Přednáška 8: Základy excitotoxicity, epilepsie a generalizované křeče, farmakologie antiepileptik
Neurony obratlovců jsou výrazně specializovány na svou funkci. Jediný neuron může dostávat a zpracovávat informace z až tisíců jiných neuronů, čímž je podmíněna velmi komplexní funkce mozku. Extrémně rychlá signalizace mezi neurony je zase podmíněna bleskovými toky iontů přes membrány. Nicméně za tuto specializaci se také platí. Na udržování relativně přesných koncentrací iontů na různých stranách membrány vydává neuron značné množství energie. Jakkoliv mozek představuje jen 2% tělesné hmotnosti, využívá asi 20% tělem spotřebovaného kyslíku a cca 15% celkového srdečního výdeje. Nedostatečné prokrvení mozku vede k vyčerpání kyslíku a glukosy a k hromadění potenciálně toxických metabolitů, jako jsou laktát nebo CO2. Přerušení dodávek krve do mozku může vést ke ztrátě vědomí během 10 sekund, což je průměrný čas, za který mozek vyčerpá aktuálně dodaný kyslík. Pokud se neuronům nedostává kyslíku a glukosy, velmi rychle ztrácí schopnost udržovat svůj klidový membránový potenciál. Začnou generovat salvy akčních potenciálů, které navodí výlev neuropřenašečů depolarizujících sousední neurony. Tento proces může být začátkem destruktivního cyklu, který vede k prodlouženým periodám neuronální aktivity a díky nim k poruše iontového gradientu na membráně, masivnímu vtoku Ca2+, otoku buňky, aktivaci buněčných proteas a lipas a eventuálně k rozsáhlé smrti neuronů. I jen několikaminutová ischemie může vést k nenávratnému poškození mozku. MRTVICE Mrtvice (iktus) je akutní neurologický stav, při kterém je přerušena dodávka krve k určité části mozku. Důvody mohou být v zásadě dva: cévu ucpe trombus (ischemická/okluzivní = trombotická nebo embolická mrtvice), nebo céva praskne (hemoragická mrtvice). V ČR ročně postihne mrtvice asi 35 tisíc lidí, z čehož třetina do roka zemře, třetina si nese trvalé následky (pohybová omezení, poruchy řeči a kognitivních funkcí aj.) a jen třetina vyvázne téměř bez poškození. V případě hemoragické mrtvice (asi 15% mrtvic) umírá asi polovina pacientů. Tento typ mrtvice může vzniknout po epidurálním, subduráLním nebo subarachnoideálním krvácení nebo po prasknutí aneurysmatu a kromě přerušení dodávky kyslíku poškozuje mozek i zvýšením intrakraniálního tlaku. Subarachnoideální krvácení také vede k vasospasmu povrchových cév mozku, které navodí další snížení dodávek okysličené krve k mozkovému parenchymu. Intraparenchymální krvácení může být způsobeno akutním zvýšením krevního tlaku nebo řadou poruch vedoucích k zeslabené cévní stěny. Jedním z hlavních riskových faktorů je v tomto případě chronická hypertenze, nicméně fragilitu cévních stěn zvyšují i poruchy
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 koagulačních kaskád, mozkové nádory nebo třeba užívání kokainu či amfetaminu, neboť obě tyto látky způsobují rychlé zvýšení krevního tlaku. Tento typ krvácení může vést ke vzniku drobných zátek z krevních sraženin a tím i k další mrtvici okluzní. Léčba pacientů po mrtvici vyjde stát ročně cca na 20 miliard korun (!). ZÁKLADNÍ MECHANISMY EXCITOTOXICITY Pokud je průtok krve mozkem zeslaben nebo zastaven, dochází k poklesu přísunu živin a kyslíku a zvyšování koncentrací potenciálně toxických metabolitů v mozkové tkáni. To je spojeno s podstatnými biochemickými změnami v dané oblasti mozku. Změny v extracelulárním prostředí neuronů vedou k poruše buněčných funkcí: ztrácí se iontový gradient na membráně, otevírají se iontové kanály a propouštějí Ca2+ do buněk, jsou aktivovány početné systémy druhých poslů a některé signální dráhy jsou aktivovány nadměrně často. Mnohé z těchto změn působí na neurony velmi ničivě až fatálně, některé mají na přežití neuronů jen malý vliv a některé jsou i neuroprotektivní. V rámci celé kaskády dějů, které po ischemii vedou k neuronálnímu poškození, se zastavíme u následujících: • • • • • • • •
vyčerpání energetických zásob selhání iontových pump depolarizace membrány a vznik akčních potenciálů vzrůst intracelulární koncentrace Ca2+ aktivace Ca2+-dependentních enzymů acidóza vznik volných radikálů apoptóza
Vyčerpání energetických zásob Za normálních podmínek užívá mozek kyslík a glukosu k produkci ATP v procesu oxidativní fosforylace a glykolýzy. Jak už jsme se zmínil, kompletní zastavení přívodu krve do mozku vede k vyčerpání kyslíku během cca 10 vteřin. Za nedostatku kyslík je jediným zdrojem ATP pro neurony anaerobní glykolýza, která je schopná „dodat“ méně než 10% ATP pro neurony potřebného, a navíc vede k produkci kyseliny mléčné. Kvůli zastavenému přísunu živit musí neurony začít metabolizovat i své zásoby glukosy a glykogenu, které během ischemie vyčerpají za 2-3 minuty. Využívají nakonec i své zásoby fosfokreatinu, takže ischemie vede k celkové depleci ATP v řádu minut. Esnergetické potřeby neuronů jsou značné a tento nedostatek ATP tedy velmi rychle spouští kaskádu dalších dějů. Selhání iontových pump Jedním z nejvážnějších důsledků ztráty dostupného ATP je selhání na ATP závislých iontových pump. Zastavení jejich činnosti vede k disipaci membránového potenciálu. Víte, že hlavní pumpou, která udržuje nerovnoměrné koncentrace sodíku a draslíku na obou stranách membrány, je Na+-K+-ATPasa, které přenáší ionty na úkor ATP. Ačkoliv velké neurony dokáží udržet negativní membránový potenciál i nějakou dobu po zablokování Na+-K+ATPasy, malé a vysoce větvené savčí neurony jsou k inhibici Na+-K+-ATPasy velmi citlivé, neboť poměr jejich povrchové plochy je vůči jejich objemu značný (větvení!). Proto se mnohé neurony savčího CNS depolarizují velmi záhy po vyčerpání zásob ATP. 2
