SZECHSWIAT
# ; i t j •
TOM 85 NR 7— 8 L I P I E C -S I E R P I E Ń 1984
Z alecono do b ib lio te k n a u c zy c ie lsk ic h i lic e a ln y c h p ism em M in istra O św iaty n r IV/Oc-2734/47
W y dano z po m o cą fin a n so w ą P o ls k ie j A k ad e m ii N auk
TR ESC ZESZY TU 7—8 (2247—2248)
W. E. H a e f e 1 y, S y stem g ab e rg icz n y i ben zo d w u azep in y . II. D ziałan ie benzo- d w u a z e p in n a sy stem g a b e r g i c z n y ...149 E. C o s t a, N eu ro b io lo g ia l ę k u ... 155 J. V e t u l a n i , E rm in io C o sta — czołow y fa rm a k o lo g a m e ry k a ń s k i i p a tro n
psychofaT m akologii w ł o s k i e j ... 159 A. W i ś l i ń s k i , B a d an ia p ła tó w śn ie żn y c h w T a tra c h polskich w 1981 r. 161 A. L e ń k o w a , O rzeł b ie lik : godło S ta n ó w Z je d n o c z o n y c h ...164 K. W y r o s t k i e w i c z , A n ty fid a n ty — s u b sta n c je h a m u ją c e ż e ro w a n ie
ow adów — szkodników ro ślin ...166 K . T u r n a u, S ym bioza g rzy b ó w z o w a d a m i ... ... . 168 P rz e g lą d n a u k an tro p o lo g icz n y ch
G e n e ty k a i ontogeneza człow ieka (oprać. W. S . M . ) ...172 C złow iek w obec p ra w do b o ru n a tu ra ln e g o (oprać. W. S. M.) . . . . 174 D ro b iazg i p rzy ro d n icz e
S c u tu m S o b iesc ia m im (B. G o m ó łk a ) ...176 H odow la p ra p łe tw c ó w P ro to p te re u s a n n e c te n s w M uzeum R y bołów stw a M orskiego w Ś w in o u jściu (W. M a łk ie w ic z ) ... 177 O sobliw ości p o p u la c ji g e p a rd a (J. K r ó l i k o w s k a ) ...178 S ta rz e n ie się m ózgu: g ro m ad z en ie k w a s u D -aspaT aginow ego w istocie b ia łe j (J. L a t i n i ) ... 179 In w a z ja obcych genów (J. L a t i n i ) ...180 H o d o w la je le n ia szlachetnego w N ow ej Z elan d ii (J. L atin i) . . . . 180 W pływ n ie d o ży w ie n ia w o k re sie życia płodow ego n a rozw ój i d ziała n ie m ózgu (A. S m iałow ski) ... 131
W szechśw iat p rz e d 100 la ty . . . . 182
R o z m a i t o ś c i ... ... . . ' . . 183
! > ń
R e ce n zje
Ch. L y te: T he P la n t H u n te rs (J. K o r n a ś ) ... 186 M a te C hoice. P ra c a zb io ro w a (J. D ulak) . -...186 P . A guesse: L ’ecologie (A. K a m i ń s k i ) ... 186 S. Jo st C a sp er, H.-D. K ra u sc h : P te rid o p h y ta u n d A n th o p h y ta (B. P rę - d o t a ) ... 187
K r o n ik a , N au k o w a
V K ra jo w a K o n fe re n c ja D y d ak ty k ó w Biologii S zkół W yższych (S. F re j- l a k ) ...187
L ist do R e d a k c j i ...188
P I S M O P R Z Y R O D N I C Z E ORGAN P O L S K I E G O T O W A R Z Y S T W A P R Z Y R O D N I K Ó W
TOM 85
(ROK 103) LIPIEC-SIERPIEŃ 1984
IM. K O P E R N I K A ZESZYT 7—8
(2247—48)
W ILLY E. H A EFELY (Bazylea)
SYSTEM GABERGICZNY I BENZODWUAZEPINY
II. DZIAŁANIE BENZODWUAZEPIN NA SYSTEM GABERGICZNY
Pod koniec la t sześćdziesiątych coraz pow szech
niej zaczęto przy jm o w ać, że lek i anitypsychotyczne1 i a n ty d ep resy jn e, podobnie ja k w iele zw iązków w y w ołujących h alu cy n a cje , głęboko z a b u rz a ją d ynam ikę procesów n eu ro m e d iac y jn y c h w ośrodkow ym u k ła dzie nerw ow ym . B a d an ia czy benzodw uazepiiny (BDA) nie w y w o łu ją podobnych e fe k tó w w ykazały, że zm ie
n ia ją one stężenia m onoam in i ac etylocholiny bardzo nieznacznie i to ty lk o po p o d an iu w bezsensow nie w ysokich d aw kach. T en f a k t ja k też i isto tn e różnice w p ro filu ak ty w n o ści BDA, a ta k ż e i n ie k tó ry c h in
n ych k la s leków psychotropow ych, w sk azy w ały , że BDA m a ją zupełnie o dm ienny p ie rw o tn y p u n k t uchw ytu.
P ierw sze p rz e k o n y w a ją c e dow ody n a to, że BDA zm ien iają p rz y n a jm n e j n ie k tó re procesy sy n a p ty cz
ne, p rze d staw ili S chm idt i w sp ó łp raco w n icy w 1967 r.
Byli orni n eu ro fizjo lo g am i zain te re so w an y m i fizjo
logiczną ro lą h am o w a n ia presy n ap ty czn eg o w rd z e niu kręgow ym i w ykazali, że d iazep am bardzo silnie w zm agał h am o w an ie p re sy n a p ty cz n e pobudzającej
1 L e k i s t o s o w a n e w le c z e n iu p s y c h o z , n p . s c h iz o f r e n i i (p rzy p . tłu m .).
tra n sm isji pom iędzy p ie rw o tn y m i w łó k n am i dopro
w ad zający m i (aferentnym i) a m otoneuronam i. W ty m okresie nie w iedziano, ja k i chem iczny neurom ediaitor re g u lu je h am o w an ie presy n ap ty czn e, i pio n iersk a p ra c a S ch m id ta i w spółpracow ników n ie obudziła uw agi farm akologów .
Je d n ą z p ró b p ow iązania aktyw ności BDA ze sw o
istym h am u jąc y m n e u ro m e d iato re m było p rzy p u sz
czenie, że leki te d ziałają n a ś la d u ją c efe k ty glicyny n a rec ep to ry glicynow e. H ipoteza ta o p ie ra ła się n a fakcie, że BDA ham o w ały sw oiste w iąz an ie rec ep to row e zn ak o w an ej try te m 3H -stry c h n in y , zw iązku d rgaw korodnego p rzeciw sta w iające m u się działaniu glicyny. H ipoteza glicynow a działania BDA szybko je d n a k została obalona.
G dy stało się ja sn e w e w czesnych la ta c h 70., że GABA dzdała ja k o n eu ro m e d iato r h a m u ją c y w ośrod
kow ym u kładzie nerw o w y m ssaków , badacze w H off- m a n n -L a Roche rozpoczęli system atyczne b ad a n ia in te ra k c ji BDA z ty m n o w o o d k ry ty m n eu ro m e d iato rem . P o w ta rz a ją c i p oszerzając dośw iaczenia S chm idta i jego kolegów postaw ili pod koniec rolku 1974 hipo
tezę, że BDA d z ia ła ją na sk u te k sw oistego u ła tw ia -
150 W s z e c h ś w i a t , t. 85, n r 7—8/1984
Ryc. 1. S y n a p sy , w k tó ry c h stw ierdzono, że BDA z w ię k sz ają p rze k aźn ictw o g abergiczne. a. R dzeń k r ę gow y (M — m o to n e u ra n , P A — p ie rw o tn y n e u ro n do p ro w ad zający ), b. J ą d r a kdhim m bocznych (R — k o m órki p rze k aźn ik o w e , I — in te rn e u ro n y ham u jące), c. K o ra m óżdżku (P — ko m . P u rk in je g o , G r — kom . z iarn iste , G o — kom . G olgiego, B — kom . koszycz
kow e, St. — ko m . gw iaździste, cf — w łó k n a w s p in a jące, m f — w łó k n a m szyste, D — n e u ro n w y ch o dzący z ją d r a D eitersa), d. P rą ż k o w ie i isto ta c z arn a (CP — p rąż k o w ie, SN — .istota c z arn a, DA — d o p a
m ina). e. K o ra m ózgow a (P — kom . p iram id o w e, B — h a m u ją c e kom . koszyczkow e), f. H ip o k am p (P — kom . p iram id o w e, B — h a m u ją c e kom . koszyczkow e).
