2 Fysiological Evidence of Endozepines
Ensimmäisen tunnetun bentsodiatsepiiniantagonistin RO 15-1788:n (tai flumatseniilin eli FLZ:n) synteesi oli ensimmäinen tunnettu BZ-antagonisti (Hunkeler et al., 1981; Ramerstorfer, Furtmüller, Vogel, Huck, & Sieghart, 2010), helpotti laajaa tutkimuskokonaisuutta, joka tukee hypoteesia, jonka mukaan BZ-sitoutumiskohdan endogeeniset ligandit ovat olemassa ja niillä on toiminnallista merkitystä in vitro ja in vivo. Vaikka FLZ on ollut arvokas väline fysiologisten BZ-toimintojen tunnistamisessa, sen käyttöön tähän tarkoitukseen liittyy rajoituksia. On esimerkiksi osoitettu, että FLZ voi aiheuttaa PAM-vaikutuksia heterologisesti ekspressoiduissa GABAAR:issa, erityisesti suurina pitoisuuksina (Ramerstorfer et ai., 2010). Tärkeää on, että FLZ: llä ei ole koskaan osoitettu olevan NAM-vaikutuksia heterologisesti ilmentyneisiin GABAAR: iin, mikä viittaa siihen, että FLZ: n mahdolliset NAM-vaikutukset GABA-välitteiseen estoon johtuvat todennäköisesti endogeenisen ligandin antagonismista.
In vitro -tutkimuksissa on ehdotettu useita piirejä, joissa endotsepiinit ovat konstitutiivisesti ilmentyneitä ja fysiologisesti aktiivisia, kuten FLZ: n suppressiiviset vaikutukset GABA-välitteiseen estoon osoittavat, pääasiassa vasteen keston lyhenemisen kautta. FLZ esimerkiksi tukahduttaa IPSP(C)s hippokampuksessa (King, Knox, Dingledine, 1985; Krespan, Springfield, Haas, & Geller, 1984) ja neokortikaalisissa hermosoluviljelmissä (Vicini et ai., 1986). FLZ:n on osoitettu tukahduttavan inhibitiota dentate gyrusin granulussoluissa ohimolohkoepilepsian pilokarpiinimallissa (Leroy, Poisbeau, Keller, & Nehlig, & Nehlig, 2004) ja tukahduttavan inhibitiota kerroksen II / III neokortikaalisissa pyramidi-neuroneissa (Ali & Thomson, 2008). Hippokampuksen CA1-alueen inhiboivien synapsien pitkäaikainen potentiaatio liittyi IPSC-amplitudin kasvuun, jota FLZ tukahdutti (Xu & Sastry, 2005). Viime aikoina on osoitettu, että FLZ tukahduttaa talamuksen retikulaarisen ytimen (nRt, Christian et ai., 2013) synaptisen eston neuroneja, mikä osoittaa endotsepiinin läsnäolon tässä ytimessä. Yhdessä nämä FLZ: llä tehdyt tutkimukset tukevat vahvasti endogeenisen PAM-aktiivisuuden läsnäoloa useilla erillisillä aivoalueilla, mikä osoittaa, että tämä on laajasti toteutettu endogeeninen modulaatiomekanismi keskushermostossa.
Useat mielenkiintoiset kliiniset havainnot ovat johdonmukaisia FLZ: n endotsepiinitoiminnan antagonismin kanssa. Esimerkiksi FLZ-hoito voi aiheuttaa paniikkikohtauksia paniikkihäiriöpotilailla mutta ei terveillä kontrolleilla (Nutt, Glue, Lawson, & Wilson, 1990). Se voi myös saada aikaan suuremman paniikkivasteen naisilla, joilla on premenstruaalinen dysforinen häiriö, verrattuna kontrolleihin (Le Mellédo, Van Driel, Coupland, Lott, & Jhangri, 2000), ja kääntää maksan enkefalopatiaan liittyvää stuporia (Als-Nielsen, Gluud, & Gluud, 2004; Baraldi et al., 2009). Yhdessä nämä tutkimukset viittaavat siihen, että endotsepiinien kertymisellä solunulkoiseen tilaan, eli fysiologisella kertymisellä, on fysiologinen rooli ahdistuksen/paniikin säätelyssä. Lisäksi FLZ:n sitoutumista rotan pikkuaivokalvoihin estävien aineiden seerumipitoisuuksien raportoitiin nousevan kaksinkertaisiksi spontaanilla synnytyksellä tapahtuvan synnytyksen aikana, mikä vaikutus ei näkynyt potilailla, joille tehtiin keisarinleikkaus (Facchinetti, Avallone, Modugno, & Baraldi, 2006), mikä viittaa siihen, että fysiologiset tilat, kuten synnytys, saattavat aiheuttaa endotsepiinien kertymistä.
