Effetto degli oppioidi sulla immunità
Bruno M Fusco1, Valeria Fasano1 and Ornella
Colantoni2
- Dipartimento di Scienze Farmaceutiche, Università
degli Studi di Salern
- Scuola Specializzazione di Tossicologia Medica, Dipartimento
di Fisiologia Umana e Farmacologia, Università "La Sapienza"
di Roma
Indice
- Introduzione
- La apoptosi
- L'apoptosi come fattore di regolazione
- Fattori chimici esogeni che inducono l'apoptosi
- Oppiacei ed Apoptosi
- Bibliografia
1. Introduzione
I soggetti che soffrono di grave dipendenza da agenti oppioidergici
spesso mostrano una grande sensibilità alle infezioni(10).
La scarsa igiene usata nelle iniezioni endovenose, principali vie di
somministrazione di queste sostanze stupefacenti, rappresenta un indubbia
predisposizione alla trasmissione degli agenti infettivi responsabili
delle gravi infezioni osservate in questi soggetti. Lo scambio di materiale
iniettivo o di preparazione delle soluzioni iniettabili, ha rappresentato
uno dei veicoli più importanti per la diffusione delle malattie
infettive. Accanto a questo aspetto però è stata proposta
l'esistenza di altri fattori, per l'appunto definiti come co-fattori,
che contribuirebbero in modo significativo alla genesi delle infezioni
nei tossico-dipendenti. Un co-fattore importante è rappresentato
da un precoce calo delle difese immunitarie(9).
Questo calo è precedente infatti a quello drammatico dovuto alla
insorgenza di AIDS conclamato, dopo il periodo di latenza variabile
dalla infezione di HIV. Anzi, il calo delle difese immunitarie indotto
dai co-fattori favorirebbe l' insorgenza delle malattia. Ma quali sono
i co-fattori? In questo articolo abbiamo preso in considerazione gli
effetti diretti degli agenti oppioidergici sulla funzionalità
del sistema immune, indicandone il loro ruolo come co-fattori nella
genesi delle patologie infettive nei pazienti tossico-dipendenti.
L'esistenza e la natura degli effetti immuno-modulatori da parte degli
oppiodi è materia di studio da molti anni. Un dato incontrovertibile
che viene enfatizzato sempre più da studi recenti è rappresentato
dal fatto che recettori per gli oppioidi partecipano alla fisiologia
del sistema immune. Il sistema oppioidergico sembra essere in grado
di modulare sia le risposte della immunità innata che i meccanismi
della immunità specifica acquisita(19).
Questo effetto sembra essere esplicato a diversi livelli. Vi sono evidenze
definitive che dimostrano come alcune fasi della infiammazione (immunità
innata) siano influenzate dagli oppiodi. In particolare l'attività
fagocitica così come i meccanismi di chemiotassi vengono attenuati
dalla azione degli oppiodi. Quasi che gli analgesici ad effetto centrale
avessero anche una debole azione antiflogistica (b). Importanti indicazioni
giungono però dallo studio degli effetti degli oppiodi sulla
immunità specifica. Infatti, essi hanno una azione inibitoria
sulla produzione di anticorpi (immunità umorale). Inoltre altre
evidenze mettono in risalto una loro azione anche sulla immunità
cellulo-mediata(19). Scopo di questo articolo
è quello di focalizzare e mettere in evidenza gli aspetti sia
sperimentali che clinici, i quali rafforzano l'idea di un intervento
del sistema oppioidergico nella modulazione delle risposte immunologiche.
Sarà messo in evidenza come il meccanismo fondamentale che modula
i rapporti fra sistema oppioidergico e sistema immune, sia la induzione
della apoptosi. Saranno quindi descritti preliminarmente i punti fondamentali
che caratterizzano il processo apoptotico.
