„Izolacja, ocena właściwości przeciwdrgawkowych i badanie mechanizmu działania palmatyny”

numer numer 030

czerwiec 2024

★

„Izolacja, ocena właściwości przeciwdrgawkowych i badanie mechanizmu działania palmatyny”

Projekt pt. „Izolacja, ocena właściwości przeciwdrgawkowych i badanie mechanizmu działania palmatyny” uzyskał finansowanie w pierwszym konkursie Związku Uczelni Lubelskich na międzyuczelniane projekty badawcze – w konkursie Interprojekt

Głównym celem projektu było opracowanie warunków izolacji palmatyny (PLT) – alkaloidu izochinolinowego – z rodzimego gatunku berberysu (Berberis vulgaris) (UML), określenie jej właściwości przeciwdrgawkowych i przeciwpadaczkowych w badaniach na modelu larw ryb danio pręgowanego (Uniwersytet Medyczny, UML) i myszy (Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, UMCS) oraz analiza jej wpływu na procesy zachodzące w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) – na podstawie oceny ekspresji markerów aktywności neuronalnej w hipokampie myszy (Uniwersytet Przyrodniczy, UP).

Badania te przeprowadzono przez interdyscyplinarny zespół naukowców z trzech lubelskich uczelni, tj. Uniwersytetu Medycznego, Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej oraz Uniwersytetu Przyrodniczego.

Padaczka dotyka około 65 milionów ludzi na całym świecie i jest uznawana za jedno z najczęstszych przewlekłych zaburzeń neurologicznych. Charakteryzuje się nawracającymi padami, które powstają w wyniku nagłych, niekontrolowanych i synchronicznych pobudzeń komórek nerwowych w OUN. Stosowanie dostępnych obecnie na rynku farmaceutycznym leków przeciwdrgawkowych nie przynosi oczekiwanych efektów terapeutycznych aż u ok. 30% pacjentów. Dodatkowo leki te obarczone są wieloma działaniami niepożądanymi. W związku z tym istnieje potrzeba poszukiwania nowych, skutecznych i bezpiecznych związków o działaniu przeciwdrgawkowym i przeciwpadaczkowym.

Związki roślinnego pochodzenia stosowano w terapii epilepsji od czasów starożytnych. Dobrze znanymi naturalnymi substancjami o właściwościach przeciwdrgawkowych są kannabinoidy z Cannabis sativa, alkaloidy z Passiflora incarnata, czy związki zawarte w kłączu Curcuma longa. Wobec powyższego realizacja niniejszego projektu miała na celu poszerzenie obecnej wiedzy w wyniki badań palmatyny – wiodącego alkaloidu izochinolinowego występującego w korze berberysu zwyczajnego.

Chromatograf przeciwprądowy użyty do izolacji badanego związku

Przeprowadzenie badań na zwierzętach umożliwiła efektywna izolacja wysokiej czystości palmatyny przez prof. dr hab. Wirginię Kukułę-Koch w Zakładzie Farmakognozji z Ogrodem Roślin Leczniczych UML. Substancję pozyskano z wyciągów berberysu otrzymanych w zoptymalizaowanych warunkach, przy pomocy nowoczesnej techniki rozdzielczej – odśrodkowej chromatografii podziałowej CPC, która wykorzystuje układ dwóch niemieszajcych się cieczy i pozwala na prowadzenie izolacji w skali preparatywnej.

Kolejny etap badań w modelu drgawek indukowanych EKP u larw danio pręgowanego (model drgawek lekoopornych) prowadzony przez dr hab. Kingę Gaweł w Katedrze i Zakład Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej UML pozwolił potwierdzić aktywność przeciwdrgawkową palmatyny oraz określić efektywne dawki tej substancji. Niniejsze badania na rybach były preludium dla zaplanowanych w projekcie testów na myszach. Przeciwdrgawkowe działanie palmatyny zostało ocenione w czułym teście iv PTZ u myszy przez Panią dr hab. Dorotę Nieoczym z Katedry Fizjologii Zwierząt i Fizjologii Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie. Dzięki tym badaniom wyznaczono próg drgawkowy dla drgawek mioklonicznych, uogólnionych drgawek klonicznych i tonicznych, zbadano wpływ palmatyny na koordynację ruchową i siłę mięśni szkieletowych, a także oceniono zostanie zdolność alkaloidu do hamowania procesu epileptogenezy.

Po zakończeniu testów behawioralnych dr n. wet. Radosław Szalak z Katedry Anatomii i Histologii Zwierząt UP wykonał analizy immunohistochemiczne dotyczące wpływu palmatyny na ekspresje parvalbuminy w hipokampie, który odgrywa ważną rolę w konsolidacji informacji z pamięci krótkotrwałej do pamięci długotrwałej i nawigacji przestrzennej. Z jednej strony jest to specyficzny ośrodek pamięci i rozumowania, z drugiej zaś jest to obszar mózgu najbardziej dotknięty chorobami neurodegeneracyjnymi. W procesach neurodegeneracyjnych niebezpiecznie wzrasta wewnątrzkomórkowy poziom jonów wapnia. Nadmiar wapnia w komórkach nerwowych jest toksyczny, powoduje degenerację neuronów i atrofię włókien nerwowych, co ostatecznie prowadzi do śmierci komórek (apoptozy). Za utrzymanie prawidłowej homeostazy wapniowej odpowiadają białka wiążące wapń miedzy innymi parvalbumina. Białka wiążące wapń mają zdolność buforowania napływającego wapnia, umożliwiając neuronom szybkie osiągnięcie homeostazy. Parvalbumina obecna w hamujących neuronach GABAergicznych- interneuronach, jest białkiem wiążącym Ca2+, które jako bufor odgrywa ważną rolę w regulacji przepływu Ca2+, uczestniczy w plastyczności synaptycznej oraz wpływa na pobudliwość interneuronów w hipokampie.

Realizacja projektu pozwoliła jednoznacznie potwierdzić duży potencjał terapeutyczny palmatyny jako związku o działaniu przeciwdrgawkowym, także w przypadku lekoopornych odmian padaczki, wytłumaczyć niektóre z mechanizmów działania alkaloidu, a także zaproponować metodykę pozyskiwania tej substancji na skalę preparatywną i przemysłową z wyciągów z berberysu zwyczajnego – krzewu, który powszechnie sadzony jest na Lubelszczyźnie.