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 Pokles či zastavení činnost Na+-K+-ATPasy má i jiné důsledky než přímou depolarizaci membrány. Mnohé iontové pumpy, včetně Na+-Ca2+ přenašeče, jsou závislé na transmembránovém gradientu Na+. Pokud tento gradient klesá, klesá i jejich účinnost, což vede k dalšímu vychýlení od iontové rovnováhy na membráně. Navíc mnohé další neuronální pumpy (např. ATP-dependentní Ca2+-pumpy) přestávají při vyčerpání energetických zásob také fungovat. Depolarizace membrány a vznik akčních potenciálů Selhání Na+-K+-ATPasy vede k depolarizaci membrány a případně i ke vzniku akčních potenciálů. Se vzrůstem frekvence těchto akčních potenciálů dále roste i míra depolarizace membrány, více a více se snižují rozdíly v koncentracích iontů na obou stranách membrány a roste výlev neuropřenašečů ze zakončení neuronů. Pokud jde o neuropřenašeče excitační (glutamát), začnou se depolarizovat a generovat akční potenciály i neurony sousední, což rozšiřuje rozsah poškození. Neuronální změny během ischemie mohou být způsobeny i selháním neuropřenašečových transportních systémů, zejména těch pro glutamát. Glutamát je zpětně vychytáván na neuronech i gliích a tento proces je závislý na ATP. Pokud ATP není dostupné, klesá i aktivita glutamátových transportérů. Nefyziologicky vysoké koncentrace glutamátu v synaptické štěrbině mohou aktivovat glutamátové receptory po neúměrně dlouhou dobu. Vzrůst intracelulární koncentrace Ca2+ Za normálních klidových podmínek je cytoplasmatická koncentrace vápníku v neuronu zhruba 100 nM, zatímco koncentrace extracelulární asi 1 mM. Tento rozdíl čtyřech řádů je velmi přísně udržován, jakkoliv jsou hnací síly pro vstup Ca2+ do cytoplasmy velké. Hlavní podíl na něm mají ATP-dependentní vápníkové pumpy. Pokud se vyčerpají zásoby ATP a dojde ke snížení nebo zástavě činnosti vápníkových pump a transportérů, vápník vstupuje po svém koncentračním gradientu do buňky, není masivně odstraňován a membrána se depolarizuje. To následně vede k otevírání napěťově ovládaných vápníkových kanálů a dalšímu vstupu Ca2+ do buňky. Glutamát uvolňovaný okolními depolarizovanými neurony také může navodit vtok vápníku NMDA receptory. A diagrammatic representation of Ca2+ homeostasis in a stylized neuron. 1, Ca2+ and Na+ influx along with K+ efflux in receptor-gated ionic channels, such as glutamate receptors. 2, Ca2+ efflux via an ATP-requiring ionic pump. 3, Ca2+ influx via voltage-gated Ca2+ channels. 4, Ca2+ efflux in exchange for Na+ influx via the Na+/Ca2+ exchanger. 5, additional ionic channels contributing to membrane repolarization and ionic homeostasis. 6, intracellular Ca2+ buffering by Ca2+-binding proteins.7, Ca2+ sequestration by mitochondria.8, Ca2+ fluxes through the nuclear membrane with potential effects on nucleic acid transcription. 9, Ca2+ sequestration (and release) by endoplasmic reticulum.ADP, adenosine diphosphate.
3
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 Aktivace Ca2+-dependentních enzymů Značný vzrůst cytoplasmatické koncentrace vápníku v neuronech může navodit s ischemií spojenou buněčnou smrt. Průkaz tohoto fenoménu byl proveden i experimentálně. Pokud byl v in vitro pokusech na kulturách neuronů zablokován vstup vápníku do buněk inhibicí některých vápníkových kanálů, neurony bylo chráněny proti excitotoxickému poškození. Navíc, neurony exprimující AMPA receptory, které propouštějí Ca2+, jsou náchylnější k toxickému působení kainátu (kainát je agonista glutamátových receptorů). Proč může vysoká cytoplasmatické koncentrace vápníku indukovat smrt buňky? Odpovědí je několik: vápník je významný druhý posel. Za fyziologických podmínek i malá změna v intracelulární koncentraci Ca2+ naznačuje, že se stalo něco podstatného. Může signalizovat např. depolarizaci a aktivaci napěťově ovládaných vápníkových kanálů nebo aktivaci systémů druhých poslů, které vedly k uvolnění Ca2+ z intracelulárních rezervoárů. Na zvýšenou hladinu vápníku v cytosolu může reagovat celá řada enzymů. Značnou roli v neuronálním poškození spojeném se vzrůstem cytoplasmatické koncentrace vápníku hrají vápníkem aktivované proteasy, zejména kalpain. Kalpain štěpí cytoskeletární proteiny spectrin a s mikrotubuly asociovaný protein 2 (microtubule-associated protein 2, MAP2). Destrukce těchto proteinů vede k vážnému poškození cytoskeletární architektury neuronu. Fosfolipasy, jako např. PLA2, jsou také aktivovány vápníkem. PLA2 atakuje membránové fosfolipidy a štěpí vazby mezi jejich polární hlavičkou a nepolárními konci. Pokud dojde k masivními štěpení fosfolipidů membrány, může se její integrita porušit změnou v počtu i zastoupení jednotlivých fosfolipidů. Vznikající volné mastné kyseliny, jako např. kyselina arachidonová, jsou dále metabolizovány cykloxygenasami a lipoxygenasami za vzniku četných biologicky aktivních produktů, jakými jsou např. prostaglandiny aj. Během těchto reakcí také vznikají vysoce reaktivní kyslíkové radikály (•O2¯). Jiným enzymem, aktivovaným vazbou Ca2+ na kalmodulinový komplex, synthasa oxidu dusnatého (NOS). NOS produkuje oxid dusnatý (NO) při přeměně argininu na citrulin. NO pak slouží jako messengerová molekula aktivující gualnynylcyklasua vedoucí k produkci cGMP. NO také přímo nitrosyluje proteiny, zejména ty, které obsahují Fe-S komplexy. Mnohé z těchto enzymů jsou zásadní pro správně probíhající metabolismus (mitochondriální NADH-ubiquitonoxidoreduktasa, NADH-sukcinátoxidoreduktasa). NO se také podílí na vzniku dalších volných radikálových molekul. Existují tři isoformy NO synthas: neuronální NOS (nNOS), exprimovaná všemi neurony, a endoteliální NOS (eNOS) a inducibilni NOS (iNOS), které exprimují jen neurony některé. eNOS může sloužit jako faktor rozšiřující cévy: navozuje relaxaci hladké svaloviny okolo arteriol. Zvyšuje tedy průtok krve tkání. Role NO synthas v rámci mrtvice a její neuroprotekce je lehce rozporuplná. Myši deficientní na nNOS vykazovaly menší rozsah infarktového poškození po experimentálně navozené mrtvici, zatímco myši deficientní pro eNOS daleko větší – eNOS se podílí na reperfuzi ischemické oblasti a při jejím nedostatku je plocha nekrotické tkáně větší. Myši knock-outované pro i NOS vykazovaly podobně jako nNOS-deficientní myši menší velikost poškozených ploch; absence iNOS zřejmě snižuje zánětlivou odpověď v poškozené oblasti. Acidóza Přerušení krevních dodávek do mozku vede ke vzrůstu parciální tlaku CO2 v mozkové tkáni (ssnížené odstraňování CO2) a ke vzrůstu koncentrace laktátu (díky anaerobní glykolýze). Oba tyto děje vedou k acidóze. Acidóza spojená s ischemií může být velice těžká, hodnoty pH v ischemické oblasti se často blíží 6.0. Acidóza ovlivňuje buněčné funkce mnoha způsoby: vznikají volné radikály, jsou inhibovány Na+-Ca2+ výměníky, rozpadá se NAD nezbytný pro oxidativní fosforylaci nebo je inhibováno zpětné vychytávání neuropřenašečů.
