כניסה 
עקבו אחרינו בפייסבוק Substance P
| מדריך בדיקות מעבדה | |
| Substance P | |
|---|---|
| מעבדה | כימיה בדם, אנדוקרינולוגיה בדם |
| תחום | הערכת מצבי כאב |
 | |
| טווח ערכים תקין | בדם - פחות מ-1,780 פיקוגרם/מ"ל |
| יוצר הערך | פרופ' בן-עמי סלע |
בתחום הנוירוכימי ההתייחסות ל-Substance P (להלן SP) כאל נוירופפטיד, חומר הפעיל כנוירו-טרנסמיטור וכנוירו-מודולטור, כפי שמציינים Harrison ו-Geppetti בסקירתם משנת 2001 ב-Intern J Biochem & Cell Biol. פפטיד זה מכיל 11 חומצות אמינו, והוא שייך למשפחת הנוירופפטידים הידועה כ-tachykinins. הפפטיד SP והנוירופפטיד הקרוב לו-NKA או neurokinin A נוצרים מחלבון קודמן (precursor) לאחר תהליך מבדיל של splicing של הגן preprotachykinin A. רצף חומצות האמינו של SP הוא:
כאשר ריאקצית אמידציה מתרחשת בקצה ה-C טרמינאלי (Wong ו-Jeng ב-Neurosci Res משנת 2004). הפפטיד SP מופרש מקצות תאים סנסוריים ספציפיים, ומוצאים אותו במוח ובנוזל השדרה, והוא כרוך בתהליכי דלקת ובתחושת הכאב. יחד עם זאת ניתן למצוא SP גם ברקמות היקפיות: המעי הוא אחד המקורות הבולטים של SP, שם הוא בא לביטוי הן ב-myenteric plexus כמו גם ב-submucosal plesxus, וניתן למצאו במעי בקצוות של עצבים תחושתיים (Karagiannides וחב' ב-Proc Natl Acad Sci משנת 2006). תאי מערכת החיסון כגון מונוציטים, מקרופאגים, אאזינופילים ולימפוציטים, גם כן מבטאים SP.
גילוי SP
הפפטיד SP התגלה במקור כבר בשנת 1931 על ידי Ulf von Euler ו-John Gaddum במאמרם ב-J Physiol, כמיצוי רקמתי שגרם לכיווץ מעי in vitro. המציאות של פפטיד זה ברקמות השונות ופעילויותיו הביולוגיות נחקרו בעשרות השנים הבאות, והמבנה של 11 חומצות האמינו נקבע על ידי Leeman בשנת 1971. פפטיד זה מקודד על ידי הגן הממוקם בכרומוזום 7q21-q22, משקלו המולקולארי נקבע כ-1347.6 דלטון, ונוסחתו האמפירית C63H98N18O13S.
הקולטן האנדוגני של SP הוא neurokinin1 receptor או NK1R (על פי Gerard ב-Biochemistry משנת 1991). קולטן זה שייך לתת-משפחת קולטני tachykinin של GPCRs (על פי Maggi ב-Gen Pharmacol משנת 1995), אך דווח על קולטנים נוספים של neurokinin איתם מגיב SP. שיירי חומצות אמינו האחראיים לקישור SP או של האנטגוניסטים שלו, ממוקמים בלולאות החיצוניות של הקולטן NK-1R. הקישור של SP ל-NK-1R גורם להחדרת SP אל תוך התא במנגנון יצירת גומחות ממברנליות עטופות ב-clathrin, הנאטמות והופכות לאנדוזומים, שתוכנם הופך חומצי בהמשך, וגורם לדיסוסיאציה של הקומפלקס SP-קולטן. ה-SP מתפרק עקב כך, ו-NK-1R בא לידי ביטוי מחודש על פני הממברנה (על פי Grady וחב' משנת 1995 ב-Mol Biology of the Cell).
SP והקולטן של NK-1 מופיעים בפיזור גדול במוח בעיקר באזורים ספציפיים לוויסות רגשות (היפותלמוס, אמיגדלה, והחומר האפור העוטף את האקוודוקט במרכז המוח (periaqueductal gray), על פי Yip ו-Chahl ב-Regul Peptides משנת 2001. SP ו-NK-1R נמצאו כרוכים עם סרוטונין ועם נוירונים המכילים נור-אפינפרין (Gobbi ב-Eur Neuropsychopharmacol משנת 2007). נמצא ש-SP יכול להשרות יצירת ציטוקינים המסוגלים לעודד פעילות של גורמי שעתוק של NK-1 (על פי Rameshwar משנת 1997 ב- Clin Immunol & Immunopathol.
המושג הרחב של tachykinins מתייחס למשפחת נוירופפטידים בעלי רצף משותף בקצה ה-C טרמינאלי שלהם, אך עם רצף משתנה בקצה ה-N טרמינאלי, ולכולם פעילות דמוית-SP. מבין ה-tachykinins המרובים בטבע, רק אלה ביונקים נחשבים כ-neurokinins. בנוסף ל-SP, שני נוירוקינינים נוספים התגלו בשנת 1983, וידועים כ-NKA ו-NKB. שלוש קטגוריות של קולטנים לנוירוקינינים אופיינו, ו-SP נקשר לשלושתם בדרגה זו או אחרת. קולטני NK-1 הם בעלי הזיקה הגדולה ביותר ל-SP, קולטני NK-2 קושרים באופן מועדף את NKA, וקולטני NK-3 קושרים בעיקר NKB (על פי Kerdelhué וחב' ב-J Neurosci Res משנת 1997 ו-Stahl ב-J Clin Psychiatry משנת 1999).
