چکیده

اوكالیپتول یک مونوترپن است که در اسانس روغنی بسیاری از گیاهان از جمله گیاه اوکالیپتوس وجود دارد. این ترکیب اثرات فارماکولوژیک متنوعی نشان می­دهد که بسیاری از آنها برهمکنش مستقیم یا غیر مستقیم با کانال­های یونی را بکار می­گیرد. در این تحقیق تاثیر اکالیپتول بر تحریک­پذیری نورون­های کانگلیون زیرمری حلزون Caucasotachea atrolabiata با استفاده از تکنیک ثبت داخل سلولی مطالعه  شد. اوکالیپتول (3 میلی مولار) پس از حدود 5 دقیقه، منجر به افزایش فرکانس پتانسیل‌های عمل و کاهش دامنه و مدت پتانسیل متعاقب هیپرپلاریزان گردید که می­تواند بیانگر مهار جریان­های پتاسیمی رو به خارج باشد. اعمال دارو در غلظت­ بالاتر (mM5) سبب تغییر الگوی فعالیت نورون از حالت منظم به فعالیت انفجاری به همراه انحراف دپلاریزان گردید که این تغییرات بعد از شستشو با رینگر نرمال برگشت­پذیر بود. اعمال اوکالیپتول 3 میلی مولار پس از کاربرد مهارکننده­های سنتتیک کانال­های پتاسیمی، تترااتیل­آمونیوم (مهارکننده کانال­های پتاسیمی جبران­کننده تأخیری) و 4-آمینوپیریدین (مهار کننده کانال­های پتاسیمی سریع) منجر به القای فعالیت انفجاری شد که از عملکرد همسوی اوکالیپتول با این عوامل حمایت می­کند. فعالیت انفجاری و انحراف دپلاریزان در حضور نیفدیپین (مهارکننده کانال­های کلسیمیL-type) و نیکل کلراید (مهارکننده غیر­اختصاصی کانال­های کلسیمی) حذف شد که می­تواند بیانگر نقش جریان­های کلسیمی رو به داخل در تعدیل فعالیت نورونی توسط اکالیپتول باشد. H89 (مهار کننده پروتئین کیناز وابسته بهcAMP ) و کلریترین (مهار­کننده پروتئین کینازC) قادر به مهار قابل توجه فعالیت انفجاری و انحراف دپلاریزان نبودند که نشان می­دهند فعالیت صرعی القاء شده توسط اکالیپتول به فسفوریله شدن کانال­ها وابسته نیست. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که به احتمال زیاد اوکالیپتول بواسطه‌ی مهار مستقیم کانال­های پتاسیمی تحریک­پذیری نورون­ها را افزایش می­دهد.

کلمات کلیدی: اوکالیپتول، نورون حلزون، فعالیت انفجاری، انحراف دپلاریزان، کانال‌های یونی

فهرست مطالب

عنوان ………………………………………………………………………………………………………………………………. صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1) بیان مساله …………………………………………………………………………………………………………………………2

1-2) دلایل استفاده از نورون­های حلزون ………………………………………………………………………………… 6

فصل دوم: مروری بر تحقیقات پیشین

2-1) صرع …………………………………………………………………………………………………………………………………. 9

2-2) اسانس­های گیاهی ………………………………………………………………………………………………………… 10

2-3) اثرات بیولوژیک اسانس­های گیاهی ……………………………………………………………………………… 12

2-4) ترکیبات اسانس­ها و عملکرد آن­ها روی سیستم عصبی مرکزی و محیطی ………………… 12

2-4-1) کامفر ………………………………………………………………………………………………………………………… 13

2-4-2) منتول ……………………………………………………………………………………………………………………….. 13

2-4-3) لینالول ……………………………………………………………………………………………………………………… 14

2-4-4) اوکالیپتول ………………………………………………………………………………………………………………… 15

2-5) کانال­های یونی و مشارکت آن­ها در فعالیت الکتریکی نورون­ها ………………………………….. 17

