Szomatikus fájdalominger hatása az agy regionális

véráramlására és az agyi vértérfogatra altatott

patkányokon

Doktori értekezés

Dr. Mersich Tamás Semmelweis Egyetem

Elméleti Orvostudományok Doktori Iskola

Témavezető: Dr. Sándor Péter egyetemi tanár, az MTA doktora

Hivatalos bírálók: Dr. Bari Ferenc egyetemi tanár Dr. Réthelyi Miklós egyetemi tanár, az MTA doktora.

Szigorlati bizottság elnöke: Dr. Pavlik Gábor egyetemi tanár, az MTA doktora Szigorlati bizottság tagjai: Dr. Kékesi Violetta egyetemi docens, Ph.D. Dr. Fekete István egyetemi tanár

Budapest 2007

2

Tartalomjegyzék 1 Rövidítések jegyzéke .................................................................................................................... 3 2 Összefoglalás ................................................................................................................................ 4 3 Summary ....................................................................................................................................... 6 4 Bevezetés ...................................................................................................................................... 8

4.1 A fájdalom és a fájdalomérző pálya........................................................................................ 8 4.1.1 A fájdalomérző receptorok............................................................................................ 8 4.1.2 Fájdalomérző pályák ..................................................................................................... 9

4.2 A fájdalom okozta élettani változások.................................................................................. 10 4.3 A fájdalomérzet modulálása ................................................................................................. 10 4.4 Fájdalom modellek ............................................................................................................... 11

4.4.1 Kémiai modellek ......................................................................................................... 12 4.4.2 Mechanikai modellek .................................................................................................. 13 4.4.3 Hőingerlés ................................................................................................................... 13 4.4.4 Perifériás idegek elektromos ingerlése........................................................................ 13

4.5 A teljes és regionális agyi véráramlás néhány, vizsgálatainkkal kapcsolatos alapvető sajátossága....................................................................................................................................... 13 4.6 A regionális agyi véráramlás vizsgált mediátorai ................................................................. 15

4.6.1 NO............................................................................................................................... 15 4.6.2 Endogén opioid peptidek............................................................................................. 16 4.6.3 Szimpatiko-adrenalis transzmitterek ........................................................................... 16 4.6.4 K+ ion .......................................................................................................................... 17 4.6.5 Prosztaciklin származékok .......................................................................................... 17

4.7 Globális agyi vértérfogat ...................................................................................................... 17 5 Kérdésfeltevés............................................................................................................................. 19 6 Kísérleti állatok, módszerek és anyagok ..................................................................................... 19

6.1 Általános műtéttan ................................................................................................................ 19 6.2 A regionális agyi véráramlás mérésre használt módszerek................................................... 21

6.2.1 Laser-Doppleres áramlásmérés ................................................................................... 21 6.2.2 H2 gáz-clearance módszer ........................................................................................... 22

6.3 Az agyi vértérfogat mérésére használt módszer.................................................................... 23 6.4 Alkalmazott fájdalommodell ................................................................................................ 25 6.5 Felhasznált gátlószerek és oldatok........................................................................................ 26 6.6 Kísérleti protokoll ................................................................................................................. 27 6.7 Statisztikai analízis ............................................................................................................... 29

7 Eredmények ................................................................................................................................ 30 7.1 Szomatikus fájdalominger hatása a regionális agyi véráramlásra......................................... 30 7.2 Szomatikus fájdalominger hatása a teljes hemispherialis agyi vértérfogatra........................ 35 7.3 Nem fájdalmas szomatikus ingerlés és az ingerlés-független vérnyomás-emelkedés hatása a regionális agyi véráramlásra ........................................................................................................... 36 7.4 Mediátor anyagok lehetséges szerepe a szomatikus fájdalominger-okozta regionális agyi véráramlás- és vértérfogat-változásokban ....................................................................................... 36

8 Megbeszélés ................................................................................................................................ 39 8.1 Fájdalominger hatása a regionális agyi véráramlásra ........................................................... 39

8.1.1 Szimpatikus neuronális mechanizmusok szerepe........................................................ 42 8.1.2 Az ATP-szenzitív K+-ion csatornák szerepe ............................................................... 45 8.1.3 Az L-arginine-NO rendszer szerepe............................................................................ 45 8.1.4 Endogén opioid peptidek szerepe................................................................................ 47 8.1.5 A ciklooxigenáz enzim produktumainak szerepe........................................................ 48

8.2 Fájdalom inger hatása a teljes (hemispherialis) agyi vértérfogatra....................................... 48 9 Összefoglalás .............................................................................................................................. 51 10 Irodalomjegyzék ................................................................................................................... 53 11 Köszönetnyilvánítás.............................................................................................................. 69 12 Saját közlemények jegyzéke................................................................................................. 71

3

12.1 Az értekezés témájában írt saját közlemények és előadások............................................ 71 12.2 Egyéb közlemények és előadások.................................................................................... 72

1 Rövidítések jegyzéke

CBF- cerebral blood flow

cBF-cortical blood flow

CBV– cerebral blood volume

COX-ciklooxigenáz enzim

CSF-cerebrospinalis folyadék

DMSO-Dimetil-szulfoxid

hBF-hypothalamic blood flow

HR-heart rate-szívfrekvencia

LD-laeser-doppler

L-NAME-L-arginine-methyl-észter

MAP-mean arterial pressure-artériás középnyomás

NMDA-N-metil-D-aszparaginsav

NO-nitrogén-monoxid

NOS-nitrogén-monoxid szintáz

PET-Positron Emissziós Tomográfia

tBF-thalamic blood flow

VPL-ventralis posterolateralis (nucleus)

VPM-ventralis posteromedialis (nucleus)

4

2 Összefoglalás

A fájdalom a fiziológia és a patológia határán álló jelenség. Az irodalmi adatokat

vizsgálva a kutató számára feltűnő az a körülmény, hogy a fájdalmas ingerek

cerebrovascularis rendszerre gyakorolt hatásainak vizsgálata – a felsorolt kutatási

területekhez viszonyítva - jelentős lemaradást mutat. Ez a tény annál is kevésbé

érthető, mert a fájdalmas ingerek sorsa részben az érző pálya fő relay-magját

(thalamust), illetve annak „végállomását” (a szenzoros kérget) alkotó centrális

neuronok aktivitásától, illetve metabolizmusától függ, ezt pedig alapvetően

meghatározzák a központi idegrendszer keringési viszonyai.

Altatott, vérgáz- és hőmérséklet stabilizált patkányokon végzett kísérleteinkben ezért

a következő konkrét kérdésekre kerestem a választ: (1) Milyen hatása van a nervus

ischiadicus C-rostjainak fájdalmas paraméterekkel történő elektromos ingerlése a

thalamus, a ventromedialis hypothalamus és a szenzoros kéreg véráramlására? (2)

Ha az ingerlés hatására megváltozik e régiók lokális véráramlása, van-e ebben

szerepe olyan vazoaktív anyagoknak, illetve neuro-transzmittereknek, mint a

nitrogén monoxid szabadgyökök (NO), a K+ ionok, a prosztaglandinok, vagy az

endogén opioid peptidek? (3) Milyen hatása van a szomatikus fájdalom ingernek a

teljes agyi vértérfogatra? (4) A megfigyelhető keringésváltozások a fájdalominger

közvetlen hatásai, vagy az ingerlést követő szimpatikus aktivitás-fokozódás

szisztémás keringési hatásainak következményei?

Kísérleteinkben a regionális agyi véráramlást részben laser-Doppler technikával,

részben Aukland H2-gáz clearance módszerével határoztuk meg, a teljes agyi

vértérfogatot pedig ezzel egyidejűleg folyamatosan mértük, Tomita patkányokra

adaptált fotodiódás módszerével.

A az alkalmazott fájdalominger hatására mindhárom vizsgált agyi régióban

jelentősen nő a c-fos protoonkogén expressziója,- jelezve e területek neuronjainak

depolarizálódását, fokozott aktivitását. Eredményeink arra utalnak, hogy ezzel

5

egyidejűleg mind a thalamusban, mind a hypothalamusban, mind a szenzoros

kéregben szignifikánsan nőtt a regionális agyi véráramlás (rCBF). Az

áramlásfokozódás nem magyarázható pusztán az ingerlést követő szisztémás artériás

nyomásemelkedéssel, mert ha az ingerlés helyett homológ vér gyors transzfúziójával

hozunk létre az ingerlés során mért nyomásemelkedéssel megegyező nagyságú

artériás nyomást, a regionális agyi véráramlás nem fokozódik. A véráramlás

fokozódás mechanizmusában jelentős szerepet játszhatnak a vasculáris simaizmokon

vagy az endothelen található szimpatikus β-receptorok és az ATP-szenzitív K+ ion

csatornák aktiválódása mert az előbbiek propranolollal, az utóbbiak glibenclamiddal

való blokkolása a cortexben és a thalamusban szignifikánsan csökkenti a

fájdalominger áramlásfokozó hatását. De lényeges szerepe lehet az

áramlásfokozódásban az L-arginin-NO mechanizmusnak is, mert az NO-szintáz L-

NAME-el való blokkolását követően a thalamusban és a hypothalamusban szűnik

meg az ingerlés áramlásfokozó hatása. A szimpatikus α-receptorok, a COX enzim

végtermékei és az endogén opioidok eredményeink szerint nem játszanak

szignifikáns szerepet a fájdalom-indukált regionális agyi áramlásnövekedésben.

Vizsgálataink azon része, melyben a fájdalom-ingerek globális agyi vértérfogatra

(gCBV) gyakorolt hatását tanulmányoztuk három, korábban nem ismert tény

megfigyeléséhez vezetetett. Az irodalomban elsőként közöltük, hogy (1) az akut, de

hosszan tartó szomatoszenzoros fájdalominger –miközben szignifikánsan fokozta a

regionális agyi véráramlást – egyáltalán nem változtatta meg a teljes (hemiszferiális)

agyi vértérfogat értékét, (2) az L-arginin-NO rendszer alapvető szerepet játszik a

teljes agyi vértérfogat nyugalmi értékének beállításában, (3) az L-arginin-NO

rendszer feltehetően nem vesz részt a gCBV fájdalomingerek során tapasztalt

állandóságának biztosításában. A gCBV kísérleteinkben észlelt rendkívüli

állandósága felveti annak lehetőségét, hogy a teljes agyi vértérfogatot – az agyi

véráramláshoz hasonlóan – szintén autoregulációs mechanizmusok tartják

határértékek között. E kérdés vizsgálata további kísérleteink tárgyát képezi.

6

3 Summary Pain is a phenomenon positioned on the border of physiology and pathology. It is a

well-known phenomenon that cerebral blood flow is coupled to neural activation

induced by non-noxious somatosensory stimulation. However, basic questions

related to pain-induced cerebral blood flow and hemispheric blood volume changes

remain unanswered.

The aims of our investigation were fourfold: (1) to measure the effect of noxious,

painful stimulation in three different regions of the anesthetized rat brain

(hypothalamus, thalamus and cortex); (2) to determine the possible involvement of

different vasoactive substances like: potassium ion, free radical NO, prostaglandins

or endogenous opioid peptides in pain-related blood flow changes; (3) to estimate

gCBV changes during painful stimuli (4) to determine the role of the activated

sympatic nervous system in the pain-induced regional blood flow and gCBV

changes.

In the present study, the sciatic nerve of anesthetized rats was subjected to electric

stimulation with noxious and non-noxious parameters. Changes in regional cerebral

blood flow in the sensory cortex, in the thalamus by laser-Doppler flowmetry, in the

thalamus and hypothalamus by H2-gas clearance method. Changes in global cerebral

blood volume (gCBV) were estimated by using Tomita’s photoelectric method and

neuronal activity was controlled by c-fos immunohistochemistry, respectively.

Noxious stimulation resulted in significant enhancement of neuronal activity both in

the thalamus and in the somatosensory cortex indicated by marked c-fos expression

in these areas. Increase in regional cerebral blood flow and simultaneously in MAP

was observed in all regions (cortex, thalamus, hypothalamus) during the stimulation.

Similar changes in MAP induced by intra-arterial transfusion had no effect on rCBF,

these result suggest, that elevated MAP is not resulted in the increase of regional

blood flow in these areas. Blockade of ATP sensitive potassium channels (K+) and

sympathetic β-receptors significantly ATP attenuated the pain-induced blood flow

7

increases in tBF and cBF, while inhibition of nitric oxide synthase was effective in

the thalamus and hypothalamus while its role in cortex is not significant. The

blockade of the sympathetic α-receptors, opiate receptors, and the cyclooxygenase

enzyme had no effect on the pain-induced cerebral blood flow elevations. These

findings demonstrate that during noxious stimulation, cerebral blood flow is

adjusted to the increased neural activity by the interaction of vasoconstrictor

autoregulatory and specific vasodilator mechanisms, involving the activation of

sympathetic β-receptors, K+-channels and the release of nitric oxide.

Our results show for the first time that (1) gCBV remains unaltered in both brain

hemispheres during 2.5 min noxious stimulation of the sensory C-fibers of the

sciatic nerve, (2) blockade of the L-arginine - nitric oxide system reduced

significantly the steady-state control level of gCBV, (3) NOS blockade, however,

did not affect the steadiness of gCBV during the stimulation.

Beside effective and well-demonstrated rCBF increase the steadiness of global

cerebral blood volume may suggest a possible existing autoregulatory mechanism in

global cerebral blood volume in rat. This question is addressed to further

investigations.

8

4 Bevezetés

4.1 A fájdalom és a fájdalomérző pálya

A fájdalom és a hozzá kapcsolódó vegetatív és pszichés következmények az

individuum homeosztázisának, pszichoszomatikus egyensúlyának megőrzéséhez

szükséges legfontosabb élettani folyamatok alkotó elemei. A fájdalom a fiziológia és

a patológia határán álló jelenség: résztvevője lehet fiziológiás folyamatoknak (pl.

szülés), de megjelenése legtöbbször patológiás folyamatokat jelez (pl. discus hernia

vagy myocardialis infarktus). Mint tünet a gyakorló orvos számára részben

alarmírozó, a betegségre utaló jelzés, részben megszüntetendő jelenség, melyre az

igény egyidős az orvoslással. A fájdalom kialakulásáról, percepciójáról, a

fájdalomérzet, okozta neuro-fiziológiai változásokról kialakult tudásanyagunk az

elmúlt évtizedekben jelentősen fejlődött.

4.1.1 A fájdalomérző receptorok

A fájdalomérző rendszer afferentációját biztosító receptorok szabad

idegvégződések, melyek testszerte megtalálhatóak az erek falában, az izmokban,

bőrben, a periosteumban. Ezen receptorok mind mechanikai, mind hő, mind kémiai

ingerekre reagálnak, nincs tehát olyan adekvát, specifikus stimulusuk mint pl. a

hőreceptoroknak. Funkciójukból következően e receptorok nem, vagy nagyon

kevéssé adaptálódnak. Ez egyfelől biztosítja azt, hogy a szervezet tudomást

szerezzen a noxáról, és annak megszűntetése sürgető szükség legyen, másfelől sok

kórfolyamat lényege éppen a krónikus fájdalom okozta circulus vitiosus, mely

önmagát mélyítve okoz fájdalomszindrómát. (a discus hernia okozta gyöki

kompresszió, például reflexes izomtónus fokozódás révén tovább fokozza mind a

gyulladást, mind a kompressziót.)

9

4.1.2 Fájdalomérző pályák

A fájdalom afferentációjában kétféle neuron vesz részt:

1. -vékony myelinhüvelyes ún. Aδ típusú neuronok

2. -myelinhüvely nélküli C típusú neuronok

A neuronok sejttestei a paravertebralis dúcláncban helyezkednek el. A radix

posterioron a gerincvelőbe érve a neuronok első szinapsisa a Rexed I-III zónában

van, ahonnan egy interneuron közvetítése után a tractus spinothalamicusban –

kereszteződés után- projiciál felfelé, a magasabb rendű központok felé. Mindkét rost

ad collateralis ágakat, melyek gernincvelői reflexívek kialakításában vesznek részt.

[2]

A pályán belül projekció szempontjából két rész különíthető el. A Rexed I zónából

induló neuronok nagyobbrészt a thalamus nucleus ventralis posteromedialis (VPM)

és posterolateralis (VPL) részében végződnek szigorú szomatotópiával, és ezt a

szomatotópiát egészen az érzőkéregig megtartják. Ezzel szemben a substantia

gelatinosa területéről induló pályáknak csak mintegy egytizede kapcsolódik át a

thalamusban, nagyobb részük egy filogenetikailag ősibb pályát – a tractus

spinoreticularist – képezve a hídi reticularis magokba projiciál. Innen részint a

thalamusba, részint a periaqueductalis szürkeállományba vetülnek a rostok. Ezen

területekről további projekció indul a hypothalamusba, a gyrus cinguliba és a

hippocampushoz [40, 41]. A periaqueductalis szürkeállomány területére nemcsak

beérkeznek a fájdalomérző rostok, de az innen induló leszálló pályák a fájdalom

modulációjában is részt vesz. [124]

A thalamus a fájdalomérző pálya fő átkapcsoló állomása. Míg a

neospinothalamicus rendszer neuronjai a VPM és VPL-ben végződnek, addig a

paleospinothalamicus neuronok a thalamus intralaminaris magvaiban kapcsolódnak

át a cortexbe való projekció előtt.