4
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 Příspěvek acidózy k celkové úmrtnosti neuronů při ischemických stavech zatím nebyl dobře kvantifikován. Acidóza může míti některé neuroprotektivní efekty – neurony vystavené velkým dávkám glutamátu jsou při fyziologickém pH výrazně poškozeny, zatímco při pH 6.6 se v experimentech poškození vyhnuly. Jde zřejmě o inhibici pH sensitivních NMDA receptorů. Při nízkém pH výrazně klesá tok Ca2+ těmito receptory a nedochází k tak masivní excitotoxické stimulaci ischemického neuronu. Vznik volných radikálů In vitro studie prokázaly, že excitotoxicita je spojena také se vznikem značného množství volných radikálů. Volné radikály jsou molekuly s volným elektronem. Tento nespárovaný elektron dělá danou molekulu nestabilní a vysoce reaktivní. Volné radikály mj. lipoperoxidují mastné kyseliny membrán, což způsobuje změny v jejich fluiditě a integritě. Oxidují sulfhydrylové (-SH) skupiny proteinů, které tím znefunkční. Způsobují střihy či zlomy v DNA, tedy přímé poškození genetického materiálu. Děje uvedené výše také přispívají ke vzniku a působení volných radikálů. Osmotický otok nebo nadměrná stimulace fosfolipas vede k uvolnění obsahu mitochondrií do cytoplasmy, a s ním i k uvolnění volných radikálů. Aktivace PLA2 vede k produkci arachodinové kyseliny, která je dále metabolizována i za vzniku •O2¯. Aktivace NO synthas vede ke vzniku NO, který reaguje s kyslíkem nebo O2¯za vzniku peroxynitrátu (ONOO). Peroxynitrát je rozkládán za vzniku vysoce toxického hydroxylového radikálu (•OH). Vychytávání volných radikálů různými scavengerovými molekulami je účinné pouze při jejich velmi časném podání po nástupu mrtvice. Apoptóza Smrt neuronů po ischemii byla dlouho připisována výhradně procesu nekrózy. Ve finále neurony a jejich organely, které podstupují nekrotickou smrt, otékají a praskají, přičemž nekontrolovaně uvolňují svůj obsah do okolí. Tím mohou nejen toxicky poškozovat okolní buňky, ale také navodit zánětlivé procesy v dané oblasti. Naopak při programované buněčné smrti –apoptóze dochází ke smršťování buňky, cytoplasma se stává densnější a organely se shlukují k sobě, dochází ke kondenzaci a hrudkování chromatinu jádra, fragmentaci DNA, vytváření povrchových puchýřků (tzv. „blebs“) a následnému rozpadu buňky na tzv. apoptotická tělíska. Apoptotická tělíska jsou následně odstraňována hlavně gliemi. Apoptóza je tedy sled kroků, které buňka aktivně podniká, aby zabránila nekróze. Neurony podléhají apoptóze jen při mírném ischemickém poškození. Těžce poškozené neurony podléhají rychlé nekrotické smrti ještě před nástupem apoptózy. Pro apoptózu je typická změněná exprese a aktivita některých důležitých proteinů. Mění se hladiny regulačních pro- a antiapoptotických členů tzv. Bcl-2 rodiny, vzrůstá koncentrace propoptotického proteinu p53, což je jaderný supresorový protein. Apoptóza na rozdíl od nekrózy zahrnuje rovněž aktivaci specifických cysteinových proteas nazývaných kaspasy. Kaspasy jsou během postupující apoptózy aktivovány za svých inaktivních forem, prokaspas, a spouštějí další biochemické kaskády. Velmi důležitým krokem v celém procesu apoptózy je uvolnění cytochromu c z mitochondrií do cytoplasmy. To ve finále vede k aktivaci hlavního výkonného enzymu apoptózy – kaspasy-3. Kaspasa-3 aktivuje další kaspasy a dochází k dokončení celého apoptotického scénáře. Experimentální zablokování procesu apoptózy vede ke vzniku menších postischemických infarktových ložisek. Ideální v prevenci rozvoje těchto ložisek by bylo využití inhibitorů kaspas. Zatím dostupné inhibitory jsou bohužel zejména malé peptidy, kter neprocházejí hematoencefalickou bariérou.