2-5-1) کانال­های کلسیمی …………………………………………………………………………………………………… 18

2-5-2) کانال­های پتاسیمی ………………………………………………………………………………………………….. 20

2-5-2-1) کانال­های پتاسیمی وابسته به ولتاژ …………………………………………………………………….. 21

2-5-2-2) کانال­های پتاسیمی وابسته به کلسیم …………………………………………………………………. 21

2-5-3) کانال­های سدیمی ……………………………………………………………………………………………………. 23

2-5-3-1) جریان­های سدیمی گذرا و مداوم ……………………………………………………………………….. 23

2-6) پروتئین کیناز­ها و تنظیم کانال­های یونی توسط فسفوریلاسیون ……………………………….. 24

2-6-1) PKA و اثر بر کانال­های یونی ………………………………………………………………………………….. 25

2-6-2) PKC و اثر بر کانال­های یونی ………………………………………………………………………………….. 26

فصل سوم: مواد و روش­ها

3-1) حیوانات …………………………………………………………………………………………………………………………. 29

3-2) تشریح و آماده سازی گانگلیون عصبی جهت ثبت ………………………………………………………. 30

3-3) محلول­ها و دارو­ها …………………………………………………………………………………………………………. 31

3-4) ثبت داخل سلولی …………………………………………………………………………………………………………. 31

3-5) مراحل آزمایش ……………………………………………………………………………………………………………… 33

3-6) پارامتر­های الکتروفیزیولوژیک مورد مطالعه ………………………………………………………………….. 33

3-7) آزمون آماری …………………………………………………………………………………………………………………. 35

فصل چهارم: نتایج

4-1) ویژگی‌های فعالیت خودبخودی و برانگیخته نورون‌های حلزون در شرایط کنترل ……… 37

4-2) ویژگی­های پتانسیل عمل خود­به­خودی نورون­های حلزون در حضور غلظت 3 میلی مولار اوکالیپتول ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 38

4-3) ویژگی­های پتانسیل عمل خودبه­خودی نورون­های حلزون در حضور غلظت 5 میلی مولار اوکالیپتول ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

4-4) ویژگی‌های پتانسیل عمل خودبخودی در حضور اوکالیپتول 3 میلی مولار و PTZ ……. 49

4-5) ویژگی‌های پتانسیل عمل خودبخودی در حضور اوکالیپتول 3 میلی مولار و مهار کننده‌های کانال‌های پتاسیمی 4-AP و TEA ………………………………………………………………………. 50

4-6) ویژگی‌های پتانسیل عمل خودبخودی در حضور اوکالیپتول 5 میلی مولار و مهار کننده‌های کانال‌های کلسیمی نیکل کلرید و نیفدیپین ………………………………………………………… 52

4-7) ویژگی‌های پتانسیل عمل خودبخودی در حضور اوکالیپتول 5 میلی مولار و مهار کننده‌های پروتئین کیناز­ها کلریترین و H89 ……………………………………………………………………….. 54

فصل پنجم: بحث و نتیجه­گیری

5-1) بحث ……………………………………………………………………………………………………………………………… 58

5-1-1) تغییر در ویژگی‌های پتانسیل عمل در حضور اوکالیپتول ……………………………………….. 59

5-2) نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………………………………………… 63

5-3) پیشنهادات برای مطالعات آینده …………………………………………………………………………………… 64

فهرست منابع و ماخذ ……………………………………………………………………………………………………………… 65

فهرست شکل­ها

عنوان ………………………………………………………………………………………………………………………………. صفحه

شکل 3-1. حلزون باغی …………………………………………………………………………………………………………. 29

شکل 3-2. گانگلیون تحت مری تثبیت شده در محفظه ثبت ……………………………………………… 30

شکل 3-3. نمایی از وسایل ثبت داخل سلولی ………………………………………………………………………. 32

شکل 3-4. نحوه اندازه گیری برخی پارامترهای پتانسیل عمل ……………………………………………. 34

شکل 4-1. الگوی فعالیت خودبخودی نورون در شرایط کنترل، 5 و 10 دقیقه پس از مجاورت با اوکالیپتول 3 میلی مولار …………………………………………………………………………………………………….. 38

شکل 4-2. مقایسه پتانسیل ثبت شده از یک نورون در سه زمان کنترل، 5 و 10 دقیقه پس از افزودن اوکالیپتول 3 میلی مولار ……………………………………………………………………………………………. 42

شکل 4-3. الگوی فعالیت خودبخودی در شرایط کنترل، 5 دقیقه پس از مجاورت با غلظت mM 5 اوکالیپتول و پس از شستشوی محفظه حاوی اوکالیپتول با رینگر نرمال حلزون ……. 44

شکل 4-4. مقایسه پتانسیل ثبت شده از یک نورون در زمان­های کنترل، 5دقیقه پس از افزودن اوکالیپتول 5 میلی مولار و پس از شستشو ……………………………………………………………………………. 48

شکل 4-5. پس از افزایش فعالیت نورون درنتیجه افزودنPTZ 10 میلی مولار، افزودن اوکالیپتول 3 میلی مولار بعد از 3 دقیقه منجر به بروز الگوی burst شد …………………………….. 50

شکل 4-6. پس از افزایش فعالیت نورون درنتیجه افزودن TEA 5 میلی مولار، افزودن اوکالیپتول 3 میلی مولار بعد از 5 دقیقه منجر به بروز الگوی burst شد ……………………………. 51