10

4.2 A fájdalom okozta élettani változások

A kéz elvágása kéttípusú fájdalom megélésével jár együtt:

- egy gyors, hirtelen kezdetű, éles, jól lokalizált fájdalommal, mely rögtön a

noxa után jelentkezik és egy látenciaidővel induló, második, nem éles, nem jól

lokalizálható fájdalommal, mely azonban hosszabb ideig emlékeztet bennünket a

noxára.

A kétféle fájdalom különböző afferentációjáért elsősorban az Aδ és C típusú

neuronok különbözősége (vezetési sebesség, kapcsolatok, projekció helye, stb.) a

felelős. A gyors fájdalom kiváltásában szerepet játszó Aδ neuronok első

szinapszisának neurotranszmittere minden valószínűség szerint a glutamát. A

glutamát az NMDA receptoron hatva felelős a nociceptív információ felerősítéséért

(wind-up effectus), azonban ugyanezen a szinten (az intervertebralis dúcokban)

feltételezik a fájdalomérzetre gyakorolt moduláló hatását is. Ez magyarázhatja azt a

tényt, hogy ugyanaz a noxa individuálisan más mértékű reakciót vált ki, sőt azt is,

hogy ugyanazon egyénben, más időben más erősségű fájdalom észlelhető. A lassú

fájdalom a C rostokon mediált folyamat, szinaptikus vivőanyaga a susbstance P,

vagy a szomatosztatin. A pálya a formatio reticularis kapcsolatai révén elsősorban a

fájdalom okozta negatív élmények megéléséért, az arousal-ért, a visceromotoros

válaszért a felelős.

4.3 A fájdalomérzet modulálása

Ismert tény, hogy ugyanazon noxa individualis megélése jelentős különbségeket

mutat, sőt egyénen belül is éppen az adott pszichoszomatikus konstelláció

függvénye. A vastag myelinhüvelyes rostok ingerlése (tapintás, vagy egyéb

mechanikus inger) csökkenti, illetve megszünteti az ugyanerről a területről érkező

fájdalomérzetet. Ezt, az ún. kapu-kontroll teória magyarázza, mely Melzack és Wall

nevéhez fűződik [69]. E szerint a vastag myelinhüvelyes rostok működése serkenti

azon gátló interneuronok működését, amelyek a fájdalomérzet felszálló neuronjain

végződnek, tehát ezzel elzárják a fájdalom útját.

11

A stressz szituációkban észlelt relatív analgesia ismert jelenség, a stressz

indukálta analgesiáért (SIA) elsősorban a hypothalamus paraventricularis

magcsoportjából induló pálya tehető felelőssé akut fájdalom esetén, míg krónikus

fájdalom esetén e magok szerepe nem bizonyítható [71,128].

Számos agyi régiót vizsgáltak már abban a tekintetben, hogy képes-e modulálni

a fájdalomérzetet. A laterális hypothalamus az egyik olyan terület, mely nagy

valószínűséggel szerepet játszik a modulációban. Ez a terület noxa hatására

aktivitásfokozódást mutat, mely funkcionális válasz opiátokkal gátolható [66]. A

terület elektromos ingerlése analgesiát biztosít. A laterális hypothalamus és a

periaqueductalis szürkeállomány kapcsolatát a fájdalom modulációjában több

kutatócsoport vizsgálta. Megállapításuk szerint a laterális hypothalamus

antinociceptiv aktivitása erősen függ a periaqueductalis szürkeállomány

aktiváltságától [128,40]. Az e terület ingerlésével létrehozott analgesiát opioid,

serotoninerg, adrenerg antagonistákkal meg lehetett gátolni, míg a periaqueductalis

szürkeállomány opiátokkal történő kezelése nyomán viszont jelentősen növelni

lehetett a laterális hypothalamus aktivitását.

4.4 Fájdalom modellek

A fájdalom élettani hatásainak vizsgálata a fent említett összetett anatómiai

rendszerek, az individuális különbségek, és a fájdalom természetéből következő

kutatásetikai problémák miatt, a legnehezebben standardizálható vizsgálatok közé

tartozik. Az éber állat fájdalmas paraméterekkel történő ingerlése etikai problémákat

vet fel, vizsgálata csak kivételesen indokolt esetben lehetséges, technikai

kivitelezése során pedig az áramlásméréshez „mozdulatlanságot” kell biztosítani, ez

külön metodikai kihívást jelent.

Az altatószerek használata során az állat fájdalom tudatosulása és ezáltal a fájdalmat

kísérő negatív affektív komponens sem realizálódik mai tudásunk szerint. Vélhetően

12

ez magyarázza azt a tényt, hogy éber állatban alkalmazott standardizált ingerek

nagyobb szisztémás keringési hatást váltanak ki, mint altatott állatokon.

Az altatószerek hatása az agyi keringésre két egymástól jól elkülöníthető részre

osztható. Egyrészt a legtöbb altatószer befolyásolja az agy nyugalmi véráramlását,

régiónként és globálisan is (pl. az izoflurane és sevoflurane vazodilatációt okoz és

rCBF-t növel, a halothan, urethane, propofol, barbiturátok általában csökkentik a

CBF-t). Másfelől az altatószerek megváltoztathatják az agyi erek válaszkészségét is.

Kísérleteink során alkalmazott urethan-altatás az agyi keringésszabályozás

vizsgálatában elfogadott, széles körben alkalmazott módszer állatkísérletekben, mely

összehasonlítható eredményeket produkál más kutatócsoportok hasonló

anesztetikummal végzett kísérleteivel. Különösen előnyös az urethan azon hatása,

hogy nem rendelkezik intrinsic szimpatikomimetikus aktivitással.

Az altatószerek keringési rendszerre gyakorolt hatásának kiküszöbölése céljából, az

agyi áramlási változások vizsgálatának a tervezése kapcsán az önkontrollos kísérleti

elrendezést használjuk, mint ahogyan ezt tettük saját méréseink során is.

Mindezen nehézségek ellenére az elmúlt néhány évtizedben számos olyan

fájdalom modell került kidolgozásra, mely alkalmas arra, hogy standardizálja a

kiváltó noxát, ezáltal összehasonlíthatóvá tegye az egyes kutatócsoportok

eredményeit.

4.4.1 Kémiai modellek

Formalin-modell: formalin-oldat indukálja a fájdalmat. A formalin

szövetkárosító hatása hasonló folyamatokat generál, mint a gyulladásos folyamatok

(hisztamin liberáció, prosztaglandin képződés, axonreflex, stb.), ezért ez a modell

használatos a gyulladásos fájdalom modellezésére. A visceralis és szomatikus

fájdalom modellezésére egyaránt alkalmazható. [118]

Capsaicin, mosott vérlemezkék, etanol: szintén gyulladásos fájdalom

modellezésére alkalmazott anyagok. A thrombocyták esetében a fájdalomért a

vérlemezkékben található prosztaglandinok a felelősek, a másik két anyagnak ezzel

szemben direkt szövetkárosító hatása van. [72]

13

4.4.2 Mechanikai modellek

Farok-csípés teszt (tail-flick): Egyszerű, akut szomatikus fájdalom kiváltására

alkalmazott modell

Ultrahangos ingerlés: ultrahang generátor segítségével stimulálják a bőrt,

ezáltal keltve különböző intenzitású fájdalmat. A generált stimulus erőssége és

hullámhossza változtatható.

Ideg-lekötés: krónikus fájdalom modellezésére szolgáló eljárás, mely során egy

perifériás ideg ligaturája történik.

4.4.3 Hőingerlés

Hot-plate technika: hő okozta fájdalom kiváltására alkalmazott módszer. Az

állat talpát vagy a kívánt testrészt forró lapra helyezik, mely akut hőingert

reprezentál. A lap hőmérséklete változtatható, ezáltal a fájdalom standardizálható.

4.4.4 Perifériás idegek elektromos ingerlése

Elvben különbözik az eddigi metódusoktól. A módszer nem a fájdalomérző

receptorokat ingerli, hanem a fájdalomérző neuronok axonját hozza ingerületbe

direkt elektromos úton. Nem egyféle modalitást reprezentál. Az ingerlési

paraméterek változtatásával mód nyílik a fájdalom intenzitásának növelésére,

csökkentésére. Kísérleti összeállításainkban ezt a típusú fájdalommodellt

alkalmaztuk. [79,85]

4.5 A teljes és regionális agyi véráramlás néhány,

vizsgálatainkkal kapcsolatos alapvető sajátossága

A csontos koponyán belül a vér-liquor-agyszövet együttes térfogata állandó. Ezen

állandó, felnőtt korban még részleges tágulásra sem képes helyen „osztozik” a

14

három kompartment. A Monroe-Kelly elv értelmében önállóan és tartósan egyik

kompartment térfogata sem nőhet meg csak a másik kettő rovására. A teljes agyi

véráramlást (global cerebral blood flow; gCBF) intrinsic szabályozó

mechanizmusok tartják állandó szinten, melyek széles szisztémás artériás

középnyomás (MAP) tartományban képesek a perfúzió állandóságát biztosítani

(„agyi véráramlási autoreguláció”). Helyi szinten viszont a regionális agyi

véráramlás (regional cerebral blood flow; rCBF) a gCBF állandósága mellett is

rendkívüli változatosságot mutathat. Alapvető az a megfigyelés, hogy a

funcionálisan aktív neuronok környezetében regionális áramlásfokozódás

jelentkezik. Ez a körülmény az ún. „neuro-vascular coupling” következménye. Roy

és Sherrington 1890-ben állította fel azt a hipotézist, mely szerint a funkcionálisan

aktív neuronok a bennük megélénkülő anyagcsere savanyú karakterű

végtermékeinek felszaporodásával, és e végtermékek vazodilatátor hatásával

magyarázza az áramlásfokozódást.

A metabolikus hipotézis, bár történetét tekintve az első, és ma is legfontosabb

elképzelés a neuro-vacularis couplingra, nem képes minden tekintetben

megmagyarázni azt a jelenséget, hogy miért fokozódik egyes aktiválódó

sejtcsoportok területén a lokális véráramlás. A funkcionális aktiválódást követő

lokális áramlásfokozódás dinamikája ugyanis nem korrelál időben a H+, K+ ionok és

az adenozin lokális felhalmozódásával (az áramlásfokozódás sokkal gyorsabban jön

létre), és nem korrelál a felszaporodó metabolitok mennyiségével, ezek lokális

koncentrációjának növekedése jóval kisebb, mint ami olyan nagyfokú

áramlásfokozódást indokolhatna. Ezért a központi idegrendszeri neuronok

aktivációját követő rendkívül gyors lokális áramlásfokozódási folyamat első fázisa

csak az agyi erek idegi szabályozása révén képzelhető el. [105]

Az agyi erek autonóm idegrendszeri innervációjának neuroanatómiai bizonyítékai

ma már egyértelműek. A perivascularis idegek létét, ezek eredetét, az

axonterminalisaikon szekrécióra kerülő neurotransmittereket, és ezek lebontásához

szükséges enzimeket is sikerült meghatározni. Feltérképezésre került a

perivascularis idegek eredése, valamint az is, hogy melyik agyi régióban milyen

15

típusú ér az, melyik beidegzés (szabályozás) alatt áll. A fenti rendszer képezi az

alapját a regionális agyi véráramlás idegi szabályozásának, melynek létét és

jelentőségét egészen a múlt század ’80-as éveiig még sokan vitatták [105,100].

A neuro-vascular coupling mechanizmus pontos megértése klinikai és elméleti

szempontból is alapvető jelentőségű. A modern neuro-imaging technikák éppen a

lokális anyagcsere-fokozódás kapcsán megnövekedett lokális véráramlásból

következtetnek a lokális funkcionális aktivitás fokozódására. Az agyi

keringésszabályozás elméleti kérdéseinek kutatása ugyanakkor, - mint jelen munka

is – tisztázni szeretné, hogy pontosan hogyan befolyásolják a perifériáról érkező

neuronális ingerek az agy globális és regionális keringési viszonyait. Dolgozatom és

kísérleteink célja éppen abban állt, hogy egy darabot hozzátegyünk ahhoz a

„puzzle”-hoz, melynek elemeit helyesen összeillesztve érthetőbbé válhat az a

csodálatos funkcionális egység, melyet neurovascularis hálózatnak hívunk. Ha az

olvasó ennek a munkának a végére ér, kiderül számára, hogy még milyen sok eleme

maradt ismeretlen ennek a „kirakó” folyamatnak.

4.6 A regionális agyi véráramlás vizsgált mediátorai

4.6.1 NO

A nitrogén monoxid, régebbi nevén endothel derived relaxing factor, (EDRF), a CO2

mellett az agyi erek ma ismert legfontosabb vazodilatátor anyaga. Biológiai életideje

igen rövid, néhány másodperc. Termelését a NO-szintáz enzim (NOS) végzi, mely

megtalálható mind a neuronokban, mind a gliasejtekben, mind az endothelben. Az

NO a NOS enzim hatására keletkezik L-arginin-ből, majd a sejtből kidiffundálva jut

el a célállomáshoz, melyen cGMP aktiválódás után vazodilatációt okoz. Tekintve

igen rövid életidejét, gyorsan diffundáló voltát, ideális szabályozó mechanizmust

tesz lehetővé olyan területen, ahol a pillanatnyi anyagcsereigény gyorsan és

nagymértékben változik.

16

Az L-arginin-NO rendszer agyi véráramlásban betöltött szerepének részletes

tárgyalása meghaladja a dolgozat kereteit. A legtöbb speciesben szerepet játszik az

agy nyugalmi véráramlásának fenntartásában. Perifériás, nem-fájdalmas idegingerlés

okozta modellekben részt vesz az érzőkéregben észlelt áramlásfokozódás

létrejöttében. Kutyák, majmok, és patkányok vizsgálata során igazolták, hogy az NO

a ganglion pterygopalatinumból kiinduló, agyi erek idegi szabályozásában részt

vevő neuronok neurotranszmittere. [70]

4.6.2 Endogén opioid peptidek

Szerepük a cerebrovascularis rendszerben elsősorban gátló jellegű moduláció. Direkt

vazomotor hatásuk elenyésző [10,102]. Az agyi véráramlási autoreguláció

fenntartásában a β-endorfinnak döntő szerepe van: mind naloxonnal, mind a β-

endorfin szelektív bénításával a hypothalamikus véráramlás autoregulációja teljesen

kikapcsolható. Tekintve, hogy mind az endogén opioid peptidek, mind az exogén

opiátok jelentősen befolyásolják a fájdalomérzet spinális szinten történő

transzmisszióját, illetve corticalis szinten történő percepcióját, szerepük vizsgálata a

fájdalmas ingerek okozta cerebrovascularis válasz kutatásában megkerülhetetlen

tényező.

4.6.3 Szimpatiko-adrenalis transzmitterek

A szimpatikus idegrendszer aktiválódása legalább két alapvetően különböző módon

befolyásolhatja az agyi véráramlást. Egyrészt a szisztémás keringési paraméterekre

gyakorolt hatása révén (adrenalin, renin-angiotenzin rendszer aktiválódása),

másrészt az agyi erekre gyakorolt direkt idegi szabályozómechanizmusok

(noradrenalin) révén. A perifériás ingerek agyi keringési regulációjával foglalkozó

irodalomban fellelhető, a neurovascularis coupling-gal foglalkozó vizsgálatok

legtöbbje a szimpatikus aktiválódás kivédésére törekszik (pl. nem-fájdalmas

ingerlés, T1 cordotomia, stb.) [1,21]. Kísérleteink során mi nem törekedtünk a

szimpatikus aktiváció szisztémás hatásainak kiiktatására, a szimpatikus aktivitás

17

lokális hatását viszont lokálisan adott, szelektív gátlószerekkel (phenoxybenzamin,

propanolol) vizsgáltuk.

4.6.4 K+ ion

A neuro-vascularis coupling mechanizmus metabolikus magyarázata az emelkedett

neuronális aktivitást követő anyagcsere végtermékek felszaporodása és ezen

anyagok direkt érhatása. A K+-ion az egyike ezen anyagcsere végtermékeknek, így

szerepe jelentős lehet a regionális véráramlás szabályozásában. Ezen kívül számos

vazoaktív anyag (így pl. az opioid peptidek a κ és δ receptorokon, a noradrenalin β-

adrenerg receptorokon) a K+-csatornák nyitásával vagy zárásával éri el vazoaktív

hatását. [53,55]

4.6.5 Prosztaciklin származékok

A prosztanoidok agyi véráramlásra gyakorolt hatását illetően szintén több,

egymásnak ellentmondó adatot találhatunk. Szerepüket elsősorban stressz-

szituációkban tartják jelentősnek, míg a nyugalmi flow-t kevésbé befolyásolják,

[8,78] bár vannak arra nézve is adatok, hogy a COX-1 izoenzim produktumai a

nyugalmi értónus fenntartásában szintén szerepet játszanak [77].

A NOS enzim krónikus gátlása során a hypothalamicus lokális véráramlás

adaptációjában a vazodilatátor hatású prosztanoidok nem játszanak szerepet,

ugyanakkor a krónikus NOS-gátlás szisztémás hatásai között szerepel a

vazokonstriktor hatású prosztaglandin származékok csökkent termelése [].