(N eurony gab erg iczn e są białe, n e u ro n y p o b u d z a ją ce — czarne)
raia to ro w a n ia n e u ro tra n s m is ji w sy n a p sa c h g a b e r
gicznych.
D alsze b a d a n ia w la b o ra to ria c h H o ffm a n n -L a R oche i gdzie indziej w p e łn i tę hip o tezę p o tw ie r
dziły. W ykazano, że BDA n a s ila ją n e u ro tra n s m is ję g ab e rg icz n ą w n a stę p u ją c y c h ob szarach ośrodkow ego u k ła d u nerw o w eg o (ryc. 1): h a m o w a n ie p re sy n a p - tyczne, a ta k ż e h am o w a n ie z w ro tn e (R enshaw a) części m o to n e u ro n ó w w rd z e n iu k ręg o w y m ; h am o w a n ie p re - i p o stsy n ap ty c zn e k o m ó rek p rze k aźn ik o w y c h ją d e r k o lu m n g rzb ie to w y ch (Goiła i B u rd ac h a), w y s y ła ją cych a k so n y do w zgórza; w stę p u ją c e h am o w a n ie k o m ó rek P u rk in je g o p rze z k o m ó rk i g w iaź d ziste i k o szyczkow e w k o rz e m óżdżku; h am o w a n ie n eu ro n ó w ją d r a p rzed sio n k o w eg o bocznego p rze z k o m ó rk i P u r k in jeg o ; h am o w a n ie zw ro tn e w k o rz e m ózgow ej, h i- p o k am p ie i podw zgórzu.
Sposób, w k tó r y BDA n a s ila ją p rze k aźn ictw o g a bergiczne był b a d a n y przez elek tro fizjo lo g ó w i b io chem ików . C elem ty c h b a d a ń b yło stw ie rd z en ie, czy le k i te d z ia ła ją p re sy n a p ty c z n ie (np. n a s ila ją c sp rz ę żenie e le k tro -s e k re c y jn e p rz y u w a ln ia n iu GABA) czy
pastsynaptycznde (działając n a rec ep to r GABA lub ja k iś m e c h a n iz m postrecep to ro w y ). W b ad a n ia ch elek- trofizjologicznych w ie lo k ro tn ie stw ierdzono, że BDA n a s ila ją e fe k ty G A BA p odanego z z e w n ą trz (egzogen
nego), co su g e ro w ało p o stsy n ap ty c zn y p u n k t u ch w y tu. W k o m ó rk ac h rd z e n ia kręg o w eg o h o d ow anych in vi.tro w tzw . k u ltu ra c h tk a n k o w y c h chlordiazepoksyd p rz e su w a ł w lew o k rz y w ą d aw k a -e fe k t o b raz u jąc ą z w ię k sz an ie się przew odności w m ia rę w zro stu d aw ki G ABA i to bez zw ię k sz an ia e fe k tu m aksym alnego (k o m ó rk i b y ły czulsze, re a g o w a ły silniej n a niższe stę że n ia GABA, a le m a k sy m a ln y e fe k t GABA był ta k i sa m w obecności i nieobecności BDA, ty lk o że bez BDA trz e b a było użyć w iększych stężeń m e d iato ra). A n aliza sta ty sty c z n a szu m u sy n ap ty czn eg o (b a r
dzo d ro b n y ch n ie sy n c h ro n ic z n y c h skoków w p rzew o d ności błonow ej) w yw ołanego p rzez BDA w obecności d ia ze p am u w y k az ała , że BDA zw ię k sz ają p raw d o p o d o b ień stw o o tw a rc ia poszczególnych k an a łó w c h lo r
ko w y ch w odpow iedzi n a d a n e stężen ie GABA. I n ny m i słow y BDA zw ię k sz ają częstotliw ość o tw ie ra n ia k a n a łu chlo rk o w eg o przez GABA, n ie w p ły w a ją c an i n a p rzew o d n o ść poszczególnego k a n a łu , an i n a czas jego o tw a rc ia . T e b a d a n ią elek trofizjologiczne su g e
ro w a ły w ięc, że BDA n a s ila ją e f e k t GABA n a k a n a ł chlorkow y, albo n a s ila ją c in te ra k c ję GABA z jego re c e p to re m p rz e z zw iększenie sta n u pow in o w actw a re c e p to ra G A BA , a lb o p o p ra w ia ją c sprzężenia po
m ię d zy a k ty w a c ją re c e p to ra GABA i o tw arc iem k a n a łu chlorkow ego.
R ec ep to r b e n zo d w u a ze p in o w y
Ju ż n a p o c z ą tk u b a d a ń n a d BDA przypuszczano n a podstaiw ie dużej siły d ziała n ia ty c h zw iązków oraz w y n ik ó w b a d a ń n ad zależnością pom iędzy ich s tr u k tu r ą a ak ty w n o ścią , że BDA d la w yw o łan ia sw oich efe k tó w m u szą się w iązać ze sw oistym i rec ep to ram i.
D alsze b a d a n ia w y k azały , że rec ep to ry t e są ściśle zw iązan e z n e u ro n a m i gabergicznym i. P on iew aż p ie r w szą z w aż n y c h f u n k c ji re c e p to ra le k u je s t ro zp o z n a n ie i z w ią za n ie o d pow iednich su b sta n c ji (ligan- dów), bad acze z H o ffm a n n -L a R oche s ta ra li się „u w i
docznić” e w e n tu a ln e re c e p to ry benzodw uazepinow e a u to ra d io g ra fic z n ie w sy n a p sac h g abergicznych in k u - b u ją c s k ra w k i tk a n e k z ra d io a k ty w n y m diazepam em , sp o d z iew a jąc się, że te n ra d io lig a n d zostanie zw ią
zany przez rec ep to ry . N iestety p ro c e d u ra ta p o cz ąt
k ow o n ie p rzy n io sła w yn ik ó w , gdyż zw iązany w spo
sób o d w ra c a ln y z n a k o w an y diazep am (3H -diazepam ) szybko o d łączał się od sw oich m iejsc w ią z a n ia i ro z
m ieszczał się w sposób „ ro z lan y ” w sk ra w k a c h w cza
sie ich obró b k i.
R ozpoczęto p o sz u k iw an ia p ro sty ch m etod i w r.
1977 tr z y g ru p y badaw cze (je d n a z nich z H o ffm a n n - L a R oche) opisały id e n ty fik a c ję sw oistych m iejsc w iąż ąc y ch b en zo d iazep in y w ośrodkow ym układ zie nerw o w y m . W ty m celu p r e p a ra ty błon kom órkow ych albo całe h o m o g e n aty in k u b o w an o z 8H -d iazep am em o dużej rad io a k ty w n o śc i w łaściw ej w różn y ch stęże
n ia ch . N ie zw ią za n y (wolny) rad io lig an d zo staw ał n a stę p n ie u su n ię ty p rzez szybkie p rze m y w an ie błon n a f iltrz e i m ierzono rad io a k ty w n o ść pozostałą w f r a g m e n ta c h błon. B a d an ia te pozw oliły obliczyć dw a w ażn e p a ra m e tr y w iąz an ia: p ow inow actw o tych m ie jsc z lig an d em , o ra z m a k s y m a ln ą ilość m iejsc w iążących.