מאז הגילוי של SP בשנת 1931 תפקידו היה בלתי מפורש שנים רבות (Iverson ב-Nature שנת 1998). כיום, נראה ש-SP הוא אולי הנוירוטרנסמיטור המובן ביותר (Radhakrishnan ו-Henry ב-Prog Brain Res משנת 1995). כבר בשנות ה-50 החלו מתבררים תכונותיו של SP בהעברת תחושות כאב, בהיותו מרוכז בעיקר בשורשים הדורסלים של חוט השדרה ביונקים (Vaught ב-Life Sciences משנת 1988 ו-Henry ב-Agents Actions Suppl משנת 1993).
SP נחקר רבות ונחשב כנוירופפטיד הפרוטוטיפי של למעלה מ-50 מולקולות פעילות במערכת העצבים. הבנת הפעילות של SP התפתחה הרבה מעבר לרעיון המקורי של SP כמעביר תחושות כאב בקרן הדורסלית של חוט השדרה. מחקרים בבעלי חיים והתפתחויות עדכניות בנושא האנטגוניסטים של SP, הביאו להבנה מחודשת של הפעילות הנוירו-טרנסמיטורית של SP. למעלה מ-80 שנה לאחר גילויו, תפקידו הפיזיולוגי העיקרי של SP הוא כמאפנן (modulator) של תחושת הכאב (nociception), תוך שהוא מעורב באיתות של גירויים פוגעניים למיניהם. מחקרים גנטיים בעכברים ופיתוח אנטגוניסטים של SP מספקים מידע על תפקידו של נוירופפטיד זה כחלק אינטגראלי של ה-CNS במסלולים הכרוכים בעקה פסיכולוגית.
תפקידיו של SP
כמו נוירוטרנסמיטורים תחושתיים אחרים, SP יכול להשתחרר מהקצוות של סיבי עצבים תחושתיים היקפיים בעור, ברקמת השריר ובמפרקים. התפקיד הרגולטורי של SP קשור כמו כן לוויסות של הקולטן בעל הזיקה הגדולה שלו, NK-1R. לכן ההתייחסות אל האנטגוניסטים של קולטן זה כבעלי פוטנציאל יישומי לטיפול במגוון של מפגעים הקשורים למצבי-עקה, בנוסף לתפקיד אפשרי בשיכוך כאבים.
התפקיד של SP נעשה ברור יותר כאשר מופה המיקום במוח של הקולטן NK-1 בשיטות אימונו-היסטוכימיות, אוטורדיוגרפיות וכן על ידי היברידיזציה in situ (על פי Sherman וחב' ב-Discuss Neurosci משנת 1989). אמנם SP ו-NK-1 נמצאים באזורים שונים ב-CNS על פי Kramer וחב' ב- Science משנת 1998, אך הם מרוכזים באזורים השטחיים ביותר של הקרן הדורסלית במה שמוכר כ- substantia gelatinosa. הקרן הדורסלית היא "תחנת המעבר" הראשונה של איתותים אֲפרנטיים העוברים למוח. 40% מסיבי עצבים המעבירים תחושת כאב מכילים בקצותיהם SP.
פרט לחוט השדרה, SP נמצא גם במערכת הלימבית של ה-CNS, כולל בהיפותלמוס ובאמיגדלה, אזורי מוח הכרוכים בהתנהגות רגשית. NK-1 מבוטא בצורה ניכרת בהיפותלמוס, בבלוטת יותרת המוח, ובעאיגדלה - אזורי מוח הקריטיים לוויסות התנהגות אפקטיבית ותגובות נוירו-כימיות למצבי עקה. SP כרוך גם במספר פעילויות פיזיולוגיות כולל רפלקס הקאה, התנהגות מתגוננת, שינויים בטונוס הקרדיו-וסקולארי, עידוד הפרשת רוק, כיווץ שרירי חלקים, והרחבת כלי-דם (על פי Rupniak ו-Kramer ב- Trends Pharmacological Sci משנת 1999, ו-Kohlmann וחב' ב-Hypertension משנת 1997).
לפחות אחת מפעילויות אלה (השינוי בטונוס הקרדיו-וסקולארי) מתרחשת ביחד עם ההתנהגות כחלק מהתגובה המתגוננות בפני גירויים מאיימים או טראומה בבעלי חיים (על פי Culman ו-Unger ב- Can J Physiol Pharmacol משנת 1995). גירוי האמיגדלה בתגובה לפחד או לדאגה מגרה תגובות אוטונומיות והתנהגות מסתגלת (adaptive). בנוסף, גירוי כזה של האמיגדלה כרוך בהפרשה אנדוגנית של SP.
כאבים
SP כרוך בתחושת כאב, ובהעברת מידע על רקמות פגועות מהקולטנים ההיקפיים אל ה-CNS, כדי שיתורגם לתחושת כאב. מכאן ההשערה על תפקיד SP בפיברו-מיאלגיה. Capsaicin נמצא מפחית רמות SP כנראה על ידי הפחתה של עצב עם סיבים מסוג C שאינם עטופים במיאלין ואחראיים בין השאר להעברת תחושת כאב, או על ידי הפיכת עצבים אלה ליותר סובלניים. לכן capsaicin משמש כמשכך כאבים ותכשיר נוגד-דלקת בעיקר בדלקת מפרקים ובסוגים רבים של neuralgia.
