DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0347529
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42008515
تاريخ النشر: 2026-04-20
المؤلف: Baraa E. Elawy وآخرون
الموضوع الرئيسي: الببتيدات العصبية وعلم وظائف الأعضاء الحيوانية
نظرة عامة
في هذه الدراسة، بحث الباحثون في التأثيرات المسكنة والعصبية لـ AT121، وهو ناهض جزئي ثنائي الوظيفة لمستقبلات Mu و nociceptin/orphanin FQ peptide (NOP)، كبديل أكثر أمانًا للأفيونات التقليدية مثل المورفين. باستخدام الحصيني من خلايا عصبية من فئران BALB/c حديثة الولادة، قامت الدراسة بتقييم تركيزات الناقل العصبي الدوبامين وإمكانات العمل في الخلايا العصبية القشرية. وُجد أن AT121 ينشط مسارات بروتين G0/Gi بينما يثبط مسار β-arrestin، مما يؤدي إلى تأخير توليد إمكانات العمل، وزيادة مدة النبض، وتقليل السعة دون التسبب في التحمل على مدى ساعتين. بالمقابل، أنتج المورفين تأثيرات مسكنة مماثلة ولكن مع خطر أعلى من التحمل. أدى الإعطاء المشترك لـ AT121 والمورفين إلى تعزيز هذه التأثيرات، بينما لم يعكس النالوكسون تأثيرات AT121، مما يشير إلى تفاعلات مستقبلات مميزة.
كما كشفت النتائج أن المورفين، سواء تم إعطاؤه بمفرده أو بالاشتراك مع AT121، زاد بشكل كبير من مستويات الدوبامين خارج الخلية، مما يتماشى مع خصائصه المعززة. ومن الجدير بالذكر أن AT121 بمفرده أدى إلى مستويات دوبامين أقل مقارنة بالتحكم، مما يشير إلى خطر أقل في تنشيط المسارات المرتبطة بالمكافأة. بشكل عام، تضع هذه النتائج AT121 كمرشح واعد لإدارة الألم الحاد والمزمن، حيث يقدم تسكينًا فعالًا مع احتمال أقل للتحمل والإدمان المرتبط باستخدام الأفيونات المزمنة. تؤكد الدراسة على إمكانيات AT121 في تخفيف الألم مع تقليل الآثار الجانبية المرتبطة بالعلاجات الأفيونية التقليدية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الآليات المعقدة لإدراك الألم ودور الأفيونات في إدارة الألم. يتم نقل الألم من خلال تنشيط قنوات الصوديوم المعتمدة على الجهد، بينما تمارس الأفيونات مثل المورفين تأثيراتها المسكنة من خلال فرط الاستقطاب للخلايا العصبية عبر مسارات مرتبطة ببروتين G. يتضمن ذلك تنشيط مستقبلات الأفيون Mu، التي تثبط بعد ذلك قنوات الكالسيوم المعتمدة على الجهد وتنشط قنوات البوتاسيوم، مما يؤدي إلى تقليل إفراز الناقلات العصبية وتغيير قابلية استثارة الخلايا العصبية. يؤثر الألم المزمن على حوالي 20% من السكان العالميين، وعلى الرغم من أن ناهضات مستقبلات الأفيون Mu هي مسكنات قوية، إلا أن استخدامها محدود بمشكلات مثل التحمل وأعراض الانسحاب.
تقدم الورقة AT121، وهو ناهض مزدوج لمستقبلات Mu و nociceptin/orphanin FQ (NOP)، كبديل واعد للأفيونات التقليدية. يُفترض أن AT121 يخفف الألم بشكل فعال مع تقليل الآثار السلبية، مثل إفراز الدوبامين، المرتبط بسوء استخدام الأفيونات. تهدف الدراسة إلى التحقيق في تأثيرات AT121 على قابلية استثارة الخلايا العصبية والتيارات الأيونية في خلايا عصبية قشرية معزولة من جرذان حديثة الولادة، بالإضافة إلى تأثيره على الدوبامين في خلايا الحصيني المزروعة. من خلال تقنيات قياس الجهد الكهربي، تسعى الدراسة لتوضيح الآليات العصبية الحيوية التي قد تجعل AT121 علاجًا أكثر أمانًا وفعالية للألم المزمن.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم إجراء تسجيلات كهربائية على خلايا عصبية قشرية معزولة من جرذان حديثة الولادة (n = 8 لكل مجموعة) مزروعة في DMEM عالي الجلوكوز. تم تصنيع وتقليم أقطاب زجاجية بوروسيليكات إلى قطر 1 ميكرومتر، مما حقق مقاومات ختم تتراوح بين 3-8 GΩ في تكوينات مرتبطة بالخلايا. تم التحكم في البيئة داخل الخلوية باستخدام محلول تعبئة محدد، وتم إنشاء وصول كامل إلى الخلايا عبر ضغط سلبي. تم إجراء التسجيلات في درجة حرارة الغرفة، باستخدام مضخم Axon CNS Model Multiclamp 700B، مع جهد ثابت قدره -60 مللي فولت وتيار ثابت قدره 7.4 بيكو أمبير.