M ierząc sw o iste w iąz an ie 3H -B D A w obecności
W s z e c h ś w ia t, t. 85, n r 7—811984
151
różnych stężeń n ie ra d io a k ty w n y c h BDA, m ożna po
w inow actw o ty c h o sta tn ic h do m ie jsc w iążących w y
znaczyć z ich zdolności do h am o w a n ia w iązania 3H-BDA. H am ow anie (to bierze się z ry w a liz a c ji zn a
k ow anych i nie znakow anych lig a n d ó w o to sam o m iejsce w iążące. Z azw yczaj pow inow actw o ligandów w y ra ża się w ty c h dośw iadczeniach w arto śc ią IC 50, stężeniem m o la rn y m p o trze b n y m do zm niejszenia w iąz an ia 3H -B D A o 50%.
O becność sw oistych m iejsc w ią z a n ia BDA św ia d czy sam o p rzez się o ich id entyczności z dom eną w iążącą rec e p to ra BDA. S iln y m dow odem n a tę id e n tyczność było stw ie rd z en ie, że te BDA, k tó re są a k ty w n e in vivo bez b io tra n sfo rm a c ji do zw iązku a k tyw nego h a m u ją w iąz an ie 3H -d iaz ep am u do p r e p a ra tó w błonow ych z m ózgu, a n ie a k ty w n e , tzw. p ro - leki oraz n ie a k ty w n e m e ta b o lity a k ty w n y c h BDA niie h a m u ją tego w iązan ia. O gólnie istn ie je d obra zgodność pom iędzy siłą d ziała n ia BDA ja k o leków u sp o k a jający c h (tra n k w iliz ato ró w ) a ic h pow ino
w ac tw em do m iejsc w iązan ia. N ie m ożna oczeki
w ać — oczyw iście — id e a ln e j k o re la c ji, gdyż a k ty w ność in v ivo łączy się rów n ież z c z y n n ik a m i nie zw iązanym i z in te ra k c ją z re c e p to ra m i ta k im i ja k abso rp cja, d y stry b u c ja i elim in a cja. Je d n a k ż e je st jasn e, że pow inow actw o do m ie jsc w iążących je s t — poza czynnikam i farm ak o k in e ty c z n y m i i m etabolicz
ny m i oraz w łasn o ściam i k o m p lek su le k -re c e p to r — n ajisto tn ie jsz ą cechą w y zn a cz ają cą ak ty w n o ść leku w organizm ie.
K in ety k a w iązan ia i dyso cjacji BDA z ich m iejsc w iązania, zależy silnie od te m p e ra tu ry . W nisk ich te m p e ra tu ra c h p rocesy te są bardzo pow olne (trw a ją m in u ty i godziny), ale w te m p e ra tu rz e ciała lu d z kiego są szybkie, co w sk a z u je n a to, że zajęcie r e ceptorów in v iv o p o w in n o ściśle odpow iadać stężeniu ligandów w b iofazie (płynie m ię d zykom órkow ym w bezpośrednim sąsied ztw ie receptorów ).
B ad an ia w iąz an ia lig a n d a p o zw a lają obliczyć liczbę rec ep to ró w w d an e j m asie tk a n k i. G ęstość ta w różnych częściach u k ła d u n erw ow ego je s t różna:
najw yższa w ko rze m ózgu i m óżdżku, śre d n ia w s tr u k tu ra c h lim bicznych i podw zgórzow ych, a n isk a w niższym p n iu m ózgow ym i rd z e n iu kręgow ym .
P o stęp a u to ra d io g ra fii rec ep to ro w ej w m ik ro sk o pie św ie tln y m i elek tro n o w y m oraz dw ie in te re su ją c e w łasności g lik o p ro te in rec ep to ro w y ch um ożliw iły u w i
docznienie sw oistych m iejsc w iążących BDA w tk a n kach. P o pierw sze g lik o p ro te in y te m ogą się łączyć kow alentnde z p ew n y m i BDA np. flu n itra z e p a m e m i klonazepam em , p o siad ający m i g ru p ę n itro w ą w po
zycji 7, pod w p ły w em p ro m ie n io w a n ia u ltra fio le to w ego (znakow anie w w y n ik u fotopow inow actw a). To w iązanie u n iem ożliw ia d y so c jac ję i d y fu zję lig a n d a w tk a n ce w czasie obróbki. Ł ącząc te c h n ik ę fotopo
w in o w ac tw a p rz y użyciu sH -flu n itra z e p a m u i m etody im m unocytochem iczne w y k ry w a n ia enzym u s y n te ty zującego GABA, GAD, m ożna było w ykazać, że m ie j
sca w iążące BDA są zlokalizow ane n a synapsach g a- bergicznych. P o d rugie, g lik o p ro te in y w iążące BDA są zask a k u jąc o o d p o rn e n a d ziała n ie u trw a la c z y h i
stologicznych ta k , że sk ra w k i w stę p n ie u trw a lo n e m ożna in k u b o w ać z rad io lig a n d a m i, p łu k a ć i p o k ry ć film em do au to ra d io g rafii. W te n sposób u zy sk u je się doskonałe zd jęcia rozm ieszczenia i gęstości m iejsc w iążących BDA. '
Bardzo wysokie powinowactwo miejsc wiążących
BDA d o ligandów w nisk iej te m p e ra tu rz e d oprow a
dziło do o p racow ania rad io rec ep to ro w ej m etody oznaczania BDA w p łynach ustrojow ych. P re p a ra ty błon n euronów in k u b u je się z p ły n am i u stro jo w y m i w obecności lu b nieobecności ra d io a k ty w n y ch BDA i stężenie lig an d a w p łynie ocenia się przez porów n a n ie h am u jąceg o działan ia p ły n u n a w iązanie ra - dioliganda. K orzyścią tej m etody je st to , że b ad a się rów nocześnie stężenie le k u i w szystkich jego a k ty w n y ch m etabolitów , a w ięc w szy stk ich zw iązków od
pow iedzialnych za efek t farm akologiczny. M etodę tę m ożna stosow ać do w szystkich zw iązków chem icz
nych, niezależnie od budow y chem icznej, jeżeli tylk o łączą się z m iejscam i w iążącym i BDA. M inusem m e
to d y je st to, że n ie -czyni ona różnicy m ięd zy zw ią
zkiem m acierzy sty m a ak ty w n y m i m etabolitam i.
Z ajęcie m iejsc w iążących BDA w m ózgu zw ie
r z ą t otrzy m u jący ch BDA m ożna ocenić podając do
żylnie śladow e d aw k i ra d io lig an d a w różnych cza
sach po podan iu farm akologicznie czynnych daw ek le k u n ieradioaktyw nego. M ia rą zajęcia m ie jsc w ią żących BDA je st stopień zah am o w an ia sw oistego w ią zania 3H-BDA obserw ow anego u zw ierząt k o n tro l
nych. P ostęp o w an ie to d o starcza cennych inform acji, poniew aż w k ró tk im okresie po p o d an iu dożylnym w iązanie niesw oiste n ie k tó ry ch 3H -B D A je s t bardzo niew ielkie. N ap iętn o w an ie BDA w ęglem UC, em i
tu ją c y m pozytony, o b ardzo k ró tk im czasie p ó łtrw a - n ia , a w ięc n ie niebezpiecznym dla życia, pozwoliło n a b ad a n ie rozm ieszczenia UC-BDA i ich w y p ie ra n ia przez n ie ra d io ak ty w n e BDA w m ózgu m ałp te ch n ik ą n ie in w az y jn ą: to m o g ra fią pozytonow ą.