SP הוא מרכיב חשוב בתחושת הכאב. סבורים שהתפקיד הסנסורי של SP קשור ביחד עם הנוירוטרנסמיטור המעורר- glutamate להעברת תחושת הכאב מהרקמות ההיקפיות אל ה-CNS, בעזרת הנוירונים הידועים כ-primary afferents (על פי de Felipe וחב' ב-Nature משנת 2008). הנוירופפטיד SP נכרך במרוצת השנים עם תהליכי וויסות של מפגעי מצב-רוח, דאגנות ועקה נפשית (על פי Ebner ו-Singewald ב-Amino Acids משנת 2006), תהליכי זיכרון והתחזקות (על פי Huston וחב' ב-Neuropharmacol משנת 1993), נוירוגנזה (Park וחב' משנת 2007 ב-J Neurosurg), וויסות קצב הנשימה (Bonham משנת 1995 ב-Respiration Physiology), רעלנות עצבית, בחילה והקאות (על פי Hesketh משנת 2001 ב- Supportive Care in Cancer), וכמובן העברת תחושות כאב על פי Zubrzycka ו-Janecka משנת 2001 ב-Endocrine Regulations.
התפקיד של SP ו-NKA בהעברת תחושות כאב, משתמע גם מן ההפחתה בסף התגובה לכאב לגירויים פוגעניים, על ידי עירוי של אגוניסטים ל-K2 ול-K3. מחקריו של de Felipe רומזים לכך שאנטגוניסטים לקולטנים של NK-1 וייתכן גם של NK-2, יכולים לשמש כמשככי כאבים. נמצא שעכברי knock out עם פגיעה בגן המקודד ל-SP/NKA, הם בעלי תגובה מופחתת ביותר לגירויי כאב מתונים או חמורים.
פעילויות פיזיולוגיות מגוונות של SP
העברת תחושת כאב
גירוי כאב היקפי עשוי להביא להפרשת SP לתוך הקרן הדורסלית, מה שמביא ליתר-גירוי ב-CNS, ורגישות מוגברת לתחושת הכאב (de Felipe וחב' ב-Nature משנת 1998). למרות הריכוזים הגבוהים של SP בקרן הדורסלית, SP אינו הטרנסמיטור האפרנטי הראשי, בניגוד למה שהיו סבורים בעבר. יש ראיות אלקטרו-פיזיולוגיות שהחדרה דרך העור (iontophotertic) של SP לתאי עצב בקרן הדורסלית, גורמת לגירוי מושהה או איטי. סבורים ש-SP גורם למודולציה או לוויסות מעבר סינפטי בקרן הדורסלית, ונראה ש-SP הוא בעל תפקיד דואלי בפוטנציאציה של איתותים מגרים או מעכבים לתאי עצב מעבירי כאב בחוט השדרה.
בגירוי ממושך של חומר פוגעני (noxious), יש הפרשה של SP וכן של חומצות אמינו כגון גלוטמאט וחומצה אספרטית מקצוות התאים האפרנטיים, תוך שהם נקשרים לקולטנים הרלוונטיים NK-1 ו-NMDA, בהתאמה. לאחר ההתקשרות לקולטנים, מתחולל גירוי על ידי חדירת יוני סידן לתוך תאי העצב. בשלב זה נוצר NO בתוך תאים אלה, על ידי פעולת האנזים התלוי בסידן, nitric oxide synthase. העובדה שמעכב של האנזים האחרון, הידוע כ-L-NAME או N[G]-nitro-L-arginine methyl ester, מחליש את התגובות של תאי העצב בקרן הדורסלית להחדרה יונטופורטית של SP, מרמזת לחשיבות של NO במסלול הפעילות של SP.
SP מגביר פעילות גלוטמאט במערכת העצבים המרכזית על ידי קישורו לקולטן NMDA או N-methyl-D-aspartic acid, ואחראי גם להןפעת בצקת מוחית וחסך תפקודי בעקבות פגיעה מוחית טראומטית (Donkin ב- J Cereb Blood Flow Metab משנת 2009.
הקאות
מרכז ההקאות ב-medulla מכיל ריכוזים גבוהים של SP וכן של הקולטן שלו, בנוסף לנוירוטרנסמיטורים אחרים כגון כולין, היסטאמין, דופאמין, סרוטונין ואופיואידים. השפעול של חומרים אלה מעודד את רפלקס ההקאה. ישנם מספר מסלולים המוליכים להקאה, ובתוכם הצמד SP/NK-1R מופיע כחלק מהמסלול הסופי המווסת את רפלקס ההקאה (על פי Hornby ב-Am J Med משנת 2001). בשנת 2003 אישר ה-FDA לשימוש את התכשיר aprepitant (שם מותג Emend), תוצרת Merck & Co כחומר נוגד הקאות (antiemetic), השייך לקבוצת התרופות האנטגוניסטיות של SP, על ידי חסימת הקולטן NK-1. התכשיר משמש בעיקר למניעת בחילה והקאות עקב טיפול כימותרפי.
סוכרת
SP המוזרק לתוך עצבי בלוטת הלבלב נמצא מדכא תהלכי סוכרת בעכברים (Tsui וחב' משנת 2007 ב- Trends in Molecular Medicine, ו-Brown ו-Valeב-Endocrinology משנת 1976), אך השפעתו על הפרשת אינסולין מצטיירת כתלויה בסוגי החיות השונות. באדם, מתן תוך-ורידי של SP נראה כמפחית את הפרשת אינסולין, וגורם לתנודות קיצוניות ברמות הסוכר בדם.
הרחבת כלי-דם
SP הוא vasodilator עוצמתי, התלוי בשחרור של NO על פי Bossaller וחב' ב-Herz משנת 1992. משערים ש-SP קשור להשפעה אקסונית-רפלקסיבית המשרה הרחבת כלי-דם בתגובה לחימום עורי או לריאקציה האלרגית wheal & flare. נמצא שהרחבת כלי-דם בתגובה ל-SP, תלויה בקולטנים של NK-1 הממוקמים על פני האנדותל, אך בניגוד לנוירופפטידים אחרים, הרחבת כלי-דם על ידי SP דועכת לאחר עירוי ממושך, כנראה כתוצאה מהפנמה (internalization) של NK-1 על פי Wong ב-J Physiol משנת 2005.