5
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 LÉČBA MRTVICE Navzdory tomu, že už docela dobře známe mechanismy, jakými vzniká ischemické poškození, naše možnosti postiktální léčby jsou stále poněkud omezené. Nejužívanější akutní přístupy jsou v podstatě zaměřeny na udržení funkce kardiovaskulárního systému, znovuobnovení krevního zásobení různými farmaky (aspirin, trombolytika) či mechanicky, a na zpomalení metabolismu hypotermií. Přístup k mrtvicím je také preventivní: incidence iktů byla výrazně snížena preventivními kontrolami hypertenze a hypercholesterolemie. V prevenci okluzivních příhod se také terapeuticky uplatňuje dlouhodobé užívání nízkých dávek látek, které inhibují krevní destičky (aspirin, ibuprofen), i když za cenu mírného zvýšení rizika hemoragického iktu. U postmenopauzálních žen byl také prkázán příznivý účinek podávání estrogenu. Prevence iktů je nesmírně důležitá i proto, že všechny současné terapie mrtvice bojují proti nelítostnému protivníkovi: času. Mezi tím, kdy se u pacienta projeví známky mrtvice, dostane se do nemocnice, je diagnostikován a začne účinná terapie, mohou uplynout až hodiny. Vážné neuronální / neurologické poškození přitom vzniká v řádu minut. Vlastní léčebné přístupy se dají rozdělit do několika oblastí: • • • •
obnova krevního zásobení minimalizace vtoku Ca2+ do buněk snižování poškození způsobeného volnými radikály podpora „uzdravení“ neuronů
Důležitá je také léčba periiktální oblasti. Tato tkáň obsahuje poškozené, ale nikoliv nezachránitelné neurony a glie, které se nacházejí mezi ischemií těžce postiženou (infarktovou) tkání a tkání, která byla adekvátně prokrvována. Buňky periiktální oblasti jsou velmi zranitelné, neboť i jim hrozí smrt díky tomu, že jsou vystaveny vysokým koncentracím excitotoxických neuropřenašečů, volných radikálů, vlnám depolarizace nebo zánětlivým procesům. Ale nyní se obraťme k jednotlivým terapeutickým aspektům. Obnova krevního zásobení Po okluzivní mrtvici může být průtok krve poškozenou oblastí obnoven buď mechanicky, nebo pomocí antikoagulačních a trombolytických farmak, která rozpustí krevní zátku a obnoví tok krve. Tyto látky musí být ale užívány velmi obezřetně z důvodu hrozících hemoragií, a před jejich nasazením je potřeba předem vyloučit mrtvici hemoragickou (MRI, CT). A) Trombolytika Klíčovým enzymem, který degraduje fibrin jakožto hlavní strukturní protein krevních sraženin, je plasmin. Mezi proteiny, které napomáhají konverzi proenzymu plasminogenu na plasmin, patří urokinasa, streptokinasa, prourokinasa a tkáňový aktivátor plasminogenu (tPA; v USA je tPA jediným povoleným trombolytikem.) • Tkáňový jednořetězcový
aktivátor plasminogenu štěpí plasminogen na dvě molekuly 6
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 plasminu. Je u lidí lokalizován na chromosomu 8, nicméně terapeuticky se využívá často tPA rekombinantní. Pak bývá označován jako alteplasa, reteplasa (produkován E. coli) nebo teneplasa (produkován linií ovariálních buněk čínských křečků). Pokud je podán do tří hodin od nástupu projevu mrtvice, výrazně u pacientů zlepšuje poruchy hybnosti. Mírně sice zvyšuje incidenci mozkového krvácení, nicméně úmrtnost ani po 3 měsících od podání oproti kontrolním jedincům nezvyšuje. • Streptokinasa je protein produkovaný různými streptokoky, schopný vázat se na plasminogen. Účinkuje poněkud jiným způsobem než tPA – štěpí hydrolyticky plasminogen na mezi Arg561a Val562 (http://en.wikipedia.org/wiki/Streptokinase). Je podávána intravenózně, nikoliv však déle než 4 dny, neboť by jako bakteriální produkt mohla vyvolávat alergické reakce. • Prourokinasa je jednořetězcový proenzym štěpený plazminem za vzniku urokinasy. K její aktivaci dochází poměrně pomalu v přítomnosti trombu. Její terapeutické využití není rozsáhlé. B) Antikoagulancia • Heparin je vysoce sulfatovaný mukopolysacharid, molekula, která nese nejvíce záporného povrchového náboje z biologicky aktivních molekul. Nativní heparin je polymer o velikosti 330 kDa, většina komerčně dostupných preparátů jsou hepariny o velikosti 12-15 kDa. Běžně se vykytuje v mastocytech a extracelulární matrix většiny tkání. Není vhodný pro perorální podávání a příliš ani pro intramuskulární (riziko hematomů); nejběžnějšíforma aplikace je i.v. nebo do podkoží. Nízkomolekulární deriváty jsou používány v prevenci hluboké žilní trombózy nebo plicní embolie (obecně je heparin používán spíše v prevenci, neboť nerozrušuje už vzniklé krevní sraženiny). Vznik krevní zátky inhibuje tím, že zvyšuje aktivitu antitrombinu III. Antithrombin III je protein, který formuje během vzniku krevní sraženiny ekvimolární komplexy s různými proteasami – faktorem Xa, trombinem aj. Heparin se na antithrombin III přímo váže a navodí takové konformační změny, které vedou ke zvýšené vazbě antitrombinu III na cílové molekuly. Vzhledem k negativním zbytkům heparinu je vznik ternárního komplexu heparin-antithrombin III-proteasa závislý na počtu sacharidových podjednotek v molekule heparinu. Pro reakci s trombinem jich je potřeba nejméně 18, na reakci s faktorem Xa jich stačí pět. Nepříjemným důsledkem déledobého podávání heparinu může být např. heparinem navozená trombocytopenie, kdy klesá díky degradaci imunitním systémem počet krevních destiček. Heparin je testován i v léčbě alergické rýmy, astmatu, artritidy nebo rejekčních reakcí na transplantáty. • Aspirin irreverzibilně inhibuje cyklooxygenasu, která v krevních destičkách katalyzuje konverzi kyseliny arachidonové na prostaglandin H. Ten je pak tromboxan-A synthesou přeměněn na tromboxan A2.Tromboxan A2 je velmi důležitý intermediát koagulační kaskády, který stimuluje aktivaci dalších krevních destiček a zvyšuje agregaci stávajících, a to díky odkrývání glykoproteinového komplexu GP IIb/IIIa na membráně destiček. Působí tedy hlavně auto- a parakrinně, neboť má poločas degradace na inaktivní tromboxan B2 asi 30 sekund. Při podávání pacientům léčených na iktálním lůžku „ušetří“ ve srovnání s placebem cca 13 životů na 1000 pacientů. • Warfarin je používán u pacientů, kteří neodpovídají na aspirin a jemu příbuzné sloučeniny. Je to derivát kumarinu (kumarin samotný je chemicky benzopyron), běžné rostlinné 7