شکل 4-7. پس از افزایش فعالیت نورون درنتیجه افزودن 4-AP 1 میلی مولار، افزودن اوکالیپتول 3 میلی مولار بعد از 4 دقیقه منجر به بروز الگوی burst شد ……………………………. 52

شکل 4-8. پس از بروز فعالیت PDS درنتیجه افزودن اوکالیپتول 5 میلی مولار، NiCl به محفظه ثبت اضافه گردید ………………………………………………………………………………………………………. 53

شکل 4-9. پس از بروز فعالیت PDS در نتیجه افزودن اوکالیپتول 5 میلی مولار، نیفدیپین به محفظه ثبت اضافه گردید ………………………………………………………………………………………………………. 54

شکل 4-10. پس از بروز فعالیت PDS در نتیجه افزودن اوکالیپتول 5 میلی مولار، کلریترین به محفظه ثبت اضافه گردید ………………………………………………………………………………………………………. 55

شکل 4-11. پس از بروز فعالیت PDS در نتیجه افزودن اوکالیپتول 5 میلی مولار، H89 به محفظه ثبت اضافه گردید ………………………………………………………………………………………………………. 56

فهرست نمودارها و جدول­ها

عنوان ………………………………………………………………………………………………………………………………. صفحه

نمودار 4-1. مقایسه میانگین پتانسیل استراحت غشاء، آستانه، فرکانس و دامنه پتانسیل عمل در شرایط کنترل و در 5 و 10 دقیقه پس از افزودن غلظت 3 میلی مولار اوکالیپتول به رینگر حلزونی نرمال (7=n) ………………………………………………………………………………………………………………. 39

نمودار 4-2. مقایسه میانگین مدت زمان پتانسیل عمل، فاصله بین پتانسیل‌های عمل، و سطح زیر منحنی در شرایط کنترل و در 5 و 10 دقیقه پس از افزودن غلظت 3 میلی مولار اوکالیپتول به رینگر حلزونی نرمال (7=n) …………………………………………………………………………….. 40

نمودار 4-3. مقایسه دامنه AHP و طول مدت AHP در شرایط کنترل و در 5 و 10 دقیقه پس از افزودن غلظت 3 میلی مولار اوکالیپتول به رینگر حلزونی نرمال (7=n) …………………………… 41

نمودار 4-4. مقایسه میانگین شیب فاز دپلاریزاسیون و شیب فاز رپلاریزاسیون بین سه حالت کنترل، 5 و 10 دقیقه پس از افزودن اوکالیپتول 3 میلی مولار (7=n) ………………………………… 42

نمودار 4-5. مقایسه میانگین مدت دوره مهاری بعد از فعالیت برانگیخته پس از تزریق جریان‌های دپلاریزان (nA3-2) در شرایط کنترل و 10 دقیقه پس از افزودن غلظت 3 میلی مولار اوکالیپتول به رینگر حلزونی نرمال ……………………………………………………………………………….. 43

نمودار 4-6. مقایسه میانگین پتانسیل استراحت غشاء، آستانه، فرکانس و فاصله بین پتانسیل‌های عمل در شرایط کنترل و 5 دقیقه پس از افزودن غلظت 5 میلی مولار اوکالیپتول به رینگر حلزونی نرمال (6=n) ……………………………………………………………………………………………….. 45

نمودار 4-7. مقایسه دامنه و طول مدت پتانسیل­های عمل و همچنین سطح زیر منحنی در شرایط کنترل و 5 دقیقه پس از افزودن غلظت 5 میلی مولار اوکالیپتول به رینگر حلزونی نرمال (6=n) ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 46

نمودار 4-8. مقایسه مدت فاز دپلاریزاسیون و رپلاریزاسیون پتانسیل عمل، دامنه AHP و طول مدت AHP در شرایط کنترل و 5 دقیقه پس از افزودن غلظت 5 میلی مولار اوکالیپتول به رینگر حلزونی نرمال (6=n) ……………………………………………………………………………………………………. 47

نمودار 4-9. مقایسه میانگین شیب فاز دپلاریزاسیون و شیب فاز رپلاریزاسیون بین حالت کنترل و 5 دقیقه پس از افزودن اوکالیپتول 3 میلی مولار (7=n) ……………………………………….. 47

جدول4-1. مقاومت ورودی سلول در شرایط کنترل و 10 دقیقه پس از کاربرد اوکالیپتول 3 میلی مولار ………………………………………………………………………………………………………………………………. 43

جدول 4-2. مقاومت ورودی سلول در شرایط کنترل و 10 دقیقه پس از کاربرد اوکالیپتول 5 میلی مولار ………………………………………………………………………………………………………………………………. 49

