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编号:10274310
癫痫大鼠额叶、海马丙戊酸神经药代动力学的研究
http://www.100md.com 《中华内科杂志》 2000年第7期
     作者:龙小艳 章蓓 肖波

    单位:湖南医科大学附属湘雅医院神经内科 长沙,410008

    关键词:癫痫;丙戊酸;药代动力学

    中华内科杂志000711 【摘要】目的 研究癫痫大鼠额叶、海马的丙戊酸神经药代动力学。方法 健康雄性SD大鼠12只,随机分成对照组与癫痫组,每组各6只。癫痫组大鼠用印防己碱腹腔注射点燃,腹腔注射丙戊酸钠400 mg/kg后不同时间点收集两组大鼠额叶、海马细胞外液透析液及血标本。结果 丙戊酸迅速吸收入脑中,在脑中浓度显著低于血中浓度;癫痫大鼠与正常大鼠的神经药代动力学参数之间差异无显著性,癫痫大鼠额叶、海马浓度-时间曲线下面积差异无显著性;给药1h后额叶、海马丙戊酸浓度与血清丙戊酸 浓度均呈下降趋势。结论 癫痫大鼠与正常大鼠额叶、海马丙戊酸神经药代动力学特征相似;丙戊酸均匀分布于癫痫大鼠额叶、海马,可能与不同脑区脑血流量不同、血脑屏障功能障碍及穿过血脑屏障需单羧酸载体转运等因素有关;监测给药1 h后血清浓度有助于了解脑内丙戊酸浓度变化。
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    A study of neuropharmacokinetics of VPA in epileptic rat hippocampus and frontal cortex

    LONG Xiaoyan,ZHANG Bei,XIAO Bo.

    (Department of Neurology,Xiangya Hospital of Hunan Medical University,Changsha 410008,China)

    【Abstract】Objective To explore the neuropharmacokinetic character of valproate (VPA) in epileptic rat hippocampus and frontal cortex extracellular fluid(ECF).Methods Twelve healthy male SD rats were divided into a normal group and an epileptic group randomly,with six in each group.Epileptic rats were kindled by picrotoxin intraperitoneal injection.After intraperitoeal injection of VPA 400 mg/kg,ECF samples of frontal cortex and hippocampus and blood samples were collected from both groups at different time points.Results VPA was rapidly uptaken into brain; VPA concentration in rat brain was lower than that in serum.There was no significant difference inneuropharmacokinetic parameters between epileptic rats and normal rats; After the first 60-minute administration,both brain ECF and serum VPA concentration displayed a stable decreasing tendency.Conclusion VPA pharmacokinetic character in epileptic rat brain was similar to that in normal rat brain.VPA was widely distributed in epileptic rat brain.The distribution was related with different amount of blood flow,the damage degree of blood brain barrier and the number of monocarboxylic acid carrier in capillary endothelium of different brain regions.Monitoring of serum VPA concentration time course after a 60-minute administration can indirectly reflect VPA concentration change in brain ECF.
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    【Key words】Epilepsy;Valproic acid;Pharmacokinetics

    丙戊酸是常用的抗癫痫药物之一,我们采用微透析方法研究癫痫大鼠额叶、海马的丙戊酸神经药代动力学特征。

    材料与方法

    一、微透析探针

    购自济南军区总医院,膜长4 mm,内径0.2 mm,将一定量的丙戊酸溶解于人工脑脊液中[1],用2 μl/ min流速灌注每只探针,每隔10 min收集1次透析液,共6次,然后计算透析率。

    二、动物及癫痫模型

    取12只6~8周龄健康雄性远交种SD大鼠(由湖南医科大学湘雅医院动物室提供), 200~250 g,随机分成对照组(n=6)及癫痫组(n=6)。在室温18~25℃、相对湿度(50~60)%、人工12 h昼/夜循环照明环境中用全价营养饲养分笼饲养实验大鼠,大鼠能自由摄食及饮水。每日定时清洗笼舍。改良Shandram等[2]的方法制作癫痫模型:癫痫组大鼠每日8:00~10:00腹腔注射印防己碱(PTX)1.5 mg/kg,1/d,20~ 23d,对照组大鼠每日腹腔注射等容量生理盐水,每次注射后根据Racine[3]制订的标准观察大鼠的行为,判定是否癫痫发作。
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    Racine标准:0级:无惊厥;Ⅰ级:面部阵挛;Ⅱ级:面部阵挛+节律点头;Ⅲ级:面部阵挛+节律点头+前肢阵挛;Ⅳ级:面部阵挛+节律点头+前肢阵挛+后肢站立;Ⅴ级:面部阵挛+节律点头+前肢阵挛+后肢站立+跌倒。