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 sloučeniny. Jeho objev se datuje k 20. létům minulého století, kdy v severních částech Ameriky a Kanadě zjistili, že domácí zvířata po drobných veterinárních zákrocích vykrvácela k smrti, pokud se předtím napásla posečené komonice (Melilotus sp.). Z té byl nakonec vyizolován dikumarol za krvácení zodpovědný. Warfarin účinkuje jako antagonista vitamínu K. Vitamín K je kofaktorem enzymů aktivujících některé faktory koagulační kaskády, jako např. faktor II, VII, IX a X nebo proteinu C, S a Z. Zabraňuje redukci oxidovaného vitamínu K do jeho aktivní formy. Warfarin je jedna z nejsilnějších orálně podávaných antikoagulačních látek; bohužel má také značné vedlejší účinky. Často bývá koadministrován s heparinem. Antikoagulancia se obecně používají k prevenci přechodných ischemických atak, krátkých ischemií mozku bez přetrvávajícího neurologického deficitu. Symptomy těchto atak jsou podobné iktu, ale během minut až hodin vymizí. Minimalizace vtoku Ca2+ do buněk Vzhledem k tomu, že vtok vápníku do glií a neuronů je kritickou událostí v rozvoji biochemických procesů vedoucích k destrukci mozkové tkáně, minimalizace jeho vtoku do buněk by mohla být v post-iktální terapii velmi slibná. V klinických pokusech nicméně tato cesta příliš efektivní není. Antagonisté NMDA receptorů mají sice výrazný protektivní účinek na tkáňových kulturách, který se ovšem neprojevil u lidských pacientů. Tito antagonisté navíc navozovali stavy podobné psychóze a disociaci. Ani blokátory napěťově ovládaných vápníkových kanálů (nimodipin, flunarizin) nevykázaly u pacientů s mrtvicí nějaké výrazné zlepšení. V pokusech neuspěly ani blokátory napěťově ovládaných sodíkových kanálů (phenytion), jinak velmi účinné v terapií křečí. Snižování poškození způsobeného volnými radikály K vychytávání volných radikálů se používají molekuly tzv. scavengerů. Scavengery jsou látky oxidované kyslíkovými radikály, které vyvazují a eliminují jejich destrukční působení na buňku. Non-glukokortikoidní steroid tirilazad inhibuje lipoperoxidaci a bylo prokázáno, že při podání do 10 minut od kompletní fokální ischemie výrazně redukuje infarktovou oblast. Jeho efekt ovšem nebyl prokázánu lidských pacientů při podání 4 h od nástupu mrtvice. Další scavenger ebselen vykázal v klinických testech mírné zmenšení oblasti zasažené infarktem při okluzi střední mozkové tepny ještě 6-12 hodin od nástupu iktu. Profylakticky bývají užívány jiné antioxidanty jako vitamín E. Podpora „uzdravení“ neuronů Dalším z přístupů v postiktální terapii je napomoci poškozeným nervovým buňkám v „opravách“, nebo podpořit zdravé neurony v růst ev. dělení, aby mohly kompenzovat ztráty buněk způsobené mrtvicí. K tomuto cíli mohou vést dvě cesty. První je v podstatě nutritivní – zajišťující, aby neurony měly dostatek molekul nutných pro svou opravu a růst. Druhá je signální – zahrnuje zejména neurotrofické faktory instruující neurony k růstu. V rámci první strategie se uplatňuje např. podávání fosfolipidového prekursoru citicholinu, jehož mírný prospěšný efekt byl klinicky prokázán. V rámci neurotrofických faktorů byl testován např. růstový faktor fibroblastů (FGF). Na zvířecích modelech redukoval velikost infarktem postižené oblasti, pokud byl podán bezprostředně po fokální ischemii. Dlouhodobé vylepšení postižených motorických a/nebo kognitivních funkcí se bohužel dosahuje zejména rehabilitací, tedy kompenzačním remodelováním poškozených neuronálních okruhů.
8
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 KŘEČE A EPILEPSIE Křeče jsou záchvatovité poruchy mozkových funkcí, které obvykle vznikají důsledkem silné a obecně synchronizované aktivity skupin neuronů. Tato aktivita se může objevit v různých oblastech mozku a její somatické projevy se mění podle toho, která část mozku je zasažena. Termín „křeč“ pak obecně postihuje projevy od cca třívteřinových výpadků vědomí pozorovatelných okolím až po těžké tonicko-klonické křeče typu epileptického grand malu. Udává se, že během života postihne záchvat křečí alespoň jednou jednoho člověka z dvaceti. Ve většině případů to bývá důsledkem specifické situace, např. poranění hlavy, vysokou horečkou nebo abstinenčním příznakem po vysazení drog či alkoholu. Asi jeden člověk z 200 může být označen za epileptika nebo osobu se zvýšenou náchylností ke křečím. (Epilepsie je skupina poruch mozku projevujících se opakovanými záchvaty paroxysmů různého charakteru.) Snižovat práh pro výskyt křečí mohou také chronické choroby, lokální mozkové poškození a podobně. Tak jako je mnoho typů křečí, tak je i mnoho typů epilepsií. Epileptičí pacienti mohou být např. děti, které trpí pětivteřinovými výpadky pozornosti a koncentrace ve školní hodině, stejně jako mentálně retardovaní kvadruplegici, kteří musí nosit ochranné helmy, protože nekontrolovatelně padají. Stejně tak efektivita léčby velice kolísá. Vznik křečí Při normálním bdělém stavu bez alterace vědomí se na EEG záznamu objevuje několik máslo typů vln a žádné výrazné posuvy v polaritě záznamu (vpravo). Takový záznam neznamená, že mozek je „potichu“; spíš indikuje, že aktivita jednotlivých neuronálních popluací je asynchronní. Abychom udrželi vyrovnaný tělesný postoj, rovnováhu a mohli ovládat jemnou motoriku, musí být např. některé neurony motorického kortexu aktivní a jiné hyperpolarizované. Při nástupu záchvatu křečí se EEG záznam mění. Začínají se objevovat mnohdy dramatické posuvy polarity směrem nahoru i dolů, naznačující, že velké skupiny neuronů začaly generovat akční potenciály a repolarizovat se synchronně. Typ tohoto synchronního chování neuronů může být spojen s různými abnormitami motorickými, senzorickými nebo poruchami vědomí. Velmi typickým EEG projevem křečí spojených se ztrátou vědomí je tzv. 3Hz hrot-vlna aktivita, která se může objevovat v rozsahu celého kortexu (vlevo). Vznik křečové aktivity, tedy synchronní generování akčních potenciálů omezenou skupinou neuronů, podmiňuje více faktorů. Pomocí MRI či jiných zobrazovacích technik bývají detekovatelná ložiska křečí. Ta bývají nezřídka spojena se skupinami degenrujících neuronů nebo s mozkovým nádorem. Nástup křečové aktivity může být podmíněn i celkovým snížením obsahu inhibičních neuropřenašečů v mozkové tkáni. U vnímavých jedinců může způsobit křeče i hyperventilace (zvýšení pCO2) nebo světelné záblesky. Tendence neuronů generovat synchronně akční potenciály souvísí i s mírou jejich vzájemného propojení. Neurony v jednom regionu mozku mívají bohatá reciproká propojení, stejně tak s neurony
