Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56128
Title: EFFECT OF CHRONIC PARACETAMOL TREATMENT ON THE CORTICAL SPREADING DEPRESSION INDUCED THE ALTERATION OF BLOOD BRAIN BARRIER INTEGRITY
Other Titles: ผลกระทบของการได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเรื้อรังต่อการเปลี่ยนแปลงของ blood brain barrier integrity เมื่อถูกกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์ cortical spreading depression
Authors: Waranurin Yisarakun
Advisors: Supang Maneesri le grand
Anan Srikiatkhachorn
Thananya Thongtan
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Medicine
Advisor's Email: Supang.M@Chula.ac.th,le.grand.maneesri.s@gmail.com
Anan.S@Chula.ac.th
Thananya.T@Chula.ac.th
Issue Date: 2014
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Paracetamol (APAP) has long been used as a drug for treatment of pain and headache including migraine. Recently, a number of non-beneficial effects of chronic treatment with APAP have been reported in several systems, including the circulatory system. Since APAP can easily cross the blood brain barrier (BBB), the effect of chronic treatment of this drug on the BBB integrity can be expected. In order to prove this hypothesis, the effect of acute (1 hour) and chronic (15 and 30 days) APAP treatments on the alteration of cerebral microvessels and CGRP expression were studied in a cortical spreading depression (CSD) migraine animal model. Wistar rats were divided into the control, CSD, and APAP treatment and APAP treatment with CSD group. APAP (200 mg/kg body weight) was i.p. injected as a single or once-daily dose for the acute and chronic APAP treated groups, respectively. CSD was induced by KCl application on the cortical surface. The results demonstrated that the induction of CSD caused alterations of the BBB integrity, as indicated by increases in ultrastructural alteration of the endothelial cell and expression of cell adhesion molecules (ICAM-1, VCAM-1). Tight junction proteins (ZO-1occludin, claudin-5) were decreased while the IgG extravasation was increased in the CSD group. Acute APAP treatment attenuated those alterations induced by CSD. However, chronic APAP treatment resulted in an enhancement of the abnormalities of BBB integrity induced by CSD. Interestingly, the rats that received chronic (2 weeks) APAP treatment alone also induced alterations in the BBB integrity as compared with the control group. Moreover, the CGRP immunohistochemistry demonstrated that CSD activation could increase the CGRP expression in TG as compared with the control group. Acute APAP treatment significantly reduced the CGRP expression in TG. In contrast, chronic APAP treatment alone (15 and 30 days) significantly enhanced CGRP expression, especially in the combination with CSD activation. In order to confirm the effect of chronic APAP treatment and the involvement of CGRP on the alteration of the brain endothelial cell, in vitro study using cultured mouse brain endothelial (bEnd.3) cells was performed as well. The results revealed that acute APAP treatment could attenuate the CGRP-induced alteration of the tight junction protein in bEnd.3 cells, whereas the chronic treatment demonstrated the opposite effect showing the significantly lower the level of tight junction proteins (ZO-1, occludin, and claudin-5) than those observed in control. Furthermore, chronic treatment with APAP (more than 2 weeks) either alone or in combination with CGRP could significantly enhance the CYP2E1 activity, cell adhesion molecules (ICAM-1 and VCAM-1), and phospho-NF-κB in cultured bEnd.3 cells. The expression of phosphorylated-PKA was also increased in the CGRP treated bEnd.3 cells with or without APAP treatment groups. These data suggested that chronic APAP treatment alone induces the alterations of BBB integrity. Additionally, the severity of those alterations is more prominent when combined with either CSD or CGRP activation. In summary, the results obtained from both in vivo and in vitro studies demonstrate that the short-term treatment of APAP has a protective effect on cerebral microvessels against CSD activation. However, long-term treatment with this drug can induce the damage to these vessels. With CSD activation, the damage to cerebral microvessels induced by long-term APAP treatment is more severe. The increment of the CGRP expression in TG due to the chronic APAP treatment is at least one mechanism involved in those alterations. Thus, long-term treatment with APAP for patients with CSD-related disorders, particularly migraine headaches, might need to be carefully monitored.