רמות גבוהות של BDNF ושל SP נמצאות קשורות לגרד מוגבר במצבים של אקזמה (Hon וחב' ב-Br J Dermatol משנת 2007). במקרים של הדבקה של המעי הגס בטפיל Entamoeba histolytica, כאשר התסמינים של הדבקה זו הם שלשולים, עצירות, וכאבי בטן (Stark וחב' ב-Inter J Parasitol משנת 2007). טפיל זה נמצא מפריש סרוטונין וכן SP ונוירוטנסין (McGowan וחב' משנת 1985 ב- Microbial Toxins and Diarrhoeal Disease. Ciba Found. Symp).
פעילות SP כווסת נוירוגני
הגישה הקלאסית לתופעת ה-neuro-transmission העריכה שקדם-סינפסה עצבית מפרישה חומר בודד יחיד מה שמביא או לשפעול או לעיכוב של הקולטנים הבתר-סינפטיים. אך כיום מאמינים שהקדם סינפסה יכולה להפריש מולקולות טרנסמיטוריות אחדות. לדוגמה, SP נמצא בחפיפה עם טרנסמיטורים נוספים בקצוות של נוירונים אפרנטיים בקרן הדורסלית, כגון VIP, נוירוטנסין, galanin ו-cholecystokinin בין היתר. אופיואידים נמצאים גם כן ביחד עם SP בקרן הדורסלית. בדומה ל-SP, גם NKA ממוקם בקרן הדורסלית, אך בניגוד ל-SP, פועל NKA לגירוי נוירונים שאינם קשורים להעברת תחושת כאב.
SP ודלקת נוירוגנית
ההתפתחות בריאות של קומפלקסים-חיסוניים, גורמת לדלקת, המאופיינת על ידי חדירות מיקרו-וסקולארית והסננה של נויטרופילים פולי-מורפו-נוקלאריים ויצירת בצקת מקומית בריאות (Bozic וחב' ב-Science משנת 1996). דלקת נוירוגנית כרוכה גם בהפרשת SP מקצות נוירונים תחושתיים בתגובה לכאב או לדלקת. השפעת SP בהופעת הבצקת יכולה להיחסם על ידי אנטגוניסטים של SP, שתוארו בעבר כחוסמים של דלקת נוירוגנית. חדירות וסקולארית מתרחשת בתיווך של SP, וסיבי עצב מסוג C המכילים SP מהווים חלק מהאפיתל הרירי המרפד את הריאות.
כאשר עכברים החסרים את הקולטנים הן ל-SP כמו גם לגורם משלים C5a (החיוני לתגובה הדלקתית), נחקרו בהקשר של הגנת ריאותיהם מפני פגיעה של קומפלקסים-חיסוניים, כל אחד משני החסרים האמורים בנפרד סיפק לעכברים אלה הגנה מפני פגיעה ריאתית. ממצא זה רמז לכך ש-SP כמו גם C5a הקשורים לקולטניהם הכרוכים עם חלבון G, היו חיוניים לדלקת בריאות שמקורה בקומפלקסים החיסוניים. SP חיוני לרצף (cascade) של ריאקציות דלקתיות הגורמות נזק לריאות ברמת כלי הדם הקטנים ברירת דרכי האוויר בריאות.
בנוסף לתכונות מעודדת הדלקת של SP ושל NK-1, מחקרם המצוטט של Azzolina וחב' מרמז לכך לאיתות של SP דרך הקולטן שלו, עשוי גם להשתתף ברגנרציה ותהליך הריפוי של רירית המעי בתרחיש כמו קוליטיס. השאלה האם SP מעודד דלקת או ריפוי של המעי תלויה בפאזה של הקוליטיס. כאשר משרים קוליטיס ניסויית חריפה בחיות, ההשפעה הדלקתית על ההיסטולוגיה של המעי וההצטברות של נויטרופילים בעכברים חסרי NK-1, פחות בולטת מאשר בעכברי ביקורת. לעומת זאת, כאשר משרים בעכברים קוליטיס כרונית, גם עוצמת הדלקת וגם שיעורי התמותה בעכברים חסרי NK-1, גדולים יותר מאשר בעכברי ביקורת (wild type). כן נמצא במחקר האחרון שבתנאי in vitro, גורם SP לשפעול הקולטן של EGF, מה שגורם לפיברובלסטים של המעי הגס, וכן לתאי אפיתל של המעי הגס באדם לעבור תהליכי שגשוג, באופן שעשוי לסייע להליכי ריפוי של רירית המעי, לפחות בצורות הכרוניות של קוליטיס.
SP ואנגיוטנסין II ממוקמים ביחד בחלק הדורסלי של המוח המוארך (medulla oblongata) בכלבים ובחולדות, ושם לאנגיוטנסין II יש תפקיד מתווך בפעילות SP (על פי Diz וחב' ב-Hypertension משנת 1998). נמצא ש-SP גורם להרחבת כלי-דם התלויה באנדותל, ומתווכת דרך קולטני NK-1 על פני תאי אנדותל. רמות נמוכות של SP בפלזמה של חולדות עם נטייה לשבץ-מוחי על רקע יתר לחץ-דם, וכן בבני-אדם עם יתר לחץ-דם ראשוני (essential hypertension). ממצא זה מרמז שריכוזי חסר של SP יכולים להתבטא באובדן הפעילות מרחיבת כלי הדם המיוחסת ל-SP, וממילא ליתר לחץ-דם ראשוני. מינונים נמוכים של SP או של אנגיוטנסיןII שהוזרקו לתוך ה-nucleus tractus solitarii, גורמים ל-hypotension ולקצב לב מופחת (bradycardia), שניתן לחסום על ידי הזרקת אנטגוניסטים של SP על פי Diz במחקרו המצוטט.