„O bw odow e m iejsca w iążące BDA” stw ierdzono w różnych n a rz ą d a c h poza m ózgiem , zw łaszcza w n e r
k ach , korze n ad n e rczy i elem e n ta ch m orfotycznych k rw i. N ie znaleziono je d n a k żadnych k o rela cji po
m iędzy siłą d ziałan ia u sp o k a jające g o BDA a p a r a m e tra m i ich w iąz an ia do ty c h m iejsc. N ie łączy się do n ich np. n a jsiln ie jsz a pod w zględem działania przeciw drgaw kow ego BDA, klonazepam , podczas gdy zw iązek Ro 5-48642, n ie a k ty w n a pochodna diazepa- m u, łączy się z n im i b a rd z o silnie. Te „obw odow e m iejsca w iążące BDA” znaleziono później rów nież i w m ózgu, ale ró żn ią się one od ty c h m iejsc, do k tó ry c h BDA łączą się z siłą p ro p o rc jo n a ln ą do ich aktyw ności biologicznej. M iejsca te są szczególnie gęsto rozm ieszczone w splocie naczyniów kow ym , w w yściółce, w ty ln y m płacie p rzysadki, oraz w szy szynce i opuszce w ęchow ej. P o n a d to są o n e rozm ie
szczone raczej ró w nom iernie, praw d o p o d o b n ie w ko
m ó rk ach glejow ych. D otychczas n ie znaleziono żadnej fu n k c ji tych m iejsc a przypuszcza się, że nie są one m iejscam i rozpoznaw czym i n a recep to rach , ale raczej fu n k c jo n a ln ie obojętnym i m ie jsc am i w iąz an ia (akce
ptoram i), p rzy p o m in ają cy m i pod w zględem swoistości i p o w inow actw a m ie jsc a w iążące BDA w alb u m in a ch osocza.
B ad a się o sta tn io in te n sy w n ie czy ośrodkow e m iejsca w iążące BDA są jed n o ro d n e, czy w y stę p u ją ich różne podtypy. O statnio w y k ry to p ew n e zw iązki n ie będące BDA, k tó re w y d a ją się z ró ż n ą silą łą czyć do m iejsc w iążących BDA w różnych obszarach mózgu, p rz y n a jm n ie j w w a ru n k a c h dośw iadczeń in v itro , b ardzo je d n a k odbiegających od w a ru n k ó w fi- zj ologicznych.
"■ F irm a H o ff m a n n -L a R o c h e o z n a c z a z w ią z k i n u m e r e m k o d o w y m , p o p r z e d z o n y m s y m b o le m R o (p r z y p . tłu m .).
I
152 W s z e c h ś w i a t , t. 85, n r 7—8/2984 M iejsca w iążące BDA o s ta tn io rozpuszczono p rzy
użyciu d e te rg e n tó w i częściowo 'oczyszczono m e to d a m i c h ro m a to g ra fii o p a rte j o ró żn ic e p o w in o w ac tw a (a ffin ity ch ro m a to g rap h y ). S tw ierdzono, że m ono
m e ry za ch o w u ją ce zdolność w ią z a n ia BDA m a ją m asę cząsteczkow ą ok. 50 000.
M o lek u la rn y m e c h a n izm p o tęgow ania e fe k tu G A B A prze z b e n zo d w u a ze p in y
B a d an ia elek tro fizjo lo g iczn e w y k az u ją, że BDA n a s ila ją zdolność ak ty w o w a n eg o re c e p to ra GABA do o tw ie ra n ia zw iązanego z nim k a n a łu chlorkow ego, b ąd ź p rz e su w a ją c re c e p to r ze s ta n u o n isk im do s ta n u o w y so k im pow ino w actw ie, bąd ź p o p ra w ia ją c sprzężenie pom iędzy zajęciem re c e p to ra G A B A a d zia
ła n iem k a n a łu . D w ie g ru p y b iochem ików stw ie rd z iły , że BDA zw ięk szają sw oiste w iąz an ie G A B A in vitro.
H ip o teza w ciąż czek ająca n a p o tw ie rd z en ie za k ła d a, że część rec ep to ró w GABA n o rm a ln ie u trz y m y w a n a je s t w s ta n ie n iskiego p o w in o w ac tw a p rzez e n d o g en n y p ep ty d , n az w a n y g ab a m o d u lin ą, o k tó ry m przypuszcza się, że je s t obecny w k o m p le k sie re c e p - to r-k a n a ł. BDA m ogą h am ow ać e fe k t g a b a m o d u lin y i n a w e t w y p iera ć j ą z k o m p le k su receptorow ego.
Ł a tw ie j i w ygodniej o b se rw u je się zjaw isk o p rz e c iw ne — w zro st w ią z a n ia BDA pod w p ły w em GABA.
C hociaż fu n k c jo n a ln e jego zn aczenie je s t w ątp liw e, zjaw isk o to b ardzo p rze k o n y w a jąc o w sk a z u je n a ścisłe fu n k c jo n a ln e i s tr u k tu r a ln e związikii pom iędzy re c e p to re m BDA i re c e p to re m GABA. W szystko w s k a zuje n a to, że re c e p to r BDA a k ty w o w a n y przez po łączenie ze zw iązkiem p o b u d z a ją c y m go (aigonistą) m o d u lu je k o m p lek s re c e p to r G ABA — k a n a ł c h lo r
kow y i w y d a je się być re c e p to re m le k u allo ste ry c z- niie m od u lu jąceg o re c e p to r n e u ro m e d ia to ra .
In n e te o re ty c z n ie m ożliw e w y tłu m a cz en ie d z ia ła n ia BDA, np. że le k i u ła tw ia ją w y zw alan ie G ABA z zakończeń n erw o w y ch , nie zn alazły p o p arc ia do
św iadczalnego.
E ndogenne lig a n d y receptora benzodiazepinow ego?
W iele re c e p to ró w leków b ad a n y c h o sta tn io z id e n ty fik o w an o ja k o re c e p to ry endogennych, fizjo lo g icz
n y c h n e u ro m e d ia to ró w , mp. re c e p to ry lek ó w a n ty - psychotycznych ja k o re c e p to ry dopam iny, n o r a d r e n a lin y i se ro tc n in y . N a jb a rd z ie j sp e k ta k u la rn y m o d k ry cie m b y ło znalezienie en d o g e n n y ch p ep ty d ó w opio- id o w y c h 3 ja k o lig a n d ó w ró żn y c h re c e p to ró w opia- tow ych.
c o o c h2c h3
E t h y l 8 - f l u o r o - 5 , 6 - d i h y d r o - 5 - m e t h y l - 6 - I o x o - A H - i m i d a z o
3 [ 1 , 5 - a ] [ 1 , 4 ] b e n z o - d i a z e p i n e - 3 - c a r b o x y l a t e
Ryc. 2. W zór s tr u k tu ra ln y sw oistego b lo k e ra re c e p to r a BDA, zw iązku R o 15-1788 (8 -fluoro-5,6-dw u- h y d ro -5 -m e ty lo -6 -o k so -4 H -im id a zo /l,5 -a/ /1,4/benzodia-
zepino-3-tkairlbaksylianu etylow ego)
3 p e p t y d ó w n a ś la d u j ą c y c h d z ia ła n ie m o r f in y — n p . e n - k e f a l i n (p r z y p . t łu m .).
0
c
Q - C
N
H
N 3
(3-CCM
0
^ > -° v /CH3 / = Y / = \, c h2
(3-CCE
H
C
O - c
H
/ CH2
N CH2 'CH3 „
p -C C P r
0
\ )
H
^ -n h-c h3
FG 7 U 2
H 3C „
o H3c0' H2C\
H 3C ° - Q - ^
NH
> -0 v
n c h3
^ D M C M
Ryc. 3. W zory s tr u k tu r a ln e n ie k tó ry ch beta-ikarbolin o du ży m p o w in o w ac tw ie do ośrodkow ego rec e p to ra
benzodw uazepinow ego
B a rd z o k u sz ąc a je s t h ip o teza, że BDA są, a n a lo gicznie, zw iązk am i egzogennym i n a ś la d u ją c y m i en d o gen n e lu b ry w a liz u ją c e z nim i. T ak ie end-ogenne li
g a n d y m ogłyby być a lb o fizjologicznym i w zm a cn ia
czam i tr a n s m is ji g ab e rg icz n ej, działa ją cy m i ja k o n a tu r a ln e lek i u sp o k a ja ją c e , przeciw lęk o w e i p rze ciw - drgaw fcow e, a lb o te ż m ieć efe k ty przeciw n e: w zm a
gać lęk , n a p a d y d rg aw k o w e i napięcie. J a k d otych
czas ż a d e n z w yosobnionych sk ła d n ik ó w m ózgu, h a m u ją c y c h w ią z a n ie 3H -d iaz ep am u nie sp e łn ia k r y te rió w n a tu ra ln e j BDA. M im o w szystko, chociaż nie m a p rz e k o n y w a ją c y c h te o re ty cz n y ch pow odów do po
stu lo w a n ia konieczności istn ie n ia endogennego li- g an d a d la re c e p to ra BDA, szukanie p o te n cja ln y c h
„ n a tu ra ln y c h BDA ” w y d a je się zajęciem sensow nym .