4.7 Globális agyi vértérfogat

Az agyi véráramlás mellett a teljes agyi vértérfogat (gCBV) mint paraméter

egyidejűleg reprezentálja az agyi keringési rendszer artériás, vénás és kapilláris

részének állapotát. A Monroe-Kelly elv értelmében a gCBV nem emelkedhet

jelentősen és tartósan csak a CSF vagy az agyszövet rovására. Noha a teljes agyi

vértérfogat egységében jellemzi az agyi keringés mindhárom fő szakaszának

18

pillanatnyi állapotát, vizsgálata a megfelelő technika hiányában az elmúlt években

nem kapott kellő hangsúlyt. A modern neuroimaging technikák egyik fő korláta

éppen abban rejlik, hogy a teljes agyi vértérfogatot nem képesek egyidőben

„ablakolni”. Noha a regionális CBV mérésére viszonylag sok közleményben sor

kerül, ez az adott régión belül meghatározott „vér-pool” megnevezésére szolgál az

irodalomban, valójában inkább a regionális flow-hoz közelebb álló entitást képvisel.

19

5 Kérdésfeltevés Kísérleteim során a következő konkrét kérdésekre kerestem a választ:

1. Milyen regionális agyi véráramlásváltozásokat hoz létre a perifériás,

szomatoszenzoros ideg (n. ischiadicus) afferens C-rostjainak fájdalmas

paraméterekkel történő ingerlése a szenzoros cortexben, a thalamusban,

illetve a hypothalamusban?

2. Milyen szerepe van, az ingerlés okozta regionális agyi véráramlás változások

kiváltásában egyes vazoaktív kémiai anyagoknak: a nitrogén monoxid

szabadgyököknek, a K+ ionoknak, a prosztaglandinoknak, és az endogén

opioid peptideknek?

3. A fenti változások mennyiben függenek össze az ingerlést követő

szimpatikus aktivitás fokozódás szisztémás keringési hatásaival?

4. Milyen hatással van a szomatikus C-rost ingerlés a teljes agyi vértérfogatra,

és milyen szerepet játszik e hatásban az L-arginin-NO rendszer?

6 Kísérleti állatok, módszerek és anyagok

6.1 Általános műtéttan

A fenti kérdések megválaszolására hím Wistar patkányokat (350-450 g)

választottunk kísérleti alanyul. Az állatkísérletek az 1998 XXVIII törvény, a

243/1998 Korm. Rendelet és az 36/1999 FVM-KöM-GM együttes rendeletével,

valamint az Európai Közösség 86/609 irányelvével összhangban zajlottak. A

kísérletek során az állatokat 1,3mg/tkg intraperitonealisan adott urethannal altattuk.

A narcosist követően az állatokat pancuronium bromiddal relaxáltuk (2,0 mg/tskg

iv.), majd trachea kanülön keresztül gépi lélegeztetést alkalmaztunk. Ennek során a

vérgáz értékek alapján a szobalevegőhöz szükség szerint oxigént adtunk. Az

anaesthesia mélységét a kísérlet folyamán a cornea-reflex és cutan reflexek

20

segítségével monitoroztuk, és ismételten iv. urethan adására került sor, amennyiben

azt az anaesthesia mélysége megkívánta. Mindkét oldali artéria femoralisba kanült

helyeztünk, folyamatos artériás vérnyomásmérés és időszakos artériás vérgáz

analízis céljából. A folyamatos vérnyomásmérés eredményeit részben polygraphon,

részben személyi számítógépen regisztráltuk „on-line” üzemmódban. Az egyik

oldali femoralis vénát is kanüláltuk, ezen keresztül történt a vizsgálni kívánt

anyagok és az altatószerek beadása. Az állat maghőmérsékletét rectális hőmérő

segítségével regisztráltuk, és elektromos melegítő párna segítségével folyamatosan

37-37,5°C között tartottuk. Az artériás pH és vérgáz értékeket (pCO2 és pO2) a

kísérlet folyamán a normál, élettani tartományban tartottuk. (1. Táblázat)

Az állat fejét sztereotaxikus készülékben rögzítettük, majd elektromos kés

segítségével a calvariát szabaddá tettük. A regionális agyi véráramlásmérést két

különböző technikával, laser-Doppler módszerrel (1mm átmérőjű tű alakú

áramlásmérő fejjel) és H2 gáz-clearance módszerrel (100μm átmérőjű szigetelt

platina elektróddal) végeztük.

A vizsgálni kívánt agyi régióba az áramlásmérő LD-probe-ot vagy H2 elektródot a

koponyába fúrt 1,5 mm-es lyukon keresztül micromanipulátor segítségével vezettük

be.

Az egyes vizsgált régiók koordinátái:

-szenzoros cortex: a bregmától az LD probe-ot 1,5mm hátra és 2,0mm laterálisan,

az intact dura mater felületén helyeztük el

-thalamus: a Pt elektródot a bregmától 3,0mm dorzálisan és 1,mm laterálisan,

5,5mm mélyen vezettük be az agyfelszíntől

-hypothalamus: a bregmától a Pt elektródot 1,5mm dorzálisan és 1,5mm laterálisan,

1mm-re a koponyalap felett vezettük be.

Kísérleteinkben az indometacin, naloxon, phenoxybenzamin és propanolol

intracerebroventricularis (icv.) adása céljából icv. Kanült építettünk a koponyába

1mm-re a bregma mögött, 1mm a sutura sagittalistól laterálisan nyílásával 3,5mm-re

a koponyafelszín alatt.

A koordinátákat a Paxinos és Watson által szerkesztett stereotaxiás atlasz alapján

21

határoztuk meg. [84] Az agyi vértérfogat mérése csak a hidrogén polarographiás

méréssel szinkron történt, abban az esetben, ha nem történt intracerebroventricularis

gyógyszeradás.

6.2 A regionális agyi véráramlás mérésre használt módszerek

A kétféle módszer alkalmazására azért került sor, mert a laser-Doppler módszer

ugyan a lokális véráramlásváltozás folyamatos detektálását teszi lehetővé, de a

módszerrel csak százalékos áramlásváltozásokat tudunk mérni, a kiindulási, steady-

state áramlást 100%-nak tekintve. A H2 gáz-clearance módszer ezzel szemben a

lokális szöveti véráramlás abszolút értékének meghatározására alkalmas metódus, de

mintavételi technika, így nem tudható, mi történik a véráramlással két egymást

követő mérés között.

6.2.1 Laser-Doppleres áramlásmérés

Alapja a monokromatikus lézerfény visszaverődése, mely a Doppler-elv értelmében

a mért visszaverő közegben haladó visszaverő anyag (jelen esetben a vörösvértestek)

áramlási sebességével arányos. A rendszer megfelelő kalibrálást követően az

áramlásváltozások folyamatos detektálására igen megbízhatóan alkalmazható

eljárás. Kísérleteinkben ezzel a módszerrel egyidejűleg két régióban a szenzoros

cortexben (annak felszínén) és a thalamusban mértünk véráramlást, stereotaxiás

készülékkel bevezetett tűelektród segítségével.

A mérés előnye, hogy adott területen, mely kb. 2mm3, az áramlásmérés

folyamatosan valósítható meg. Hátránya, hogy a mérőelektród beveztése után

kalibrálást igényel, mely után a kiindulási áramlásértéket száz százaléknak tekintve

lehet mérni az áramlás-változás nagyságát. Igen fontos ezen kívül az elektród

poziciójának állandósága. Lacza és munkatársai vizsgálata alapján a laser-doppleres

áramlásméréss esetén az akut NO-szintáz bénítás esetében a flow változás nagysága

függ a basalis áramlási érték nagyságától is.[62]

22

6.2.2 H2 gáz-clearance módszer

A hidrogén gáz inhaláción alapuló polarográfiás módszer kidolgozása és agyi

véráramlás mérésére alkalmassá tétele Aukland és munkatársai nevéhez fűződik az

1960-as évek elején. [6]

Inert gázok felhasználása a regionális agyi véráramlás mérésére feltételezi, hogy a

gáz vénás koncentrációja és a szöveti koncentrációja közötti equilibrium

pillanatszerű. Ez talán a legkisebb molekula tömegű hidrogén gáz (H2) esetében

teljesülhet a legideálisabban. Természetesen a szövet/vér megoszlási hányados

ismerete is fontos, mely a H2 gázra nézve a zsírszövetet kivéve gyakorlatilag 1. A

polarográfiás méréshez mérőelektródként 100 μm átmérőjű teflonnal szigetelt

platina elektródot használunk, melynek csúcsa 1mm-es szakaszon szigeteletlen,

referencia elektródként a kalomel vagy Ag/AgCl elektródot használunk. A mérés

során a molekuláris H2 gáz mérőelektród hegyén történő ionizációját regisztráljuk.

Az elektródon mérhető ionizációs áram nagysága függ az elektródra kapcsolt

feszültségtől (egy bizonyos feszültség értékig, majd e fölött már függetlenné válik),

valamint az oxidálható szubsztrát, a H2 gáz koncentráció-gradiensétől. (A szubsztrát

koncentráció a H2 gáz belélegeztetése előtt a mérőelektród felszínén 0). A

mérőelektródon mért áram erőssége egyenesen arányos a H2 koncentráció

gradiensével. In vitro vizsgálatok alapján e feltételek mind teljesülnek, ha a

mérőelektród feszültsége a kalomel elektródhoz képest 270mV. A biológiai

folyadékok ilyen feszültségkülönbség esetén nem tartalmaznak egyéb ionizálható

szubsztrátot, tehát a mérés a H2-re specifikus.

A mérés előnye, hogy a H2 belélegeztetés leállítását követően meginduló kimosási

görbe értékelése során a görbe alatti terület nagysága arányos a véráramlás

nagyságával, a módszerrel a véráramlás abszolút értékben, ml/1mg/min vagy

ml/100mg/min értékben kifejezhető.

A mérés korlátai:

A tű alakú Pt elektród bevezetése során a szúrcsatornának megfelelően egy henger

alakú területen devitalizált szövet keletkezik, mely nem vesz részt az anyagcserében.

Ez a devitalizált szövetrész általában nem vastagabb, mint 200 μm.

23

Az elektród környezetének elhalása diffúziós barriert képezhet a H2 gáz számára.

Mivel a devitalizált szövetrész anyagcseréje nulla, nem távolít el szubsztrátot a

keringésből. Egy bizonyos vastagságig ez a barrier nem okoz mérési pontatlanságot,

csak kisfokú késést a görbe megjelenésében. Mindazonáltal a diffúziós barrier

vastagságának mérésre gyakorolt hatása nagymértékben függ az adott terület

áramlásának értékétől. Gyorsabb áramlású területen a 600 μm átmérőjű devitalizáció

már mérési pontatlanságot eredményez, míg 100ml/100g/min alatti szöveti áramlás

esetén jelentősen nagyobb diffúziós barrier mellett is lehet korrekt mérést végezni.

6.3 Az agyi vértérfogat mérésére használt módszer

Kísérleteinkben a regionális agyi véráramlás mérése mellett a globális

(hemispherialis) agyi vértérfogat mérésére is sor került, illetve ezen agyi keringési

paraméter vizsgálata is központi szerepet kapott. Mérése viszonylag olcsó,

megbízható és nagy pontosságú módszerrel, a fotoelektromos módszerrel történt.

A fotoelektromos módszert Tomita és munkatársai az 1970-es években fejlesztették

ki macskákon [121], melyet Sándor Péter holland munkatársaival 1986-ban

patkányok vizsgálatára adaptált [101]. Saját kísérleteinkben mi ez utóbbi, módosított

mérési módszert használtuk.

A mérési összeállítás egy 548 nm-es hullámhosszú tartományra szűrt fényt emittáló

mikrolámpából, és egy szilikon fotódiódából áll. A lámpát a koponya hátsó részén

nyitott nyíláson keresztül vezetjük a két hemispherium közé, a fotodiódát az arcus

zygomaticus felett helyezzük a megnyitatlan koponyafelszínre, ott fogászati

cementtel rögzítjük, és a környezeti fényhatásoktól izoláljuk. A módszer alapja a

Lambert-Beer törvény, mely szerint egy adott fény intenzitása egy közegen

áthaladva a következő törvényszerűség szerint csökken:

I=I0*eE*L Ahol: I: az áthaladt fény intenzitása

I0: a közegbe belépő fény intenzitása

E: a közeg extinkciós koefficiense

24

L: a közeg vastagsága

Ha a fényforrás az agyszövetet világítja meg, akkor az extinkciót okozó hatást két

nagy komponensre bonthatjuk: az agyszövetre és a vérre. Ebben az esetben a fenti

egyenlet átírható:

I=I0*e(Eb*l+Et*L) alakra, ahol: Eb: a vér extinkciós koefficiense, mely főleg a hemoglobin okozta

abszorpcióból és a vörösvértest membránjának szóródásából származik

l: az átvilágított vérmennyiség vastagsága

Et: a szöveti extinkciós koefficiens

L: a szövet vastagsága

A szövetekben található vért sóoldattal helyettesítenénk, azaz l=0, vagy

gyakorlatiasabb megfogalmazásban L>>l, akkor az egyenlet helyére a következőt

írhatjuk:

I=It=I0*eEt*L

A fenti két egyenlet hányadosa logaritmikus transzformációt követően a

következőképpen alakul:

lnIt-b-lnIt=-Eb*l vagy ln(It/It-b)=Eb*l Ez az egyenlet fejezi ki a vér okozta extinkciós faktort a szövetben. Tekintve, hogy

It/It-b és Eb kísérleti úton meghatározható, ezek után az agyi vértérfogat a teljes

agyszövet százalékában kifejezhető:

CBV%=100*l/L=100* ln(It/It-b)/( Eb *L) Az egyenlet idő szerinti deriváltja:

ΔCBV%=-K*( ΔIt-b/It)

Ahol K= 100/(Eb *L). Ezen egyenlet alapján azt mondhatjuk, hogy amennyiben

Eb, It és L állandóak egy kísérlet során, úgy megfelelő kalibrálás után, ha a polaritás

ellentétes a mért ΔIt-b gyakorlatilag ΔCBV mérést jelent.

It és L állandóságát biztosítja az a tény, hogy a mérési összeállításban a fényforrás és

25

a jelfogó dióda közötti távolság állandó, ezek rögzítve vannak.

Az Eb állandóságát a hematokrit állandóságával biztosíthatjuk legjobban, tekintve,

hogy legnagyobb mértékben ettől függ.

Az Eb –t in vitro kísérletekben határozták meg úgy, hogy különböző vastagságú

véroszlopok által abszorbeált fényt mértek fiziológiás sóoldattal, mint vakkal

szemben. Az áteresztett fény intenzitása és a véroszlopok vastagsága közötti

összefüggés lineárisnak bizonyult, az egyenes meredeksége egyedül a hematokrit

függvénye volt, nem függött, pl. a vér oxigenizáltsági fokától, vagy egyéb fiziko-

kémiai tulajdonságától sem.

Az L értékét post mortem méréssel határozták meg, és nagyszámú vizsgálat után

adott súlytartományra (az állatok tömegére) lehetett megadni a lámpa-dióda

távolságot. És végül szintén nagyszámú mérést alapul véve meghatározható az agyi

vértérfogat adott speciesre vonatkozó normál átlagértéke, ez szolgál a kalibráció

alapjául.

A mérés kezdetén egy ún. „on-off” kalibráció történik, fiziológiás körülmények

között. Ez a lámpa ki és bekapcsolt állapota közötti fényintenzitás-különbség

meghatározását jelenti. Ezután a lámpát bekapcsolt állapotban tartva a fotódiódán

mért jelintenzitás folyamatos „vörösvértest-massza” mérést tesz lehetővé, mely

alapján a CBV kiszámítható.

A módszerrel mért eredmények jól korrelálnak a radioaktív izotópot, mint tracert

használó módszerekkel kapott adatokkal. A metódus előnye, hogy jóval olcsóbb,

nem igényel speciális felszereltséget a mikrolámpán és a fotodiódán kívül, és a CBV

folyamatos mérésével lehetőséget ad a hemispherialis vértérfogat-változások

dinamikájának követésére.

6.4 Alkalmazott fájdalommodell

A fájdalominger modellezésére a nervus ischiadicus elektromos ingerlését

választottuk. Ehhez az egyik oldali nervus ischiadicust preparáltuk szabaddá, majd

transsectio után bipoláris ingerlő elektródra helyeztük a centrális részt. Az ideget a

26

kiszáradás ellen paraffin olajjal védtük a kísérlet ideje alatt. A fájdalmas stimulusok

generálásához S44 ingerlőt (Grass Instruments, Quincy, MA, USA) alkalmaztunk,

30V, 5Hz és 0,5ms-os négyszögimpulzussal. Ezeket az ingerlési paramétereket azért

választottuk, mert mások korábbi elektrofiziológiai mérései bizonyították, hogy ezen

paraméterekkel történő ingerlés a C-rostok egyértelmű aktivitás-fokozódásához

vezet. [85]. Az ingerlés 2 perc időtartamú volt, ez az időtartam még nem okoz

szervkárosodást, így az ingerlés ismételhetővé válik, viszont elég hosszú ahhoz,

hogy keringési hatásai kialakuljanak és állandósuljanak. (Néhány esetben nem-

fájdalmas ingerlést is alkalmaztunk, ekkor az ingerlési paraméterek: 0,2V, 5Hz,

0,5ms voltak).

6.5 Felhasznált gátlószerek és oldatok

A kísérletek során több, az „activation-flow couplingban” feltételezhetően szereppel

bíró vazoaktív anyag szerepét vizsgáltuk, azok specifikus gátlószereinek

segítségével.