Tämän havainnon merkitys ihmisen epilepsiapotilaisiin jää toistaiseksi tuntemattomaksi, sillä todisteet endotsepiinin vaikutuksista epilepsiapotilaisiin ovat epäselviä. FLZ voi aiheuttaa potilaille kohtauksia, mutta ainakin jotkut potilaat saivat todennäköisesti BZ-hoitoa (Spivey, 1992). Esimerkiksi sarjassa, jossa 67 potilasta arvioitiin ennen epilepsialeikkausta (Schulze-Bonhage & Elger, 2000), kouristuskohtauksia provosoitui 8:lla (12 %) – kaikki olivat aiemmin saaneet BZ-hoitoa. Tapausraportit viittaavat FLZ:n aiheuttamaan kohtausten pahenemiseen pikkulapsilla ja vanhuksilla (McDuffee & Tobias, 1995; Thomas, Lebrun, & Chatel, 1993). Myös eläinkokeissa raportoidut FLZ:n vaikutukset kouristuskohtauksiin ovat vaihtelevia. Alle 2 viikkoa nuoremmilla rotilla FLZ pahentaa PTZ:n aiheuttamia vähäisiä motorisia kohtauksia (Rathouská, Kubová, Mares, & Vorlícek, 1993). Erityisesti suurten annosten kouristusmalleissa on raportoitu joko kouristusaktiivisuuden tukahduttamista (Kaijima, Le Gal La Salle, & Rossier, 1983) tai ei mitään vaikutusta (Hunkeler ym., 1981). Geneettisen spontaanin poissaoloepilepsian GAERS-mallissa FLZ:llä oli pitoisuusriippuvaisia vaikutuksia, jolloin pienet annokset tukahduttivat piikkiaaltopurkauksia (SWD) ja suuremmat annokset voimistivat niitä (Marescaux ym., 1984). Lisäksi ihmisen γ2-alayksikön geneettisen mutaation (R43Q), joka liittyy sekä familiaalisiin poissaolo- että kuumekouristuskohtauksiin, osoitettiin poistavan (Wallace ym., 2001) tai vähentävän (Bowser ym., 2002) spesifisten GABAAR:ien in vitro -herkkyyttä DZP:lle. Mekanismia, joka lisää kohtausaktiivisuutta, joka liittyy reseptorien epäherkkyyteen DZP:lle, joka on eksogeeninen ligandi, ei vielä tunneta. Yksi provokatiivinen hypoteesi on, että mutaatio tekee reseptorit epäherkiksi luonnossa esiintyvälle endogeeniselle BZ:lle. Koska endogeenisella BZ:llä olisi todennäköisesti kouristuksia ehkäiseviä ominaisuuksia, reseptorin mutaatioiden, jotka estävät endogeenisen BZ:n sitoutumisen, odotettaisiin aiheuttavan kouristuksia. Tämä mutaatio vaikuttaa kuitenkin myös reseptoriliikenteeseen (Kang & Macdonald, 2004; Sancar & Czajkowski, 2004) ja saattaa vaikuttaa osaltaan kouristusaktiivisuuteen, joten endotsepiinien rooli γ2R43Q-mutaatioon liittyvissä kouristuskohtauksissa on edelleen kiistanalainen.
FLZ:n on myös raportoitu kumoavan idiopaattisen toistuvan stupor-oireyhtymän (Rothstein et al., 1992), vaikka viime vuosina on käynyt ilmeiseksi, että ainakin joillakin FLZ:lle vastanneilla potilailla oli salakavalaa BZ:n käyttöä (Granot, Berkovic, Patterson, Hopwood, & Mackenzie, & Mackenzie, 2004), ja tämä ala on edelleen kiistanalainen (Cortelli ym., 2005). Tuoreessa tutkimuksessa FLZ normalisoi valppautta hyvin karakterisoidussa ryhmässä potilaita, joilla oli hypersomnia. Näiden potilaiden aivo-selkäydinnesteessä (CSF) havaittiin peptidergistä PAM-aktiivisuutta (Rye et al., 2012). PAM ei kuitenkaan ollut vuorovaikutuksessa BZ:n midatsolaamin aiheuttaman potensoinnin kanssa, ja se säilyi osittain α1(H101R), GABAAReissa, joissa on pistemutaatio, joka tekee niistä BZ-ei-herkkiä, mikä osoittaa, että se ei ehkä ole klassinen BZ:tä jäljittelevä aine (Rye et ai., 2012). Tämän CSF PAM:n identiteetti ja sen rooli hypersomnian patofysiologiassa ovat edelleen tuntemattomia.