym dzia aniem L-dopy [5]. W ostatnich latach badania eksperymentalne zacz y dostarcza jednak coraz wi cej danych na to, e L-dopa mo e by toksyczna dla neuronów dopaminoergicznych. W skojarzeniu z wolnorodnikow hipotez etiopatogenezy choroby Parkinsona oraz z faktem wyst powania ruchowych objawów niepo danych po d ugotrwa ym podaniu L-dopa problem jej toksycznego dzia ania wzbudza du y niepokój. Mimo intensywnie prowadzonych bada nadal nie uda o si ostatecznie ustali ani uzyska jednoznacznych dowodów na to, e L-dopa w dawkach terapeutycznych powoduje mier komórek nerwowych. U chorych s abo reaguj cych na leczenie farmakologiczne stosuje si leczenie chirurgiczne. Czynione s tak e próby wszczepienia stymulatorów, które pozwol modelowa aktywno upo ledzonych struktur mózgu. FARMAKOKINETYKA AMIN KATECHOLOWYCH 0,8 *

c [ M]

0,4 #

0 0

2 3 4 czas [h] Rys. 2. Zmiany st enia L-dopy w surowicy pacjentów z chorob Parkinsona przed podaniem leku, po godzinie, dwóch, trzech i pi ciu po podaniu preparatu.* p