بیان مساله

بیماری صرع[1] از جمله شایع­ترین اختلالات عصبی در جهان است. این اختلال بصورت تشنجات خودبخودیِ غیرقابل پیش­بینی بروز می کند. صرع معمولاً در نتیجه کاهش عوامل مهاری یا افزایش شدید تحریک­پذیری در بخشی از شبکه نورونی مغز رخ می­دهد. در چنین شرایطی الگویی از فعالیت غیرطبیعی و شدید موسوم به الگوی فعالیت صرعی در این مجموعه نورونی شروع می­شود (Fisher, 1989). تغییر در الگوی فعالیت سیناپس­ها و اختلال در عملکرد کانال­های یونی بعنوان دو مکانیسم اساسی زمینه ساز صرع شناخته شده­اند  (Noebels, 2003; .Wuttke and Lerche, 2006) شواهد متعددی تغییر در سیستم­های نوروترنسمیتری مختلف بویژه گلوتامات، آسپارتات و GABA در ایجاد زمینه صرع را تایید کرده­اند (Pinto et al., 2005) با این حال شواهدی وجود دارد که تاثیر انحصاری سیناپس­ها در ایجاد زمینه و بروز صرع را نقض می­کنند. برخی تک سلول­های کشت داده شده بی­مهرگان و مهره­داران قادر به تولید الگوی فعالیت صرعی هستند (Rosalin, 1991). همچنین مهار انتقال سیناپسی با غلظت بالای منیزیم و غلظت پایین کلسیم در مواردی قادر به مهار فعالیت صرعی نیست (Bikson et al., 1999). مدارکی از این دست اهمیت و نقش ویژگی­های ذاتی غشاء بویژه عملکرد کانال­های سدیمی، پتاسیمی و کلسیمی در بروز الگوی صرع را نشان می­دهند.

با درمان­های موجود در 80% موارد می­توان حملات تشنج را کنترل کرد. علیرغم تولید تعداد قابل توجه داروهای سنتتیک موثر در درمان انواع صرع، تاثیرات جانبی قابل توجه این داروها و نیز عدم کارایی آن­ها در مورد برخی از مبتلایان باعث شده تا شناسایی ترکیبات ضد صرعِ موثرتر با اثرات جانبی کمتر همچنان مورد توجه بسیاری از محققان باشد (Emamghoreishi and Heidari-Hamedani, 2008).

در طب سنتی استفاده از عصاره خام گیاهان، به صورت خوراکی یا موضعی، نقش مهمی در درمان بسیاری از بیماری­ها، خصوصاٌ کنترل عفونت­ها داشت (Navarro et al., 1996). امروزه نیز گیاهان دارویی به عنوان یک منبع مناسب برای یافتن داروهای جدید مورد توجه محققان در سراسر دنیا قرار گرفته­است. همچنین علاوه بر استفاده­های بالینی، محصولات طبیعی مذکور به منظور کشف اهداف جدیدی از جمله رسپتورها و کانال­ها، حائز اهمیت­اند (Vriens  et al., 2008).

اسانس­های گیاهی[2] ترکیباتی بودار، فرار، اکثرا روان هستند که در چربی، الکل، حلالهایی با قطبیت ضعیف و به مقدار خیلی کم در آب قابل حل می­باشند. این ترکیبات بی رنگ یا زرد کمرنگ و به ندرت دارای رنگ بنفش­اند که در ساختارهای ترشحی برخی گیاهان ذخیره شده و قابل استخراج از بخش­های مختلف این گیاهان هستند. اسانس‌ها به طور معمول از ترپن‌­های[3] آروماتیک فرار و فنیل پروپانوئیدها تشکیل شده‌اند که بواسطه عبور آزادانه­شان از غشاء سلول می­توانند نقش­های سیگنالینگ متنوعی در سلول داشته باشند. در این ارتباط گزارش­هایی حاکی از مداخله ترکیبات اسانس‌های گیاهی با کانال‌های یونی و رسپتورها نیز وجود دارد (Goncalves et al., 2008).

تعداد معدودتری از مطالعات بر تاثیر خاص برخی ترکیبات از جمله مونوترپن­ها[4] متمرکزند که در تعداد قابل توجهی از فراورده­های گیاهی موثر بر صرع حضور دارند. مونوترپن­ها ترکیباتی با فرمول مولکولی C10H16 می­باشند که هم در فراورده­های گیاهی صرع زا[5] و هم در فراورده­هایی با اثرات ضد­صرع یافت می­شوند (Burkhard et al., 1999; Ishida, 2005). انواع عصاره­های گیاهی و اسانس­های روغنی استخراج شده از گیاهان جهت درمان صرع استفاده می­شود. تحقیقات روی این گیاهان نشان داده که عصاره­های آن­ها حاوی ترکیباتی با خواص ضد­تشنجی هستند و قادر به