2. La apoptosi
Lo sviluppo ed il mantenimento omeostatico degli organismi pluricellulari,
è il risultato di un equilibrio dinamico che scaturisce da meccanismi
di proliferazione e di perdita cellulare. La morte delle cellule non
è soltanto un processo patologico che caratterizza alterazioni
tissutali, ma rappresenta anche un meccanismo di regolazione omeostatico
e di controllo dello sviluppo cellulare. Esempi in cui ritroviamo la
morte cellulare come controllo tissutale, sono rappresentati dallo sviluppo
embrionale o dai tessuti in cui il ricambio cellulare è molto
intenso (linea ematica, epiteli, ecc.)
Le modalità di morte cellulare sono la necrosi e la apoptosi.
Mentre la necrosi è una processo di morte cellulare che deriva
da stimoli nocivi che danneggiano in modo irreversibile la cellula,
l'apoptosi rappresenta una modalità di eliminazione cellulare
non necessariamente patologica, ma può essere un meccanismo di
regolazione della omeostasi tissutale.
L' apoptosi è una morte cellulare indotta da una specifica
programmazione. Apoptosi in greco vuol dire caduta delle foglie: l'immagine
è riferita agli aspetti morfologici del fenomeno caratterizzato
da grosse componenti di materiale citoplasmatico e nucleare che si staccano
dalla cellula. Alcuni geni specifici vengono attivati da particolari
situazioni ed inducono modificazioni a carico delle strutture cellulari
che porteranno al risultato finale della eliminazione delle cellule
stesse.
D'altro canto l'apoptosi può essere coinvolta in varie condizioni
fisio-patologiche. A parte il ruolo giocato nei meccanismi dell'invecchiamento,
possiamo dividere le patologie associate alla apoptosi in due categorie:
quelle legate alla inibizione della apoptosi e quindi all'incremento
della sopravvivenza cellulare e quelle legate ad un aumento della apoptosi
e cioè precoce distruzione di cellule di vari tessuti. Nella
prima categoria troviamo le neoplasie maligne e le malattie autoimmuni
(per esempio il LES e le glomerulonefriti autoimmuni). Nella seconda
categoria troviamo numerose patologie neurovegetative (malattia di Alzhaimer,
morbo di Parkinson etc.), malattie mielodisplastiche e malattie cardiovascolari.
I geni responsabili della apoptosi sono stati identificati attraverso
studi effettuati sul nematode caenorhabditis elegans e detti geni "ced"(16).
Successivamente sono stati identificati i loro omologhi nei mammiferi.
Questi geni si dividono in pro-apoptotici ed anti apoptotici. Ad esempio
i geni ced3 e ced4 sono pro-apoptotici, mentre ced9 antagonizza l'attività
dei precedenti. Il ced3 codifica per le caspasi che sono le proteasi
che giocano un ruolo chiave nei processi apoptotici. Il ced4 codifica
per l'apaf1 che attiva le proteasi. La proteina codificata dal ced9
è omologa della famiglia delle bcl2(1,17).
L'apoptosi si può dividere in varie fasi: una fase di induzione,
una fase di integrazione, una fase di esecuzione ed infine la fase della
rimozione del materiale apoptotico. La fase della induzione è
caratterizzata dai segnali esterni alla cellula che stimolano l'inizio
del fenomeno dell'apoptosi. Gli stimoli esterni che possono indurre
l'inizio del fenomeno apoptotico sono eterogenei. Si va dalla mancanza
di un ormone o di un fattore di crescita alla azione delle citochine
o di altri ligandi che hanno uno specifico recettore sulla superficie
cellulare. Infine l'induzione può essere favorita dalla presenza
di agenti lesivi specifici.
I recettori della morte giocano un ruolo centrale nella apoptosi. Essi
infatti attivano le caspasi in pochi secondi e causano la morte cellulare
entro poche ore. I recettori più caratteristici sono il cd95
(detto anche Fas o Apo1) e il TNFR1 (recettore del fattore di necrosi
tumorale). Altri recettori di morte sono: DR (death-receptor) 3-4-5
(23).
I ligandi di questi recettori sono rispettivamente: il FasL (ligando
del Fas), il TNF e linfochina alfa che legano il FasL, il TNFR, i DR.