9
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 v jiných oblastech mozkového parenchymu. Např. glutamátergní neurony thalamu projikují do glutamtátergních kortikálních neuronů, které dále inervují jiné talamické neurony. Pokud pak vzniknou vlny synchronní aktivity, mohou se v podstatě samoudržovacím mechanismem přesouvat z jednoho mozkového regionu do druhého. Klasifikace křečí Velmi obecně mohou být křeče děleny na parciální, dříve fokální (částečné) a generalizované. Fokální křeče jsou charakterizovány klinicky i podle EEG záznamu iniciální aktivitou neuronů v poměrně malé, ohraničené oblasti mozku, zatímco vzniku křečí generalizovaných se účastní obě hemisféry a dochází při nich k rozsáhlé aktivaci různých skupin neuronů. Tato obecná klasifikace v sobě ukrývá desítky typů křečí s typickými klinickými projevy a zapojením charakteristickým mozkových oblastí. Existují i křeče multifokální nebo způsobené synchronní aktivitou jen jedné hemisféry a pod. Křeče se co do projevu dělí na tonické (extense a ztuhnutí končetin/y ev. celého těla), klonické /záškuby, třas apo.) nebo tonicko-klonické. Mezi částečné/fokální křeče paří např. i křeče afázické/fonatorní, které se vyznačují náhlou neschopností mluvit, psát nebo číst. Jejich ložiska leží často v temporálním, přední části frontálního nebo zadní části parietálního laloku. V somatosensorickém laloku se nacházejí ložiska způsobující somatosensorické křeče, projevující se jako vjemy horka, chladu, píchání špendlíky a pod. Ve frontálním laloku nebo precentrálním gyru se nachází ložiska adversivních křečí, které se manifestují náhlými pohyby očí nebo a hlavy na opačnou stranu od hemisférové lokalizace ložiska. Fokální motorické křeče vycházejí z ložisek poblíž motorického kortexu a vedou k stahům kontralaterálních svalů. Vnějšími projevy pak může být mírný třas až těžké záškuby. Těžkou formou fokálních křečí jsou komplexní parciální křeče, které jsou spojeny se ztrátou vědomí a širokou symptomatologií. Pacienti mívají poruchy motoriky, ale i vyšších funkcí – halucinace zraková i sluchové, pocity deja vu, poruchy paměti, vykazují automatizované žvýkací pohyby a pod. Původ generalizovaných křečí není zcela objasněn. Nejsou spojeny z žádným ohraničeným ložiskem, takže jsou na EEG odlišitelné od křečí parciálních, které se také mohou celotělově šířit. Mnoho generalizovaných křečí je spojeno s vývojovými poruchami. Tonické generalizované křeče jsou nejčastější u dětí s Lennoxův-Gaustatův syndromem. Ten se obvykle manifestuje mezi 1-10 rokem života (nejčastěji mezi 3-5) a bývá spojen s malformitami mozku, hypoxickoischemickým poškozením mozku, encefalitidami a meningitidami. Mezi jeho projevy patří např. poruchy kognitivních funkcí a různé typy křečí, včetně kompletně atonických atak. Typickým EEG projevem jsou už zmiňované úseky 2.5-3Hz útvarů hrotvlna, které mají zřejmě původ ve vápníkových proudech tekoucích kanály T-typu v retikulárních neuronech thalamu. Tento 3 Hz vzorec hrot-vlna je v EEG záznamu typický
10
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 pro tzv. petit mal absence. Křeče realizované formou absencí jsou charakterizovány krátkými ztrátami vědomí s tonickými i klonickými projevy (u některých pacientů). Popsány byly už roku 1705 francouzským lékařem Poupardem. 3 Hz EEG vzorec hrot-vlna je pravděpodobně spojen s oscilací mezi excitací (hrot) a inhibicí (vlna) vzájemně propojených neuronů thalamokortikální sítě. Thalamické neurony fungují v zásadě ve dvou aktivitních stavech: v oscilačním a tonickém. Během bdělé pozornosti je vzorec jejich aktivity desynchronizovaný a reprezentuje přenos informace ze senzorických neuronů do kortexu. Pokud začnou thalamokortikální neurony signalizovat synchronizovaně, v oscilačním aktivitním módu, zvedá se práh pro vznik a akčních potenciálů v neuronech thalamu a přenos signálů do kortexu je redukován. Vznikají poruchy vědomí. Mezí další formy generalizovaných křečí patří křeče atonické, projevující se náhlou ztrátou svalového tonu trvající několik sekund a nespojenou se ztrátou vědomí. Někdy jim předchází křeče myoklonické, což jsou rychlé mimovolní svalové kontrakce, zpravidla realizované jedním či málo záškuby (oproti repetitivním svalovým křečím nebo křečím klonickým). Známou formou generalizovaných křečí jsou tonicko-klonické křeče označované jako grand mal. Grand mal je spojen s hlubokým komatem a následnou tonickou (ruce v semiflexi, nohy v extenzi) a klonickou (křeče celého těla s přechodnými relaxacemi) fází. Na EEG je v tonické fázi patrná rychlá hrotová aktivita se salvami akčních potenciálů prokládaných pomalými vlnami klonických fází. Mezinárodní klasifikace křečí pochází z roku 1981 (s revizí z roku 1997, ale ta není obecně akceptovaná) a je následující: I Partial seizures (Older term: focal seizures) A Simple partial seizures - consciousness is not impaired 1 With motor signs 2 With sensory symptoms 3 With autonomic symptoms or signs 4 With psychic symptoms B Complex partial seizures - consciousness is impaired (Older terms: temporal lobe or psychomotor seizures) 1 Simple partial onset, followed by impairment of consciousness 2 With impairment of consciousness at onset C Partial seizures evolving to secondarily generalized seizures 1 Simple partial seizures evolving to generalized seizures 2 Complex partial seizures evolving to generalized seizures 3 Simple partial seizures evolving to complex partial seizures evolving to generalized seizures II Generalized seizures A Absence seizures (Older term: petit mal) 1 Typical absence seizures
