V roce 1973 se podařilo Snyderovi a Tereniusovi téměř současně a přitom nezávisle na sobě prokázat existenci opioidních receptorů v CNS obratlovců. Vznikla otázka fyziologického významu těchto receptorů. Zdálo se nepravděpodobné, že by organismus měl primárně k dispozici vazebná místa pro exogenní opioidy. Začalo pátrání po endogenních transmiterech, které se váží k těmto opioidním receptorům. Již v roce 1975 izoloval Hughes peptidy z mozkových extraktů prasete a krávy a jejich hlubší analýza vedla ke dvěma podobným pentapeptidům, které byly pojmenovány metionin-enkefalin a leucin-enkefalin. Obě látky měly podobný analgetický účinek jako morfin. Téměř ve stejnou dobu izoloval Ling α-endorfin a o málo později objevil Bradbury sekvenci aminokyselin β-endorfinu. Z dosud objevených tělových opioidních peptidů se mohou jednoznačně přiznat fyziologické funkce jen β-endorfinu, methionin-enkefalinu a leucin-enkefalinu, a to i přesto, že později byly objeveny další substance.
Analgetický účinek tělových opioidů se podařilo prokázat záhy po jejich objevení. Byly předloženy důkazy, že organismus má schopnost vytvořit “vlastní analgetika”.
1. Rozdělení endogenních opioidů
Endogenní opioidy lze obecně rozdělit na:
- enkefaliny
- endorfiny
- dynorfiny
Na rozdíl od ostatních peptidů mají opioidní peptidy větší počet prekurzorů, kdy každý má pro-formu, ze které se signální peptid odštěpuje. Dosud byly izolovány tři rozdílné prekurzorové molekuly:
- proopiomelanokortin (POMC),
- proenkefalin A a B,
- prodynorfin.
POMC má molekulovou hmotnost 31 000 D a byl izolován ve tkáních hypothalamu a hypofýzy, v nadledvinách a dále v placentě. POMC je štěpen trypsinu podobnými enzymy na vlastní metabolické produkty (obr. 1):
Obr. 1: Proopiomelanokortin . prekurzor ACTH, b-lipotropinu, MSH a endorfinů
- adrenokortikotropní hormon (ACTH),
- β-lipotropin.
Štěpením ACTH vzniká:
- α-melanocyty stimulující hormon (aMSH), kortikotropinu podobný peptid intramediálního laloku (CLIP, corticotropin-like intermediate lobe peptide).
Z β-lipoproteinu vzniká:
- β-melanocyty stimulující hormon (bMSH),
- enkefaliny,
- endorfiny.
Prekurzorová molekula POMC se metabolizuje a modeluje rozdílným způsobem v hypothalamu a v předním laloku hypofýzy. V předním laloku z POMC vzniká převážně ACTH a b-lipotropin, v hypothalamu vznikají štěpením POMC hormony MSH a b-endorfin.
Aktivaci POMC-systému je možno pozorovat při psychickém a tělesném stresu, při bolestech a při vypjatých psychických stavech. Je prokázáno, že při stresové reakci organismu dochází k simultánnímu uvolnění ACTH a β-endorfinu z předního laloku hypofýzy, což je pochopitelné, neboť obě látky mají společný prekurzor POMC. K fyziologickým účinkům endogenních opioidů POMC-systému patří zejména modulace bolestí (analgezie), modulace chování (útlum, euforie), termoregulační a kardiovaskulární účinky (bradykardie a hypotermie) a endokrinologické změny (zvýšení prolaktinu, snížení LH a FSH). POMC-systém má centrální význam při bolestivé a stresové defenzivě organismu.
Metabolity prekurzorů, proenkefalinu, POMC a prodynorfinu, jsou přehledně uvedeny v tabulce 1.
|
Prekurzor |
Opioidní peptidy |
Pořadí aminokyselin |
|
proenkefalin |
met-enkefalin leu-enkefalin oktapeptid heptapeptid |
Tyr - Gly - Gly - Phe - Met Tyr - Gly - Gly - Phe - Leu Tyr - Gly - Gly - Phe - Met … Leu8 Tyr - Gly - Gly - Phe - Met … Phe7 |
|
proopiomelanokortin |
b-endorfin jiné endorfiny |
Tyr1 - Gly - Gly - Phe - Met5 … Glu31 |
|
prodynorfin |
dynorfiny |
Tyr - Gly - Gly - Phe - Leu … Ile8 Tyr - Gly - Gly - Phe - Leu … Glu17 Tyr - Gly - Gly - Phe - Leu … Lys10 Tyr - Gly - Gly - Phe - Leu … Pro9 |
Do dnešní doby byla identifikována řada opioidních peptidů.