SP ידוע כמעודד שגשוג תא אפיתל בתרבית (Reid וחב' משנת 1993 ב-J Cell Biochem), וכן נמצא ש-SP עשוי לעודד ריפוי של כיבים עיקשים באדם (Brown וחב' משנת 1997 ב-J Ophtalmol).
התרומה של אנטגוניסטים של SP להבנת מנגנון פעולתו
מחקרים ראשוניים עם אנטגוניסטים של SP הפיקו תוצאות סותרות כתוצאה מאי-הבנה מלאה של פעילות SP וכן כתוצאה מאי היכולת לייצר אנטגוניסט יציב ובררני שיוכל לחדור ל-CNS. בעשור האחרון פותחו אנטגוניסטים לא-פפטידיים של SP עם כושר חדירה טוב ל-CNS, שסיפקו כלים חדשים לחקר ההשתתפות של SP בהעברת תחושת כאב וחקר פעילות SP במוח. חקר האנטגוניסטים של SP התבצע על ידי מדידת רפלקסי-כאב ספינאליים בתגובה להכאת או משיכת הזנב, הכנסת הזנב למים חמים, או בעקבות פעולה כימית של הזרקת פורמלין לרגל האחורית.
בניסוי אחד נבחנה השפעת אנטגוניסט של SP על הדיכוי התגובה הספינאלית הרפלקסיבית על ידי SP בתגובה לגירוי פוגעני בזנב החולדה. אחרי החדרה עורית של האנטגוניסט הלא-פפטידי CP-96,345, הפועל על הקולטן NK-1, החדרה לתוך עמוד השדרה של SP, לא השרתה את דיכוי התגובה הספינאלית לפגיעה בזנב החולדה, מה שהצביע על כך שאנטגוניסט זה הגיב עם הקולטן ל-NK-1 וחסם את פעילות SP (על פי Yashpal וחב' משנת 1993 ב-Neuroscience).
המחקרים על התפקיד של SP בתגובה המתמשכת לכאב, נתמכים גם על ידי מחקר עדכני המצביע על תפקידו החשוב של SP בתגובה לעקה (stress). לדוגמה, גירוי התגובה של SP על ידי הזרקה של אגוניסט ל-SP, כגון dimethyl-C7, הביא מספר שינויים בהתנהגות מתגוננת של חיות, כמו גם לשינויים קרדיו-וסקולאריים, תגובות שנמצאות בהתאמה לתגובות המתקבלות בגירויי עקה (על פי Elliott ב-Exp Brain Res משנת 1988, ו-Krase וחב' ב-Behav Brain Res משנת 1994).
במסגרת המחקרים על תגובה לעקה, נוסו מספר אנטגוניסטים של הקולטן ל-NK-1, על מנת לעכב באופן בררני את פעילות SP הקשורה להתנהגות בתגובה לעקה. בחולדות, האנטגוניסט של SP הידוע כ- GR-205171, עיכב את העלייה ברמת המטבוליט של דופאמין 3,4dihydroxyphenylacetic acid, בקורטקס הקדמי, עליה שהייתה צפויה כתוצאה מהשריית עקה למשך 20 דקות (Bannon וחב' ב-Nature משנת 1984). ניסוי אחר בחולדות שדווח על ידי Hahn ו-Bannon ב-Neuroscience משנת 1999, הראה שתגובת נוירונים ב-locus ceruleus לעקה שהושרתה על ידי מניעת תנועה של חולדות אלה, הוגברה על ידי החדרה של SP למערכת העצבים, אך פחתה על ידי האנגוניסטים RP-67580 ו- L-760,735של SP. נראה אם כן ש-SP קשור לשפעול מערכת הקטכולאמינים על ידי השריית עקה.
העברה סימולטאנית של סרוטונין ושל SP מתרחשת אף היא במסלולים עצביים בהם 2 נוירוטרנסמיטורים אלה נוכחים. ראיות עקיפות ממחקרים על רקמת מוח האדם מצביעות על כל שסרוטונין ו-SP מבוטאים יחדיו בעצבים של ה-raphe הדורסלי, אזור המהווה מקור לנוירונים סרוטונרגיים רבים. לעומת זאת, במוח חולדה לא מוצאים נוכחות משותפת של סרוטונין ו-SP ב-raphe. ממצא זה מעיד על כך שאינטראקציה של סרוטונין ו-SP תלויה במין החיה, וכן שמודלים בחיות צריכים להיות מפורשים בזהירות אם מנסים לייחס משמעות למצב באדם. כך לדוגמה את האנטגוניסטים של SP ניתן לחלק ל-2 קבוצות, בהתבסס על זיקתם לקולטן NK-1: בקבוצה האחת ניתן לכלול אנטגוניסטים עם זיקה גבוהה ל-NK-1R באדם ובחזירי-ים, ובקבוצה האחרת של אנטגוניסטים מוצאים את אלה בעלי זיקה גבוהה לקולטן זה בעכבר ובחולדה.