Az L-arginin-NO rendszer szerepének jelentőségét 30mg/tskg intravénásan adott L-

NAME-mel (L-ω-nitro-L-arginin metilészterrel) vizsgáltuk, mely a NOS szelektív

inhibitora, és előzetes vizsgálataink alapján ebben a dózisban az enzim hatását

szignifikánsan gátolja [104].

A ciklo-oxigenáz enzim (COX) gátlószerei közül vizsgálatainkban az indometacint

alkalmaztuk 10μg/μl-es intracerebroventricularisan microinjekció formájában.

Az endogén opioid rendszer szerepének vizsgálatához naloxon-t alkalmaztunk

8,57μg/μl koncentrációban szintén intracerebroventricularisan.

A K+ csatornák szerepének tisztázása céljából K+ csatorna blokkolóként

glibencamidot használtunk 1μg/μl dózisban, intracerebroventricularisan.

A fájdalominger okozta szimpatikus idegrendszeri aktiválódás hatásainak

vizsgálatához α-receptor bénítóként phenoxibenzamint alkalmaztunk 5μg/μl

dózisban intracerebroventricularisan, míg β-receptor bénításhoz propanololt, 2μg/μl

dózisban szintén intracerebrovantricularisan.

27

Az alkalmazott gyógyszerek oldószerei, hordozóanyagi a következők voltak:

L-NAME: fiziológiás sóoldat; indometacin: 0,1N NaOH; glibencamid : 20%

DMSO+ 80% mesterséges liquor (CSF); phenoxibenzamin:50% etanol; propanolol

és naloxon: mesterséges liquor (CSF). A mesterségesen előállított liquor

cerebrospinalist Kitazano és munkatársainak adatai alapján készítettük. [53]

6.6 Kísérleti protokoll

A kísérletek során a standard sebészi preparálást követően minden állatnál kb. 10-20

perces fiziológiás körülmények között eltöltött idő következett. Ez után legalább két

ízben regisztrálásra került a vizsgálni kívánt agyi régió lokális szöveti véráramlása,

illetve az agyi vértérfogat steady-state értéke.

Ezt követően került sor a fájdalominger kiváltására, melyet a nervus ischiadicus 2

perces ingerlésével (30V, 5 Hz, 0,5ms) értünk el. Az ingerlési időszak alatt

meghatároztuk a regionális agyi véráramlás és az agyi vértérfogat értékeit, valamint

a szimultán regisztrált hemodinamikai paramétereket és a vérgáz értékeket. Az

ingerlés befejeztével kb. 20 perces nyugalmi időszak következett, amikor a

szisztémás cardiovasculáris paraméterek a nyugalmi állapotba visszatértek, ekkor

újra megismételtük az áramlás- és vértérfogatméréseket.

A vizsgálni kívánt gátlószerek intravénás vagy intracerebroventricularis adására ezt

követően került sor. Az intracerebroventricularisan adott anyagokat 3,5-10μl

mennyiségben, kb. 1 perc alatt adtuk be.

A gyógyszerhatás kialakulása után, (mely gyógyszertípusonként változó időpontban

következett be), megismételtük a véráramlás- és vértérfogatméréseket, majd

ismételten fájdalomingert alkalmaztunk az előbbi ingerléssel mindenben megegyező

módon. A fájdalominger kiváltását 20 perccel követően végül ismét történt egy

kontroll áramlás- és vértérfogatmérés. [1.ábra]

28

Kontroll Ingerlés (2 perc)30V,5Hz,0.5ms Kontroll

A vizsgált anyag iv. vagy icv. adása

Kontroll Ingerlés (2 perc)30V,5Hz,0.5ms

Kontroll

1. ábra: Kísérleti protokoll: A szürke mezők a regionális agyi véráramlás mérés

sorrendjét mutatják. (az agyi vértérfogat mérése folyamatos volt.)

Kísérleteinkben a cortex és a thalamus regionális véráramlásváltozásainak laser-

Doppler technikával történő mérése során a mérőelektródok az ingerelt n.

ischiadicushoz viszonyítva contralateralisan helyezkedtek el. A különböző

gátlószerek, valamint a homológ vérkészítmény transfúzióját is ebben a kísérleti

összeállításban alkalmaztuk.

A szomatikus fájdalomingerek okozta agyi vértérfogat változások vizsgálata során

az ingerelt nervus ischiadicushoz képest mind a contralateralis, mind az ipsilateralis

hemispheriumban folyamatosan mértük a CBV-t és ezzel egyidejűleg

contralateralisan a thalamus, vagy a hypothalamus regionális véráramlását. Ezekben

a kísérletekben a véráramlás mérés a H2 gáz-clearance módszerrel történt.

Annak bizonyítására, hogy a perifériás szomatikus ingerlés az általunk vizsgált agyi

régiók centrális neuronjaiban valóban jelentős aktivitásfokozódást okozott, az

29

állatok egy csoportjánál Fos-antigén kimutatására alkalmas immunhisztokémiai

festést alkalmaztunk. A c-fos protooncogen a neuronokban halmozott depolarizációt

követően expresszálódik, terméke a Fos fehérje immunhisztokémiai módszerekkel

kimutatható az agyszövetben, így a c-fos expresszió igen szenzitív és megbízható

markere az ingerlést követő neuronális aktiválódás fokozódásának. [15] Ezen

kísérleteinkben a n. ischiadicus ingerlését követően, az állatokat intracardiális fixáló

oldattal perfundáltuk, mely 4% paraformaldehydet és 15% tömény pikrinsavat

tartalmazott 0,1mol/l foszfát pufferben (pH=7,6). Az agyat eltávolítás után

folyékony nitrogénbe helyeztük és 40 μm vastagságú coronalis szeleteket

készítettünk. A Fos immunhisztokémiai vizsgálata rutin immunoperoxidáz

technikával történt, ABC Kit segítségével (Vector Labs, Burlingame, CA, USA). A

Fos antitest (Oncogene Science, Cambridge, MA, USA) 1:2000 hígítású volt.

Annak a kérdésnek a tisztázására, hogy a mért áramlásváltozások a fájdalominger

okozta szisztémás artériás középnyomás (MAP) emelkedés következményeként

jönnek-e létre, az állatok egy csoportjánál a nervus ischiadicus ingerlés helyett

gyors, homológ vértranszfúziót adtunk, mellyel a fájdalomingerhez hasonló

nagyságú szisztémás artériás vérnyomás-emelkedést értünk el. Az e

nyomásemelkedés ideje alatt mért agyi véráramlási értékeket a fájdalominger során

kapott áramlási értékekkel hasonlítottuk össze.

6.7 Statisztikai analízis

A kísérletek során vizsgált véráramlásmérési adatokat a mérés ideje alatt analóg

módon polygraphon és ezzel egyidejűleg digitális módon, on-line számítógéppel is

rögzítettük. A regionális agyi véráramlás értékei és ennek változásai a kísérletek egy

részében a H2 gáz-clearance görbe meredekségéből, részint a LD görbéből került

meghatározásra. Az ingerlés 2 perces időtartama alatt regisztrált áramlási és

vértérfogat paramétereket a vérnyomás és szívfrekvencia értékeikkel az ingerlés

előtti értékekkel, mint kontrollal hasonlítottuk össze. Az LD-áramlás mérés

alkalmával, az ingerlés során nyert áramlásértékeket az ingerlés előtti áramlásérték

30

százalékában fejeztük ki, a H2-gáz-clearance technikával történt véráramlásmérés

során, pedig az ingerlés előtti és alatti abszolút áramlásértéket hasonlítottunk össze.

A statisztikai analízis során részben Student egymintás t-tesztjét, részben a

kétszempontú ANOVA-t alkalmaztuk, post hoc tesztként a Newman-Keuls-tesztet

használva.

7 Eredmények

7.1 Szomatikus fájdalominger hatása a regionális agyi

véráramlásra

A C-fos expressziós immunhisztokémiai vizsgálat során a fájdalomingernek kitett

állatok thalamusának intralaminaris magvaiban, a periaquaductalis

szürkeállományában, az intralaminaris thalamusmagvakban és a szenzoros

cortexben emelkedett C-fos expresszió volt észlelhető, c-fos aktivitás ugyanakkor

alig volt észlelhető az álműtött, nem ingerelt, kontroll állatokon, és a nem-fájdalmas

paraméterrel ingerelt állatokban.[2.ábra]

31

2. ábra: C-fos immunhisztokémiai vizsgálat. A: A vizsgált agyterületek átmetszeti

képe tájékozódás céljából. B: Áloperált kontroll állat. C: Nem fájdalmas ingerlésnek

kitett állat. D: fájdalmas paraméterekkel ingerelt állat. MD: mediodorsalis thalamus

magvak; CM: centrum medianum thalami; D3V: a 3. agykamra dorzális része; PV:

paraventricularis thalamus magvak; PC: paracentralis magcsoport

A fájdalominger minden vizsgált agyi régióban azonnali, markáns

áramlásfokozódást váltott ki, mely 5-20sec időtartam alatt valamelyest csökkenve

egy plateau szintet ért el. A 120 másodperces ingerlés végeztével az áramlási

értékek visszatértek az eredeti normál értékre [3.ábra].

32

3. ábra. Eredeti reprezentatív regisztrátum, mely egyszerre mutatja a corticalis

(cBF) és thalamicus (tBF) véráramlás laser-Doppler technikával mért változásait,

valamint a szisztémás artériás középnyomás és a szívfrekvencia értékek szimultán

változását. A szaggatott vonal az ingerlés időtartamát jelöli.

Az ingerlés okozta átlagos áramlás emelkedés a laser-Doppleres áramlásmérés során

a cortexben 47±4% (p<0,01, n=44), a thalamusban 44±3% (p<0,01, n=44) volt. A

hidrogén-gáz clearance technikával végzett mérés alapján a lokális szöveti

véráramlás a thalamusban (tBF) 0,67±0,1 ml/g/min-ről 1,32±03, ml/g/min-re nőtt

(n=8, p<0,05), a hypothalamusban (hBF) pedig 0,7±0,3 ml/g/min-ről 1,03±0,3

ml/g/min-re változott (n=6,p<0,05).

Az ingerlés során mind a MAP, mind a HR szignifikánsan emelkedett, MAP: 97±2

Hgmm-ről 131+2 Hgmm-re (p<0,01), HR 511±5 bpm-ről 538±5 bpm-re (p<0,01).

[4. Ábra]

33

4. ábra: A cortex (cBF) és a thalamusz (tBF) áramlásfokozódása és a szisztémás

artériás nyomás (MAP) és a szívfrekvencia (HR) emelkedése a n. ischiadicus

ingerlése során. n=44, p<0,01

Az artériás középnyomás és szívfrekvencia változások dinamikája a regionális

áramlásváltozásokéhoz hasonló. A vizsgálataink során alkalmazott két különböző

véráramlásmérési metodika lehetővé tette, hogy míg a cortexben és a thalamusban

LD-probe segítségével az áramlásváltozások dinamikáját (az áramlásváltozás

folyamatosan mért, %-ban kifejezett értékét detektáljuk), addig a thalamusban és a

hypothalamusban a H2-gáz clearance módszerrel az áramlás abszolút értékeit is meg

tudjuk határozni. A hypothalamus mediobasalis területén és a hypothalamusban mért

abszolút véráramlási értékeket az 5. ábra mutatja.

cBF

0 50

100 150 200

kontroll ingerlés

tBF

0

50

100

150

200

kontroll ingerlés

MAP

0 50

100 150 200

kontroll

ingerlés

HR

450

500

550

600

kontroll ingerlés

p<0,01 p<0,01

p<0,01 p<0,01

% %

Hgmm 1/perc

34

0

0,5

1

1,5

kontroll1 ingerlés1 recovery1 kontroll2 ingerlés2 recovery2

rCB

F (m

l/g/m

in)

Thalamus Hypothalamus

L-NAME

* *

***

***

**

**

5. ábra A kontroll körülmények között történt ingerlés, az L-NAME adás, illetve az L-

NAME adását követő ingerlés hatása a hypothalamus (n=6) és a thalamus (n=8)

véráramlására. Az ingerlés szignifikáns áramlásemelkedést hoz létre mindkét

régióban (*p<0,05), melyet a NOS bénító L-NAME nem tud megakadályozni, csak

csökkenteni (*** p<0,05). Ugyanakkor a NOS bénítása önmagában szignifikáns

áramláscsökkenést okozott mindkét régióban (**p<0,05).

A szomatikus afferens C-rost ingerlés alatt a PaO2, pCO2 és pH értéke gyakorlatilag

változatlan volt és, végig a normál, fiziológiás tartományban maradt. (1. táblázat)

előtt Alatt Ingerlés

n

Art. pH 7,40±0,03 7,40±0,04 44

PaCO2 (Hgmm) 35,1±2,4 34,9±3,0 44

PaO2 (Hgmm) 114,9±17,8 115,6±16,9 44

1. táblázat A fenti paraméterek egyike sem változott szignifikánsan az ingerlés

hatására. (Átlag±SEM)

35

7.2 Szomatikus fájdalominger hatása a teljes hemispherialis agyi

vértérfogatra

Az ingerlés okozta regionális áramlásváltozásokkal egyidejűleg az agyi vértérfogat

nem változott szignifikánsan a nervus ischiadicus ingerléshez képest sem

ipsilateralisan, sem contralateralisan. A szisztémás NOS-blokád azonban

önmagában szignifikánsan csökkentette az agyi vértérfogat steady-state értékét,

(ipsilateralisan 5,7 ± 1,3 vol% ról 4,58 ± 1,6 vol%-ra, p=0,017, n=6 és

contralateralisan 5,05 ± 0,6 vol%ról 4,24 ± 0,9 vol%-ra, p=0,002, n=12) Az

ischiadicus ingerlés az NOS-blokádot követően sem befolyásolta az agyi

vértérfogatot [6. ábra]

2

3

4

5

6

7

kontroll1 ingerlés1 recovery1 kontroll2 ingerlés2 recovery2

CB

V (té

rfog

at%

)

ContralateralishemispheriumIpsilateralishemispherium

*

L-NAME

*

6. Ábra. A fájdalmas szomatikus ingerlés során az agyi vértérfogat (CBV) mindkét

oldali hemispheriumban változatlan marad. Ezt nem változtatja meg az L-arginine-

NO rendszer L-NAME-mel történő kikapcsolása sem. Az L-NAME ugyanakkor az

ingerléstől függetlenül, önmagában szignifikánsan csökkenti mindkét

hemispheriumban a CBV steady-state értékét (p<0,05).

36

7.3 Nem fájdalmas szomatikus ingerlés és az ingerlés-független

vérnyomás-emelkedés hatása a regionális agyi véráramlásra

A nem fájdalmas paraméterrel történt ischiadicus ingerlés, kísérleteinkben (0,2V,

5Hz, 0,5ms) nem hozott létre szignifikáns áramlásváltozást, sem a cortexben, sem a

thalamusban. A cBF mindössze -0,3±5,1%-kal (n=6), a tBF pedig +0,2±3,0%-kal

(n=6) változott a ingerlés előtti, nyugalmi értékekhez képest.

Az állatok egy csoportjában gyors intraarterialis homológ vértranszfúzióval a

fájdalmas ingerléshez hasonló mértékű (ΔMAP=35,7±3,8%) szisztémás artériás

nyomásemelkedést hoztunk létre (ΔMAP=30,7±5,5%). A gyors transzfúzió-okozta

nyomásemelkedés a cortex területén áramlásfokozódást okozott (ΔcBF=18,4±5,5%;

n=8, p<0,05), bár ennek mértéke nem érte el a fájdalominger okozta corticalis

áramlásváltozás felét sem. A thalamus véráramlását ezzel egyidejűleg a gyors

transzfúzió nem változtatta meg. (ΔtBF=2,6±3,0%; NS, n=8).

7.4 Mediátor anyagok lehetséges szerepe a szomatikus

fájdalominger-okozta regionális agyi véráramlás- és

vértérfogat-változásokban

A β-receptor bénító propanolol és a K+ csatorna blokkoló glibencamid

intracerebroventricularis adása szignifikánsan csökkentette a fájdalominger okozta

áramlásfokozódást, mind a cortexben, mind a thalamusban [7.ábra]. Propanolol

adását követően a cBF-ben az ingerlés okozta áramlásnövekedés 14,3±4,6%-kal

(n=8; p<0,001), a tBF emelkedés 12,2±5,1%-kal (n=8, p<0,05) csökkent. A

glibencamid a fentiekhez hasonlóan, de még jelentősebben, szintén statisztikailag

szignifikánsan csökkentette mindkét régió ingerlés-okozta áramlásnövekedését, cBF

22,2±6,8%-kal (n=10 p<0,01), a tBF 18,8±5,4%-kal (n=10 p<0,01) csökkent.

Az NO-szintáz bénító L-NAME hatása régiónként különbözőnek bizonyult. A

NOS-blokádnak a cortexben nem volt szignifikáns hatása az ingerlés okozta

37

áramlásemelkedésre (-10,9±6,9%, n=6 p=0,1), [7.ábra]. A thalamusban a L-NAME

utáni ingerlés áramlás fokozó hatása szignifikánsan, 14,8±2,7% csökkent. [7. ábra]

Megjegyzendő azonban, hogy ez az emelkedés csak mintegy 50%-a a NOS-blokád

előtti ingerlés okozta áramlásnövekedésnek (5.ábra). A hypothalamusban a

szisztémás NOS-blokád után is emelkedett a véráramlás (0,48 ± 0,2 ml/g/percről

0,52 ± 0,3 ml/g/percre), azonban ez jelentősen elmaradt az L-NAME előtti 0,70 ±

0,3 ml/g/percről 1,03 ± 0,3 ml/g/percre történő emelkedéstől (p=0,007, n=6).

