5.1 Postreceptorové účinky antidepresiv a lithia

   Ze skutečnosti, že terapeutické účinky dosud známých antidepresiv se projevují až po dvou nebo více týdnech jejich podávání vyplývá, že 1) časné účinky antidepresiv mají malý nebo žádný vliv na klinické zlepšení, 2) pozdější farmakologické účinky antidepresiv odpovídají za jejich klinickou účinnost. Uvedené závěry vedly ke studiu adaptivních účinků způsobených antidepresivy v centrálních neuromediátorových systémech. Tyto studie pomohly objasnit řadu regulačních procesů, které mají fyziologický a snad i patofyziologický význam.

   Dlouhodobým podáváním psychotropních látek mohou být vyvolány různé typy adaptivních změn (127): 1) kompenzační homeostatická odezva, která vrací systém do základního funkčního stavu; 2) pozitivní zpětná vazba, která může podmínit senzitizaci a případně i závislost na daný podnět; 3) změna odezvy mozku nejen na podnět, který adaptivní děje vyvolal, ale také na jiné podněty, což může vést k novému funkčnímu stavu; 4) přetvoření synapsí. Ne všechny adaptivní změny jsou pro organismus prospěšné. V současné době však většinou nelze předpovědět k jakému typu adaptace na daný podnět dojde nebo které neurony a neuronální dráhy budou zasaženy. Z biochemického hlediska souvisí adaptivní změny vyvolané antidepresivy především s fosforylací proteinů a změnami genové exprese, tedy s postreceptorovými procesy.

   Je nutno mít na paměti, že po akutním podání různých antidepresiv dochází ke zvýšení hladin monoaminových neuromediátorů také ve strukturách obsahujících spíše buněčná těla. Aktivita neuronů je potom určena nejen zvýšenou aktivací post- a presynaptických receptorů, ale také somatodendritických autoreceptorů.

   Vzhledem k různorodosti působení antidepresiv na různé biochemické procesy, není dosud jasné, zda existuje společný mechanismus odpovědný za terapeutické účinky. Velké interindividuální rozdíly v klinické odpovědi na antidepresiva mohou být částečně způsobeny i jejich odlišným metabolismem, podmíněným např. geneticky. Jako iniciátor adaptivních a léčebných účinků je v současné době nejlépe prostudována blokáda reuptake monoaminových neuromediátorů (hlavně 5-HT, NA, DA) do presynaptických zakončení a inhibice MAO-A. Uvažuje se však i o řadě dalších možností, jako je přímá stimulace receptorů (např. 5-HT_1A), blokáda receptorů (např. a₂-adrenergních a 5-HT₂ receptorů), modulace funkce a/nebo exprese G proteinů a složek efektorových systémů, inhibice ATPas, inhibice aktivního transportu aminokyselin, interakce s hydrofobními oblastmi proteinů v membráně, vliv na interakce lipid-protein nebo na fluiditu a na teplotu fázového přechodu lipidové části membrán, atd.

   K zájmu o studium vlivu antidepresiv, resp. vlivu depresivní poruchy na další procesy podílející se na přenosu nervového signálu vedly především tyto skutečnosti (345, 346, 23, 1, 126): 1) přímá souvislost mezi receptorovými změnami a terapeutickými účinky antidepresiv nebyla prokázána; 2) existují problémy s vysvětlením profylaktických účinků lithia a karbamazepinu a s vysvětlením účinků některých novějších antidepresiv. Sledovány jsou přitom jak další možné primární účinky antidepresiv (především v případě léčiv s nepříliš selektivním působením, jako jsou tricyklická antidepresiva), tak dlouhodobé adaptivní procesy projevující se např. změnami výskytu a funkce G-proteinů, fosfolipas, ATPas, AC, guanylátcyklasy, proteinkinas a enzymů podílejících se na syntéze a metabolismu neuromediátorů a na jejich uvolňování z presynaptických zakončení.