Sia il Fas sia il TNFR hanno un dominio citoplasmatico che lega alcune
proteine citoplasmatiche, quali il FAD (Fas associated protein with
a death domine) e TRDD (proteina relativa al recettore del TNF). Queste
proteine si legano alle caspasi di inizio dette anche pro-caspasi attivandole
e dando vita alla fase effettrice della apoptosi(29,30).
La fase appena descritta è quella di integrazione. Accanto ai
fattori appena descritti ve ne sono degli altri che giocano un'altrettanto
importante ruolo nella regolazione della apoptosi e sono costituiti
dalla famiglia delle bcl2 . Queste proteine in particolare agiscono
sui mitocondri, il cui ruolo nella apoptosi è stato descritto
solo di recente, ma è di fondamentale importanza. Infatti i mitocondri
rilasciano in seguito all'arrivo dei segnali apoptotici dall'esterno
il citocromo c che, a sua volta, regola l'attivazione della caspasi.
Il citocromo c si trova normalmente nello spazio tra la membrana interna
ed esterna dei mitocondri. I segnali esterni aumentano la permeabilità
della membrana mitocondriale favorendo il rilascio di citocromo c (5,7).
La iper-espressione della bcl2 conferisce alla cellula resistenza alla
apoptosi. L'apoptosi invece viene favorita da alcuni geni tra cui il
BAX che probabilmente si lega alla bcl2 diminuendone l'azione. Le bcl2
si trovano sulla membrana mitocondriale esterna, nonché sulla
membrana nucleare e nel reticolo endoplasmico, mentre il BAX si trova
nel citosol. Durante l'apoptosi, però, la collocazione cambia:
ad esempio il BAX passa nei mitocondri e lì favorisce l'efflusso
del citocromo c. La bcl2 potrebbe bloccare l'apoptosi inibendo l'ingresso
del BAX nei mitocondri (1,17).
Il BAX può favorire il rilascio del citocromo c attraverso
due meccanismi: Il primo mediato dalla apertura di un canale consente
l'ingresso dell'acqua e dei soluti nei mitocondri. Ciò provoca
un rigonfiamento di tali organelli, la rottura della loro membrana esterna
e il rilascio del citocromo c. Il secondo modello coinvolge l'apertura
di uno specifico canale nella membrana mitocondriale esterna abbastanza
largo da far fuoriuscire il citocromo c .
Le caspasi sono una famiglia di almeno dieci proteasi contenenti cisteina
che all'inizio erano state chiamate ICE (interleukin1 converting enzyme),
successivamente ne è stato riconosciuto il ruolo fondamentale
nei processi apoptotici. Infatti una caratteristica specifica dell'apoptosi
e' l'idrolisi proteica mediata dalla caspasi. Il taglio della matrice
nucleare e delle proteine del citoscheletro produce le classiche alterazioni
strutturali sia del nucleo sia del citoplasma che si osservano nelle
cellule apoptosiche. Inoltre le caspasi attivano le endonucleasi che
porteranno a suddivisione cromatinica (4,11).
La fase effettrice è mediata dalla cascata proteolitica delle
caspasi. Le caspasi partecipano al fenomeno apoptotico oltre che con
la loro attività enzimatica di taglio delle proteine cellulari,
anche come riduttrici delle alterazioni delle membrane mitocondriali.
Il termine caspasi è dovuto al fatto che tali enzimi hanno la
cisteina (c) nel loro sito attivo e tagliano le proteine dopo residui
di acido aspartico. Le caspasi possono essere divise in due gruppi:
quelle che partecipano alla induzione della apoptosi (4,22)
e quelle che partecipano alla fase effettrice. Le caspasi come altre
proteasi esistono sotto forma di zimogeni e quindi devono essere attivate
da un taglio proteolitico per poter svolgere la propria azione. Il sito
di taglio può essere attivato non solo da altre caspasi, ma anche
in modo autocatalitico. Abbiamo già parlato della caspasi 8 che
è attivata dalla interazione Fas - Fas-ligando. Invece la caspasi
9 viene attivata direttamente in presenza di danno del DNA. Quando il
segnale esterno arriva attraverso il ligando, viene trasmesso attraverso
il recettore e il suo dominio citoplasmatico alle caspasi 8. Le caspasi
8 a loro volta attivano le caspasi effettrici 3-7 e 6. Non sono stati
identificati tutti i bersagli delle caspasi. La caspasi 3 gioca un ruolo
molto importante, infatti oltre ad essere responsabile della degradazione
della maggior parte delle strutture proteiche intracellulare, agisce
anche su un fattore di condensazione della cromatina che produce la
picnosi nucleare (11).