[5.ábra]

Az indometacin, a naloxon és a phenoxybenzamin nem okozott szignifikáns

változást az ingerlés-okozta áramlásnövekedésben, egyik régióban sem. [7. ábra, 2.

táblázat]

Gátlószer ΔcBF ΔtBF n

Propanolol -14,3±4,6 * -12,2±5,1% # 8

Glibencamid -22,2±6,8% * -18,8±5,4 * 10

L-NAME -10,9±6,2% NS -14,8±2,7% * 6

Indometacin +6,7±7,3% NS -9,6±6,5% NS 6

Naloxon +7,0±9,5% NS -1,0±4,4% NS 7

Phenoxybenzamin +0,7±8,3% NS -0,8±8,2% NS 7

2. táblázat. Az egyes gátlószerek hatása a cortex (cBF) és a thalamus (tBF)

fájdalominger okozta áramlásnövekedésére, (*p<0,01; #p<0,05).

Külön említést érdemel az NOS-blokád hatása az agyi vértérfogatra. A CBV

szomatikus fájdalominger során rendkívüli állandóságot mutatott és ezen nem

változtatott egyik oldali hemispheriumban sem a NOS-blokád. A CBV ingerlés

hatására ipsilateralisan 5,68±1,42 vol%-ról csak 6,07±1,42 vol%-ra változott

(p=NS), contralateralisan pedig 5,02±0,6 vol%-ról 5,21±0,58 vol%-ra (p=NS).

Ugyanez L_NAME hatás alatt ipsilateralisan 4,58 ± 1,6 vol%-ról 4,6 ± 1,3 vol%-ra

nőtt (p=NS), míg contralateralisan 4,24 ± 0,9 vol%-ról, 4,4 ± 0,85 vol%-ra változott

(p=NS).[6.ábra]

38

7. ábra Az egyes gátlószerek hatása a fájdalom-okozta áramlásfokozódás mértékére

és annak irányára (a csökkentés negatív, a növekedés pozitív irányban feltüntetve) a

cortexben és a thalamusban. IMA: Indometacin, NLX: naloxon, PRO: propanolol,

PBA: phenoxybenzamin, GLI: glibencamid. (*p<0,05; **p<0,01, n=ld. 2. táblázat).

A fájdalominger okozta MAP és HR emelkedést egyik gátlószer sem befolyásolta

cBF

-30

-20

-10

0

10

L-NAME IMA NLX PRO PBA GLI

% ** *

tBF

-30

-20

-10

0

10

L-NAME IMA NLX PRO PBA GLI

% ** * **

39

szignifikánsan jelezvén, ezek, az alkalmazott dózisban intracerebroventricularisan

adva nem fejtenek ki jelentős szisztémás keringési hatást. [3. táblázat]

3. táblázat. ΔMAP = a szisztémás artériás középnyomás változása; és ΔHR = a

szívfrekvencia változása a nervus ischiadicus ingerlése során. Az értékek

átlagot±SD-t reprezentálnak Az alkalmazott gyógyszerek egyike sem befolyásolta

szignifikánsan az ingerlés okozta MAP és HR emelkedést.

8 Megbeszélés

8.1 Fájdalominger hatása a regionális agyi véráramlásra

Kísérleteink során akut, szomatikus fájdalomingert váltottunk ki a nervus

ischiadicus elektromos ingerlésével. A centrális neuronok perifériás fájdalominger

hatására bekövetkező aktivitásfokozódására a thalamus, a cortex, és a hypothalamus

területén a C-fos immunhisztokémiai vizsgálat szolgáltatott neuroanatómiai

bizonyítékot. A neuronális aktiválódást eredményeink szerint jelentős, statisztikailag

szignifikáns regionális véráramlásfokozódás követte valamennyi vizsgált agyi

régióban. E változással egyidejűleg a globális agyi vértérfogat az ingerlés során

meglepő állandóságot mutatott, a gCBV nem változott szignifikánsan egyik

féltekében sem. Noha a fájdalominger az artériás középnyomás emelkedésével járt

együtt, a regionális agyi véráramlásváltozások nem magyarázhatóak pusztán a

perfúziós nyomás emelkedésével. Ennek bizonyítéka, hogy gyors, homológ

vértranszfúzióval az ingerlés során észlelt nyomásemelkedéshez hasonló mértékű

vérnyomás-emelkedést létrehozva nem sikerült az ingerléssel kiváltható

Δ MAP (Hgmm) Δ HR (1/perc) Alkalmazott gyógyszer

előtte utána előtte utána

n

L-NAME iv. 26,9±7,2 17,1±10,0 15,2±12,8 8,3±8,6 20 Indometacin icv. 28,5±6,4 28,2±8,8 27,7±20,3 21,2±9,1 6

Naloxon icv. 36,6±8,9 34,3±12,2 18,6±20,8 18,3±7,5 7 Propranolol icv. 34,5±10,9 31,2±12,4 26,9±21,7 25,2±20,4 8

Phenoxybenzamin icv 37,4±8,5 39,5±13,9 29,5±21,3 33,5±23,2 7 Glibenclamid icv. 35,2±11,8 28,4±13,9 29,4±21,5 32,6±33,9 10

40

véráramlásváltozásokhoz hasonló regionális áramlásnövekedést kiváltani: a

corticalis véráramlás csak kismértékben növekedett, a thalamicus véráramlás pedig

egyáltalán nem változott. Ezért feltételezhető, hogy a fájdalomingertől függetlenül

létrejött nyomásemelkedés során vizsgált régiók véráramlásának változatlanságát,

vagy kisebb fokú emelkedését valószínűsíthető, hogy specifikus vazokonstriktor

autoregulációs mechanizmusok biztosítják.

A kísérletek során észlelt, fájdalominger-okozta regionális agyi

véráramlásfokozódás létrejöttében regionálisan különböző vazodilatátor

mechanizmusok játszhatnak szerepet. Eredményeink arra utalnak, hogy a

szimpatikus β-receptorok aktiválódása és a K+ csatornák aktiválódása minden

bizonnyal szerepet játszik az ingerlés okozta thalamikus, és a corticalis

áramlásfokozódásban: előbbiek propanolollal, az utóbbiak glibencamiddal történő

blokkolása ugyanis a cortexben és thalamusban egyértelműen csökkentette a

szomatikus fájdalomingerek regionális agyi áramlásfokozó hatását. Az L-arginin-

NO rendszer szerepe is szignifikáns lehet a thalamicus és hypothalamicus régiókban,

ahol a NOS blokkolása szignifikánsan szűntette az ingerlés lokális áramlásfokozó

hatását, míg ez a szerep a szenzoros cortexben nem tűnik jelentősnek. A szimpatikus

α-receptorok, a COX-enzim végtermékei és az endogén opioidok eredményeink

szerint nem játszanak szignifikáns szerepet a fájdalom-indukálta regionális agyi

véráramlásnövekedésben.

Mint már említettük, az akut fájdalominger okozta agyi aktiválódás

neurohisztológiai bizonyítékát kísérleteinkben a thalamus intralaminaris magvainak,

a periaquaductalis szürkeállományának, az intralaminaris thalamusmagvaknak és a

szenzoros cortexnek emelkedett C-fos expressziója adta. Ugyanakkor a kontroll,

nem ingerelt állatok, vagy a nem fájdalmas paraméterekkel történő ingerlés után

végzett C-fos immunhisztokémiai vizsgálat e régiókban nem mutatott hasonlóan

magas c-fos expressziót.[2. ábra] Bullitt és munkatársai, valamint Redburn és

munkatársai a mi adatainkhoz hasonlóan (fájdalommal nem járó ingerlés esetén)

nem észleltek C-fos expresszió emelkedést, míg a fájdalmas ingerlés kifejezett c-fos

expressziót idézett elő. [15, 92]

41

Az általunk vizsgált régiók nyugalmi véráramlás- és a nyugalmi agyi vértérfogat

értékei jól korreláltak azon értékekkel, melyeket akár munkacsoportunk, akár mások

korábban mértek. [79, 100] A fájdalmas ingerléssel létrehozott neuronális aktivitás-

fokozódást kísérleteinkben minden vizsgált agyi régióban a regionális agyi

véráramlás növekedése követte.

Ezzel szemben a nem-fájdalmas ingerléssel nem sikerült detektálható

véráramlásváltozást létrehozni. Ez a megfigyelésünk nem egyezik Northington és

munkatársainak adataival, akik korábban nem fájdalmas szomatoszenzoros

stimulációt követően az L-arginin rendszeren keresztül mediált corticalis

hyperémiáról számoltak be [79]. Az eltérést esetleg magyarázhatja, hogy a LD

áramlásmérés érzékenysége talán nem elegendő ahhoz, hogy igen kismértékű

áramlásváltozásokat is detektáljon, szemben a Northingtonék kísérletében

alkalmazott microdialízis módszerrel. Ez a tény ugyanakkor arra is utalhat, hogy

fájdalmas ingerléssel valószínűleg nagyobb, könnyebben detektálható

áramlásváltozást érhetünk el, mint a nem fájdalmassal, és az is, hogy a nem

fájdalmas ingerek kizárólag az érzőcortex kisebb, szomatotópiás területén hoznak

létre hiperaemiát.

Az irodalomban a nem-fájdalmas ingerlés okozta neuronális aktiválódást és az ezt

követő véráramlás változásokat több munkacsoport is extenzíven vizsgálta

[4,25,28,64,73]. A fájdalom okozta áramlásváltozásokról ezzel szemben elenyésző

számban születettek adatok. Ennek egyik lehetséges magyarázata talán a fájdalmas

ingerlést követő szisztémás keringési változások „zavaró”, kísérleti értékelést

nehezítő hatásában keresendő.

A homológ vér transzfúziójával létrehozott MAP emelkedés kísérleteinkben a

thalamusban nem okozott szignifikáns áramlásváltozást, és a fájdalomingerrel

kiváltott áramlásfokozódáshoz viszonyítva csak kis mértékben fokozta a corticalis

véráramlást. Ezek alapján feltételezhető, hogy az emelkedett perfúziós nyomást

helyi autoregulációs mechanizmusok ellensúlyozzák, melyek gátolják az artériás

nyomásemelkedésének direkt áramlásfokozó hatását. Ezt a gondolatmenetet követve

valószínűsíthetjük, hogy a fájdalominger okozta regionálisan különböző mértékű

42

áramlásváltozások létrejöttében esetleg specifikus, lokális vazodilatátor

mechanizmusok is részt vehetnek, melyek biztosítják az éppen aktivált

neuronpopuláció fokozott vérellátási igényét. A mechanizmus létezésének

lehetőségét több olyan munkacsoport közlései is felvetik, melyekben az ingerlés

nem-fájdalmas paraméterekkel történt [25,28,29,64,73]. Szemben a fájdalominger

okozta neuronaktiváció, anyagcserefokozódás és lokális áramlásfokozódás

mechanizmusával, mellyel kapcsolatban igen szegényes az irodalom [1,21,103].

Ezekben a vizsgálatokban a fájdalominger okozta MAP változásokat vagy a

gerincvelő T1 szegmensének transzszekciójával előzték meg [1,21], vagy a MAP

értékét a fájdalmas ingerlés során reservoir rendszer segítségével tartották állandó

szinten. [103] Ezen vizsgálatok ugyan demonstrálták, hogy a fájdalom-inger okozta

áramlásváltozás létrehozható úgy is, hogy közben a MAP értéke állandó marad, de

azon lehetséges mechanizmusokról, illetve mediátorok molekulák felderítésére,

melyek az rCBF fokozódásáért felelősek lehetnének, nem tettek kísérletet.

Magunk, kísérleteink során ezen lehetséges mechanizmusok közül a perivaszkuláris

szimpatikus idegeken keresztül megvalósuló hatásokat, az endogén opiátok szerepét,

az L-arginin-NO rendszer jelentőségét illetve a ciklooxigenáz enzim

produktumainak és az ATP-szenzitív K+ ion csatornáknak a szerepét vizsgáltuk.

8.1.1 Szimpatikus neuronális mechanizmusok szerepe

A nervus ischiadicus stimulálásával létrehozott fájdalominger az autonóm

idegrendszer szimpatikus rostjainak aktivációja révén a szívfrekvencia és a

szisztémás artériás vérnyomás emelkedéséhez vezet. Ezzel egyidőben a ganglion

stellatumból és a ganglion cervicale superior területéről induló perivascularis

szimpatikus idegrostok axonterminalisai a cerebrovascularis rendszerben az agyi

erek simaizomzatának tónusát is megváltoztatják.

Az agyi erek szimpatikus innervációjának kérdése az irodalomban sokáig

ellentmondásosnak tűnt. Ennek fő oka, hogy a kérdést vizsgáló neves

kutatócsoportok a különböző állatfajokban sokszor egymásnak teljesen ellentmondó

eredményre jutottak.[54,95,60,47,16] Az 1990-es évek végére egyértelművé vált,

hogy az agyi erek szimpatikus innervációjának kétségtelen és egyértelmű

43

neuroanatomiai és neurophysiologiai bizonyítékai léteznek. Perivascularis

idegvégződéseket igazoltak az agyi erek simaizomzatának közvetlen közelében,

[86,33] bizonyították hogy, ezen idegek axonterminalisai többféle neurotranszmittert

tartalmaznak, melyek stimulus hatására felszabadulnak; [11,98,32] az érfalakon

olyan, specifikus receptorokat izoláltak melyek ligandjai a korábban kimutatott

neurotranszmitterek [119,111,16]. A neuroanatómiai-neurokémiai bizonyítékok

alapján valószínűsíthető, hogy a fenti struktúrák nemcsak az érfal funkció nélküli

dekorációi, hanem az agyi erek neuronális kontrolljának aktív részesei.

Ezen felismerések azért fontosak, mert a Roy-Sherrington által 1890-ban ismertetett

metabolikus hipotézis nem képes teljesen megmagyarázni a centrális neuronok

aktiválódása következtében létrejövő rCBF változásokat, mert (1) az rCBF jóval

nagyobb mértékben nő, mint azt a neuronális aktivitás mértéke magyarázhatná, (2) a

lokális véráramlás időben sokkal gyorsabban megnő, mint azon vazodilatátor

anyagcsere végtermékek lokális koncentrációja, melyek az áramlásnövekedésért

felelősek lehetnének. Ezért a sejt-aktiválódást követő gyors (kb. 30 msec)

áramlásnövekedés első fázisáért elsősorban neurális tényezők tehetőek felelőssé.

Az agyi véráramlás idegi szabályozása körüli korábbi ellentmondások -a teljesség

igénye nélkül- a következő okokra vezethetőek vissza [105]:

A szimpatikus beidegzés jelentősége eltérő a különböző agyi régiókban [33].

Altatott állatokban a noradrenalin potens vasokonstriktor hatása, mely blokkolható

alfa receptor bénítóval (phenoxybenzamin), [0] de ez a jelenség pH függő és

kivédhető alkalosissal.

A dilatator hatású vasoaktív anyagok, mint a prostanoidok, az NO és a hisztamin

meggátolják a noradrenalin vazokonstriktor hatását [44,9]

Neuropeptide Y (NPY) egyike azon vazokonstriktor anyagoknak, melyek co-

transzmitterként potencírozni képesek a noradrenalin vazokonstriktor hatását mind

pre-, mind postszinaptikus reguláción keresztül. [0,35]

Speciesek közötti különbségek és az egyes agyi régiók közötti szimpatikus alfa és

béta adrenerg receptor-denzitásbeli különbségek léteznek. A szimpatikus

aktivitásfokozódás macskákban, bárányokban a cerebrális arteriolákban

44

vazokonstrikciót okoz, majmokban, macskákban áramláscsökkenést okoz, míg

kutyákban, birkákban ilyen hatást nem okoz. [61,44,17]

Az ingerlés időtartama befolyásolja a kialakult választ. Ismertté vált, hogy 7 percnél

hosszabb szimpatikus aktivitás-fokozódás a cerebrovascularis rendszerben „escape”

mechanizmust aktivál, és az átmeneti válasz kiegyenlítődik. [68]

Az elektromos idegingerlés hatását a hypoxia és a hypercapnia potencírozza. [45,16]

A szimpatikus ingerlés hatása különbözhet éber és altatott állat esetében. Szisztémás

hypotensio során a szimpatikus ingerlésnek nincs hatása a CBF-re [46], mag éber

kutyákban kisfokban csökkenti a CBF-et [67]. Az altatószerek és

fájdalomcsillapítóknak a steady-state CBF értékre is van hatása [104]

Az agyi keringési idegi szabályozása a fentiek bizonyítékok alapján joggal

mondható, hogy a tankönyvekben jelentőségéhez mérten alulreprezentált. Noha a

téma komplex volta nem engedi meg, hogy az idegi szabályozás témakörében

alapigazságokat közöljünk az olvasóval, a következőkben a kutatók többsége

egyetért:

A nyugalmi szimpaticus tónusnak nincs, vagy elenyészően kicsi a szerepe az agyi

keringésre, ugyanakkor szerepe jelentőssé válik noxa esetén

A szimpatikus idegi szabályozás védi a CBF-t és a vér-agy gátat (BBB) azáltal hogy

ellensúlyozza a vasodilatációs mechanizmusokat elsősorban súlyos hypertenzió

esetén.