    凡已获得连续 5次Ⅱ级或Ⅱ级以上惊厥记录的大鼠,被认为已完全点燃。当达到完全点燃状态后,停止给药 2 周,再用 PTX1.5 mg/kg腹腔注射测试,仍表现为完全点燃状态。试验前1~2 d做脑电图可见典型痫样放电,认为模型制作成功。本实验癫痫组6 只大鼠全部点燃成功,对照组大鼠无行为及脑电图异常。

    三、动物手术过程及标本收集和处理

    大鼠用2 %戊巴比妥钠40 mg/kg腹腔注射麻醉后,右侧颈外静脉置管收集血标本,然后做头部正中切口,暴露颅骨,根据 Verona脑立体定位图谱定位左侧海马 (前囟后5.5 mm,向左旁开5 mm,深8.5 mm)及右侧额叶 (前囟前 2.5 mm,向右旁开1.5 mm,深5.5 mm),微透析探针分别植入这两个脑区,牙科水泥固定。微透析探针入口接微量泵,出口收集透析液,用 2μl/ min流速灌注人工脑脊液,并用0.2 mm微孔滤纸过滤,稳定 2 h。2h后大鼠恢复清醒,腹腔注射丙戊酸钠400 mg/kg,分别于注药后5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、70、80、90、100、110、120、140、160、180 min收集额叶、海马处细胞外液透析液标本,于注药后10、20、30、40、50、60、80、100、120、140、160、180 min 收集血标本。标本收集完毕后用过量2%戊巴比妥钠腹腔注射处死大鼠,立即灌注脑组织后取出大鼠脑组织,做病理切片证实微透析探针埋植位置正确。血标本离心后取血清,与透析液标本一起保存于-30℃。
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    四、丙戊酸浓度测定

    用高效液相色谱仪测得透析液及血清中丙戊酸浓度。

    五、药代动力学分析及统计学处理

    用线性内插法计算浓度-时间曲线下面积(AUC) ,通过观察浓度-时间曲线特征估算最大浓度(Cmax)、达最大浓度的时间(Tmax),采用60 min 以后时间点收集到透析液丙戊酸浓度计算相应的末端相半衰期。所有实验结果采用均数±标准差表示,药代动力学参数之间的比较采用 t或 t′检验。

    结果

    一、丙戊酸在癫痫组及对照组额叶、 海马的神经药代动力学特征

    流速2μl/ min时微透析探针的体外透析率为(4.0±2.1)%,与国外报道相近[2],可用来校准体内丙戊酸浓度。腹腔注射丙戊酸后,其迅速吸收入额叶、海马,丙戊酸在额叶、海马的浓度显著低于血清丙戊酸浓度。癫痫及正常大鼠额叶、海马丙戊酸神经药代动力学参数见表1。
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    表1 两组大鼠丙戊酸神经药代动力学参数(±s)

    Cmax

    (μg/ml)

    Tmax

    (hr)

    t1/2

    (hr)

    AUC

    (μg*ml-1*min)

    对照组

    额叶
, 百拇医药
    1 172.8±

    877.4

    0.75-

    1.00

    1.9±

    0.9

    61 472.5±

    42 425.6

    海马

    1 062.0±

    793.9

    0.5-

    0.83
, 百拇医药
    1.8±

    1.0

    77 534.3±

    55 903.0

    癫痫组

    额叶

    544.0±

    189.3

    0.50-

    0.75

    1.08±

    0.3

    55 319.6±
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    176 878.2

    海马

    793.1±

    378.3

    0.75-

    0.83

    1.8±

    0.7

    67 060.9±

    27 323.7

    二、癫痫大鼠血清、额叶及海马的丙戊酸浓度-时间曲线特征

    癫痫大鼠腹腔注射丙戊酸后 0~30 min血清、额叶及海马丙戊酸浓度呈上升趋势;30~60 min血清丙戊酸 浓度呈下降趋势,而额叶及海马丙戊酸浓度仍呈上升趋势;60~180 min血清、额叶及海马丙戊酸浓度均呈下降趋势(图1)。
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    图1 癫痫大鼠血清、额叶及海马丙戊酸浓度-时间曲线示意

    讨论

    PTX是γ氨基丁酸(GABAA)受体非竞争性拮抗剂,可能作用于GABAA受体的Cl-通道,阻断GABAA受体起致癫痫作用[4,5]。本实验采用PTX腹腔注射点燃方法建立慢性继发性全面发作癫痫模型,该模型具有制作成功率高,制作过程相对简单等优点,值得推广。微透析方法可在外周给药后暂时、准确地测定活体不同脑区细胞外液内药物浓度,从而反映药物在其活性位点的浓度。微透析方法的一大优点是允许同时测定2个或2个以上不同脑区的药物浓度,而不需把细胞外液从脑中取去,所以微透析方法非常适用于药代动力学研究[6]。我们选取的2个研究部位为额叶 (以白质为主)与海马(以灰质为主)。