A n ta g o n iści b e n zo d w u a ze p in
P rz e d sta w io n a pow yżej k o n ce p cja sw oistych r e c e p to ró w BDA u z y sk a ła ro zstrz y g a ją c e pop arcie, gdy w la b o ra to ria c h b ad aw czy ch H o ffm a n n -L a R oche w r. 1980 o d k ry to w ysoce sw oistych a n tag o n istó w — zw iązki b lo k u ją c e r e c e p to r BDA. P ierw szy m z nich, in te n sy w n ie b a d a n y m n a zw ierzętach, a obecnie ró w nież w k lin ic e b y ł Ro 15-1788 (ryc. 2), p ochodna im id az ab e n zo d ia ze p in y . U zrwierząt R o 15-1788 nie w y k a z u je ża d n ej w ła sn e j ak ty w n o śc i farm ak o lo g icz
n e j w d a w k a c h siln ie i b a rd z o w ybiórczo znoszących w sz y stk ie e fe k ty k la sy cz n y ch BDA, np. diaz spam u.
Z w iązek n ie h a m u je n a to m ia st efe k tó w b a rb itu ra n ó w , m e p ro b a m a tu , eta n o lu oraz zw iązków p o budzających re c e p to r G A BA (G A B A -m im etyków ) i m orfinopo- do bnych (opioidów ). U zw ie rząt o trzy m u ją c y c h c h ro nicznie w ysokie d a w k i BD A Ro 15-1788 pow oduje
W s z e c h ś w ia t, t. 85, n r 7—811984
153 w y stąp ien ie objaw ów ab sty n e n c ji. Ro 15-1788 h a
m uje d ziałania BDA, a rozm ieszczenie jego m iejsc w iązan ia w m ózgu je st identyczne do rozm ieszczenia m iejsc w iążący ch np. k lo n a ze p am , a w ięc łączy się d o ośrodkow ych, a le n ie obw odow ych m iejsc w ią ż ą cych BDA. Z w iązek je st dobrze znoszony przez zw ie
rzęta i człow ieka i -u tego o sta tn ie g o n ie w y d aje się pow odow ać żadnych w łasn y ch efek tó w w d aw k a c h przeciw działających efektom BDA. W ielu p acjen tó w ciężko z a tru ty c h p rze d aw k o w an ie m BDA budziło się p raw ie n a ty c h m ia st po p o d an iu p a ru m iligram ów Ro 15-1788. O czywiście ta k i zw iązek je s t n iesłychanie użyteczny ta k w k lin ic e ja k i w poszu k iw an iach li- gandów endogennych.
O statnio stwiierdzooo, że w iele zw iązków nie b ę
dących BDA łączy się silnie do m iejsc w iążących BDA w c e n tra ln y m sy stem ie n erw ow ym . P ierw szy m z nich był e ste r etylow y k w a su b eta-karbolinolkar- boksylow ego (|3-CCE) (ryc. 3). D oniesiono, że w y s tę puje on w moczu i początkow o przypuszczano, że je st endogennym ligandem . C hociaż później okazało się, że Obecność (3-CCE w m oczu je st a rte fa k te m , zw iązek te n i szereg podobnych p ochodnych b e ta -k a rb o lin przyczyniły się n ie zw y k le do zrozum ienia fu n k c ji re c ep to ra BDA. W iększość z dotychczas p rzeb ad an y ch b e ta -k a rb o lin b lo k u je ró żn e lu b w szystkie efe k ty BDA, a le — w prze ciw ie ń stw ie do Ro 15-1788 — s a me p o sia d ają w łasn e działanie, pow o d u jąc d rg aw k i lu b u ła tw ia ją c w yw o łan ie d rg a w e k p rzez inne c h e
m iczne zw iązki d rg aw k o ro d n e (działanie prokoniw ul- syjne). N ajb a rd zie j godnym uw agi o dkryciem było to, że Ro 15-1788 całkow icie znosi d rg aw k o ro d n e lub p ro k o n w u lsy jn e d ziała n ie b e ta -k a rb o lin , co w y k a zuje, że d ziała n ie to łączy się z ich w p ły w em n a r e ceptor BDA. O kazało się dalej, że d rg aw k o ro d n e b e- ta -k a rb o lin y h a m u ją tra n s m is ję gabergiczną podobnie ja k b lo k e ry rec ep to ró w G A BA , a w ięc zachow ują się d ia m etra ln ie przeciw n ie do agonistów BDA. O dkrycia te o statnio w łączono do a k tu a ln e j koncepcji rec ep to ra BDA.
T rzy sta n y receptora benzodiazepinow ego
D iag ram n a ryc. 4 p rz e d sta w ia h ip o te ty c z n y w ielo- cząsteczkow y k om pleks tw o rz ą c y re c e p to r GABA, r e ceptor BDA i k a n a ł chlo rk o w y . A k ty w a c ja re c ep to ra GABA przez GA BA lu b aigonistę G A B A p o w oduje zm ianę k o n fo rm a c y jn ą (izom eryzację) cząsteczki tego receptora. T a zm ian a działa ja k o bodziec n a za m k n ię ty k a n a ł chlo rk o w y , k tó r y p o d jego w p ły w em o tw ie ra się i pozw ala jo n o m ch lo rk o w y m p rze p ły w ać przez kan ał w k ie ru n k u w yznaczonym a k tu a ln y m e le k tro chem icznym g ra d ie n te m dla chlo rk ó w . R eceptor BDA je st p rze d staw io n y ja k o o d ręb n a cząsteczka, w plecio
na m iędzy re c e p to r G A BA i k a n a ł ch lorkow y (w rz e czyw istości re c e p to r BD A je s t zapew ne in te g ra ln ą czę
ścią re c ep to ra GABA). R e ce p to r BDA p o sia d a dom enę rozpoznającą d w iąż ąc ą różne ligandy. Jeżeli ligand jest p e łn y m ag o n istą, ja k diazepam , re c e p to r ulega zm ianie k o n fo rm a c y jn e j p o tę g u ją c e j sp rzężen ie m ię
dzy recep to rem G ABA i k a n a łe m chlorkow ym lu b zw iększającej sta n pow in o w actw a re c e p to ra GABA.
W ynikiem je st zw iększona częstotliw ość o tw ie ra n ia kanałów chlorkow ych. B e ta -k a rb o lin y i inne o statn io odkryte ligandy w iążą się do dom eny w iążącej r e ceptora BDA, ale efe k tem te g o w iąz an ia je s t zm iana k onform acyjna p ro w a d z ą c a do zm niejszenia fu n k c ji sPrz?gania: efek t sty m u la c ji re c e p to ra GABA n a k a -
B ia łk o B D A - R
A g o n iś c i A n t a g o n iś c i O d w ro tn i a g o n iś c i
B ia łk o k a n a łu c h lo r k o w e g o
B a r b i t u r a n y P ik r o t o k s y n a R o 5 -3 6 6 3
B i a ł k o G A B A - R ' G A B A a g o n i ś c i G A B A a n t a g o n iś c i Ryc. 4. H ipotetyczny model supram olekulairnego k o m p lek su re c e p to ra GABA (GABA-R), rec e p to ra (BDA- R) i k a n a łu ch lo rk o w e g o .. T e trz y b iałk a za w ie ra ją odpow iednie dom eny w iążące dla agonistów i a n ta gonistów GABA (GABA), dom eny w iążące agonistów , an tag o n istó w i odw rotnych a n tag o n istó w re c e p to ra BDA (BDA), oraz dla b a rb itu ra n ó w , piikrotoksyny i d rg aw k o ro d n e j benzodw uazepiny Ro 5-3663 (BARB).