La fase effettrice produce la frammentazione cellulare e la formazione
dei corpi apoptotici. L'ultima fase della apoptosi è quella della
rimozione del materiale prodotto. I corpi apoptotici vengono fagocitati
dai macrofagi e dalle cellule parenchimali che riconoscono delle strutture
sulla membrana cellulare. Questa fagocitosi avviene in assenza di fenomeni
infiammatori che potrebbero danneggiare le cellule vicine (27).
3. L'apoptosi come fattore di regolazione
La apoptosi svolge un ruolo centrale di controllo dei linfociti nei
vari stadi di maturazione. I linfociti che vanno incontro ad apoptosi
fisiologica sono quelli che non esprimono un recettore per gli antigeni,
oppure quei pool cellulari che nel timo o nel midollo osseo (linfociti
T o B) durante la maturazione non sono selezionati negativamente o positivamente
(meccanismi di tolleranza e maturazione centrali). D'altra parte i linfociti
dopo la loro maturazione se non incontrano l'antigene muoiono per apoptosi.
Infine anche i linfociti che siano stati attivati dall'incontro con
l'antigene se non ricevono ulteriori stimolazione vanno incontro a morte
programmata. I vari stadi della maturazione dei linfociti sono quindi
il risultato di un equilibrio dinamico fra fattori che ne promuovono
lo sviluppo verso una specificità di funzione e fattori che eliminano
quelle cellule che abbiano una "inutilità" funzionale.
Su questo equilibrio dinamico si possono innestare fattori esterni quali
fattori endogeni promuoventi o inibenti la crescita, o fattori esogeni
(ed in particolari farmaci) che possono modulare la dinamica linfocitaria
intervenendo sui meccanismi della apoptosi.
4. Fattori chimici esogeni che inducono l'apoptosi
Alcuni farmaci inducono importanti fenomeni di apoptosi in tessuti
che hanno una grande capacità riproduttiva. La apoptosi può
essere uno dei meccanismi per cui questi farmaci inducono importanti
alterazioni in alcuni tessuti. Sarà fatta breve menzione delle
categorie più importanti di farmaci con funzione pro-apoptotica,
per poi entrare nella valutazione dell'effetto della morfina sulle cellule
della immunità.
Farmaci antineoplastici: La quasi totalità dei farmaci
antitumorali agisce mediante la induzione di apoptosi, indipendentemente
dalla struttura chimica o dal meccanismo d'azione. Le principali classi
di farmaci per cui è stato dimostrato sperimentalmente un effetto
pro-apoptotico sono le seguenti: 1) agenti che danneggiano il DNA, in
grado di provocare danni di tipo differente come la formazione di legami
crociati inter e intra-catenari. 2) bloccanti delle topo-isomerasi che
provocano rotture alla doppia elica del DNA in corrispondenza della
sua associazione con proteine. 3) agenti intercalanti che agiscono intercalandosi
nella doppia elica del DNA. 5) inibitori della formazione del fuso mitotico.
6) inibitori della sintesi del DNA. 7) antimetaboliti in grado di interferire
nei principali circuiti metabolici cellulari.
Ormoni: L'esempio più classico di ormoni in grado di
indurre apoptosi è quello degli steroidi. Grazie a tale azione
questi ormoni hanno un effetto immuno-soppressivo. E' stato riportato
che i corticosteroidi sono in grado di indurre apoptosi nei linfociti
attivati, inoltre essi attivano apoptosi durante la maturazione timica
dei linfociti T contribuendo in maniera determinante nel processo di
selezione negativa dei timociti. Inoltre i corticosteroidi inducono
apoptosi in linee linfoblastoidi umane.