Ez a hatás megfigyelhető hypercapnia és hypoxia esetén is

A perifériás afferens C-rost ingerlés által kiváltott válasz a rCBF-ben különböző

speciesenként. Kutyákban a thalamicus és hypothalamicus áramlás fájdalominger

hatására csökken és ennek fő oka az intracerebralis noradrenerg neuronális

aktiválódás lehet. Ugyanakkor saját eredményeink alapján a fájdalominger

patkányokban a thalamicus, corticalis és hypothalamicus régióban egyaránt rCBF

emelkedést idézett elő. Ezen eredményeinkhez hasonlóan mások is észleltek ízületi

fájdalom kiváltása során fájdalominger okozta rCBF emelkedést macskákon, a

szenzoros cortexben. [49]

Az áramlásfokozódás létrejöttében egyértelműen szerepe lehet a szimpatikus béta-

45

receptor aktiválódásnak, mert vizsgálatainkban a β-receptor blokkoló propanolol

szignifikánsan csökkentette a fájdalominger-okozta véráramlás fokozódást mind a

thalamus, mind a cortex területén. [7. ábra, 38. oldal] Ugyanakkor az α-receptor

bénító phenoxybenzamin nem változtatta meg a fájdalom-inger indukálta

áramlásváltozás mértékét.

8.1.2 Az ATP-szenzitív K+-ion csatornák szerepe

A cerebrovascularis rendszerben a simaizmokon, az endothelen és az idegsejteken

található K+-ion csatornák számos vazoaktív anyag hatásának célpontjai [39]. A

glibencamid, mely a K+ ion ATP-szenzitív csatornájának szelektív inhibitora, az

általunk vizsgált blokkoló anyagok közül a leghatékonyabbnak bizonyult:

szignifikánsan csökkentette az rCBF fájdalom-indukálta fokozódásának mértékét.

Kísérleteinkben nem vizsgáltuk a kálium-csatorna nyitásához vezető

mechanizmusokat, Kitazono és munkatársai azonban noradrenalin-okozta

vazodilatációt figyeltek meg patkány pialis arteriolákban. [53,54] A noradrenalinnak

ez a hatása β-receptor mediált és nyitja az ATP-szenzitív K+-csatornákat. Ezért

feltételezhető az eddig leírtak alapján, hogy a perivascularis idegvégződésekből

felszabaduló noradrenalin β-receptorokon keresztül megvalósuló hatása felelős lehet

a K+-csatorna nyílásáért, és ennek következtében a vazodilatációért.

8.1.3 Az L-arginine-NO rendszer szerepe

Irodalmi adatok alapján valószínűsíthető, hogy nem-fájdalmas ingerlés esetén az NO

játssza a legfontosabb szerepet az neuronális aktivációt követő áramlásfokozódás

létrejöttében. [29,43,64,79] Az L-arginin-NO rendszer szerepe az agyi vérkeringés

szabályozásában az agyi keringésfiziológia egyik legtöbbet vizsgált kérdésköre.

Az L-arginin-NO rendszer kulcsenzime, az NO-szintáz enzim, mely megtalálható

mind az idegsejtekben, mind az endothelben, mind a pericytákban. Specifikusan

gátolható L-arginin analógokkal, mint pl. az L-ω-nitro-arginin-metilészter (L-

NAME). Az L-NAME hatására az endothel-függő vazodilatáció in vitro és in vivo

vizsgálatokban is elmarad. [82,93,116] Ez a gátlás L-arginin hozzáadásával

kompetitív módon visszaállítható volt. Ugyanakkor 7-nitromidazolt használva (mely

46

a neuronális NOS (nNOS) enzime relatív specifikus inhibitora), az idegi úton

kiváltott vazodilatáció majmokban szintén gátolható [7]. Tovább vizsgálva az NO

felszabadulás lehetséges mechanizmusait kiderült hogy az neurogén NO-release és a

következményes vazodilatáció Ca2+-függő, mert irodalmi adatok szerint a külső

Ca2+-ot megvonva az idegi aktiválódásra létrejövő CBF emelkedés elmarad, míg a

külső NO-ra adott válasz változatlanul létrejön [118]. Az idegi aktivitás okozta

áramlásemelkedéshez szükséges a Ca2+, mely az N-típusú Ca2+csatornán áramolva

a calmodulin rendszeren keresztül szabadít fel NO-t [118,80,12].

Bredt és munkacsoportja illetve Okamura és munkatársai igazolták az NO-szintáz

enzim jelenlétét a perivascularis idegvégződések axonjain többek között kutyákban,

majmokban, patkányokban és humán erekben is.[13,130,120] Az idegvégződések

többsége az adventitiában észlelhető, de találtak a media külső szegmensében is

NOS-immunoreaktív neuronvégződéseket is [129,130]. (Azon idegeket, melyek

stimulus hatására NOS enzimjeik révén NO-t szabadítanak fel és vazodilatatiot

okoznak, „nitrergic” vagy „niroxidergic” neuronnak nevezik[70].)

Régóta ismert tény, hogy az agy nyugalmi véráramlásának fenntartásában az L-

arginine-NO rendszer szerepet játszik [115], ezt saját kísérleteink is egyértelműen

igazolták a corticalis, a thalamicus és a hypothalamicus területeken. A nyugalmi

áramlás fenntartásában mintegy 1/3 részt vállal az extraneuronalis (pl. az

endothelből vagy pericytákból származó) NOS, és 2/3 részt a nitrergic-neuronok

által termelt NO [115,59,38] .

Az astrocyták neurovascularis couplingban betöltött lehetséges szerepe az agyi

keringéskutatás egyik leglényegesebb iránya, erre a szerepre utal a Dave Harder

munkacsoportjának közléséből származó 8. ábra. [91].

A fájdalomingerre adott regionális áramlásfokozódás kísérleteink alapján

régiónként különböző módon függ az L-arginine-NO rendszertől. A corticalis

hyperaemiát L-NAME-mel nem lehetett jelentősen csökkenteni, míg a subcorticalis

struktúrák (thalamus és hypothalamus) területén az L-NAME szignifikánsan

csökkentette a fájdalom-okozta áramlásfokozódást. [5. ábra, 7. ábra,] A régiónként

változó mértékű válasz hátterének pontos mechanizmusa nem tisztázott, de

47

valószínűsíthető, hogy a nitrergic innerváció régiónkénti különbözősége tehető érte

felelőssé.

8. ábra. Az astrocyták lehetséges szerepe a neurovascularis couplingban.

8.1.4 Endogén opioid peptidek szerepe

A μ-receptoron keresztül ható endogén opioid peptidek közül nagy valószínűséggel

részt vesznek az activation-flow coupling mechanizmusban [131]. A peptiderg

perivascularis idegvégződések jelenléte immunhisztokémiailag igazolódott. Benyó

és munkatársainak vizsgálata szerint az opioid peptidek agyi véráramlás-

szabályozásban játszott fő szerepe a más mediátor rendszerek aktivitásának

modulálása [10]. Az opioidok az idegrendszerben általában gátolják a

neurotranszmissziót. Ezt két fő mechanizmus segítségével érik el: egyfelől a K+

csatorna nyitásával hyperpolarizációt okozva (δ és μ receptorok), másfelől a

feszültségfüggő Ca2+ csatorna blokkolásával (κ és δ receptorok) [14,55]. Az opiátok

direkt vazomotoros effektusa azonban igen gyenge vagy nem létezik [102]. Az

exogén opiátok regionális agyi véráramlásra gyakorolt hatásával kapcsolatban annyi

bizonyos, hogy a hypothalamus és a hypophysis regionális véráramlását endogén és

exogén opioidokkal jelentősen befolyásolni lehetett. A nyugalmi corticalis

véráramlást a Met-enkephalin adása macskákban, éber állapotban szignifikánsan

csökkentette. A hypothalamus véráramlásának autoregulációjában pedig az endogén

opioidok, -elsősorban a β-endorphin- döntő szerepet játszik [57,102]. Az irodalmi

adatok alapján valószínűsíthető, hogy az opioid peptidek -regionálisan különböző

48

mértékben-, elsősorban a stress-indukálta áramlásváltozások mediálásban játszanak

szerepet [56,58]. Mindazonáltal kísérleteinkben altatott patkányokon az opiát-

receptor antagonista naloxonnal nem lehetett befolyásolni a fájdalom-okozta

áramlásfokozódást sem a cortexben, sem a thalamusban.

8.1.5 A ciklooxigenáz enzim produktumainak szerepe

A ciklooxigenáz enzim produktumai fontos szerepet játszanak a cerebrovascularis

rendszer szabályozásában. A nem fájdalmas paraméterekkel történő ingerlést követő

regionális áramlásfokozódás mechanizmusában való részvételük valószínű [26,77]

Kísérleteink során altatott patkányokon a COX-enzim inhibitor indometacin nem

befolyásolta a fájdalom-indukálta rCBF fokozódást sem a cortexben, sem a

thalamusban.

Az irodalomban a COX-gátlók krónikus vagy akut hatása elsősorban a stressz-

szituációkban (pl. hypertenzió, vagy hypoxia) kerül előtérbe [8,77]. Mindazonáltal

COX-1 knock-outos egereket vizsgálva valószínűsíthető, hogy a COX-1 izoenzim

szerepet vállal a nyugalmi corticalis véráramlás fenntartásában is. Figyelemre

méltóak azok a legújabb, non-invazív vizsgálatok, melyek szerint a COX-2 gátlás

altatott patkányokon, reverzibilis módon csökkenti a corticalis hyperaemiát [112].

8.2 Fájdalom inger hatása a teljes (hemispherialis) agyi

vértérfogatra

Vizsgálataink azon része, melyben a fájdalom-ingerek globális agyi vértérfogatra

gyakorolt hatását tanulmányoztuk három, korábban nem ismert tény

megfigyeléséhez vezetetett. Az irodalomban elsőként közöltük, hogy (1) az akut, de

hosszan tartó szomatoszenzoros fájdalominger (az ischiadicus C-rostok 2,5 perces

elektromos ingerlése) –miközben szignifikánsan fokozta a regionális agyi

véráramlást –egyáltalán nem változtatta meg a teljes (hemispheriális) agyi

vértérfogat értékét, a gCBV az ingerléshez képest ipsilateralis és kontralateralis

49

féltekében is a kontroll szinten maradt, (2) az L-arginin-NO rendszer alapvető

szerepet játszik a teljes agyi vértérfogat nyugalmi értékének beállításában: NO

szintáz blokád hatására a gCBV „steady state” kontroll értéke szignifikánsan

csökken, (3) az L-arginin-NO rendszer feltehetően nem vesz részt a gCBV

fájdalomingerek során tapasztalt állandóságának biztosításában. A gCBV az NO-

szintáz blokádját követően ugyan csökkent, de az ingerlés a hemispherialis agyi

vértérfogatot sem az NO blokádja előtt, sem azt követően nem befolyásolta. Ez

utóbbi megfigyelésünk nem egyezik Northington és mtsainak azon adataival, mely

szerint az NO blokád meg tudja akadályozni a perifériás ideg ingerlésével kiváltható

kortikális hyperaemiát [79].

A teljes agyi vértérfogat, mint paraméter, a cerebrovaszkuláris rendszer artériás,

prekapilláris, posztkapilláris és vénás kompartmentjeinek kombinált térfogati

viszonyait reprezentálja. Értékét minden myogén, metabolikus, neurális, endokrin és

neuroendokrin tényező módosíthatja, mely képes az agyi érfal simaizom elemeinek

rezisztencia/konduktancia viszonyait módosítani. De módosíthatják azon intra- és

extravaszkuláris tényezők is, melyek az agyi érfalon keresztüli folyadéktranszportot

befolyásolják és azok a fizikai tényezők is, amelyek az agyi érrendszerben uralkodó

extra/intravaszkuláris nyomás közti relációt, vagy a transzmurális nyomást

befolyásolni képesek.

A teljes agyi vértérfogat mindezek ellenére az agyi keringéssel foglalkozó

kutatásoknak viszonylag elhanyagolt, vagy alábecsült paramétere. Az agyi

véráramlás változó artériás nyomásviszonyok közötti állandósága (az agyi

véráramlás autoregulációja) és az ezt lehetővé tevő lehetséges mechanizmusok

immár hosszabb ideje jól dokumentált folyamat [24]. Azon faktorokra vonatkozó

adataink azonban, melyek a teljes agyi vértérfogat értékét befolyásolni, illetve

beállítani képesek rendkívül hiányosak.

Kísérleteink azon részében, melyekben a fájdalomingerek regionális agyi

véráramlásra gyakorolt hatásait vizsgáltuk, a stimulálás markáns c-fos expressziót

50

eredményezett [36]. Az ingerlés gCBV-re gyakorolt hatásának vizsgálata során a

fájdalmas ingerlést ugyanezen paraméterekkel végeztük. Az ingerlés rendkívül

hatásos volt: a lokális autoregulációs mechanizmusok nem tudták megakadályozni a

thalamikus és hypothalamikus régiók véráramlásának fokozódását. A

hemispheriális, globális agyi vértérfogat értéke viszont ezzel egyidejűleg változatlan

maradt. A gCBV nyugalmi kontroll értéke és a thalamus, hypothalamus

véráramlásának értéke jól egyezett mind saját korábbi méréseinkkel, mind a mások

által közölt értékekkel [79,101].

A gCBV kísérleteinkben észlelt rendkívüli állandósága értekezésünk egyik

legfontosabb felismerése, melyet az irodalomban elsőként közöltünk. Felveti annak

lehetőségét, hogy a teljes agyi vértérfogatot – az agyi véráramláshoz hasonlóan –

szintén autoregulációs mechanizmusok tartják határértékek között. E kérdés

vizsgálata további kísérleteink tárgyát képezi.

A jelenség egyik lehetséges magyarázata lehet az a körülmény, hogy a két általunk

vizsgált kis agyi régióban észlelt 47-97%-os áramlásfokozódás talán túl kicsi ahhoz,

hogy a teljes agyi vértérfogatot megváltoztassa. Feltételezhető viszont, hogy az

ingerlés hatása nem korlátozódott kizárólag ezekre a vizsgált régiókra, ahogyan erre

utalnak mások vizsgálatai is [50,51,88,124]. Amennyiben ez a feltételezés helytálló,

felmerül a kérdés: ha az ingerlés több kis régióban is szignifikáns áramlásnövekedést

hoz létre, és ahogyan ezt mások vizsgálatai bizonyítják, a regionális agyi vértérfogat

növekedését is előidézik [113], akkor ez miért nem tükröződik a teljes agyi

vértérfogat változásában is? Feltételezhetjük, hogy a gCBV értékének

változatlanságát esetleg az adott vértérfogaton belüli redisztribúció okozza: az

aktívabb neuron-populációval rendelkező régiók nagyobb vérellátási igénye azon

régiók vérellátásának csökkenése révén fedezhető, melyek nem involváltak az

ingerlés által elindított neuronális folyamatokban [52]. E kérdés vizsgálatára

azonban más, nagy felbontási képességű vizsgálati módszerek szükségesek (pl.

SPECT-CT scanning), hogy bemutassák, hogyan változik fájdalomingerek hatására

51

az egyes agyi területek regionális agyi vértérfogata a gCBV egyidejű változatlansága

mellett.

Adataink azt mutatják, hogy a nitrogén monoxid szabadgyökök részt vesznek mind a

regionális agyi véráramlás, mind a teljes agyi vértérfogat szabályozásában.

Nyugalmi, kontroll körülmények között az NO-szintáz enzim blokádja a thalamus és

a hypothalamus véráramlását és a teljes (hemispheriális) vértérfogatot egyaránt

szignifikánsan csökkentette. A gCBV és az rCBF redukciója – a szisztémás artériás

nyomás emelkedésével egyidejűleg – a cerebrovaszkuláris rezisztencia egyértelmű

növekedésére utal.

9 Összefoglalás

A kísérleti eredményeink alapján a feltett kérdésekre a következőkben foglalható

össze az értekezés új eredményei:

1. a perifériás, szomatoszenzoros ideg (n. ischiadicus) afferens C-rostjainak

fájdalmas paraméterekkel történő ingerlése szignifikáns, régiónként eltérő

nagyságú áramlásfokozódást okoz contralateralisan mind az érzőkéregben,

mind a thalamusban, mind a hypothalamusban altatott patkányokon.

2. a vazoaktív mediátorok közül a K+-ion ATP-szenzitív csatornájának

gátlásával lehetett a leghatékonyabban, szignifikánsan csökkenteni a

fájdalom-inger okozta funkcionális hyperaemiát min a corticalis, mind a

subcorticalis régiókban. A prosztaglandin-származékok és az endogén

opioidok nem bírnak szignifikáns effektussal a fájdalom-inger okozta

regionális agyi véráramlás fokozódásában sem a cortexben, sem a

thalamusban. Az L-arginin-NO rendszer fájdalom-indukálta rCBF

emelkedésben játszott jelentősége régiónként változó mértékű. A corticalis

áramlásfokozódásban szerepe nem bizonyult szignifikánsnak, míg

szignifikáns szereppel bír a C-rost ingerlés-okozta áramlásfokozódásban

52

mind a thalamusban, mind a hypothalamusban.