Other Abstract: ยาพาราเซตตามอลเป็นยาที่นิยมใช้ในการรักษาอาการปวดต่างๆ รวมถึงโรคปวดศีรษะไมเกรนมาเป็นระยะเวลานาน ในปัจจุบัน มีงานวิจัยจำนวนหนึ่งได้รายงานถึงผลด้านลบของการใช้ยาพาราเซตตามอลอย่างเรื้อรังต่อระบบต่างๆของร่างกายรวมถึงระบบหลอดเลือด เนื่องจากยานี้สามารถผ่านเข้าระบบ blood brain barrier (BBB) ของสมองได้โดยตรง ดังนั้นจึงอาจจะมีผลกระทบต่อ BBB integrity ได้เช่นกัน ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงต้อการศึกษาผลกระทบของการได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเฉียบพลัน (1 ชั่วโมง) และอย่างเรื้อรัง (15 วัน และ30 วัน) ที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงของหลอดเลือดสมองและการแสดงออกของสาร calcitonin gene related peptide (CGRP) ร่วมกับการกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์คอร์ติคัล สเปรดดิ้ง ดีเพรสชั่น (CSD) โดยทำการแบ่งหนูทดลองสายพันธุ์วิสต้าออกเป็น 4 กลุ่ม คือ กลุ่มควบคุม กลุ่มที่ได้รับการกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์ CSD กลุ่มที่ได้รับยาพาราเซตตามอล และกลุ่มที่ได้รับยาพาราเซตตามอลร่วมกับการกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์ CSD โดยกลุ่มที่ได้รับยาพาราเซตตามอล จะได้รับยา (200 มิลลิกรัมต่อน้ำหนักตัวหนึ่งกิโลกรัม) ฉีดเข้าช่องท้องเพียงครั้งเดียวสำหรับกลุ่มที่ได้รับแบบเฉียบพลัน และได้รับหนึ่งครั้งต่อวันต่อเนื่องเป็นเวลา 15 และ30 วัน สำหรับหนูกลุ่มที่ได้รับยาอย่างเรื้อรังเป็นเวลา 15 และ30 วัน ตามลำดับ ส่วนกลุ่มที่มีการชักนำให้เกิดปรากฏการณ์ CSD จะได้รับการวางโพแทสเซียมคลอไรด์บนผิวสมอง ผลจากการทดลองแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ CSD ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อ BBB integrity โดยพบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างระดับจุลภาคของเซลล์เอนโดธีเลียม มีการแสดงออกของ cell adhesion molecules (ICAM-1,VCAM-1) เพิ่มมากขึ้น ร่วมกับการลดลงของโปรตีน tight junction (ZO-1, occludin และ claudin-5) ร่วมกับพบการรั่วไหลของโปรตีนออกนอกเส้นเลือดที่เพิ่มมากขึ้น โดยการได้รับยาพาราเซตตาลอลอย่างเฉียบพลันสามารถลดการเปลี่ยนแปลงที่กล่าวมาข้างต้นได้ แต่ผลการวิจัยนี้กลับพบว่า การได้รับยานี้อย่างเรื้อรังส่งผลให้ความผิดปกติของ BBB integrity ที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์ CSD เพิ่มมากขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าการได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ 2 สัปดาห์ขึ้นไป ก็ส่งผลให้เกิดการปลี่ยนแปลงของฺBBB ดังกล่าวมากกว่ากลุ่มควบคุม นอกจากนี้การกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์ CSD สามารถทำให้มีการแสดงออกของ CGRP ที่ปมประสาทไตรเจอมินัลมากกว่ากลุ่มควบคุม ผลงานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของ CGRP ลดลงเมื่อได้รับยาพาราเซตตามอลแบบเฉียบพลันก่อนการได้รับการกระตุ้นดังกล่าว แต่กลับพบว่าหนูที่ได้รับยาอย่างเรื้อรังเพียงอย่างเดียวส่งผลให้มีการเพิ่มขึ้นของ CGRP อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยเฉาะอย่างยิ่งกลุ่มที่ได้รับกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์ CSD ร่วมด้วย เพื่อยืนยันถึงผลของการได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเรื้อรังและความเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของ CGRP ต่อการเปลี่ยนแปลงของหลอดเลือดสมอง งานวิจัยนี้จึงได้ทำการศึกษาวิจัยผลกระทบดังกล่าวในเซลลล์เพาะเลี้ยงเอนเธีเลียมจากสมองหนูเมาส์ (bEnd.3) ด้วย ผลการศึกษาพบว่า การได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเฉียบพลันสามารถลดการเปลี่ยนแปลงของโปรตีน tight junction ที่เกิดจากการกระตุ้นด้วย CGRPลงได้ ในขณะที่เซลล์ที่ได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเรื้อรัง พบการแสดงออกของโปรตีน tight junction ลดต่ำลงกว่ากลุ่มควบคุม นอกจากนี้ผลงานวิจัยยังพบว่าเซลล์เพาะเลี้ยงที่ได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเรื้อรัง (มากกว่า 2 สัปดาห์ขึ้นไป) ทั้งในภาวะที่กระตุ้นและไม่ได้รับการกระตุ้นด้วย CGRP มีการเพิ่มขึ้นของเอนไซม์ CYP2E1, cell adhesion molecules (ICAM-1 และ VCAM-1) และปริมาณของ phosphor-NF-kB เพิ่มสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มทดลอง และยังพบว่าการแสดงออกของ phospoho-PKA ซึ่งก็พบว่ามีปริมาณเพิ่มสูงขึ้นในเซลล์ที่ได้รับการกระตุ้นด้วย CGRP ทั้งในสภาวะที่ได้รับหรือไม่ได้รับยาพาราเซตตามอลก็ตาม ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า การได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเรื้อรังเพียงอย่างเดียวสามารถชักนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของ BBB integrity ได้ นอกจากนี้ภาวะที่มีการกระตุ้นด้วย CSD หรือ CGRP ร่วมด้วย ก็ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงเพิ่มสูงยิ่งขึ้น จากผลการศึกษาทั้งในสัตว์ทดลองและเซลล์เพาะเลี้ยง สรุปได้ว่า การได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเฉียบพลันสามารถปกป้องหลอดเลือดสมองจากการได้รับการกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์ CSD แต่อย่างไรก็ตาม การได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเรื้อรังสามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อหลอดเลือดได้ นอกจากนี้เมื่อมีการกระตุ้นด้วยปรากฏการณ์ CSD ร่วมด้วย จะส่งผลให้หลอดเลือดเกิดความเสียหายเพิ่มมากขึ้น ผลงานวิจัยนี้ยังบ่งชี้ว่าการเพิ่มขึ้นของการแสดงออก CGRP ในปมประสาทไตรเจอมินัล เป็นกลไกหนึ่งที่มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของหลอดเลือดสมองที่เกิดจากการได้รับยาพาราเซตตามอลอย่างเรื้อรัง ดังนั้นการใช้ยาพาราเซตตามอลในการรักษาโรคปวดศีรษะเรื้อรังโดยเฉพาะอย่างยิ่งโรคปวดศีรษะไมเกรน จึงควรมีความระมัดระวังต่อการใช้ยานี้อย่างต่อเนื่อง
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2014
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Medical Science
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56128
Type: Thesis
Appears in Collections:Med - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5375360030.pdf8.16 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.