Fattori di crescita e citochine: E' stato dimostrato che fattori
di crescita come i colony stimulating factors svolgono la loro azione
ematopoietica non tanto promuovendo la proliferazione, ma bensì
sopprimendo la apoptosi. Questo ha sovvertito il concetto di fattore
di crescita cambiandolo piuttosto in fattore di sopravvivenza. Per quanto
riguarda le citochine, alcune neutralizzano l'azione apoptotica e come
tali possono essere considerate fattori di sopravvivenza; altre, come
il TNF, di cui abbiamo parlato in precedenza, hanno una funzione pro-apoptotica.
Altri farmaci: Alcuni antibiotici quali la doxorubicina o la
daunorubicina inducono apoptosi nei linfociti attivati o nei linfoblasti.
5. Oppiacei ed Apoptosi
Come precedentemente detto, evidenze cliniche indicano che soggetti
dipendenti da eroina sono molto sensibili a contrarre infezioni. A parte
l'indubbio contributo alla insorgenza di infezioni dato dalla scarsa
igiene degli strumenti di iniezione usati dai tossicodipendenti, parte
della sensibilità alle infezioni è dovuta ad una azione
da parte degli oppiacei sul sistema immunitario. In particolare, una
ipotesi suggestiva è quella secondo la quale nella patogenesi
dell'AIDS, accanto al virus HIV di tipo 1, vi possano essere dei co-fattori,
uno di questi, per alcuni il più importante, è l'abuso
di oppioidi(9,25). Da
studi in vitro emerge l'evidenza di come la morfina sia in grado di
inibire in modo dose-dipendente la produzione di proteine (interferone
alfa e beta) indotte successivamente ad infezione con HIV nei linfociti
umani. Il fenomeno è antagonizzato dal naloxone. Un significativo
aumento delle figure apoptotiche (frammentazione del DNA) è anche
descritto in questo modello(24, 31).
Le caratteristiche immuno-soppressive dei farmaci oppioidi sono state
ben documentate. Una grande varietà di anormalità immunologiche
sono state riportate nell'animale sottoposto a trattamento cronico con
morfina. Iniezioni giornaliere di morfina nel topo diminuiscono la secrezione
di anticorpi da parte dei linfociti B e riducono significativamente
il parenchima splenico. Anche gli animali trattati con dispositivi ad
impianto sottocutaneo a lento rilascio di morfina mostrano delle significative
alterazioni immunologiche. Accanto alla atrofia timica e splenica, vi
è una diminuita risposta proliferativa dei linfociti T in seguito
a stimoli fitogenici(3,8,24).
Accanto agli studi effettuati trattando gli animali cronicamente, altri
studi eseguiti dopo singola somministrazione di oppiacei, hanno indicato
come anche una dose acuta di morfina sia in grado di modificare la risposta
immunologica sia pure in modo transitorio(6,13).
Uno studio recente ha dimostrato come una singola somministrazione di
eroina sia in grado di indurre in modo dose-dipendente, una significativa
riduzione del numero di leucociti nella milza di ratti. Inoltre, un
netto aumento delle figure apoptotiche è rilevabile circa 3 ore
dopo la somministrazione di eroina(12).
I recettori per gli oppioidi sono presenti, non solo a livello del
sistema nervoso, ma anche in altri tessuti compresi quelli coinvolti
nella funzione immunitaria. Questo vuol dire che gli agonisti naturali
di questi recettori, le endorfine, possono entrare nella regolazione
della risposta immunitaria.
Recenti ricerche hanno dimostrato come le alterazioni immunologiche
indotte dagli oppiacei siano mediate principalmente da una azione apoptotica
dei farmaci stessi. Tuttavia i meccanismi per cui la morfina induce
la apoptosi non sono precisati. L'azione potrebbe essere mediata o da
un effetto diretto dei recettori attivati sui meccanismi intracellulari
o da una stimolazione indiretta di segnali che hanno sicuramente una
azione apoptotica(15). Evidenze sperimentali
indicano che la apoptosi indotta da morfina potrebbe essere mediata
da recettori mu in quanto l'effetto viene antagonizzato da antagonisti
quale il naloxone o il naltrexone. D'altro canto il fentanile, agonista
sintetico dei recettori mu, nell'animale da esperimento ha mostrato
un netto effetto pro-apoptotico anche se questo effetto non è
stato confermato nell'uomo(13).