3. A mért áramlási változások nem tekinthetőek pusztán az emelkedett

szisztémás szimpatikus tónusfokozódás következtében megnövekedett

szisztémás artériás vérnyomás és szívfrekvencia következményének, mert a

homológ vértranszfúzió során ugyanolyan mértékben emelt perfúziós

nyomásérték mellett csak lényegesen kisebb regionális áramlásfokozódást

sikerült kiváltani. Ezzel szemben intracerebroventricularisan adott β-receptor

bénító propanolol szignifikánsan csökkentette a thalamusban és a cortexben

a rCBF-emelkedést, míg az α-receptor bénító phenoxybenzaminnak nem volt

hatása az áramlásnövekedés mértékére. Ezek alapján valószínűsíthető, hogy

a fájdalominger okozta szimpatikus idegrendszeri aktiválódás -ingerületbe

hozva a szimpatikus perivascularis idegeket-, direkt neuronális hatással okoz

áramlásfokozódást a fenti régiókban.

4. Az agyi vértérfogat a nervus ischiadicus 2 perces elektromos ingerlésével

kiváltott fájdalmas ingerlés során, szignifikáns szisztémás artériás nyomás-

és szívfrekvenciaemelkedés mellett sem változott szignifikánsan. Ez az

eredmény felveti az agyi vértérfogat, mint szabályozott (autoregulált)

paraméter a teóriáját. Kísérleteink alapján az L-arginin-NO rendszer nem

vesz részt a fájdalominger alkalmazása során a gCBV állandóságának

szabályozásában. Ezzel szemben az L-arginin-NO rendszer szignifikáns

szereppel bír a nyugalmi vértérfogat fenntartásában altatott patkányokon.

53

10 Irodalomjegyzék

1. Adachi T, Meguro K, Sato A, Sato Y. (1990) Cutaneous stimulation

regulates blood flow in cerebral cortex in anesthetized rats. Neuroreport

1(1):41-44.

2. Al Chaer ED, Feng Y, Willis WD. (1998) A role for the dorsal column in

nociceptive visceral input into the thalamus in primates. J Neurophysiol 79:6,

3143-50

3. Alen JM et al. (1984) Presence of Neuropeptide Y in human circle of Willis

and its possible role in cerebral vasospasm. Lancet 1, 550-552

4. Ances BM, Zarahn E, Greenberg JH, Detre JA. (2000) Coupling of neural

activation to blood flow in the somatosensory cortex of rats is time-intensity

separable, but not linear. J Cereb Blood Flow Metab 20(6):921-930.

5. Asada Y, Lee T. (1992) Alfa-2 adrenoceptor mediates norepinephrine

constriction of porcine veins. American Journal of Physiology 263, H1907-

1910

6. Aukland K, Bower BF, Berliner RW. (1964) Measurement of local blood

flow with hydrogen gas. Circulation Res 14,164-187

7. Ayajiki K, Fujioka H, Okamura T and Toda N. (2001) Relatively selective

neuronal nitric oxide synthase inhibition by 7-nitroindazole in monkey

isolated cerebral arteries. Eur J Pharmacol 423; 179–183

8. Bakalova R, Matsuura T, Kanno I. (2002) The cyclooxygenase inhibitors

indomethacin and Rofecoxib reduce regional cerebral blood flow evoked by

54

somatosensory stimulation in rats. Exp Biol Med (Maywood)

Jul;227(7):465-73.

9. Bauknigth GC, Faraci FM, Heistad DD. (1992) Endothelium-derived

relaxing factor modulates noradrenergic constriction of cerebral arteries in

rabbit. Stroke 23, 1522-1526

10. Benyo Z, Wahl M. (1996) Opiate receptor mediated mechanisms in

regulation of cerebral blood flow. Cerebrovascular and Brain Metabolism

Reviews 8, 326-357

11. Björklund A et al: (1972) Fluorescens microscopic and microfluorometric

techniques for the cellular localization and characterization of biogenic

amins. In: Berson SA (Ed) Methods of Investigative and Diagnostic

Endocrinology, vol I. North Holland, Amsterdam, pp 318-363

12. Bredt DS and Snyder SH. (1990) Isolation of nitric oxide synthetase, a

calmodulin-requiring enzyme. Proc Natl Acad Sci USA 87, 682–685

13. Bredt DS, Hwang PM and Snyder SH. (1990) Localization of nitric oxide

synthase indicating a neural role for nitric oxide. Nature 347, 768–770

14. Brownstein MJ. (1993) A brief hystory of opiod peptides and opioid

receptors. IN: Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 90

pp. 5391-5393

15. Bullitt E. (1990) Expression of c-fos-like protein as a marker for neuronal

activity following noxious stimulation in the rat. J Comp Neurol 296(4):517-

30.

16. Busija DW. (1984) Sympathetic nerves reduce cerebral blood flow during

hypoxia in awake rabbits. American Journal of Physiology 247: 446-451

55

17. Busija DW. (1985) Sustained cerebral vasoconstriction during bilateral

sympathetic stimulation in anaesthetized rabbits. Brain Research 345, 341-

344

18. Busija DW. (1993) Cerebral autoregulation. In: The regulation of Cerebral

Blood Flow. (Phillis JW ed), Boca Raton, FL, CRC, pp 45-61.

19. Busija DW. (1996) Nervous control of the cerebral circulation. In: Nervous

Control of Blood Vessels. The autonomic Nervous System, Vol 8. (Bennett

T,Gardiner SM eds), London, Harwood Academic Publishers, UK, pp 177-

205.

20. Busija et al. (1985) Responses of newborn pig pial arteries to sympathetic

nervous stimulation and exogenous norepinephrine. Pediatric Research 19,

1210-1214

21. Cao WH, Sato A, Sato Y, Zhou W. (1992) Somatosensory regulation of

regional hippocampal blood flow in anesthetized rats. Jpn J Physiol

42(5):731-40.

22. Casey KL, Minoshima S, Morrow TJ, Koeppe RA. (1996) Comparison of

human cerebral activation pattern during cutaneous warmth, heat pain, and

deep cold pain. J Neurophysiol 76(1):571-81.

23. Casey KL. (1999) Forebrain mechanisms of nociception and pain: Analysis

through imaging. Proc Natl Acad Sci USA 96(14):7668-7674.

24. Chillon JM, BAumbach GL (2002): Autoregulation: arterial and intracranial

pressure. In: Edvinsson L, Krause DN (eds.): Cerebral Blood Flow and

Metabolism. Philadelphia: Lippincott Williams and Wilkins;. pp. 395-412.

25. Cholet N, Seylaz J, Lacombe P, Bonvento G. (1997) Local uncoupling of the

cerebrovascular and metabolic responses to somatosensory stimulation after

56

neuronal nitric oxide synthase inhibition. J Cereb Blood Flow Metab

17(11):1191-1201.

26. Dahlgren N, Rosen I, Nilsson B. (1984) The effect of indomethacin on the

local cerebral blood flow increase induced by somato-sensory stimulation.

Acta Physiol Scand 122(3):269-74.

27. Derbyshire SWG, Jones AKP, Gyulai F, Clark S, Townsend D, Firestone

LL. (1997) Pain processing during three levels of noxious stimulation

produces differential patterns of central activity. Pain. 73(3):431-445.

28. Detre JA, Ances BM, Takahashi K, Greenberg JH. (1998) Signal averaged

laser Doppler measurements of activation-flow coupling in the rat forepaw

somatosensory cortex. Brain Res 796:1-2.

29. Dirnagl U, Lindauer U, Villringer A. (1993) Role of nitric oxide in the

coupling of cerebral blood flow to neuronal activation in rats. Neurosci Lett

149(1):43-6.

30. Dirnagl U, Niwa K, Lindauer U, Villringer A. (1994) Coupling of cerebral

blood flow to neuronal activation: Role of adenosine and nitric oxide. Am J

Physiol 267: H296-H301

31. Edvinsson L and MacKenzie ET. (1976) Amine mechanisms in the cerebral

circulation. Pharmacol Rev 28(4):275-348.

32. Edvinsson L, McKanzie ET, McCulloch J (Eds). (1993) Cerebral Blood

Flow and Metabolism. Raven Press , New York

33. Edvinsson L, Owman C. (1977) Sympathetic innervation and adrenergic

receptors in intraparenchymal cerebral arterioles of baboon. Acta Physiol

Scand Suppl 452:57-59.

57

34. Edvinsson L. (1975) Neurogenic mechanisms in the cerebrovascular bed.

Autonomic nerves, amine receptors and their effects on cerebral blood flow.

Acta Physiol Scand Suppl 427:1-35.

35. Ekblad E et al. (1984) Neuropeptide Y co-exists and co-operates with

noradrenalin in perivascular nerve fibers. Regulatory Peptides 8, 225-235

36. Erdos B, Lacza Z, Toth IE, Szelke E, Mersich T, Komjati K, Palkovits M,

Sandor P. (2003) Mechanisms of pain-induced local cerebral blood flow

changes in the rat sensory cortex and thalamus. Brain Res. 960(1-2):219-27

37. Evans MH. (1961) The spinal pathways of the myelinated and the non-

myelinated afferent nerve fibers that mediate reflex dilatation of the pupils. J

Physiol Lond 158:560-572.

38. Faraci FM and Heistad DD. (1990) Regulation of large cerebral arteries and

cerebral microvascular pressure. Circ Res 66, 8 – 17

39. Faraci FM and Heistad DD. (1998) Regulation of the cerebral circulation:

role of endothelium and potassium channels. Physiol Rev 78(1):53-97.

40. Franco AC, Prado WA. (1996) Antinociceptive effects of stimulation of

discrete sites int the rat hypothalamus: evidence for the participation of the

lateral hypothalamus area in descending pain suppression mechanism. Braz J

Med Biol Res 29:11, 1531-41

41. Fuchs PN, Melzack R. (1996) Restraint reduces formalin-test pain but effetc

is not influenced by lesion of the hypothalamic paraventricular nucleus. Exp

Neurol 139:2 299-305

42. Gatchev E and Vlahov V. (1995) Effect of verapamil and diltiazem on the

rCBF and the rCBF autoregulation in cortex and thalamus of cats. Acta

Physiol Pharmacol Bulg 21(3):77-80.

58

43. Gotoh J et al. (2001) Regional differences in mechanism of cerebral

circulatory response to neuronal activation. Am J Physiol. Heart Circ.

Physiol. 280; H821-H829

44. Gross PM, Harper AM, Teasdale GM. (1983) Interaction of histamine with

noradrenergic constrictory mechanisms in cat cerebral arteries and veins.

Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 61, 756-763

45. Harper AM et al. (1972) The influence of sympathetic nervous activity on

cerebral blood flow. Archives Neurology 27, 1-6

46. Heistad DD, Marcus ML, Sandberg S, Abbound FM. (Eds) (1977) Effect of

sympathetic nerve stimulation on cerebral blood flow and on large cerebral

arteries of dogs. (special iusse) Circulation Research 42, 295-302

47. Heistad DD, Marcus ML. (1978) Evidense that the neural mechanisms do not

have important effects on cerebral blood flow. Circulation Research 42,295-

302

48. Hortobagyi L, Kis B, Hrabak A, Horvath B, Huszty G, Schweer H, Benyo B,

Sandor P, Busija DW, Benyo Z. (2007): Adaptation of the hypothalamic

blood flow to chronic nitric oxide deficiency is independent of vasodilator

prostanoids.

Brain Res. 1131(1):129-37

49. Hotta H, Sato A, Schmidt RF, Suzuki A. (2005) Cerebral regional cortical

blood flow response during joint stimulation in cats. Neuroreport 17;

16(15):1693-95

50. Hsieh JC, Stahle Bäckdahl M, Hägermark O et al. (1996) Traumatic

nociceptive pain activates the hypothalamus and the periaqueductal gray: a

Positron Emission Tomography study: Pain, 64:2, 303-14

59

51. Iadarola MJ, Berman KF, Zeffiro TA, Byas-Smith MG, Gracely RH, Max

MB, Bennett GJ. (1998) Neural activation during acute capsaicin-evoked

pain and allodynia assessed with PET. Brain 121(Pt 5):931-47.

52. Kawashima R, O’Sullivan BT, Roland PE. (1995) Positron-emission

tomography studies of cross-modality inhibition in selective attentional

tasks: Closing the „mind’s eye”. Proc Natl Acad Sci USA Vol 92, pp. 5969-

5972

53. Kitazono T, Faraci FM, Heistad DD. (1993a) Effect of norepinephrine on rat

basilar artery in vivo. Am J Physiol 264:H178-82.

54. Kitazono T, Heistad DD, Faraci FM. (1993b) ATP-sensitive potassium

channels in the basilar artery during chronic hypertension. Hypertension

22(5):677-81.

55. Knapp RJ, Malatynska E, Collins N et al. (1995) Molecular biology and

pharmacology of cloned opioid receptors. 9, 516-525

56. Komjati K, Dallos G, Velkei MH, Sandor P. (1997) Regionally different

effects of centrally induced opiate receptor blockade on cerebral blood flow

autoregulation in cats. Eur J Physiol 434, 144-146

57. Komjati K, Harvich-Velkei M, Toth J, Dallos G, Nyári I, Sandor P. (1996)

Endogenous opiod mechanism in hypohalamic blood flow autoregulation

during hemorrhagic hypotension and angiotensin-induced acute hypertension

in cats. Acta Physiologica Scandinavica 157, 53-61

58. Komjati K, Sandor P, Sándor N, Szirmai L, Velkei MH, Kovach A. (1997)

Cerebrocortical and medullary blood flow changes after general opiate

rceptor blockade during hemorrhagic shock in cats. Shock 7 (4), 289-294

60

59. Kontos H, Wei EP, Navari RM, Levasseur JE, Rosenblum WI and Patterson

JLJ. (1978) Responses of cerebral arteries and arterioles to acute hypotension

and hypertension. Am J Physiol 234, H371 – H383

60. Kurth CD, Wagerle LC, Delivoria-Papadopulos M. (1988) Sympathetic

regulation of cerebral blood flow during seizures in newborn lambs.

American Journal of Physiology 24, H563-568

61. Kuschinsky W, Wahl M. (1975) Alfa receptor stimulation by endogenous

and exogenous noradrenaline and blockade by phentolamine in pial arteries

in cats. A microapplication study. Circulation Research 37, 168-174

62. Lacza Z, Erdos B, Gorlach C, Wahl M, Sandor P, Benyo Z. (2000) The

cerebrocortical microcirculatory effect of nitric oxide synthase blockade is

dependent upon baseline red blood cell ¯ow in the rat. Neurosci Lett 291 65-

68

63. Lee WS, Kwon YJ, Yu SS, Rhim BY, Hong KW. (1993) Disturbances in

autoregulatory responses of rat pial arteries by sulfonylureas. Life Sci

52(19):1527-1534.

64. Lindauer U, Megow D, Matsuda H, Dirnagl U. (1999) Nitric oxide: A

modulator, but not a mediator, of neurovascular coupling in rat

somatosensory cortex. Am J Physiol 277: H799-H811.

65. Lou HC, Edvinsson L, MacKenzie ET. (1987) The concept of coupling

blood flow to brain function: revision required? Ann Neurol 22(3):289-97.

66. Manning BH, Franklin KB. (1998) Morphine analgesia in the formalin test:

reversal by microinjection of quaternary naloxone into the posterior

hypothalamic area or periaqueductal gray. Behav Brain Res 92:1 97-102

67. Marcus ML, Heistad DD. (1979) Effects of sympathetic nerves on cerebral

blood flow in awake dogs. American Journal of Physiology 5, H549-553

61

68. Marcus ML. (1982) Sympathetic escape in cerebral circulation during

normotension and acute severe hypertension. In: Heistad DD, MArcus ML

(Eds): Cerebral Blood Flow. Effect of Nerves and Neurotransmitters.

Elsevier, New York, pp. 281-289.

69. Melzack R, Wall PD. (1965) Pain mechanism: a new theory. Science150:971

70. Mersich T, Szelke E, Erdos B, Lacza Z, Komjáti K and Sándor P. (2007)

Somatosensory pain does not affect total cerebral blood volume.

Neuroreport. 18(7):649-652

71. Morrow TJ, Paulson PE, Danneman PJ, Casey KL. (1998) Regional changes

in forebrain activation during early and late phase of formalin

nociception:analysis using cerebral blood flow in the rat. Pain 75:2-3; 335-65

72. Németh J et al. (1999) Impairment of neurogenic inflammatory and anti-

inflammatory responses in diabetic rats. Eur J Pharm 386(1):83-8,

73. Ngai AC, Jolley MA, D'Ambrosio R, Meno JR, Winn HR. (1999)

Frequency-dependent changes in cerebral blood flow and evoked potentials

during somatosensory stimulation in the rat. Brain Res 837:1-2.

74. Ngai AC, Ko KR, Morii S, Winn HR.. (1988) Effect of sciatic nerve

stimulation on pial arterioles in rats. Am J Physiol 254:H133-9.

75. Ngai AC, Meno JR, Winn HR. (1995) L-NNA suppresses cerebrovascular

response and evoked potentials during somatosensory stimulation in rats. Am

J Physiol 269:H1803-10.

76. Nielsen KC, Owman C. (1967) Adrenergic innervation of pial arterioles

related to the circle of Willis int he cat. Brain Research 27, 25-32.

77. Niwa K, Araki E, Morham SG, Ross ME, Iadecola C. (2001)

Cyclooxigenase-2 contributes to functional hyperemia in whisker-barrel

cortex. J Neurosci 20; 763-770

62

78. Niwa K, Haensel C, Ross ME, Iadecola C. (2001) Cyclooxygenase-1

participates in selected vasodilator responses of the cerebral circulation. Circ

Res. Mar 30;88(6):600-8.