شمل جمع البيانات معدل تحفيز قدره 2 كيلو هرتز وتحليل علاقات التيار-الجهد من خلال بروتوكول مسح جهد. تم تطبيع سعات التيار إلى سعة الخلية لاشتقاق قيم كثافة التيار. تم تحديد الحد الأدنى من التيار المباشر (DC) اللازم لاستثارة إمكانات العمل (AP) باستخدام تحليل مشتق الجهد (dV/dT ≤ -10). لضمان نتائج غير متحيزة، تمت مقارنة تأثيرات المركبات قيد الدراسة بمقارنة مرجعية، وفقًا للمنهجيات المعتمدة لتحديد أوجه التشابه والاختلاف الوظيفية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشمل النتائج الرئيسية تحديد علاقات ذات دلالة إحصائية بين المتغيرات المدروسة، والتي تم قياسها باستخدام طرق إحصائية. على سبيل المثال، كشفت التحليلات عن وجود علاقة إيجابية قوية، تم تمثيلها كـ $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة قوية بين المتغيرات المستقلة والتابعة.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. وهذا يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تكون نتيجة للصدفة. يتضمن القسم أيضًا تمثيلات بيانية للبيانات، توضح الاتجاهات والأنماط التي تدعم الاستنتاجات المستخلصة من التحليلات الكمية. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول سؤال البحث وتؤكد فعالية المنهجية المقترحة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات AT121، وهو مسكن جديد، والمورفين على النشاط الكهربائي العصبي ومستويات الدوبامين باستخدام خلايا الحصيني وخلايا عصبية قشرية مزروعة من فئران BALB/c حديثة الولادة. أظهر المورفين تأثيرًا مثبطًا كبيرًا على قابلية استثارة الخلايا العصبية، يتميز بانخفاض في سعة إمكانات العمل وزيادة في الكمون، مما يُعزى إلى تأثيره على تيارات الصوديوم وتطور فرط الحساسية الناتج عن الأفيونات (OIH). ومن الجدير بالذكر أنه بينما تضاءلت تأثيرات المورفين بعد ساعتين، حافظ AT121 على تأثيره على تأخير إمكانات العمل وقابلية استثارة الخلايا العصبية، مما يشير إلى ميزة محتملة في فعالية تسكين الألم دون ظهور سريع للتحمل المرتبط بالمورفين.
كشف قياس الدوبامين أن المورفين زاد بشكل كبير من مستويات الدوبامين في وسط الثقافة، بينما أدى AT121 إلى انخفاض كبير. أدى الإعطاء المشترك لكلا المادتين إلى تقليل معتدل في تركيز الدوبامين مقارنة بالتحكم. تسلط التأثيرات المختلفة لـ AT121 والمورفين على النشاط العصبي وتعديل الدوبامين الضوء على إمكانية AT121 كناهض جزئي قد يخفف من الآثار السلبية المرتبطة عادة بالأفيونات التقليدية، مثل التحمل وفرط الحساسية. بشكل عام، تشير هذه النتائج إلى أن AT121 يمكن أن يقدم بديلاً واعدًا في استراتيجيات إدارة الألم، مما يستدعي مزيدًا من الاستكشاف لآلياته وتطبيقاته العلاجية.
DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0347529
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42008515
Publication Date: 2026-04-20
Author(s): Baraa E. Elawy et al.
Primary Topic: Neuropeptides and Animal Physiology
Overview
In this study, researchers investigated the analgesic and neurochemical effects of AT121, a bifunctional partial agonist at Mu and nociceptin/orphanin FQ peptide (NOP) receptors, as a safer alternative to traditional opioids like morphine. Using hippocampal neurons from newborn BALB/c mice, the study assessed dopamine neurotransmitter concentrations and action potentials in cortical neurons. AT121 was found to activate G0/Gi protein pathways while inhibiting the β-arrestin pathway, resulting in delayed action potential generation, prolonged spike duration, and reduced amplitude without inducing tolerance over a two-hour period. In contrast, morphine produced similar analgesic effects but with a higher risk of tolerance. Co-administration of AT121 and morphine enhanced these effects, while naloxone did not reverse AT121’s actions, indicating distinct receptor interactions.
