Chronic Carbamazepine Treatment Increases Brain Adenosine Receptors

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Abstract
Summary: The effect of carbamazepine on adenosine receptors in vitro has been well documented, with findings from several groups showing that therapeutic doses of this drug are sufficient to inhibit binding to the major portion of adenosine receptors in brain. In this study, we describe the effects of chronic carbamazepine on central adenosine receptors from several areas of rat brain using [3H]diethylphenylxanthine ([3H]DPX) and [3H]cyclohexyladenosine ([3H]CHA) as ligands. Carbamazepine was administered to rats orally in the diet at doses of 2.25 g/kg of diet and 5.0 g/kg of diet for periods of 3 and 11 days, respectively. Carbamazepine-treated animals displayed higher levels of adenosine receptors in virtually all brain areas tested, most of which reached significance in the 11-day treatment group. Scatchard analysis revealed increases in the number of receptors. There was no change in peripheral and central type benzodiazepine receptors or β-adrenergic receptors in the carbamazepine-treated animals. Therefore, carbamazepine treatment in vivo appears to upregulate adenosine receptors, suggesting that this drug may act as an adenosine antagonist. RÉSUMÉ L'effet de la carbamazepine sur les récepteurs de l'adénosine a été bien étudié in vitro et les constatations de plusieurs groupes d'investigateurs montrent que des doses thérapeutiques de ce produit sont suffisantes pour inhiber la majorité des récepteurs d'adénosine du cerveau. Cette étude décrit les effets de l'administration chronique de carbamazepine sur les récepteurs de l'adénosine de diverses aires cérébrales du rat en utilisant les (3H) DPX et (3H) CHA comme ligands. La carbamazepine a été administrée par voie orale dans l'alimentation des rats à des doses de 2,25 g/kg d'aliments et de 5,0 g/kg d'aliments pour des périodes de 3 et 11 jours. Les animaux traités par la carbamazepine ont un taux plus élevé de récepteurs de l'adénosine dans à peu près toutes les zones cérébrales étudiées, dont la plupart à un taux atteignant la significativité statistique dans le groupe ayant été traité 11 jours. L'analyse du scatchard montrait une augmentation du nombre de récepteurs. II n'y a pas de modification des récepteurs de type cérébral ou périphérique pour les benzodiazépines, ni des récepteurs B. adrénergiques chez les animaux traités par la carbamazépine. Le traitement par la carbamazepine in vivo, semble done hypersensibiliser les récepteurs pour l'adénosine suggèrant que cette substance peut agir comme un antagoniste de l'adénosine. RESUMEN Los efectos de la carbamazepina sobre los receptores de adenosina in vitro han sido bien documentados en estudios de diversos grupos que muestran que las dosis terapéuticas de esta medicación son suficientes para inhibir la mayor parte de los receptores de adenosina en el cerebro. En este estudio describimos los efectos de la carbamazepina crónica sobre los receptores centrales de adenosina en diversas regiones del cerebro de rata utilizando 3H DPX y 3H CHA como ligandos. La carbamazepina se administró a las ratas por vía oral en sudieta habitual a dosis de 2.25 g/kg de su dieta y 5.0 g/kg de dieta durante periodos de 3 y 11 días. Los animales tratados con carbamazepina mostraron niveles más altos de receptores de adenosina virtualmente en todas las áreas cerebrales examinadas mostrando, en su mayor parte, resultados significativos en el día 11 del grupo tratado. Los “Scatchard analisis” han revelado incremento del número de receptores. No se observó ningún cambio en los receptores periféricos o centrales de la benzo-diazepina o en los receptores B adrenérgicos en los animales tratados con carbamazepina. Por lo tanto, el tratamiento de carbamazepina in vivo, parece que incrementa la regulación de los receptores de adenosina, lo que sugiere que esta medicación puede actuar como un antagonista de la adenosina. ZUSAMMENFASSUNG Die Wirkung des Carbamazepins auf die Adenosin-Rezeptoren ist in vitro durch Befunde von verschiedenen Gruppen gut dokumentiert, die gezeigt haben, daß therapeutische Dosen dieses Medikaments aus-reichen, einen großen Anteil der Adenosin-Rezeptoren des Gehirns zu inhibieren. In dieser Untersuchung beschreiben wir die Wirkungen der chronischen Carbamazepin-Anwendung auf die zentralen Adenosin-Rezeptoren in verschiedenen Gegenden des Rattenhirns; sie wurden mit (3H) DPX und (3H) CHA als Liganden durchgeführt. Carbamazepin wurde den Ratten oral in einer Diät mit Dosen von 2,25 g/kg Diät und 5,0g/kg während 3 bis 11 Tagen verabfolgt. Die mit Carbamazepin behandelten Tiere zeigten höhere Spiegel von Adenosinrezeptoren in praktisch allen untersuchten Hirnarealen; die meisten von ihnen erreichten eine Signifikanz am 11. Behandlungstag. Scatchard-Analyse zeigte eine Vermehrung in der Anzahl der Rezeptoren. Bei den mit Carbamazepin behandelten Tieren gab es keine Veränderungen in den peripheren und zentralen Rezeptoren vom Benzodiazepin-Typ oder den B-adrenergen Rezeptoren. Carbamazepin-Behandlung in vivo scheint die Adenosin-Rezeptoren hochzuregeln und läßt vermuten, daß dieses Medikament als Adenosin-Antagonist wirkt.