D uże strza łk i w sk az u ją , że a k ty w a c ja re c e p to ra GABA p ro w a d zi do o tw arc ia k an a łu chlorkow ego przez h i
p otetyczne białk o sprzągające, rec ep to r BDA. A k ty w ac ja rec e p to ra BDA przez agonistów p opraw ia, a a k ty w a c ja przez odw rotnych agonistów zm niejsza fu n k c je sprzęgania. Czyśai an tagoniści k o m p e ty ty w n i nie w p ły w a ją n a sprzęganie, ale b lo k u ją efe k ty ta k agonistów , ja k o d w ro tn y ch agonistow . S trz a łk i 4 i 5 w sk azu ją, że agoniści rec e p to ra BDA p o tę g u ją w iąz a
n ie G ABA , a agoniści re c ep to ra GABA p o tę g u ją w ią zanie BDA (Pole i w sp. 1982)
n a ł chlorkow y zm niejsza się. P o niew aż lig an d y te p o w o d u ją zm ian y fu n k cjo n a ln e re c e p to ra BDA, cho
ciaż o sk u tk a ch czynnościow ych przeciw n y ch do ago
n istó w , n az w an o je „agonistam i o d w ro tn y m i” 4. T rz e cia k la sa lig an d ó w re c ep to ra BDA, rep rez en to w an a przez zw iązek Ro 15-1788, to k o m p e ty ty w n i an tag o niści w k lasycznym sensie te g o słow a: w iążą się do re c e p to ra bez pow odow ania zm ian czynnościow ych, ale b lo k u ją dojście ta k agonistów , ja k odw rotnych agonistów do m iejsc w iązania.
L igandy re c e p to ra BDA m ogą być czystym i p rz e d staw icielam i jednego z tych trze ch typów (pełny ago- n ista, p ełny od w ro tn y agonista, czysty an tag o n ista kom petytyw ny), ale mogą też reagow ać z rec ep to rem w sposób podw ójny, będąc częściow ym i agonistam i (o w łasnościach ta k agonisty ja k antagonisty) lub częściow ym i odw rotnym i ago n istam i (kom b in acja w łasności -odwrotnego agonisty i antagonisty). Z w iąz
ki będące głów nie an tag o n istam i m ogą m ieć n ie znaczną sk ła d o w ą d ziałania i agonisty i a n ta g o nisty. T akie k o m b in a cje w łasności agonistycznych i antag o n isty czn y ch są od d a w n a znane d la innych typów rec ep to ró w ()?-adranerg>icznych, opioidow ych).
P odsum ow anie in te ra k c ji benzodiazepin z m ec h a n iz
m a m i gabergicznym i
BDA zw iększają tran sm isję w szystkich dotychczas b ad a n y ch synaps gabergicznych. Dotyczy to ta k h am o w a n ia p re - ja k i post-sy n ap ty czn eg o . Oczy
w iście ta k ie ty p y h am ow ania synaptycznego, k tó re n ie są reg u lo w an e przez G A BA (np. h am o w a n ie R e n sh aw a w tych m otoneuronach rdzenia, gdzie m e d ia to rem je st glicyna) nie są z a b u rzan e przez BDA.
W zasadzie BDA działają n a w szystkich poziom ach osi m ózgow o-rdzeniow ej. We w szystkich bad an iach nad in te ra k c ją GABA i BDA obserw ow ano a k ty w ac ję w odpow iednich o ptym alnych w aru n k ac h .
1 U d a tn y m o k r e ś le n i e m z a p r o p o n o w a n y m p r z e z in n ą g r u p ę b a d a c z y j e s t te r m in „ k o n tr a g o n is ta ” (p rz y p . tłu m .).
154 W s z e c h ś w i a t , t. 85, n r 7—8 ll9 8 i
W n ie n a ru sz o n y m u k ła d z ie n e rw o w y m ak ty w n o ści poszczególnych sy n a p s g ab e rg icz n y ch z p ew nością b ard z o się różnią, i stą d w zm ożenie tra n s m is ji ga- b erg ic zn e j przez BDA w ró żn y c h częściach m ózgu będzie różne, n a w e t w o b ręb ie ró żn y c h sy n a p s w tej sam ej s tru k tu rz e .
M echanizm m o le k u la rn y zw ię k sz an ia tra n s m is ji g ab e rg icz n ej p rzez BDA po leg a n a m o d y fik a cji sp rzę że n ia re c e p to ra GABA z k a n a łe m chlorkow ym . R e ce p to r BDA m oże być o d ręb n y m g lik o p ro te id em d ziała ją cy m ja k o u rz ą d z e n ie sp rz ę g a ją c e , lu b je d n o s tk ą m o d u lu ją c ą k o n tro lu ją c ą s ta n p o w in o w ac tw a re c e p to ra GABA, b ąd ź w re szc ie częścią re c e p to ra GABA. A k ty w a c ja re c e p to ra BDA przez agonistę n a s ila te fu n k cje . N ie je s t rze c z ą ja sn ą , czy BDA są sy n te ty c zn y m i lig a n d a m i re c e p to ró w n o rm a ln ie re a g u ją c y c h n a en d o g e n n e U gandy w p o d o b n y lu b p rz e c iw sta w n y sposób.
J e s t rze czą p ew n ą , że BDA p rz e su w a ją n a lew o k rz y w ą d aw k a -o d p o w ie d ź dla e fe k tu G A BA w z m a g ająceg o przew o d n o ść ch lo rk o w ą , bez w z ro stu odpo
w ied zi m a k sy m a ln e j. O znacza to, że BDA silnie w z m a g a ją e fe k ty tych stężeń GABA, k tó r e leżą b lisko stężeń p o w o d u jąc y ch e fe k t 50%, ale s to s u n k ow o m a ło w p ły w a ją n a b a rd z o n isk ie stę że n ia GABA, a w cale n ie w p ły w a ją n a stę że n ia p o w o d u ją c e e fe k t m a k sy m a ln y . P o n iew aż w sp o m n ia n e p rz e sunięcie k rzy w ej d a w k a -o d p o w ie d ź je s t u m ia rk o w a n e {około d w u k ro tn e), a e f e k t m a k sy m a ln y G A BA się n ie zm ienia, e fe k te m BDA n ie będzie n ie o g ra n icz o n e p otęg o w an ie h a m o w a n ia synaptycznego, a le jego u - m ia rk o w a n a p o p ra w a . W te n sposób BDA d z ia ła ją ja k o se rw o m e ch a n izm m ózgow ego h a m u ją c g o sy ste m u gabergicznego. T a k a b ard z o w ybiórcza m o d y fi
k a c ja e fe k ty w n o ści sy stem u g abergicznego przez BDA tłum aczy, dlaczego leki te nie p o w o d u ją fa ta ln y c h , a n a w e t p ow ażnych d e p re sji fu n k c ji u k ła d u n e rw o w ego n a w e t po p o d an iu w d aw k a c h w ielo k ro tn ie w yższych od te ra p e u ty c z n y c h , w p rze ciw ie ń stw ie np.
do b a rb itu ra n ó w .
