2 Fysiological Evidence of Endozepines
De synthese van RO 15-1788 (of flumazenil, FLZ), de eerste bekende BZ-antagonist (Hunkeler et al., 1981; Ramerstorfer, Furtmüller, Vogel, Huck, & Sieghart, 2010), vergemakkelijkte een groot aantal onderzoeken die de hypothese ondersteunen dat endogene liganden voor de BZ-bindende site bestaan en functioneel relevant zijn in vitro en in vivo. Hoewel FLZ een waardevol instrument is voor de identificatie van fysiologische BZ acties, heeft het gebruik ervan voor dit doel beperkingen. Het is bijvoorbeeld aangetoond dat FLZ PAM effecten kan uitoefenen in heterologisch uitgedrukte GABAARs, vooral bij hoge concentraties (Ramerstorfer et al., 2010). Belangrijk is dat nooit is aangetoond dat FLZ NAM effecten heeft op heterologisch tot expressie gebrachte GABAARs, wat suggereert dat eventuele NAM effecten van FLZ op GABA-gemedieerde inhibitie zeer waarschijnlijk het gevolg zijn van antagonisme van een endogeen ligand.
In vitro studies hebben een aantal circuits gesuggereerd waarin endozepines constitutief tot expressie komen en fysiologisch actief zijn, zoals blijkt uit onderdrukkende effecten van FLZ op GABA-gemedieerde inhibitie, voornamelijk door een afname van de responsduur. FLZ onderdrukt bijvoorbeeld IPSP(C)s in de hippocampus (King, Knox, Dingledine, 1985; Krespan, Springfield, Haas, & Geller, 1984) en in neocorticale neuronale culturen (Vicini et al., 1986). Van FLZ is aangetoond dat het remming onderdrukt in dentate gyrus granule cellen in het pilocarpine model van temporale kwab epilepsie (Leroy, Poisbeau, Keller, & Nehlig, 2004) en dat het remming onderdrukt in laag II/III neocorticale piramidale neuronen (Ali & Thomson, 2008). Lange-termijn potentiëring van remmende synapsen in de hippocampale CA1 gebied werd geassocieerd met een toename in IPSC amplitude die werd onderdrukt door FLZ (Xu & Sastry, 2005). Recent is aangetoond dat FLZ synaptische inhibitie neuronen van de thalamische reticulaire nucleus (nRt, Christian et al., 2013) onderdrukt, wat duidt op de aanwezigheid van een endozepine in deze nucleus. Samen ondersteunen deze studies met FLZ sterk de aanwezigheid van endogene PAM activiteit in verschillende hersengebieden, wat aangeeft dat dit een breed geïmplementeerd endogeen modulerend mechanisme is in het CZS.
Een aantal interessante klinische bevindingen zijn consistent met FLZ antagonisme van endozepine functie. Bijvoorbeeld, FLZ behandeling kan paniekaanvallen opwekken bij patiënten met paniekstoornis, maar niet bij gezonde controles (Nutt, Glue, Lawson, & Wilson, 1990). Het kan ook een grotere paniekreactie uitlokken bij vrouwen met premenstruele dysforische stoornis in vergelijking met controles (Le Mellédo, Van Driel, Coupland, Lott, & Jhangri, 2000) en de stupor in verband met hepatische encefalopathie omkeren (Als-Nielsen, Gluud, & Gluud, 2004; Baraldi et al., 2009). Samen suggereren deze studies een fysiologische rol voor een accumulatie van endozepines in de extracellulaire ruimte, d.w.z. een fysiologische opbouw, bij het reguleren van angst/paniek. Bovendien werd gerapporteerd dat serumspiegels van stoffen die de binding van FLZ aan cerebellaire membranen van ratten remmen, tweemaal zo hoog werden tijdens een bevalling door spontane arbeid, een effect dat niet werd gezien bij patiënten die een keizersnede ondergingen (Facchinetti, Avallone, Modugno, & Baraldi, 2006), wat suggereert dat fysiologische toestanden zoals arbeid endozepine opbouw zouden kunnen veroorzaken.