11
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 2 Atypical absence seizures B Myoclonic seizures C Clonic seizures D Tonic seizures E Tonic–clonic seizures (Older term: grand mal) F Atonic seizures III Unclassified epileptic seizures
Čím je dáno, že thalamokortikální neurony fungují v tonickém nebo oscilačním aktivitním modu? Zdá se, že to závisí na aktivitě tzv. neuronů retikulárního jádra thalamu (nucleus reticularis thalami, NRT). GABAergní neurony NRT jsou hustě propojeny jeden s druhým a projikují také k téměř všem thalamickým neuronům. Dostávají také boční vstupy (excitační glutamátergní) z kolaterál thalamokortikálních i kortikothalamických axonů. Během období bdělosti je jejich aktivita tonická, v podobě signalizace jednotlivými akčními potenciály, zatímco během synchronizované EEG aktivity generují salvy akčních potenciálů. Za tento oscilační vzorec aktivity (salvy APs) jsou nejspíše odpovědné napěťově ovládané vápníkové kanály T-typu. Tyto kanály jsou schopné vést dovnitř tekoucí vápníkový proud a navodit akční potenciál jen tehdy, pokud byly předtím hyperpolarizovány. Až poté reagují na depolarizaci ke své prahové hodnotě, která je asi –50 mV. Nezbytná hyperpolarizace je navozena přes GABAB receptory zprostředkující odpověď na proudy generované sousedními NRT neurony. Následná malá depolarizace pak vede k aktivaci napěťově ovládaných vápníkových kanálů T-typu, vtoku vápníku do buňky, depolarizaci a akčnímu potenciálu. Aktivovaný NRT neuron uvolňuje GABA na přilehlé NRT, thalamické a kortikální neurony. Přilehlé NRT neurony jsou přes své GABAB Rs hyperpolarizovány a inaktivovány, může následovat další depolarizace napěťově ovládaných vápníkových kanálů T-typu a celý cyklus se může opakovat. Tento model vysvětluje vznik oscilačního chování thalamických neuronů, ale o tom, jaké okolnosti navodí změnu aktivity ze signalizace jednotlivými APs k oscilačnímu modu, příliš nevíme. Petit mal absence jsou často navozeny hyperventilací; snížení krevního pH tedy asi také navodí určité změny NRT neuronů, které vedou k preferenci oscilačního chování. Ataky absenčních křečí se ovšem objevují bez jakéhokoliv zjevného spouštěče. Popsaný mechanismus vzniku oscilačního chování thalamických neuronů elegantně vysvětluje účinek některých antiepileptik. Ethosuximid se ve vhodných dávkách používá v terapii petit malu; blokuje napěťově ovládané vápníkové kanály T-typu na NRT neuronech. Tento typ křečí je jeden z mála, které negativně reagují na terapii GABA agonisty, Látky posilující GABAergní přenos (vigabatrin aj.) mohou zesilovat náchylnost NRT neuronů k „přepnutí“ se do oscilační vzruchové aktivity. Původ epilepsie Co způsobuje sklony k epileptickým křečím? Příčin je značné množství. Mnohé knock-outované myši jsou náchylné je spontánním křečím, různé formy lidských epilepsií mají genetický základ spojený s mutacemi různých genů, a jak už bylo zmíněno, epilepsie se často objevuje po mozkovém poranění nebo infekci. Neurony jsou velmi silně a často recipročně propojeny. Teoreticky se každá excitační aktivita může šířit a posilovat přes celým mozek. U zdravých jedinců je její propagace
12
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 zastavena inhibičními okruhy, ať už jde o šíření časové či prostorové. Obecně, každý stav, při kterém je porušena křehká rovnováha mezi excitační a inhibiční signalizací, může vyústit v křeče/epilepsii. ● Genetické vlivy Více než 20 různých myších knock-outů vykazuje spontánní křeče. Podobně se chovají i některé kmeny, pro které je typická nadměrná exprese některých proteinů (GAP, PLP). Spontánní křeče vykazují např. myší knock-outované pro některé iontové kanály (opožděně usměrňující K+ kanál označovaný jako mKv1.1), pro neuropřenašečové receptory (Glu R2, 5-HT2C), pro enzymy (Ca2+/kalmodulinkinasa II) nebo pro transkripční faktory. Jejich stručný přehled je v tabulce. Toto množství a variabilita genových produktů, porucha jejichž exprese se může projevit křečemi, asi nepřekvapí. Iontové kanály a neuropřenašečové receptory ovlivňují excitabilitu membrány neuronu přímo. enzymy, které receptory a iontové kanály modifikují, ovlivňují excitabilitu neuronů dalšími způsoby. Proteiny vážící se na DNA mění zastoupení proteinů exprimovaných neurony a mohou se účastnit epileptogenese i komplexněji – např. mohou ovlivňovat celkově vývojové procesy za vzniku abnormálních neuronálních obvodů. Myši mutantní pro GluR2 jsou zajímavým příkladem, kdy mutace proteinu receptoru pro neuropřenašeč způsobuje epilepsii. Postnatálně jsou GluR2 mutantní myši bez křečí, nicméně od počátku třetího týdne života se u nich začnou projevovat spontánní křeče. Kolem 20. dne obvykle umírají. Pokud si vzpomenete, exprese GluR2 podtypu glutamátergního receptoru způsobuje nepropustnost AMPA receptoru pro vápník. Tato „inhibice“ je navozena postranskripční úpravou GluR2 mRNA. mRNA GluR2 exprimovaných v časných vývojových fázích ještě není editovaná a nesnižuje tedy propustnost AMPA Rs pro Ca2+, zatímco později editovaná GluR2 mRNA už ano. Tento typ křečí ovšem může být spojen i s expresí abnormálních AMPA receptorů se zvýšenou vodivostí pro vápník, což vede ke zvýšené excitabilitě postižených neuronálních okruhů. Vápníková propustnost takto alterovaných AMPA receptorů mlže při excitaci navíc dále růst sebeposilujícím způsobem, takže postižené neurony jsou vystaveny většíma větším vtokům Ca2+.