P otęgow anie G A B A i e fe k ty leczn icze
N e u ro n y b ezpośrednio w y sta w io n e n a d ziała n ie BDA, cz y li p ie rw o tn e p u n k ty u c h w y tu BDA, to n e u ro n y o u n e rw ie n iu g ab erg iczn y m . W p r a k ty c e BDA w p ły w a ją ty lk o n a te n eu ro n y , do k tó ry c h dopływ sy g n ałó w z n eu ro n ó w g ab e rg icz n y ch je s t u m ia rk o w any. Ze w zg lęd u n a sk o m p lik o w an e p o w iązan ia w z a je m n e n e u ro n ó w w o śro d k o w y m u k ła d zie n e rw o w y m n a w e t n e u ro n y , n a k tó re BDA n ie d z ia ła ją b ezp o śred n io m ogą fu n k cjo n o w a ć pod ich w p ły w em o d m ie n n ie , b ęd ąc p o śre d n im i p u n k ta m i u c h w y tu , z a leżn y m i od n e u ro n ó w p ie rw o tn y c h . W iększość efe k tó w le k ó w je s t za p ew n e w y n ik ie m z m ian ta k w n e u ro n a c h b ę d ą cy m i p ie rw o tn y m i ja k i w tó rn y m i p u n k ta m i u ch w y tu .
N a zasadzie p o tę g o w a n ia d ziała n ia G ABA n a j
ła tw ie j zrozum ieć d ziała n ie p rze ciw d rg aw k o w e, czyli p rzeciw p ad a cz k o w e BDA. N ap a d o w a ak ty w n o ść n e u ronów w ognisku ep ile p ty c z n y m i rozszerzalnie się je j n a in n e o b sz ary u k ła d u n e rw o w e g o zależy, n a w szy stk ich poziom ach ro z p rz e strz e n ia n ia się, od ró w n o w a g i m iędzy sta n a m i p o b u d ze n ia i -ham ow ania.
BDA, z w ię k sz ają c skuteczność bodźców h a m u ją c y c h w sy n ap sach , p o w in n y być sk u te cz n e w e w szy stk ich p o sta ciach a k ty w n o śc i p ad a cz k o w ej. W rzeczy sam ej BDA są n a jsiln ie jsz y m i le k a m i p rzeć,iw drgaw kow ym i
w n a jro z m a itsz y c h zw ierzęcych m odelach padaczki.
D ziałanie zm n iejsza jąc e n ap ięcie m ięśniow e m oże być w y ja ś n io n e p rze z do b rze u d o k u m e n to w an y w p ły w BDA n a a k ty w n o ść rd zen ia kręgow ego i ob
szaró w p o n ad rd z en io w y ch m o d u lu jąc y ch napięcie n e rw o w e . D o ty c h s tr u k tu r n ależ y m óżdżek, i -nie
zborność ru c h o w a po w ysokich d aw k a ch BDA je s t za p ew n e z w ią z a n a z ich d ziała n ie m n a synapsy w te j s tru k tu rz e .
N e u ro n a ln e p o d sta w y lę k u n ie są jeszcze znane.
P rz y p u szc za n o od d aw n a , że głów nym obszarem p rzeciw lęk o w eg o d ziała n ia BDA je s t u k ła d lim bicz- ny, z a w ie ra ją c y zn aczne ilości GABA, w yso k ą gęstość re c e p to ró w BDA, i któ reg o n eu ro n y m a ją w rodzoną te n d e n c ję do p ro d u k o w a n ia salw p o te n cja łó w czyn
nościow ych. M ożna p a trz e ć n a działan ie przeciw - ię k o w e BD A ja k o k o n tro lo w a n e przez GABA o b n i
że n ie i sta b ilizac ję n a d m ie rn e j ak ty w n o ści obw odów n e u ro n a ln y c h re a g u ją c y c h n a bodźce w e w n ętrz n e i ze w n ętrzn e , i tw o rzą cy ch em o cjo n a ln e tło zacho
w a n ia . Tzw . u sp o k a ja ją c e d ziała n ie BDA („sedacja”), k o rz y stn e w n ie k tó ry c h sy tu a c ja c h a n iek o rzy stn e w innych, p ra w d o p o d o b n ie je s t zw iązane z p rz y tłu m ie n ie m p o b u d liw o ści n e rw o w e j n a w szy stk ich p ię tr a c h u k ła d u nerw ow ego. J e s t ono zw łaszcza w i
doczne, gd y pobudliw ość je s t n ad m iern a. W zm ożenie zw rotnego h a m o w a n ia p rzez BDA je s t bardzo u p ro szczonym m odelem o gólnej sta b iliz a c ji ak ty w n o ści n e rw o w e j o d p ow iedzialnej za n apięcie cz u w an ia i tło em o cjo n a ln e : n o rm a ln e bodźce p o b u d zające w ta k ich u k ła d a c h są h am o w a n e tylk o n ie zn aczn ie luib w cale, a le bodźce o dużej częstotliw ości * są h am o w a n e siln iej.
R ec ep to r b e n zo d w u a ze p in o w y i p rofil a k ty w n o śc i jego ligandów .
K lasy czn e BDA są p ełn y m i ag o n istam i pro p o n o w an e g o m o d e lu re c e p to ra BDA, chociaż ni-e m ożna w ciąż o k reślić ich ak ty w n o śc i w e w n ą trz re c e p to ro w e j, tzn. zdolności in d u k o w a n ia ak ty w n e j k o n fo rm a c ji re c e p to ra . W szystkie BD A m a ją -podobny p ro fil ak ty w n o ści, lecz ró żn ią się m iędzy sobą n a sile n ie m poszczególnych efektów . N iezależnie od różnic d y s try b u c ji lek ó w w m ózgu, p raw d o p o d o b n e je st istn ien ie su b te ln y c h różnic w sa m y ch re c e p to ra c h BDA. W y
b ió rcz y an ta g o n iśc i BDA m a ją zastosow anie kliniczne, a w ra z z o d w ro tn y m i ag o n ista m i są szczególnie u ży te c z n i dla a n a liz y fu n k c ji rec ep to ró w BDA. L ogicznym p o su n ię ciem je s t sy n te za częściow ych agonistów , m o
g ący ch z dw óch pow odów w y k azy w ać w iększe ró ż n ice w p ro filu działan ia. P o pierw sze, ich ak ty w n o ść w e w n ę trz n a m oże być m n ie jsz a niż ak ty w n o ść p e ł
n y ch agonistów , i m oże w y stą p ić tzw . zjaw isk o p u ła p u d z ia ła n ia z m n iejsza jąc e n ieb ezpieczeństw o p rz e d a w k o w a n ia leku. P o n a d to ta c y częściow i agoniści m o g ą lep iej różn ico w ać d ro b n e odrębności rec ep to ró w BDA, d z ia ła ją c n a je d n e ja k o agoniści, a n a dru g ie ja k o an ta g o n iśc i (czyli n ie -działać, lecz blokow ać dzia
ła n ie agonistów ).
T era źn ie jszo ść i p rzy szło ść badań nad b e n zo d w u - a ze p in a m i
W iele w y siłk u w łożono w izolację i s c h a r a k te ry zo w a n ie re c e p to ró w BDA. C elem ty c h b a d a ń je s t o k re śle n ie d o k ła d n e j s tr u k tu r y całej supercząsteczki,
5 S ił a b o d ź c a p ie r w o t n e g o j e s t w u k ła d z ie n e r w o w y m c z ę s t o p r z e k ła d a n a n a c z ę s t o t l i w o ś ć (p r z y p . tłu m .).
W s z e c h ś w ia t, t. 85, n r 7—8/1984 155
s tr u k tu r y dom en w iążących, n a tu ry zm ian k o n fo rm a- cyjnych w yw ołanych przez agonistów i antagonistów , dokładnego połączenia m iędzy re c e p to re m GABA i k an a łe m chlorkow ym . G łów nym pro b lem em w y m a
g ający m w ciąż ro zw iązan ia je s t ro zstrzygnięcie, czy rec ep to r te n je s t h e te ro g e n n y i ja k ie m iałoby to z n a czenie czynnościow e.
