2 Physiologische Nachweise von Endozepinen
Die Synthese von RO 15-1788 (oder Flumazenil, FLZ), dem ersten bekannten BZ-Antagonisten (Hunkeler et al, 1981; Ramerstorfer, Furtmüller, Vogel, Huck, & Sieghart, 2010), ermöglichte eine Vielzahl von Forschungsarbeiten, die die Hypothese stützten, dass endogene Liganden an der BZ-Bindungsstelle existieren und in vitro und in vivo funktionell relevant sind. FLZ ist zwar ein wertvolles Instrument für die Identifizierung physiologischer BZ-Aktionen, seine Verwendung für diesen Zweck hat jedoch Grenzen. So wurde beispielsweise gezeigt, dass FLZ in heterolog exprimierten GABAARs PAM-Effekte ausüben kann, insbesondere bei hohen Konzentrationen (Ramerstorfer et al., 2010). Wichtig ist, dass FLZ nie NAM-Effekte auf heterolog exprimierte GABAARs gezeigt hat, was darauf hindeutet, dass jegliche NAM-Effekte von FLZ auf die GABA-vermittelte Hemmung höchstwahrscheinlich auf einen Antagonismus eines endogenen Liganden zurückzuführen sind.
In vitro-Studien haben eine Reihe von Schaltkreisen nahegelegt, in denen Endozepine konstitutiv exprimiert und physiologisch aktiv sind, was durch unterdrückende Effekte von FLZ auf die GABA-vermittelte Hemmung belegt wird, hauptsächlich durch eine Verringerung der Reaktionsdauer. Zum Beispiel unterdrückt FLZ IPSP(C)s im Hippocampus (King, Knox, Dingledine, 1985; Krespan, Springfield, Haas, & Geller, 1984) und in neokortikalen neuronalen Kulturen (Vicini et al., 1986). Es wurde gezeigt, dass FLZ die Hemmung in den Körnerzellen des Gyrus dentatus im Pilocarpin-Modell der Schläfenlappenepilepsie unterdrückt (Leroy, Poisbeau, Keller, & Nehlig, 2004) und die Hemmung in neokortikalen Pyramidenneuronen der Schicht II/III (Ali & Thomson, 2008). Die Langzeitpotenzierung inhibitorischer Synapsen im CA1-Bereich des Hippocampus war mit einer Zunahme der IPSC-Amplitude verbunden, die durch FLZ unterdrückt wurde (Xu & Sastry, 2005). Kürzlich wurde gezeigt, dass FLZ synaptische Hemmungsneuronen des thalamischen retikulären Nukleus (nRt, Christian et al., 2013) unterdrückt, was auf das Vorhandensein eines Endozepins in diesem Nukleus hinweist. Zusammengenommen belegen diese Studien mit FLZ das Vorhandensein einer endogenen PAM-Aktivität in mehreren verschiedenen Hirnregionen, was darauf hindeutet, dass es sich um einen breit angelegten endogenen Modulierungsmechanismus im ZNS handelt.
Eine Reihe interessanter klinischer Befunde steht im Einklang mit dem Antagonismus von FLZ zur Endozepinfunktion. Zum Beispiel kann eine FLZ-Behandlung Panikattacken bei Patienten mit Panikstörung auslösen, nicht aber bei gesunden Kontrollpersonen (Nutt, Glue, Lawson, & Wilson, 1990). Es kann auch eine stärkere Panikreaktion bei Frauen mit prämenstrueller Dysphorie im Vergleich zu Kontrollen auslösen (Le Mellédo, Van Driel, Coupland, Lott, & Jhangri, 2000) und den mit hepatischer Enzephalopathie verbundenen Stupor umkehren (Als-Nielsen, Gluud, & Gluud, 2004; Baraldi et al., 2009). Zusammengenommen deuten diese Studien auf eine physiologische Rolle für eine Akkumulation von Endozepinen im extrazellulären Raum, d.h. eine physiologische Anhäufung, bei der Regulierung von Angst/Panik hin. Darüber hinaus wurde berichtet, dass die Serumspiegel von Substanzen, die die Bindung von FLZ an die Kleinhirnmembranen von Ratten hemmen, während der Entbindung durch spontane Wehen um das Zweifache ansteigen, ein Effekt, der bei Patienten, die sich einem Kaiserschnitt unterziehen, nicht beobachtet wurde (Facchinetti, Avallone, Modugno, & Baraldi, 2006), was darauf hindeutet, dass physiologische Zustände wie die Wehen eine Anhäufung von Endozepinen verursachen könnten.
