Effetto degli oppioidi sulle cellule di tubulo renale prossimale: studio in vitro e possibili applicazioni

Opioid are the most commonly used analgesics drugs in medicine. Beside their effect on the nervous system additional peripheral properties are also being discovered. Recently, opioid pre-conditioning and anti-apoptotic functions are some of the most studied secondary effects of these drugs. Ischemia and reperfusion injury are unavoidable insults occurring to the graft as a consequence of transplantation. As opioid receptors are expressed in the kidney, the aim of this study is to assess the effect of this class of analgesics on viability, apoptosis and necrosis in a kidney proximal tubular cell line before and after undergoes an ischemic event. OK cells (Opossum Kidney tubular cells) expressing κ opioid receptor were exposed to 4 different opioid analgesic solutions (morphine, fentanyl, butorphanol and buprenorphine) containing 10-10, 10-8 and 10-5 M of each drug. Cells were tested in different conditions: 1) opioids were added to culture medium for 48 hours; 2) cells were pre-treated and recovered with an opioid or were exposed before or 2 hours after a simulated ischemia (SI) which was performed by ATP depletion with antimycin A and 2-deoxi-D-glucose. Colorimetric cell viability assay, luminescent ATP assay and caspase-3 and -7 activity were performed. Apoptosis and necrosis were also evaluated by annexine-V/propidium iodide staining and flow cytometric analysis. At a high concentration fentanyl and buprenorphine decreased OK cells survival after 48 hours of exposure but the effect was limited and not significant. In ATP depletion studies, morphine and fentanyl exhibited a positive effects in preserving celluar ATP content and in decreasing caspases activities and apoptotic and necrotic ratios. Fentanyl preserved the ATP content also when administered before the SI. The present study showed no effect by butorphanol and buprenorphine on improving theATP content nor decreasing caspases activity or apoptosis. Pure agonists of κ opioid receptors decrease the cellular damage due to ischemia/reperfusion injury mainly by maintaining intracellular ATP content but by also suppressing apoptosis. Therefore this class of drugs should be as prefered analgesics during kidney transplantation surgery.

Gli analgesici oppioidi sono ampiamente usati in medicina. Questa classe di farmaci, oltre ad una azione sul sistema nervoso, ha effetti anche a livello di tessuti periferici dove i recettori oppioidi vengono espressi. Negli ultimi anni diversi studi mostrano come il precondizionamento con oppioidi abbia effetti protettivi contro i danni dovuti a ischemia e riperfusione che si presentano inevitabilmente durante un trapianto d’organo. Lo scopo del lavoro è quello di valutare l’effetto su una linea cellulare derivante da tubulo renale prossimale che esprime i recettori κ degli oppioidi, sottoposta o meno ad un evento ischemico. Le cellule OK (Opossum Kidney tubular cells) sono state esposte a 4 oppioidi (morfina, fentanyl, butorfanolo e buprenorfina) alle concentrazioni di 10-10, 10-8, 10-5 M. Le cellule erano: 1) esposte ai farmaci per 48 ore; 2) esposte agli analgesici prima e dopo un evento ischemico indotto con antimicina A e 2-Deossi-D-glucosio od ancora trattate con i farmaci solo prima o solamente dopo. Sono state eseguite prove colorimetriche e di luminescenza per valutare la vitalità cellulare, il contenuto di ATP e attivazione delle caspasi-3 e -7. Prove citofluorimetriche erano impiegate per valutare l’apoptosi e la necrosi. Ad alte dosi fentanyl e buprenorfina dimiuiscono la sopravvivenza delle cellule OK dopo 48 ore di esposizione ma l’effetto è limitato e non rilevante. La morfina e il fentanyl hanno un effetto positivo nel preservare il contenuto di ATP e nel diminuire l’attivazione delle caspasi e l’apoptosi. anche la necrosi diminuisce quando le cellule sono esposte a questi oppioidi prima e dopo l’evento ischemico. Il fentanyl mantiene elevato l’ATP anche quando somministrato prima dell’evento ischemico. Butorfanolo e buprenorfina non mostrano alcun effetto positivo sul contenuto di ATP o sull’apoptosi. Gli agonisti puri dei recettori degli oppioidi κ prevengono la comparsa di apoptosi e necrosi preservando il contenuto cellulare di ATP dopo ischemia. Il loro impiego potrebbe dimostrare dei vantaggi nel prevenire i danni da ischemia e riperfusione durante interventi di trapianto renale.