Beta-endorfin existuje ve dvou formách: ve formě acetylované a neacetylované. Stupeň acetylace b-endorfinu v hypothalamu je mnohem nižší než v předním laloku hypofýzy, přičemž neacetylovaný b-endorfin má větší biologickou aktivitu.
Pro endogenní opioidy je charakteristické jejich rozložení v CNS. Endorfiny se nacházejí především v periakveduktálním traktu, v hypothalamu a v předním laloku hypofýzy, zatímco enkefaliny se vyskytují v bazálních gangliích a v limbickém systému. Dynorfiny byly prokázány v substantia nigra a v zadním laloku hypofýzy.
Organismus ovšem nedisponuje jen různými opioidními agonisty, ale i různými typy opioidních receptorů, které vážou některé aktivní opioidy (ligandy) přednostně. Pomocí bioeseje může být zkoumána vazba opioidních agonistů, resp. antagonistů, na receptory. Přitom byla prokázána i specifická afinita opioidního antagonisty naloxonu vůči opioidním receptorům.
Opioidní receptory byly detailně studovány a stanoveny byly zatím tři typy: μ, κ a δ. Liší se farmakologickými vlastnostmi, distribucí v mozku a v jiných lokalitách i afinitou k různým opioidním peptidům. Vazba opioidů na receptor je zprostředkovaná G-proteinem, který je účasten vazeb mnoha dalších ligandů na příslušné receptory. Aktivace opioidních receptorů zvyšuje vstup K+ do buňky a uzavírá Ca2+ kanály. Tím nastává hyperpolarizace buněčné membrány centrálních neuronů, což vede ke snížení schopnosti vláken vytvářet akční potenciál (nociceptivní impulsy). Výzkum žádného typu opioidních receptorů však dosud nebyl uzavřen. Hlavní fyziologické účinky stimulace každého z typu opioidních receptorů jsou uvedeny v tabulce 2. Všechny endogenní opioidy se váží na všechny typy opioidních receptorů, ale β-endorfin má vyšší afinitu k μ-receptorům, enkefaliny k δ-receptorům a dynorfiny ke κ-receptorům.
|
Receptor |
Účinek |
|
m |
analgezie útlum dýchání euforie závislost zácpa mióza |
|
k |
analgezie diuréza sedace mióza |
|
d |
analgezie |
Při snaze zkoumat analgetické účinky endogenních opioidů při stresové a bolestivé reakci organismu byla soustředěna pozornost i na porodní činnost. Přitom se nestudovala jen modulace porodních bolestí, ale i regulace děložních kontrakcí endogenními opioidy (zejména ovlivnění produkce oxytocinu).
2. Endogenní opioidy u matky a plodu
Koncentrace β-endorfinu v mateřské plazmě se mění během těhotenství. Většina prací dokazuje, že koncentrace β-endorfinu je v těhotenství nižší než u netěhotných žen. Teprve těsně před porodem a při porodu dochází v důsledku stresové reakce k silné hypofyzární sekreci endogenních opioidů.
Nejvyšší hodnoty β-endorfinu byly registrovány ve II. době porodní a jejich významný pokles nastává bezprostředně po porodu. O přímém působení opioidních peptidů na dělohu existuje málo informací. Bylo však prokázáno, že endogenní opioidy potlačují sekreci oxytocinu. Inhibice sekrece oxytocinu endogenními opioidy nabízí interpretaci, že nadměrný porodní stres vede nepřímo k oslabování děložních kontrakcí a k prodloužení porodu.
Porodní zátěž způsobuje zvýšení hladiny β-endorfinu a β-lipotropinu nejen v krvi rodičky, ale také u plodu. Bezprostředně po porodu lze v pupečníkové krvi prokázat vysoké hodnoty β-endorfinu, přičemž koncentrace v pupečníkové žíle je o málo vyšší než v pupečníkové arterii, což je podmíněno syntézou β-endorfinu placentou. Maternofetální přestup peptidů se považuje za nepravděpodobný, protože jejich molekulová hmotnost činí kolem 3500 D a placentární přestup je možný většinou jen do molekulové hmotnosti 600 D. Podstatný podíl β-endorfinu a β-lipotropinu v pupečníkové krvi pochází z hypofýzy plodu. Placentární β-endorfin představuje jen zlomek fetálního b-endorfinového poolu, takže měření β-endorfinu v krvi pupečníkové arterie a vény mohou poskytovat informace o stresové reakci plodu. Hodnoty β-endorfinu v pupečníkové krvi se liší při různých způsobech porodu, avšak fetální distres vede k silnému zvýšení β-endorfinu aktivací POMC systému. Je známo, že u předčasně narozených dětí, a to jak vaginální cestou, tak císařským řezem, je koncentrace β-endorfinu v pupečníkové krvi mnohem vyšší než u zralých novorozenců.