Die Relevanz dieser Befunde für Epilepsiepatienten ist derzeit noch nicht bekannt, da die Beweise für Endozepinwirkungen bei Epilepsiepatienten nicht schlüssig sind. FLZ kann bei Patienten Anfälle auslösen, aber zumindest einige Patienten wurden wahrscheinlich auch mit BZ behandelt (Spivey, 1992). In einer Serie von 67 Patienten, die vor einer Epilepsieoperation untersucht wurden (Schulze-Bonhage & Elger, 2000), wurden beispielsweise bei 8 (12 %) Anfälle ausgelöst – alle waren zuvor mit BZ behandelt worden. Fallberichte deuten auf eine Verschlechterung von Krampfanfällen durch FLZ bei Säuglingen und älteren Menschen hin (McDuffee & Tobias, 1995; Thomas, Lebrun, & Chatel, 1993). Die in Tierstudien berichteten Auswirkungen von FLZ auf Krampfanfälle sind ebenfalls uneinheitlich. Bei Ratten, die jünger als 2 Wochen sind, verschlechtert FLZ leichte motorische Anfälle, die durch PTZ ausgelöst werden (Rathouská, Kubová, Mares, & Vorlícek, 1993). Vor allem in Hochdosis-Konvulsionsmodellen wurde entweder eine Unterdrückung der Anfallsaktivität (Kaijima, Le Gal La Salle, & Rossier, 1983) oder keine Wirkung (Hunkeler et al., 1981) berichtet. Im GAERS-Modell der genetischen spontanen Absence-Epilepsie hatte FLZ konzentrationsabhängige Wirkungen, wobei niedrige Dosen die Spike-Wave-Entladungen (SWDs) unterdrückten und höhere Dosen sie verstärkten (Marescaux et al., 1984). Darüber hinaus wurde gezeigt, dass eine genetische Mutation (R43Q) in der menschlichen γ2-Untereinheit, die sowohl mit familiärer Abwesenheit als auch mit Fieberkrämpfen in Verbindung gebracht wird, die In-vitro-Empfindlichkeit spezifischer GABAARs gegenüber DZP aufhebt (Wallace et al., 2001) oder reduziert (Bowser et al., 2002). Der Mechanismus für die erhöhte Anfallsaktivität im Zusammenhang mit der Unempfindlichkeit der Rezeptoren gegenüber DZP, einem exogenen Liganden, ist noch nicht bekannt. Eine provokante Hypothese ist, dass die Mutation die Rezeptoren unempfindlich gegenüber einem natürlich vorkommenden endogenen BZ macht. Da ein endogener BZ wahrscheinlich krampflösende Eigenschaften hat, würde man erwarten, dass Mutationen im Rezeptor, die die Bindung des endogenen BZ verhindern, zu Krampfanfällen führen. Allerdings ist auch der Rezeptortransport von dieser Mutation betroffen (Kang & Macdonald, 2004; Sancar & Czajkowski, 2004) und könnte zur Anfallsaktivität beitragen, so dass die Rolle der Endozepine bei Anfällen im Zusammenhang mit der γ2R43Q-Mutation umstritten bleibt.
FLZ wurde auch zur Umkehrung des idiopathischen wiederkehrenden Stupors eingesetzt (Rothstein et al., 1992), obwohl in den letzten Jahren deutlich wurde, dass zumindest einige Patienten, die auf FLZ ansprachen, heimlich BZ einnahmen (Granot, Berkovic, Patterson, Hopwood, & Mackenzie, 2004), und dieser Bereich bleibt umstritten (Cortelli et al., 2005). In einer kürzlich durchgeführten Studie normalisierte FLZ die Vigilanz bei einer gut charakterisierten Gruppe von Patienten mit Hypersomnie. In der Zerebrospinalflüssigkeit (CSF) dieser Patienten wurde eine peptiderge PAM-Aktivität festgestellt (Rye et al., 2012). Die PAM interagierte jedoch nicht mit einer Potenzierung durch das BZ Midazolam und blieb teilweise in α1(H101R), GABAARs mit einer Punktmutation, die sie BZ-unempfindlich macht, bestehen, was darauf hindeutet, dass es sich möglicherweise nicht um ein klassisches BZ-nachahmendes Mittel handelt (Rye et al., 2012). Die Identität dieses Liquor-PAMs und seine Rolle in der Pathophysiologie der Hypersomnie bleiben unbekannt.