De relevantie van deze bevindingen voor menselijke epilepsiepatiënten blijft vooralsnog onbekend, aangezien het bewijs voor de werking van endozepine bij epilepsiepatiënten niet overtuigend is. FLZ kan aanvallen uitlokken bij patiënten, maar ten minste sommige patiënten werden waarschijnlijk behandeld met BZ (Spivey, 1992). Bijvoorbeeld, in een serie van 67 patiënten die een evaluatie ondergingen voorafgaand aan een epilepsie operatie (Schulze-Bonhage & Elger, 2000), werden aanvallen uitgelokt bij 8 (12%)-alle waren eerder behandeld met BZs. Casusrapporten suggereren verergering van aanvallen door FLZ bij zuigelingen en bij ouderen (McDuffee & Tobias, 1995; Thomas, Lebrun, & Chatel, 1993). De gerapporteerde effecten van FLZ op toevallen in dierstudies zijn ook gemengd. Bij ratten jonger dan 2 weken verergert FLZ de door PTZ geïnduceerde kleine motorische aanvallen (Rathouská, Kubová, Mares, & Vorlícek, 1993). Met name in hooggedoseerde convulsie-modellen is ofwel onderdrukking van aanvalsactiviteit (Kaijima, Le Gal La Salle, & Rossier, 1983) of geen effect (Hunkeler et al., 1981) gerapporteerd. In het GAERS model van genetische spontane absence epilepsie, had FLZ concentratie-afhankelijke effecten, waarbij lage doses spike-golf ontladingen (SWDs) onderdrukten en hogere doses deze juist versterkten (Marescaux et al., 1984). Bovendien werd aangetoond dat een genetische mutatie (R43Q) in de menselijke γ2-subeenheid, die in verband wordt gebracht met zowel familiaire absence als koortsaanvallen, de in vitro gevoeligheid van specifieke GABAARs voor DZP opheft (Wallace et al., 2001) of vermindert (Bowser et al., 2002). Het mechanisme voor verhoogde aanvalsactiviteit gerelateerd aan receptor ongevoeligheid voor DZP, een exogene ligand, is nog niet bekend. Een provocatieve hypothese is dat de mutatie de receptoren ongevoelig maakt voor een natuurlijk voorkomend endogeen BZ. Aangezien een endogeen BZ waarschijnlijk antiseizure eigenschappen zou hebben, zou men verwachten dat mutaties in de receptor die binding van het endogene BZ verhinderen, aanvallen zouden veroorzaken. Echter, de handel in de receptor wordt ook beïnvloed door deze mutatie (Kang & Macdonald, 2004; Sancar & Czajkowski, 2004) en zou kunnen bijdragen aan de aanvalsactiviteit, dus de rol van endozepines bij aanvallen gerelateerd aan de γ2R43Q mutatie blijft controversieel.
FLZ is ook gerapporteerd om idiopathische terugkerende stupor om te keren (Rothstein et al., 1992), hoewel in de afgelopen jaren duidelijk is geworden dat ten minste sommige patiënten die reageerden op FLZ stiekem BZ gebruik hadden (Granot, Berkovic, Patterson, Hopwood, & Mackenzie, 2004) en dit gebied blijft controversieel (Cortelli et al., 2005). In een recente studie normaliseerde FLZ de waakzaamheid in een goed gekarakteriseerde groep van patiënten met hypersomnie. Een peptidergische PAM activiteit werd gevonden in cerebrospinaal vocht (CSF) van deze patiënten (Rye et al., 2012). De PAM had echter geen interactie met een potentiëring door de BZ midazolam en persisteerde gedeeltelijk in α1(H101R), GABAARs met een puntmutatie die hen BZ-ongevoelig maakt, wat erop wijst dat het misschien geen klassiek BZ-imiterend middel is (Rye et al., 2012). De identiteit van deze CSF PAM en zijn rol in de pathofysiologie van hypersomnie blijven onbekend.