המודל של חזירי-ים סייע מאוד להבנת הפעילות של אנטגוניסטים של SP, בעיקר בניסויים קדם-קליניים. עירוי של SP לחזירי-ים הביאו לתופעה של השמעת קולות ממושכת, הדומה לזו שמשמיעים באופן טבעי גורים של חזירי-ים המופרדים מאמהותיהם או מאחיהם מאותו שגר. אנטגוניסטים של SP החודרים ל-CNS והם בעלי זיקה גבוהה לקולטנים של NK-1 כגון L-760,735 ו- L-733,060, הפסיקו לחלוטין את השמעת קולות המצוקה של גורי חזירי-ים הנלקחים לבידוד, מה שמראה שאנטגוניזם ל-SP מעכב בהצלחה תגובה התנהגותית לגירוי של עקה נפשית. מודל זה תומך בהשערה שעקה פסיכולוגית מביאה להפרשת SP מהאמיגדלה.
מחקר שנעשה בחמוסים (ferrets) על ידי Tattersall וחב' והתפרסם ב-Neuropharmacol בשנת 1994, הראה שהזרקה ממוקדת לתוך ה-nucleus tractus solitarii של אנטגוניסטים מהדור החדש כגון CP-99,994 שמסוגל לחדור למוח, עיכבה הקאות בחמוסים מטופלים עם apomorphine. תוצאות הניסוי עם החמוסים, הביאו לניסויים קליניים בהם השתמשו בשלושה אנטגוניסטים שונים של SP הנלקחים פומית, ואלה הם: CJ-11974 ,CP-122721 ו-MK-869. ניסויים אלה הדגימו ששלושת האנטגוניסטים יעילים ביותר במניעה של הקאות לאחר טיפולים כימותרפיים ב-cisplatin, תוך ששלושת התכשירים מסוגלים לעבור את מחסום דם-מוח (Kris וחב' ב-J Natl Cancer Ins משנת 1997, Hesketh וחב' ב-J Clin Oncol משנת 1999 ו-Navari וחב' משנת 1999 ב-New Eng J Med), כאשר המאמר האחרון מתאר ניסוי בו נעשה שימוש באנטגוניסט L-754,030. לאחר כימותרפיה, סרוטונין יכול להיות מופרש מתאי ה-enterochromaffin במערכת העיכול, מה שמשפעל נוירונים ויסצראלים אפרנטים. נוירונים היקפיים אלה מסתיימים באזור הגירוי הכימורצפטיבי בהיפותלמוס הידוע כ-area postrema, בו יש ריכוז גבוה של מערכת ה-SP/NK-1 (על פי Lang ב-Dig Dis Sci משנת 1999).
ניסויים כדי לאפיין טוב יותר את התפקיד של SP כמודולטור של מידע על כאב והעברתו ל-CNS, התבצעו בעכברים בה שינו גנטית את מערכות ה-SP. עכברי knock out עם קולטני NK-1 פגומים, היו חסרים לחלוטין את תופעת ה-windup. מונח ה-pain windup או "קפיץ הכאב", פירושו רגישות מרכזית לכאב על רקע גירוי כאב חוזר ומתמשך במערכת העצבים ההיקפית, בעוצמה מספקת הגורמת להפעלת סיבים עצביים מקבוצת C. מצב זה פותח פתח למעגל של כאב מרכזי מוגבר-כרוני, גם לאחר שגורם הכאב ההיקפי, כבר לא קיים. הניסוי מתבצע ומתועד על ידי פעילות EMG הנמדדת בעכברים מורדמים כאשר גירוי מכני או חשמלי מתבצע ברגל האחורית. התגובה הצפויה הנורמאלית, משקפת את הריגוש של מנגנונים ב-CNS (סיבי C), על ידי גירוי פוגעני אינטנסיבי. הניסויים בעכברי knock out אלה הראו שהקולטנים של NK-1 נחוצים לתווך את פעילות SP בתגובת הכאב מסוג wind up.
תוצאות ניסויים קדם-קליניים רמזו לכך שהאנטגוניסט MK-869 תרם הן כנוגד דיכאון וגם כמפיג דאגה. על בסיס תוצאות המודל של חזירי ים המשמיעים קולות מצוקה, ועל בסיס ההבנה הנוכחית של פעילות SP, נלמדה פעילות MK-869 במטופלים אנושיים הסובלים מדיכאון ומדאגנות כאחד. ניסוי רב-מוסדי כפול-סמיות אחד שנמשך 6 שבועות, דיווח על תוצאות טיפול ב-72 מטופלים אמבולטוריים עם דיכאון משמעותי ודאגנות מתונה שנבחרו באקראי לקבל מדי יום 20 מיליגרם paroxetine (שם מותג Paxil), טיפול ב-71 מטופלים שקיבלו מדי יום 300 מיליגרם MK-869, וטיפול ב-70מטופלי פלצבו.
המטופלים שנבחרו להשתתף בניסוי זה, חוו אפיזודת דיכאון שארכה לפחות 4 שבועות, אך לא נמשכה יותר משנתיים, ואשר בתחילת הניסוי היו בעלי ציון של 22 או למעלה מזה (מה שמוגדר כדיכאון מתון), בסולם הדירוג של דיכאון ע"פ Hamilton, או 17-item, HAM-D17, וציון של 15 או למעלה מזה (מה שמוגדר כדאגנות מתונה-גבוהה) בסולם HAM לדאגנות (17-item, HAM-D17) וציון של למעלה מ-4 (מחלה מתונה) במדרג CGI או Clinical Global Impressions. מטופלים שהשתמשו בתרופות פסיכותרפיות אחרות, עברו לפני התחלת הניסוי תקופת היטהרות (clearance) של 4 שבועות מטיפולי fluoxetine ושל 14 יום מטיפול עם מעכבי monoamine oxidase.