3. Porod a endogenní opioidy
Experimentálně byla prováděna studie na zvířatech k objasnění otázky, zda během březosti a vrhu mláďat lze pozorovat zvýšení prahu bolesti a zda by tento jev nemohl být podmíněn endogenními opioidy. Skupina březích krys byla před vrhem a po něm vystavena elektrošokům; jiné skupině březích zvířat byl implantován v depotní formě opioidní antagonista – naltrexon. Jako kontrolní skupina sloužila nebřezí zvířata s implantátem naltrexonu a bez něj. Experimenty ukázaly, že u březích krys nastalo v peripartálním období významné zvýšení tolerance bolesti ve srovnání s nebřezími zvířaty. Naltrexonové implantáty vedly u březích krys ke snížení tolerance bolesti, zatímco u kontrolních zvířat nebyla zjištěna změna prahu bolesti naltrexonem. Tyto výsledky naznačují, že zvýšení prahu bolesti až v období vrhu je pravděpodobně způsobeno opioid-ergními mechanismy, jež mohou být inaktivovány opioidním antagonistou naltrexonem.
Těhotným ženám byl intratekálně podáván β-endorfin. Výsledkem byla dlouhodobá analgezie bez ovlivnění novorozence endogenními opioidy.
4. Koncentrace β-endorfinu u porodů s epidurální analgezií
Významné snížení stresu u porodu s epidurální analgezií je dnes již obecně přijatým faktem. Z hlediska vedlejších účinků epidurální analgezie zůstává otevřenou otázkou volba farmak. Vedlejší účinky epidurální analgezie klesají úměrně s dávkou lokálního anestetika. Ve vlastní klinické prospektivní a randomizované studii jsme pomocí plazmatické koncentrace β-endorfinu (marker stresu) hodnotili stresovou zátěž rodiček a jejich plodů v průběhu spontánního porodu s epidurální analgezií s nízkou dávkou lokálního anestetika, dávkování: 6 ml 0,125 % bupivakainu + 10 μg sufentanilu v jedné frakci, dále maximálně 3 frakce během jednoho porodu. V naší studii jsme porovnávali koncentraci β-endorfinu u rodiček s epidurální analgezií a se systémovou analgezií (pethidin 50 mg, chlorpromazin 25 mg, prometazin 25 mg) v průběhu porodu a po porodu. Vyšetřovali jsme rovněž koncentraci b-endorfinu u žen před porodem, ve 36. týdnu. Všechny ženy souboru musely splňovat následující kritéria: primipara, věk 20–25 let, tělesná výška 160–175 cm, tělesná hmotnost před porodem 55–70 kg, hmotnostní přírůstek v těhotenství do 12 kg, bez anamnestické zátěže před těhotenstvím, fyziologický průběh těhotenství, donošené těhotenství, fyziologický nález při porodnickém vyšetření po příchodu na porodní sál, spontánní (neindukovaný) porod, který začal a skončil v době mezi 6. a 18. hodinou, poloha plodu podélná hlavičkou, levé či pravé přední postavení plodu. Všechny porody vedl vždy stejný porodník a epidurální analgezii podával vždy stejný anesteziolog. Rodičky během I. doby porodní nikdy neležely na zádech (relaxační balon, chůze nebo poloha na levém boku). Rodičkám byla odebírána celkem pětkrát žilní krev: první odběr 30 minut po podání analgezie v době, kdy byla porodní branka o průměru 3 cm, dále v době, kdy z porodní branky zbýval lem, 1 hodinu po porodu, 24 hodin a 5 dní po porodu. Krev plodu byla odebrána z pupečníku bezprostředně po jeho přestřižení.
Výsledky klinické studie (obr. 2 a 3)
Obr. 2: koncentrace β-endorfinu v plazmě matky (primipara) u spontánního porodu. Srovnání epidurální analgezie (1,125% bupivakain + sufentanil) se systémovou analgezií (pethidin)
Obr. 3. Koncentrace β-endorfinu v plazmě pupečníkové krve novorozence
Statisticky významné snížení koncentrace β-endorfinu u porodu primipar s epidurální analgezií s redukovanou dávkou lokálního anestetika a sufentanilem oproti porodům se systémovou analgezií je možné interpretovat jako antistresogenní účinek epidurální analgezie na matku. Dalším zjištěním je skutečnost, že v případě epidurální analgezie nenastalo oproti systémové analgezii signifikantní ovlivnění markerů stresu v pupečníkové krvi plodu. Prokázali jsme, že sufentanil s 0,125% bupivakainem nejenže navozuje výraznější komfort (analgezii) pro rodičku (oproti systémové analgezii), ale zároveň neovlivňuje významně stresovou odpověď plodu. Toto zjištění je velmi cenné, neboť jak nižší, tak i vyšší peripartální stresová reakce plodu (a následně novorozence) neprospívá jeho poporodní adaptaci. Endogenní opioidy chrání mozek plodu před hypoxií, neboť způsobují snížení spotřeby kyslíku v CNS. Dále modifikují distribuci krve v těle matky, zejména vlivem změny cévní rezistence ve fetálním organismu. Endogenní opioidy během perinatální asfyxie plodu/novorozence se podílejí spolu s dalšími faktory na vazokonstrikci periferních tkání. Prokrvení srdce, mozku a nadledvin je pak zvýšeno vlivem vzestupu TK.