79. Northington FJ, Matherne GP, Berne RM. (1992) Competitive inhibition of

nitric oxide synthase prevents the cortical hyperemia associated with

peripheral nerve stimulation. Proc Natl Acad Sci U S A 89(14):6649-52.

80. Okamura T and Toda N. (1994) Inhibition by calmodulin antagonists of the

neurogenic relaxation in cerebral arteries. Eur J Pharmacol 256, 79 – 83

81. Owmann CH, Edvinsson L. (1979) Heterogenous sympatomimetic flow

response in various brain regions. In: Gotoh F, Nagai H, Tazaki Y (eds.):

Cerebral Blood Flow and Metabolism. Copenhagen: Munksgaard; pp. 100-

101.

82. Palmer RMJ, Ashton DS and Moncada S. (1988) Vascular endothelial cells

synthesize nitric oxide from L-arginine. Nature 333, 664 – 666

83. Paulson OB, Strandgaard S, Edvinsson L. (1990) Cerebral autoregulation.

Cerebrovasc Brain Metab Rev 2(2):161-92.

84. Paxinos G and Watson C. (1982) The Rat Brain in Stereotaxic coordinates.

New York, Academic Press.

85. Pearse DD, Bushell G, Leah JD. (2001) Jun, Fos and Krox in the thalamus

after C-fiber stimulation: coincident-input-dependent expression, expression

across somatotopic boundaries, and nucleolar translocation. Neuroscience

107 143–159.

86. Peerless SJ, Yasargil MG. (1971) Adrenergic innervation of the cerebral

vessels in the rabbit. Journal of Neurosurgery 35, 148-154

63

87. Petrovic P, Petersson KM, Hansson P, Ingvar M. (2004) Brainstem

involvement in the initial response to pain. Neuroimage 22(2); 995-1005

88. Petrovic P, Petersson KM, Hansson P, Ingvar M. (2004) Brainstem

involvement in the initial response to pain. Neuroimage. Jun; 22(2):995-1005

89. Peyron R, Garcia Larrea L, Gregoire MC, Costes N, Convers P, Lavenne F,

Mauguiere F, Michel D, Laurent B. (1999) Haemodynamic brain responses

to acute pain in humans. Sensory and attentional networks. Brain

122(9):1765-1779.

90. Purves MJ. (1978) Do vasomotor nerves significantly regulate cerebral blood

flow? Circulation Research 43, 485-495

91. Raymond C. Koehler, Gebremedhin D, and Harder DR. (2006) Role of

astrocytes in cerebrovascular regulation. J Appl Physiol 100: 307–317

92. Redburn JL and Leah JD. (1997) Accelerated breakdown and enhanced

expression of c-Fos in the rat brain after noxious stimulation. Neurosci Lett

237(2-3):97-100.

93. Rees DD, Palmer RMJ, Schulz R, Hodson HF and Moncada S. (1990)

Characterization of three inhibitors of endothelial nitric oxide synthase in

vitro and in vivo. Br J Pharmacol 101, 746 – 752

94. Rodella L, Rezzani R, Gioia M, Tredici G, Bianchi R. (1998) Expression of

Fos immunoreactivity in the rat supraspinal regions following noxious

visceral stimulation. Brain Res Bull 47(4):357-66.

95. Sadoshima S, Busija DW, Brody MJ, Heistad DD. (1981) Sympathetic

nerves protect against stroke in stroke-prone hypertensive rats. A preliminary

study. Hypertension 3, 1124-1127.

64

96. Sadoshima S, Fujii K, Yao H, Kusuda K, Ibayashi S, Fujishima M. (1986)

Regional cerebral blood flow autoregulation in normotensive and

spontaneously hypertensive rats--effects of sympathetic denervation. Stroke

17(5):981-4.

97. Saeki Y, Sato A, Sato Y, Trzebski A. (1990) Effects of stimulation of

cervical sympathetic trunks with various frequencies on the local cortical

cerebral blood flow measured by laser Doppler flowmetry in the rat. Jpn J

Physiol 40(1):15-32.

98. Saito A, Wu JY, Lee T. (1985) Evidence for the presence of cholinerg nerves

in cerebral arteries: an immunhistochemical demonstration of choline

acethyltransferase. Journal of the Autonomic Nervous System 49, 183-196

99. Sakiyama Y, Sato A, Senda M, Ishiwata K, Toyama H, Schmidt RF. (1998)

Positron emission tomography reveals changes in global and regional

cerebral blood flow during noxious stimulation of normal and inflamed

elbow joints in anesthetized cats. Exp Brain Res 118(4):439-46.

100. Sandor P et al (2001) The Roy-Sherrington hypothesis: facts and surmises.

In: Brain Activation and CBF Control: Proceedings of the Satellite Meeting

on Brain Activation and Cerebral Blood Flow Control. Tokyo, Elsevier,. pp.

325-337.

101. Sandor P, Coxs van Put J, DeJong W et al. (1986) Continuos measurement of

cerebral blood volume in rats with the photoelectric technique: Effect of

morphine and naloxone. Life Sci 39:1657-65

102. Sandor P, De Jong W, De Wied D. (1986) Endorphinergic mechanisms in

cerebral blood flow autoregulation. Brain Res 386(1-2):122-9.

103. Sandor P, Demchenko IT, Kovach AG, Moskalenko YE. (1976)

Hypothalamic and thalamic blood flow during somatic afferent stimulation in

dogs. Am J Physiol 231:270-4.

65

104. Sandor P, Nyáry I, Reivich M, Kovach A, (1977) Comparative effects of

Chloralose anaesthesia and Sernylan analgesia on cerebral blood flow, CO2-

responsiveness, and brain metabolism in the baboon. Stroke 8, 432-436

105. Sandor P. (1999) Nervous control of the cerebrovascular system: doubts and

facts. Neurochem Int 35(3):237-59.

106. Sato A and Schmidt RF. (1987) The modulation of visceral functions by

somatic afferent activity. Jpn J Physiol 37(1):1-17.

107. Sato A, Sato Y, Schmidt RF. (1986) Catecholamine secretion and adrenal

nerve activity in response to movements of normal and inflamed knee joints

in cats. J Physiol Lond 375:611-24.

108. Sato A, Sato Y, Suzuki A, Uchida S. (1996) Reflex modulation of

catecholamine secretion and adrenal sympathetic nerve activity by

acupuncture-like stimulation in anesthetized rat. Jpn J Physiol 46(5):411-21.

109. Silva AC, Lee SP, Iadecola C, Kim SG. (2000) Early temporal characteristics

of cerebral blood flow and deoxyhemoglobin changes during somatosensory

stimulation. J Cereb Blood Flow Metab 20(1):201-206.

110. Silva AC, Lee SP, Yang G, Iadecola C, Kim SG. (1999) Simultaneous blood

oxygenation level-dependent and cerebral blood flow functional magnetic

resonance imaging during forepaw stimulation in the rat. J Cereb Blood Flow

Metab 19(8):871-879.

111. Skarby T, Andersson KE. (1984) Contraction-mediating alfa-adrenoreceptors

in isolated human omental, temporal and pial arteries. Journal of Anatomic

Pharmacology 4,419-429

112. Stefanovic B, Bosetti F, Silva AC. (2006) Modulatory role of

cyclooxygenase-2 in cerebrovascular coupling. Neuroimage 1;32(1):23-32.

66

113. Stefanovic B, Schwindt W, Hoehn M, Silva AC. (2006) Functional

uncoupling of hemodynamic from neuronal response by inhibition of

neuronal nitric oxide synthase. J Cereb Blood Flow Metab 2 Aug;

doi:10.1038/sj.jcbfm.9600377

114. Toda N and Okamura T. (1996) Nitroxidergic nerve: regulation of vascular

tone and blood flow in the brain. J Hypertens 14, 423 – 434

115. Toda N, Ayajiki K and Okamura T. (1993) Neural mechanism underlying

basilar arterial constriction by intracisternal L-NNA in anesthetized dogs.

Am J Physiol 265, H103 – H107

116. Toda N, Minami Y and Okamura T. (1990) Inhibitory effects of L-N G-nitro-

arginine on the synthesis of EDRF and the cerebroarterial response to

vasodilator nerve stimulation. Life Sci 47, 345 – 351

117. Toda N, Uchiyama M and Okamura T. (1995) Prejunctional modulation of

nitroxidergic nerve function in canine cerebral arteries. Brain Res 700, 213 –

218

118. Toda N, Uchiyama M and Okamura T. (1995): Prejunctional modulation of

nitroxidergic nerve function in canine cerebral arteries. BrainRes 700, 213 –

218

119. Toda N. (1983) Alfa adrenergic receptor subtypes in human, monkey and

dog cerebral artreries. Journal of Pharmacology and Experimental

Therapeutics 226, 861-868

120. Tomimoto H, Nishimura M, Suenaga T, Nakamura S, Akiguchi I, Wakita H,

Kimura J and Mayer B. (1994) Distribution of nitric oxide synthase in the

human cerebral blood vessels and brain tissues. J Cereb Blood Flow Metab

14, 930 – 938

67

121. Tomita M, Gotoh F, Sato T et al. (1978) Photoelectric method for estimating

hemodynamic changes in regional cerebral tissue. Am J Physiol 235(1): 56-

63

122. Tsubokawa T, Katayama Y, Ueno Y, Moriyasu N. (1981) Evidence for

involvement of the frontal cortex in pain-related cerebral events in cats:

increase in local cerebral blood flow by noxious stimuli. Brain Res

217(1):179-85.

123. Ueki M, Linn F, Hossmann KA. (1988) Functional activation of cerebral

blood flow and metabolism before and after global ischemia of rat brain. J

Cereb Blood Flow Metab 8(4):486-94.

124. Villanueva L, Bouhassira D, le Bars D. (1996) The medullary subnucleus

reticularis dorsalis (SRD) as a key link in both the transmission and

modulation of pain signals. Pain, 67:2-3,231-40

125. Villringer A and Dirnagl U. (1995) Coupling of brain activity and cerebral

blood flow: basis of functional neuroimaging. Cerebrovasc Brain Metab Rev

7(3):240-76.

126. Vlahov V and Bacracheva N. (1987) Autoregulation of the regional cortical

and thalamic cerebral blood flow in cats. Arch Int Pharmacodyn Ther

289(1):93-105.

127. Wik G, Fisher H, Finer B, Bragee B, Kristianson M, Frederikson M.

(2006)Retrosplenial cortical deactivation during painful stimulation of

fibromyalgic patients. Int J Neurosci.; 116(1):1-8

128. Yabucchi K, Maruta E, Minami M, Satoh M. (1996) Induction of

interleukin-1 beta mRNA in the hypothalamus following subcutaneous

injections of formalin into the rat hindpaws. Neurosci Lett 207:2, 109-112

68

129. Yoshida K, Okamura T and Toda N. (1994) Histological and functional

studies on the nitroxidergic nerve innervating monkey cerebral, mesenteric

and temporal arteries. Jpn J Pharmacol 65, 351 – 359

130. Yoshida K, Okamura T, Kimura H, Bredt DS, Snyder SH and Toda N.

(1993) Nitric oxide synthase-immunoreactive nerve fibers in dog cerebral

and peripheral arteries. Brain Res 629, 67 – 72

131. Zubieta JK et al. (2001) Regional mu opioid receptor regulation of sensory

and affective dimensions of pain. Science 293: 311-315

69

11 Köszönetnyilvánítás

Köszönetemet fejezem ki témavezetőmnek, dr. Sándor Péter professzor úrnak,

a közös munkában nyújtott önzetlen és alapos segítségéért. Személyében nemcsak

kiváló kutatót és integráló egyéniséget, de nagyszerű kollégát és moralisan

feddhetetlen embert tisztelhettünk. Számíthattam őszinte támogatására és bizalmára

akkor is, amikor a munkát az átmeneti kudarcok jellemezték és akkor is, mikor a

sikerek. Köszönöm, hogy klinikai orvosként a sebészi munka mellett is helyet

biztosított számomra a dolgozat elkészítéséhez és befejezéséhez.

Köszönöm a Klinikai Kísérleti Kutató és Humánélettani Intézet vezetőinek, dr.

Kollai Márk és dr. Monos Emil professzor uraknak, hogy az élettant megszeretették

velem és hogy munkám befejezéséhez segítséget nyújtottak.

Köszönöm dr. Erdős Benedeknek és dr. Lacza Zsombornak, közvetlen

munkatársaimnak a kutatással együtt töltött évek közös élményeit és sikereit.

Köszönöm dr. Komjáti Katalin adjunktusnőnek a munkámhoz nyújtott igazán

önzetlen szakmai segítségét és kitartó biztatását.

Köszönöm Harvichné Velkei Máriának igényes technikai segítségét.

Köszönettel tartozom a Klinikai Kísérleti Kutató- és Humán Élettani Intézet

valamennyi munkatársának a kutatómunkához nyújtott hasznos és önzetlen

támogatásért.

Köszönöm dr. Jakab Ferenc professzor úrnak, jelenlegi közvetlen munkahelyi

vezetőmnek, hogy a tudományos munka befejezését a mindennapi kórházi munka

mellett segítette és lehetővé tette.

Köszönöm az Uzsoki utcai Kórház Könyvtára minden munkatársának

munkámhoz nyújtott segítségét.

Köszönet illeti végül, de nem utolsósorban a családot. Emesét, feleségemet,

közvetlen kutatótársamat, azért mert kibírta a sok munkaórát mellettem, hátteret

adott ahhoz, hogy klinikai munka mellett készülhessen el ez a dolgozat.

70

Gyermekeimet, hogy békésen aludtak, amíg a dolgozatot írtam esténként. Szüleimet

akik szeretettel támogattak, és biztattak.

71

12 Saját közlemények jegyzéke

12.1 Az értekezés témájában írt saját közlemények és előadások

Mersich T, Szelke E, Erdős B, Lacza Zs, Komjáti K and Sándor P: Somatosensory

pain does not affect total cerebral blood volume. Neuroreport. 2007; 18(7):649-652

IF:1,995

Erdos B, Lacza Z, Toth IE, Szelke E, Mersich T, Komjati K, Palkovits M, Sandor

P.: Mechanisms of pain-induced local cerebral blood flow changes in the rat sensory

cortex and thalamus. Brain Res. 2003; 960(1-2):219-27.

IF:2,47

Tamas Mersich, Emese Szelke, Katalin Komjati, Peter Sandor: The effect of

somatic afferent C-fibre stimulation on regional cerebral blood flow and cerebral

blood volume in control and NO-syntase inhibited rats. MÉT 2000, Budapest

Mersich Tamás, Szelke Emese, Komjáti Katalin, Sándor Péter, H. Velkei Mária:

Fájdalomingerek hatása az agy regionalis véráramlására és az agyi vértérfogatra

kontroll és No-szintáz bénított patkányokon. MÉT 1999, Debrecen

Mersich Tamás, Szelke Emese, Komjáti Katalin, Sándor Péter, H. Velkei Mária:

The effect of sciatic nerve stimulation on regional cerebral blood flow and cerebral

blood volume in control and NO-syntase inhibited rats. WHMA IV. Kongresszusa,

Budapest 1998

72

12.2 Egyéb közlemények és előadások

Szelke E, Varbiro S, Mersich T, Banhidy F, Szekacs B, Sandor P, Komjati K.:

Effects of estrogen and progestin on hypothalamic blood flow autoregulation.

J Soc Gynecol Investig. 2005;12(8):604-9

IF:2,887

Mersich T, Lang I, Balogh I, Jakab F: Radio-guided abdominal resection of non-

palpable rectal carcinoma following polypectomy. Hepatogastroenterology in Press,

accepted in July 2006

IF:0,699

Szelke E, Mersich T, Szekacs B, Sandor P, Komjati K, Varbiro S: Effects of

estrogen and progestin on CO2-sensitivity of hemispheral cerebral blood volume.

Menopause MENO-D-07-00119 In press, Accepted 11, June 2007 IF:3,913

Mersich T, Zarand A, Egyed Z, Dede K, Besznyak I, Jakab F: Hemobilia as a rare

vascular complication of chronic pancreatitis Magy Seb. 2005 Jun;58(3):187-9

Jakab F, Mersich T, Lang I.: Surgical treatment of colorectal liver metastasis in the

year 2000 Magy Seb. 2004 Feb;57(1):3-11. Review.

Zaránd Attila, ifj. Besznyák István, Mersich Tamás: Dagantos betegek akut hasi

kórképei Lege Artis Medicinae 2004; 14(3) 206-209

Szelke Emese, Mersich Tamás, Várbíró Szabolcs, Sándor Péter, Komjáti Katalin,

Székács Béla: Hormonpótlás hatása a hypothalamus lokális szöveti véráramlására

patkány menopausa modellben Magyar Gerontológiai Társaság XXIX. Nagygyűlése

2006. november 9-11 Zalakaros

73

K Dede, E Kadar, T Mersich, P Nagy, Gy Köszegi, S Faludi, F Jakab: The value of

laparoscopy as a diagnostic tool and as a staging procedure in abdominal surgery. -

10th World Congress of Endoscopic Surgery, Berlin, 2006

Baranyai Zs, Mersich T, Dede K, Besznyak I jr, Zaránd A, Micsik T, Peták I,

Schwab R, Jakab F: Funkcionalis multi-drug rezisztencia meghatározás colorectalis

tumorokban és májmetastasisokban. Magyar Sebész Társaság 58 kongresszusa,

Budapest