מינון יומי של 300 מיליגרם MK-869 היה צפוי להשיג חסימה של יותר מ-90% מהקולטנים של SP ב-CNS, ואמנם מינום זה נסבל היטב במהלך הניסוי. להערכת יעילות הטיפול נעשה שימוש במדרגי HAM-D21 ו-CGI. השינוי הממוצע מנקודת ההתחלה של הניסוי עד לשבוע השישי שלו, בסקאלת HAM-D21 הסתכם בהפרש של 4.3 נקודות בין קבוצת הפלצבו לבין קבוצת מטופלים ב-MK-869 עם מובהקות סטטיסטית של p=0.003. השינוי המתואר במדרג HAM-D17 בעקבות הטיפול ב-MK-869, היה דומה בכל המרכזים הרפואיים שהשתתפו בניסוי. תגובה מלאה בסיומו של הניסוי של פחות מ-10 במדרג HAM-D17, הושגה ב-43% ממטופלי MK869, ב-33% מהמטופלים ב-paroxetine וב-17% מהמקבלים פלצבו. נמצאה גם הפחתה בדאגנות במשך כל 6 שבועות הניסוי במטופלים ב-K-869 עם מובהקות של p=0.002, כאשר במטופלים ב-paroxetine לא הושגה מובהקות.
תופעות הלוואי שדווחו לגבי השימוש ב-MK-869 היו קלות וחולפות, וכללו כאב ראש (ב-32% מהמטופלים), נמנמת (20%), בחילות (18%) ועייפות (14%) כתסמיני לוואי עיקריים. אף לא אחת מתופעות הלוואי בטפול ב-MK-859 נמצאה משמעותית יותר בשכיחותה בהשוואה לפלצבו. לגבי תופעת הלוואי של אי-תפקוד מיני. שכיחות אי-תפקוד מיני מוחלט הייתה ב-26% ממטופלי paroxetine, כאשר רק 3% ממטופלי MK-869 ו-4% ממטופלי פלצבו דיווחו עליה. באשר לאי-תפקוד מיני חלקי, הוא נמצא ב-8% ממטופלי paroxetine אך ב-0% מבין מטופלי MK-869 או פלצבו. נמצא שהפסיקו את השתתפותם בניסוי בגין תופעות הלוואי 19% מבין מטופלי paroxetine, ורק 9% מבין מטופלי MK-869 או פלצבו.
מספר אנטגוניסטים בררניים של NK-1, פפטידים ושאינם פפטידים, נחקרים בתרחישים שונים, ובנוסף לדיכאון והקאות מושרות-כימותרפיה, גם לגבי מצבים כמיגרנה ואסתמה, כפי שדיווחו Charney בסימפוזיון של האגודה האמריקנית לפסיכיאטריה שנערך בשיקאגו במאי 2000, וכן Kramer ב-Neuropeptides משנת 2000 ו-Reid וחב' שדיווחו באותה שנה ב-Br J Clin Pharmacol על ההשוואה בין טיפול באנטגוניסט של NK-1 הידוע כ-GR205171 לבין טיפול ב-hyoscine ובפלצבו, למניעת בחילה באנשים בעקבות מאמץ גופני.
הנוכחות של קולטנים ל-NK-1 במערכת הלימבית ובהיפותלמוס, מרמזת לתפקיד שיש ל-SP בהתנהגות רגשית, מה שנסמך גם על ידי ניסויים בבעלי חיים. עכברים משוללי הקולטנים ל-NK-1, היו פחות אגרסיביים בניסוי ה-resident intruder, על פי Konig וחב' ב-Nature משנת 1996. חתולים להם הוחדרו אנטגוניסטים ל-NK-1 איבדו את יכולת התגובה "הזועפת" ההגנתית כתגובה לגירוי של ההיפותלמוס. ניסויים אלה ואחרים עם אנטגוניסטים של SP, מאשרים ש-SP הוא חלק אינטגראלי של המסלולים העצביים המגיבים לגירויי עקה, כגון כאב, פציעה, חדירה לטריטוריה, או עקה פסיכולוגית.
היישומים הקליניים של האנטגוניסט MK-869 של SP
נתונים התומכים בתפקידו של אנטגוניסטים של SP בטיפול בדיכאון ובדאגנות, ניתן למצוא במחקרים המדגימים שאנטגוניסטים אלה עשויים לחסום התנהגויות תולדת עקה במודלים של חיות. אכן, אנטגוניסטים עם זיקה נמוכה לקולטנים של NK-1, לא הצליחו למנוע השמעת קולות מצוקה בחיות הנבדקות, ומודל של חזירי-ים היה שימושי בניסויים עם MK-869, שהוא אנטגוניסט לא-פפטידי של SP, עם זיקה גבוהה לקולטנים של NK-1 בחזירי ים ובמכרסם gerbil, והוא גם בררני לקולטנים של SP באדם.
שלושה קולטנים הקשורים לחלבוני G, הידועים כ-neurokinins-1, וכן neurokinin-2 ו-neurokinin-3, מתווכים את השפעתו של SP. מתוך שלושת קולטנים אלו, קולטני neurokinin-1 מראים את הזיקה הגבוהה ביותר ל-SP, ונכרכים בעיקר בפעילותו הקשורה לתהליכי דלקת. קולטנים אלה (להלן NK-1R) מבוטאים בשפע במעי הדק והגס, לא רק על ידי תאי-עצב של המעי אלא גם על ידי תאי שירי חלק, תאי אנדותל, תאי חיסון ותאי אפיתל ברירית המעי (Koon וחב' ב-J Pharmacol Exp Ther משנת 2005, ו-Apfel וחב' ב-Curr Opin Anaesthesiol משנת 2008).