Zjistili jsme, že plazmatická koncentrace β-endorfinu stoupá v plazmě matky i těsně před císařským řezem. Byl prokázán signifikantně vyšší vzestup mateřské koncentrace β-endorfinu u porodu primipar ve srovnání s multiparami. Nadměrně obézní rodičky mají v plazmě významně vyšší koncentraci β-endorfinu než rodičky s normální tělesnou hmotností. Existuje pozitivní korelace mezi zvýšeným obsahem tuku a koncentrací endogenních opioidů. Z tohoto důvodu se pravděpodobně častěji vyskytuje dystokie u obézních žen (endogenní opioidy potlačují sekreci oxytocinu).
Klinické studie řady autorů prokázaly, že i předporodní autogenní relaxační trénink, zejména nácvik dechové činnosti, je jedna z nejúčinnějších nefarmakologických metod porodnické analgezie. Natrénované uvolňování pánevního svalstva a správné dýchání rodičky pozitivně modulují sekreci b-endorfinu během děložních kontrakcí.
5. Charakteristika endogenních opioidů u porodu
O významu endogenních opioidů během těhotenství a porodu platí:
- s pokračujícím těhotenstvím a v průběhu porodu se zvyšuje práh bolesti, který je podmíněn aktivací endogenních opioidních systémů;
- endorfiny a jim příbuzné opioidy se mohou svým účinkem uplatnit jen při aplikaci do cerebrospinálního moku. Systémová aplikace opioidních peptidů je neúčinná, protože endogenní opioidy neprocházejí hematoencefalickou bariérou (struktura molekuly);
- zvýšená koncentrace endogenních opioidů u matky a plodu (peripartální stres) může ovlivňovat specifická místa CNS, a tím vyvolávat centrální analgezii organismu;
- význam placentárních opioidů (zejména β-endorfinu a β-lipotropinu) v rámci opioidních systémů se nepodařilo ještě zcela objasnit;
- vysoké koncentrace endogenních opioidů v séru matky přispívají k potlačování sekrece oxytocinu, a tak mohou sekundárně ovlivnit porodní činnost negativně.
Literatura
1. ALON, E. Anästhesie und Schmerzlinderung in der Geburtshilfe. Bern : Hans Huber Verlag, 1996.
2. Bacigalupo, G., Riese, S., et al. Quantitative relationships between pain intensities during labor and b-endorphin and cortisol concentrations in plasma. Decline of the hormone concentrations in the early post partum period. Journal of Perinatal Medicine, 18, 1990, p. 289–296.
3. BECK, L., DICK, W. Analgesie und Anaesthesie in der Geburtshilfe. Stuttgart : Georg Thieme, 1993.
4. FRITZ, MA., SPEROFF, L. The endocrinology of the menstrual cycle: the interaction of folliculogenesis and neuroendocrine mechanisms. Fertil. Steril., 38, 1982, p. 509.
5. KATZUNG, BG. Basic and clinical pharmacology. 5th edition. Prentice Hall Intern. Inc. (Appleton and Lange), 1992.
6. PELZER, V., PFEIL, A. Einfluss von Analgesie und Anaesthesie in der Geburtshilfe auf Fetus und das Neugeborene. Gynekologie, 22, 1989, S. 124–131.
7. REYNOLDS, F. Effects on the Baby of Maternal Analgesia and Anaesthesia. London : W. B. Saunders, 1993.
8. ROSSIER, J. Opioid peptides have found their roots. Nature, 1981, 298:221.
9. VETOMMEN, JD., VANDERMEULEN, E., et al. The Effects of the Addition of Sufentanil to 0,125% Bupivacaine on the Quality of Analgesia during Labour and the Incidence of Instrumental Deliveries. Anesthesiology, 7,1991, p. 809–814.
10. ŽIVNÝ, J., KOBILKOVÁ, J., et al. Plasma b-endorphin-like immunoreactivity during pregnancy, parturition, puerperium and in the newborn. Acta Obstet. Gynecol. Scand., 65, 1986, p. 129–131.
11. ŽIVNÝ, J., KOBILKOVÁ, J., et al. Imunoreaktivní endorfin v plazmě matky a novorozence. Čs. Pediat., 41, 1986, 3, s. 144–148.
12. ŽIVNÝ, J. Plazmatický imunoaktivní b-endorfin v těhotenství, za porodu a v šestinedělí. Čs. Gynekol., 48, 1983, s. 555–560.