Z Noebels JL. Neuron 16:241, 1996
13
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 I mnohé formy lidských epilepsií mají genetický podklad, i když jejich dědičnost je ojediněle mendelovská, jednoduchá a přímá. Mnohé lidské epileptické syndromy byly spojeny s konkrétními chromosomy a v některých případech se dokonce podařilo identifikovat gen/y. Tyto typy epilepsií máte shrnuty v následující tabulce:
Z Berkovic SF, Scheffer IE, Curr Opin Neurol 12-177-182, 1999
Všechny známé epilepsii způsobující mutace u lidí postihují iontové kanály nebo receptory, zpravidla ve smyslu jejich následného deficitu. Ten pak přímo ovlivňuje vzrušivost neuronální membrány. ● Epileptogenese a neuronální smrt, neurogenese a růst neuronů Kromě genetických vlivů, infekcí a pod. může epileptické křeče navodit i poranění hlavy, kraniotrauma. Velmi typické jsou například křeče po nárazu hlavy. Poranění způsobující křeče je obvykle ostře anatomicky ohraničeno a experimentálně bylo studováno zejména v oblasti hippokampu. U zvířat poranění vedoucí k epileptickým křečím doprovází v oblasti hippokampu ztráta inhibičních inerneuronů hillus dentatus, stejně jako vzrůst počtu tzv. mechových vláken (excitační axony) v dentálním gyru. Tato ztráta buněk hillu a šíření mechových vláken je spojen i s lidskou epilepsií spánkového laloku. Ztráta inhibičních neuronů dentálního hillu samozřejmě vede k poruše excitačněinhibiční rovnováhy. Proč ale umírají inhibiční neurony v daleko větším počtu než ty excitační? Jaké mechanismy zvyšují počet mechových vláken? Mechová vlákna se mohou šířit z již existujících granulárních buněk gyrus dentatus, nebo z buněk nově vzniklých. Jakkoliv je produkce granulárních buněk gyrus dentatus dospělosti mírná, po úrazu hlavy se zvyšuje. Výsledný efekt zvýšení počtu mechových vláken není zcela popsán. Ke vzniku epileptických projevů nejspíše mechová vlákna přispívají zvyšováním excitačních vtupů do hippokampálních neuronálních okruhů. Mechová vlákna nicméně mohou vytvářet selektivně synapse se zbylými inhibičními neurony hillu, zřejmě ve snaze zvýšit celkový inhibiční tonus až k předchozí normální úrovni. Proliferaci mechových vláken lze ovlivnit farmakologicky i molekulárně. Antagonista NMDA receptorů MK-801 zpomaluje šíření mechových vláken a nástup epileptických 14
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 projevů. Podobný efekt má i eliminace genu pro transkripční faktor c-Fos. Růst mechových vláken ovlivňují i neurotrofické faktory, zejména BDNF. LÉČBA EPILEPSIE Navzdory tomu, jak se vyvíjejí naše poznatky o etiologii křečí, vývoj nových a efektivních antiepileptik je stále poněkud limitován. Většina epileptiků je léčena antikonvulsanty, která se používají již mnoho let. Téměř všechny antikonvulsanty účinkují přímo na úrovni membrány neurony, kde ovlivňují její vzrušivost buď alterací propustností iontových kanálů pro určité ionty, nebo ovlivňují dostupnost aminokyselinových neuropřenašečů. Klíčem k prevenci křečí je interference těchto farmak s rychlou, synchronizovanou signalizací neuronů. Ideální antikonvulsant by měl blokovat synchronizované výboje objevující se během epizody křečí, a zároveň neovlivňovat ostatní funkce neuronu. Většina antikonvulsant/antiepileptik může být zařazena podle mechanismu svého účinku do některé z následujících obecných skupin: • • •
látky ovlivňující Na+ kanály – stabilizují inaktivní stav Na+ kanálů a tím snižují schopnost neuronu generovat salvy akčních potenciálů; látky ovlivňující GABAergní přenos – zvyšují dostupnost GABA nebo zesilují efekt GABA na jejích receptorech; látky ovlivňující Ca2+ kanály – a to inhibičně, nejlépe kanály T-typu.
Většina antiepileptik působí aspoň jedním z těchto mechanismů, nicméně mnohá antepileptika ovlivňují i další složky nervového přenosu. Např. některé antikonvulsanty redukují glutamátergní přenos, ať už změnou metabolismu glutamátu nebo přímou blokací glutamátových receptorů. Látky zesilující inaktivaci Na+ kanálů působí jako antikonvulsanty zejména na neuronech rychle generujících oscilační salvy akčních potenciálů. Váží se na sodíkové kanály v jejich inaktivovaném stavu a stabilizují je v něm. mezi tyto látky patří phenytoin, carbamazepin, oxcarbazepin, lamotrigin, topirimát a nebo felbamát. Další látkou blokující Na+ kanály je valproát (sodný), jehož účinky jsou ovšem slabší než třeba účinky phenytoinu či carbamzepinu. Působí i na jiné cílové molekuly než jsou sodíkové kanály. Blokuje i vápníkové kanály a je schopen zvýšit hladinu inhibiční aminokyseliny GABA. Valproát, resp. kyselina valproová je také např. spolu s carbazepinem používán k léčbě bipolárních poruch. Mechanismus, jakým pacientům pomáhají např. stabilizovat náladu, je zatím nekompletně objasněn. Ví se, že kyselina valproová rovněž inhibuje deacetylasu histonů. Látky zesilující inhibiční vliv GABAergních neuronů obvykle působí cestou zvyšování chloridové vodivosti. Patří mezi ně např. benzodiazepiny a barbituráty, které se váží na různá místa GABAA receptoru. Tento typ farmak, jakým je např. fenobarbital, se už dnes k léčbě epilepsie nepoužívá tak frekventovaně jako v minulosti, neboť mezi jeho vedlejší efekty kromě sedativního vlivu patřila i zvýšená únava, zapomnětlivost či stavy zmatenosti. Při opakovaném podávání benzodiazepinů navíc dochází k jejich rychlé toleranci. Jiným typem antikonvulsativa působícího v rámci GABAergního přenosu je vigabatrin. je to syntetický strukturní analog GABA, inhibující GABA transaminasu. Zvyšuje tedy dostupnost GABA na synapsi. Tiagabin je inhibitor GABA transportéru. Zabraňuje vychytávání GABA ze synaptické štěrbiny a prodlužuje čas, po který v ní zůstává. V hippokampálních CA1 15
[email protected]
Neurochemie (MB150P35), přednáška 8 neuronech prodlužuje dobu trvání inhibičních proudů. Je také používán v léčbě panických poruch. Gabapentin je analog GABA, který zvyšuje její koncentrace v mozkomíšním moku pravděpodobně tím, že stimuluje její uvolňování z non-vesikulárních zásob. Nebylo prokázáno, že by se vázal na GABA receptory nebo ovlivňoval zpětné vychytávání GABA ze synaptické štěrbiny. Může ovšem také stimulovat syntézu GABA. Široce je využíván v terapii bolesti, zejména neuropatické.Tady se váže na N-typ napěťově ovládaného vápníkového kanálu. Mezi látky ovlivňující Ca2+ kanály patří např. ethosuximid, užívaný zejména u dětí k léčbě absencí. Často je kombinován s kyselinou valproovou. Snižuje vápníkové proudy v neuronech thalamu tím, že zvyšuje práh pro otevření napěťově ovládaných kanálů T-typu.
Co si pamatovat z dnešní přednášky: ⇒ definice a typy mrtvice ⇒ základní mechanismy excitotoxicity ⇒ léčba mrtvice (zejména na poli krevního zásobení tkáně) ⇒ některé typy křečí ⇒ EEG podklad křečové aktivity ⇒ typy farmak používaných jako antiepileptika či antikovulsanty
16
[email protected]