מחקרים על התפקיד של SP ו-neurokinin-1 בפּתו-פיזיולוגיה של IBD מגיעים למסקנות סותרות. לדוגמה, במקרים של קוליטיס כיבית היו דיווחים שרמת SP במעי הנגוע גבוהה, שווה או נמוכה מרמת SP במעי הבריא (Bernstein וחב' ב-Am J Gastroenterol משנת 1993, וכן Goldin וחב' ב-Dig Dios Sci משנת 1989, Mazumdar ו-Kas ב-Am J Gastroenterol משנת 1992 ו-Vento וחב' ב-J Histochem Cytochem משנת 2001). גם הדיווחים על רמות SP במטופלים עם מחלת קרוהן נראים סותרים האחד את משנהו (Michalski וחב' ב-Am J Surg משנת 2007, Renzi וחב' ב-Am J Pathol משנת 2000ו-Mantyh וחב' ב-Gastroenterology משנת 1995).
קולטנים של NK-1 מתבטאים ביתר בתאי עצב ובתאי דלקת אֶפֶקטורים ב-lamina propria, בתאי אפיתל של רירית המעי, בכלי-דם, ובקשרי לימפה במעי המודלק בקוליטיס כיבית כמו גם במחלת קרוהן (gad וחב' ב-Inflamm Bowel משנת 2009). הפיזור של NK-1 בקוליטיס כיבית שונה מזה NK-1 במחלת קרוהן, ובעוד שההתבטאות המוגברת של NK-1 מוגבלת בקוליטיס כיבית לאזורי המעי עם פעילות דלקתית, הרי שהתבטאות NK-1 במחלת קרוהן יכולה להופיע באזורי מעי לא מודלקים (Koch וחב' ב-Dig Dis Sci משנת 1987(. עלתה השערה שביטוי יתר של הקולטנים ל- NK-1 באזורים לא מודלקים במעי, יכולים להסביר את הסיכון הגבוה למחלה נשנית לאחר הפוגה הנגרמת מטיפול ניתוחי או תרופתי במחלת קרוהן.
מחקרים בחיות מעבדה אמנם מרמזים משמעותית שהגירוי של NK-1 על ידי SP הוא בעל תפקיד בפתולוגיה של מפגעי דלקת במעי. רמות SP נמצאו מוגברות בנסיוב של חולדות בהן הושרתה קוליטיס על ידי dextran sodium sulfate, והן נמצאו גם מוגברות בדופן המעי של חולדות בהן הושרתה קוליטיס על ידי TNBS (Miampamba ו-Sharkey ב-Neurogastroenterol Motil משנת 1998). יתרה מכך, החומרה של קוליטיס מושרה על ידי TNBS, מוגברת בעכברים החסרים את הפפטידאזה המפרקת את SP על פי Sturiale וחב' ב-Proc Natl Acad Sci משנת 1999.
תמיכה לרעיון ש-SP היא מולקולה התומכת בתהליך הדלקתי, ניתן לקבל מהעובדה שאנטגוניסטים של NK-1 מדכאים את חומרת קוליטיס ניסויית מושרית בבעלי חיים (על פי Niess וחב' ב-Digestion משנת 2002, Ursino וחב' ב-Eur J Pharmacol משנת 2009, Di Sebastiano וחב' ב-Dig Dis Sci משנת 1999 ו-Gad וחב' ב-Inflamm Bowel משנת 2009). מבחינה מנגנונית, איתות על ידי SP משפעל מולקולות בתאי המטרה הכרוכות בתהליכי הדלקת, כולל mitogen-activated protein (MAP) kinases , כמן גם protein kinase C ו-nuclear factor (NF)-κB. שפעול של מולקולות אלו מביא להפרשה של ציטוקינים עוצמתיים מעוררי דלקת כמו IL-6, IL-8, (IL)-1β ו-TNFα (על פי Azzolina וחב' ב-Biochim Biophys Acta משנת 2003, Fiebich וחב' ב-J Immunol משנת 2000, Lieb וחב' ב-J Immunol משנת 1997 ו-Zhao וחב' ב-Biochem J משנת 2002).
מספר חברות פרמצבטיות פיתחו אנטגוניסטים ספציפיים של NK-1, שחלקם נמצאים בשימוש קליני לטיפול בהקאות הנלוות לכימותרפיה. חלק מתכשירים אלה נמצאים בהערכה בהקשר לטיפול ב-IBD, בהתבסס על הפעולה מעודדת הדלקת של NK-1, והשערה שאנטגוניסטים לנוירו-קינין זה מועמדים סבירים לטיפול ב-IBD. השימוש הפוטנציאלי של תכשירים אלה, יכול להסתבך אם הם עלולים גם לעכב את תהליך התיקון של הרקמה הפגועה על ידי SP. סביר אם כך שייעשה שימוש בתלות של השפעות SP בשלב הדלקת. האנטגוניסטים של NK-1 עשויים להיות שימושיים במצבי קוליטיס חריפה בניסיון לשכך את התהליך הדלקתי, אך אם משתמשים לאורך זמן ממושך מדי, אותו אנטגוניסט עלול לפגוע בתהליך ההתאוששות על ידי שהוא יפריע לתהליך תיקון הנזק הרקמתי בהשפעת SP.
הוראות לביצוע הבדיקה
הבדיקה מתבצעת בשיטת EIA או Enzyme Immunoassay. יש לדגום דם במבחנה כימית (פקק אדום או צהוב) ולאחר הפרדה של הנסיוב בסרכוז, יש להעביר את הנסיוב להקפאה במהירות האפשרית. אין לשלוח למעבדה דגימת נסיוב בטמפרטורת החדר או מקוררת ב-4 מעלות.
ראו גם
המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)