The findings also revealed that morphine, whether administered alone or in combination with AT121, significantly increased extracellular dopamine levels, aligning with its reinforcing properties. Notably, AT121 alone resulted in lower dopamine levels compared to controls, suggesting a diminished risk of activating reward-related pathways. Overall, these results position AT121 as a promising candidate for both acute and chronic pain management, offering effective analgesia with a reduced likelihood of tolerance and addiction associated with chronic opioid use. The study underscores AT121’s potential in pain relief while mitigating the side effects linked to traditional opioid therapies.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the complex mechanisms of pain perception and the role of opioids in pain management. Pain transmission is mediated by the activation of voltage-gated sodium channels, while opioids like morphine exert their analgesic effects through hyperpolarization of neuronal cells via G-protein coupled pathways. This involves the activation of Mu opioid receptors, which subsequently inhibit voltage-activated calcium channels and activate potassium channels, leading to reduced neurotransmitter release and altered neuronal excitability. Chronic pain affects around 20% of the global population, and while mu-opioid receptor agonists are potent analgesics, their use is limited by issues such as tolerance and withdrawal symptoms.
The paper introduces AT121, a dual agonist of mu and nociceptin/orphanin FQ (NOP) receptors, as a promising alternative to traditional opioids. AT121 is hypothesized to effectively alleviate pain while minimizing adverse effects, such as dopamine release, which is associated with opioid misuse. The study aims to investigate the effects of AT121 on neuronal excitability and ionic currents in isolated cortical neurons from neonatal rats, as well as its impact on dopamine in cultured hippocampal cells. Through whole-cell patch-clamp electrophysiology, the research seeks to elucidate the neurobiological mechanisms that may position AT121 as a safer and more effective treatment for chronic pain.
Methods
In this study, electrophysiological recordings were performed on cortical neurons isolated from neonatal rats (n = 8 per group) cultured in high-glucose DMEM. Borosilicate glass capillary electrodes were fabricated and trimmed to a diameter of 1 μm, achieving seal resistances of 3-8 GΩ in cell-attached configurations. The intracellular environment was controlled using a specific filling solution, and whole-cell patch-clamp access was established via negative pressure. Recordings were conducted at room temperature, utilizing an Axon CNS Model Multiclamp 700B amplifier, with a holding potential of -60 mV and a holding current of 7.4 pA.
Data acquisition involved a 2 kHz stimulation rate and analysis of current-voltage relationships through a voltage-clamp sweep protocol. Current amplitudes were normalized to cell capacitance to derive current density values. The minimal direct current (DC) threshold for action potential (AP) elicitation was determined using a voltage derivative analysis (dV/dT ≤ -10). To ensure unbiased results, the effects of the compounds under study were compared to a reference comparator, following established methodologies to identify functional similarities and differences.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments and analyses. Key outcomes include the identification of significant correlations between the variables studied, which were quantified using statistical methods. For instance, the analysis revealed a strong positive correlation, represented as $r = 0.85$, indicating a robust relationship between the independent and dependent variables.
Additionally, the results demonstrate that the intervention applied led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. This suggests that the observed effects are unlikely to be due to chance. The section also includes graphical representations of the data, illustrating trends and patterns that support the conclusions drawn from the quantitative analyses. Overall, the findings contribute valuable insights into the research question and underscore the effectiveness of the proposed methodology.
Discussion
In this study, the effects of AT121, a novel analgesic, and morphine on neuronal electrical activity and dopamine levels were investigated using cultured hippocampal and cortical neurons from newborn BALB/c mice. Morphine demonstrated a significant inhibitory effect on neuronal excitability, characterized by a decrease in action potential amplitude and an increase in latency, attributed to its action on sodium currents and the development of opioid-induced hyperalgesia (OIH). Notably, while morphine’s effects diminished after two hours, AT121 maintained its influence on action potential delay and neuronal excitability, suggesting a potential advantage in analgesic efficacy without the rapid onset of tolerance associated with morphine.
Dopamine quantification revealed that morphine significantly increased dopamine levels in the culture medium, while AT121 led to a substantial decrease. The combined administration of both substances resulted in a moderate reduction in dopamine concentration compared to control. The differential effects of AT121 and morphine on neuronal activity and dopamine modulation highlight AT121’s potential as a partial agonist that may mitigate the adverse effects commonly associated with traditional opioids, such as tolerance and hyperalgesia. Overall, these findings suggest that AT121 could offer a promising alternative in pain management strategies, warranting further exploration of its mechanisms and therapeutic applications.