    本组结果显示腹腔注射丙戊酸后,迅速吸入脑组织中,且在脑中浓度显著低于血中浓度,与Loscher和Nau[7]的研究结论一致。本实验结果还显示癫痫大鼠与正常大鼠丙戊酸 神经药代动力学参数之间差异无显著性,说明癫痫大鼠与正常大鼠丙戊酸 神经药代动力学特征相似,与Wolf等[1]的研究结论一致。癫痫大鼠额叶、海马浓度-时间曲线下面积差异无显著性,说明丙戊酸均匀分布于癫痫大鼠额叶、海马,可能与以下几个因素有关:(1)不同脑区脑血流量不同,灰质 (海马) 脑血流量较白质 (额叶)大;(2)癫痫发作引致血脑屏障功能障碍[8],故推测不同脑区血脑屏障功能受损程度不同;(3)丙戊酸可能与酮体、其他内源性脂肪酸一样,跨过血脑屏障时需毛细血管内皮细胞膜上单羧酸(monocarboxylic acid,MCA)载体转运[9],它们之间存在着竞争,所以丙戊酸跨过脑脊液、毛细血管到达特定脑区的量可能受到毛细血管内皮细胞膜上MCA载体多少的限制;(4)其他因素:脑内pH值、血管阻力、代谢紊乱等。以上几个因素相互作用,相互影响,使丙戊酸均匀分布于癫痫大鼠额叶、海马。
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    观察浓度-时间曲线特点可以看出:腹腔注射丙戊酸后 0~30 min,癫痫大鼠额叶、海马丙戊酸浓度呈上升趋势,但抽样误差大,反映出这个时间段丙戊酸浓度不稳定;腹腔注射后30~60 min,脑内丙戊酸 浓度仍呈上升趋势而血清中丙戊酸浓度已呈下降趋势,故在给药后 0~ 60 min,监测血清丙戊酸浓度不能帮助了解其脑内浓度。腹腔注射丙戊酸60 min后,癫痫大鼠额叶、海马浓度随时间延长呈现出的下降趋势与在血清中观察到的丙戊酸浓度-时间过程相似,提示监测给药 60 min后血清丙戊酸浓度可间接反映额叶、海马丙戊酸浓度-时间变化规律,二者之间是否存在定量关系有待进一步研究。在目前临床难以监测脑内丙戊酸浓度的情况下,为能否通过监测癫痫患者血清丙戊酸浓度间接反映脑细胞外液中浓度,从而指导临床合理用药提供了实验室依据。

    参考文献

    1,Wolf JH,Veenma-van der duin L,Korf J.The extracellular concentration of the anti-epileptic drug valproate in the rat brain as deter-mined with microdialysis and an automated HPLC procedure.J Pharm Pharmacol,1991,43:101-106.
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    2,Shandram AA,Mazarati AM,Codlevsky L,et al.Chemical kindling: implications for antiepileptic drug sensitive and resistant epilepsy models.Epilepsia,1996,37:269-274.

    3,Racine RJ.Modification of seizure activity by electrical stimulation Ⅱ.Motor seizure.Electroencephalogr Clin Neurophysiol,1972,32:281-294.

    4,Albertson TE,Walby WF,Stark LG,et al.The effect of propofol on CA1 pyramidal cell excitalbility and GABAA-mediated inhibition in the rat hippocampal slices.Life Sci,1996,58:2397-2407.
, 百拇医药
    5,Benardo LS.Recruitment of GABA ergic inhibition and synchronization of inhibitory interneurons in rat neocortex.J Neurophysiol,1997,77:3134-3144.

    6,Patsalos PN,Abed WT,Alavijeh MS,et al.The use of microdialysis for the study of drug kinetics: some methodological considerations illustrated with antipyrine in rat frontal cortex.Br J Pharmacol,1995,115:503-509.

    7,Loscher W,Nau H.Distribution of valproic acid and its metabolites in various brain areas of dogs and rats after acute and prolonged treatment.J Pharmacol Exp Ther,1983,226:845-854.

    8,解学孔,主编.癫痫病学.第2版.北京:人民卫生出版社,1995.26-28.

    9,Shen DD,Ojemann GA,Rapport RL,et al.Low and variable presence of valproic acid in human brain.Neurology,1992,42:582-585.

    收稿日期:1999-10-09, 百拇医药