Una recente evidenza indica come l'effetto apoptotico della morfina
e degli agenti correlati possa essere legato al FAS-FAS ligando, in
quanto l'inibizione di questo legame attenua sensibilmente la azione
pro-apoptotica della morfina(30). Inoltre
altre evidenze indicano come la via di attivazione della apoptosi passi
attraverso la caspasi di tipo 3. Questo effetto è stato dimostrato
nella apoptosi da morfina, ma meglio ancora è stato documentato
per quel che riguarda la apoptosi da buprenorfina. Infatti uno studio
recentissimo ha mostrato come il blocco della selettivo della caspasi
di tipo 3 blocca la apoptosi indotta da buprenorfina nelle cellule di
neuroblastoma.
La morfina oltre ad indurre diminuzione dei linfociti T, produce anche
la diminuzione della risposta anticorpale, nonché la dimunzione
dell'attività della immunità innata. Infatti diminuisce
il numero e l'attività dei macrofagi, diminuisce i livelli di
IFN (interferone) alpha e beta e induce la apoptosi nei fibroblasti(28).
L' effetto deprimente da parte degli oppiacei sul sistema di difesa
dell'organismo pone l'accento sulle relazioni fra vari sistemi, ad esempio
sistema nervoso, sistema endocrino, sistema immunologico, che si influenzano
modulando vicendevolmente il livello di attività.
E' opinione comune che ci si può ammalare più facilmente
durante fasi esistenzialmente più difficili del corso della vita.
Questo luogo comune potrebbe essere supportato da meccanismi di tipo
fisiopatologico. Potremmo ipotizzare, e questa ipotesi peraltro viene
sostenuta da studi sperimentali, che gli oppiodi endogeni abbiano una
capacità di controllare le risposte immunitarie sia di tipo innato
che specifico, anche se questa modulazione è di difficile interpretazione
da un punto di vista della finalità biologica. D'altro canto
se pensiamo che le condizioni che vengono definite di stress cronico,
cioè di carico eccessivo di stimolazioni affettivo-emozionali,
attivano il sistema endorfinico. Ciò potrebbe costituire una
concausa della maggiore debolezza del sistema immunitario in questi
casi.
In un brillantissimo articolo, è stato dimostrato come nell'animale
da esperimento sottoposto a condizioni di intenso disagio, improvvisamente
e per almeno due giorni, vi sia una diminuzione degli splenociti e che
questa diminuzione sia da attribuire ad una marcata apoptosi di queste
cellule. L'osservazione più importante però è stata
quella che questo effetto veniva antagonizzato dal naloxone e dal naltrexone,
che sono antagonisti dei recettori degli oppiacei. Ciò è
una prova del coinvolgimento delle vie oppoidergiche nel controllo della
attività del sistema immunitario, in questo caso con effetto
di attenuazione(31).
Tutte queste evidenze non sono ancora decisive, ma i risultati sperimentali
che danno indicazione su una possibile modulazione della funzione immunologica,
rafforzano il concetto di come strutture apparentemente lontani da un
punto di vista funzionale, interagiscano fra di loro, quasi facendo
parte di un sistema integrato dotato di meccanismi che influenzano in
positivo o in negativo ciascuna unità funzionale.
Le evidenze da noi messe in luce in questo articolo indicano come gli
agenti oppioidergici siano in grado di modulare direttamente il sistema
responsabile della risposta immune. Questo concetto, se da una parte
apre prospettive molto interessanti da uno punto di vista della regolazione
omeostatica e delle relazioni complesse fra vari sistemi, propone anche
delle indicazioni importanti su un effetto diretto delle droghe oppioidergiche
sulla funzionalità del sistema immune. In questo senso tale effetto
diretto propone gli agenti oppioidergici come i principali co-fattori
nel determinismo del calo delle difese immunitarie, che apre le porte
alle infezioni gravi osservate nelle tossicodipendenze.
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