O statecznym te ste m dla p o tw ie rd z en ia obecnych poglądów n a d ziała n ie k o m p lek su rec eptorow ego będzie w p ro w ad zen ie izolow anych sk ła d n ik ó w tego kom pleksu (re ce p to ra GABA, re c e p to ra BDA, k a n a łu chlorkow ego) do sztucznej błony kom órkow ej. K iedy u d a się k lonow anie genów k o d u ją cy c h te n kom pleks, przy użyciu te ch n ik i re k o m b in a c ji DNA będzie m ożna
w yprodukow ać d ostateczne ilości m a te ria łu re c e p to rowego.
W ciąż po su w a się i będzie posuw ać się naprzód poszukiw anie endogennych ligandów re c e p to ra BDA.
R ola ta k ich ligandów i zab u rzeń recep to ro w y ch w w a ru n k a c h patologicznych je st dalszym „gorącym "
te m a te m badań.
W ydaje się niepraw dopodobne, ab y pogłębienie w iedzy o fu n k c ja c h re c e p to ra BDA nie zainspirow ało farm akologów i chem ików do tw orzenia now ych g e n e ra c ji użytecznych leków.
(tłum . J. G. V.)
ERM3NIO COSTA (B ethesda, MD)
NEUROBIOLOGIA LĘKU
Ju ż Z y g m u n t F re u d p rze w id y w a ł, że „otw orzy się kiedyś now a d roga w iedzy, p ro w a d zą ca od o rg a
nicznej biologii i chem ii do za g ad n ień zjaw isk n e r w ow ych”. W o sta tn ic h 30 la ta c h o tw arło się k ilk a ta k ich dróg, a m y nau czy liśm y się, że b ad a n ia n ad tym , ja k le k i zm ie n ia ją zachow anie ii chem ię m ózgu, d o sta rc za ją w aż n y ch in fo rm a c ji o m echanizm ach r e gulujących fu n k c je m ózgu w zdrow iu i w chorobie.
W p rzy p a d k u lę k u pom ostem pom iędzy neuro ch em ią a zachow aniem sta ły się an k sjo lity k i, lek i p rzeciw - lękow e.
N ajw ażn iejszy m i a n k s jo lity k a m i są benzodw uaze- p in y (BDA), lek i ty p u rela n iu m , elen iu m czy initra- zepam u. O d k ry to je przez szczęśliw y zbieg okolicz
ności i zastosow ano ze w zględu n a du żą skuteczność a m a łą toksyczność. M echanizm ich d ziała n ia przez ponad 10 la t p o zostaw ał niezn an y , a rzeczyw isty po stęp w jego zrozum ieniu dokonał się dopiero, gdy niezależnie od siebie w la b o ra to riu m H aefely ’ego w B azylei i w m oim w y k ry to , że BDA n a s ila ją p rze - k aźnictw o n erw o w e w n eu ro n a ch , w k tó ry c h n eu ro - m ed iato re m je s t GABA (n. gabergicznych). Z araz potem w y k ry to , że BDA są w iąz an e przez sw oiste m iejsca ro zpoznające w m ózgu, a siła, z ja k ą są w ią zane je s t p ro p o rc jo n a ln a do ich d ziała n ia fa rm a k o logicznego. P o czątkow o sądzono, że m ie jsc a te (de-,
tektooeptory) są m iejscam i w ią z a n ia jeszcze nie o d kry teg o n e u ro m e d ia to ra , ale obecnie p ra w ie w szyscy zgadzają się, że sta n o w ią o n e część su p ram o lek u la n n ej (ponadcząsteczkow ej) s tr u k tu ry tw o rz ą c e j rec ep to r GABA. To w łaśn ie p o stu lo w a liśm y w la ta c h 1975—
—1978.
W w ielu la b o ra to ria c h w y k az an o o statnio, że p rz e - kaźnictw o synap ty czn e nie polega, ja k d aw niej s ą dzono, n a pojedynczym syg n ale chem icznym , ale że n eu ro n y p o ro zu m iew ają się ze sobą w ie lk ą liczbą ta k ich sygnałów ; n ie k tó re z nich sta n o w ią bodźce dla k o m órki p o stsy n ap ty c zn e j, inne zaś d ziała ją ja k o m odulatory. W p rz y p a d k u p rze k a ź n ic tw a gab erg icz
nego GABA a k ty w u je k a n a ły C l- , k tó ry m i do k o m órki n a p ły w a ją jo n y chlorkow e, podczas gdy e n d o genne lig an d y d etek to c ep to ró w BDA m iały b y u ła tw iać lub u tru d n ia ć rto d ziałan ie G A BA , sam e nie b ędąc w stan ie w p ły n ąć b ezpośrednio n a k a n a ł Cl- .
Ostatnio wykazano, że istnieją trzy typy związków chemicznych (leków) łączących się z detektoceptorem
BDA i zm ieniających w ró żn y sposób przekaźnictw o gabergiczne. Do pierw szej g ru p y należą le k i an k sjo li- ty-czne, BDA, k tó re u ła tw ia ją n e u ra m e d ia c ję g ab e r- giczną. D rugą, nied aw n o o d k ry tą g ru p ę stan o w ią lek i w yw ołujące lęk, ainksjogeny. C hem icznie n ależ ą do pochodnych k w asó w b eta-k arb o lin o w y ch . H a m u ją one neu ro m ed iację gabergiczną. W reszcie istn ie ją lek i b lo k u ją ce działan ie zarów no a n k sjo lity k ó w ja k i an k sjo - genów , sam e n ie w p ły w ają ce n a n e u ro tra n s m isję gaibergiczną. Do n ic h n ależy zw iązek Ro 15-1788 oraz propylow y analog b eta-k arb o lin .
Nie w iadom o n a razie, czy d e tek to c ep to ry BDA m a ją znaczenie fizjologiczne, a od odpow iedzi n a to p y ta n ie zależy, czy m ożna BDA użyć ja k o narzędzia do b ad a n ia neurobiologii lęku. Ci, k tó rz y sk ła n ia ją się do odpow iedzi p ozytyw nej p ro p o n u ją, ab y lek i ty p u BDA n az y w ać ago n istam i d e tek to c ep to ra BDA, leki d rugiej g ru p y : agonistam i o d w ro tn y m i (reverse agonist) lu b k an tra g o n ista m i, a le k i trzeciej grupy:
an tag o n istam i lu b in h ib ito ram i d e tek to c ep to ra BDA.
A rty k u ł, opisujący ja k zdobyw ano w iedzę o in te r ak c ji pom iędzy GABA i BDA rozpoczniem y od ro z w ażań na te m a t m odeli biochem icznych i beh aw io raln y c h lęku.
M odele behaw ioralne lę ku
Lęk je st su b ie k ty w n y m sta n e m em ocjonalnym , k tó ry nie może być u zw ie rząt m ierzony bezp o śred nio. W iedząc, że a n k sjo lity k i znoszą lęk u człow ieka zaproponow ano, ab y sw oiste b eh a w io raln e efe k ty ty c h lek ó w u z w ie rząt uznać za zw iązane z d ziałaniem przeciw lękow ym , a zw iązane z ty m i e fe k ta m i zm iany neurochem iczne — ja k o odpow iednie w sk aź n ik i b io chem iczne. O dpow iednią m etodykę b e h a w io ra ln ą w y p raco w an o dla n a jw a ż n ie jsz y c h a n k sjo lity k ó w — BDA, oraz anksjo g en ó w — 3-karboksylow ych estró w b e ta - -karbolin. Z a k ła d a się p rzy ty m , że n eu ro c h em ią lęku może być odw zorow ana przez efe k ty neurochem iczne tych ligandów d etek to c ep to ró w BDA, k tó re są an k sjo - genam i u człow ieka. C hociaż nie m ożna stw ierdzić z całą pew nością, czy je s t to m odel w łaściw y, zgo
dzono się ogólnie przy jąć, że zm iany zachow ania, pow odow ane u z w ie rząt przez leki w y w o łu jąc e lęk u człow ieka, sta n o w ią in te re su ją c y p u n k t w yjściow y do oceny k o re la c ji pom iędzy p a ra m e tra m i n euroche- m icznym i i b ehaw ioralnym i,