   Chronické podávání antidepresiv vede obvykle ke změnám počtu vazebných míst a senzitivity u různých receptorových systémů. Předpokládá se např., že snížení odezvy adenylátcyklasového systému spojeného s b₁-AR je důsledkem snížení počtu těchto receptorů. Existují však měření potvrzující, že tyto změny počtu receptorů nevysvětlují zcela ztlumenou odezvu (237). Navíc existují antidepresiva, jejichž účinek na adenylátcyklasový systém není spojen se změnami počtu b-AR. Snížení citlivosti b-AR vlivem antidepresiv může být regulováno více způsoby (Tabulka 3). Např. bylo zjištěno, že 1) desipramin způsobuje odpojení vazebného proteinu b-AR od G_s proteinu (237, 238); 2) TCA interagují přímo s G proteiny a zvyšují GTPasovou aktivitu Ga_o podjednotky; 3) vlivem antidepresiv dochází ke snižování počtu Ga_s a Ga_i podjednotek (172); 4) některá antidepresiva inhibují fosfodiesterasu a tím brání štěpení cAMP; 5) po dlouhodobém podávání antidepresiv nebo ECT dochází v rozpustné frakci z homogenátu krysího mozku ke snížení a v částicové frakci ke zvýšení aktivity proteinkinas závislých na cAMP (PKA) a tedy pravděpodobně k přesunu těchto proteinkinas z cytosolu do jádra (233). V jiných experimentech (137, 138) byl pozorován po dlouhodobém podávání antidepresiv zvýšený počet aktivních komplexů Ga_s-AC při nezměněném množství G proteinů a hladin Ga_s, Ga_i, Ga_o nebo Gb.

   Současný model pro mechanismus účinků antidepresiv (75) vychází z pozorování, že dlouhodobé podávání antidepresiv může vést i při snížení funkce a počtu určitých serotoninových a noradrenalinových receptorů (především b-AR a 5-HT₂) ke zvýšení hladin AC, cAMP, PKA a přenosu PKA do jádra. Společným postreceptorovým cílem antidepresiv by tedy mohlo být zvýšení množství a funkce určitých transkripčních faktorů (např. transkripčního faktoru pro CREB protein, „cAMP response element-binding protein“) vedoucí ke zvýšené funkční odezvě i při snížené hustotě receptorů. Exprese CREB proteinu může být přitom regulována jak monoaminovými receptory spojenými s generací cAMP a aktivací PKA (5-HT_4,6,7 a b-AR), tak s aktivací proteinkinas závislých na Ca²⁺ (5-HT₂, a₁-AR). Předpokládá se, že zvýšené množství CREB proteinu může vést např. ke zvýšené expresi mozkového neurotrofního faktoru (i jiných nervových růstových faktorů) a jeho receptoru, trkB, které mohou ovlivnit přežití neuronů v hipokampu, jejich funkci a adaptaci.

   Z hlediska postreceptorového působení jsou nejlépe prostudovány účinky lithia. Většina receptorových studií nezjistila výrazné změny hustoty receptorů indukované lithiem a navíc lithium ovlivňuje různé typy receptorů spojené jak s AC, tak s fosfolipasou C (PLC). I když byly pozorovány změny v uvolňování NA a v serotoninergní odezvě po dlouhodobém podávání lithia, bylo konstatováno, že žádný z těchto systémů není primárním místem působení lithia (192). Lithium tedy účinkuje na postreceptorových místech. Pozornost je věnována především vlivu dlouhodobého podávání lithia na fosfoinositidový systém, AC, G proteiny, PKC a genovou expresi proteinů obsažených v systémech druhých poslů. Nejvýraznější postreceptorové účinky dlouhodobého podávání lithia jsou uvedeny v Tabulce 3 (1, 57, 222, 126, 194). Kromě toho vede úspěšná lithiová terapie ke zvýšení aktivity Na⁺K⁺-ATPasy (273), což lze vysvětlit např. ovlivněním funkce endogenního inhibitoru tohoto enzymu nebo změnou lipidového složení buněčných membrán.

   Hypotéza, že účinky lithia lze vysvětlit inhibicí inositolmonofosfatas, tedy zásahem do fosfoinositidového přenosového systému, se ukázala jako nepostačující (56). Tato hypotéza vycházela ze skutečnosti, že lithium při terapeutických koncentracích inhibuje aktivitu inositolmonofosfatas, což vede k nedostatku buněčného myo-inositolu. Protože současně se akumuluje diacylglycerol (DG), vede akutní podání lithia ke zvýšené aktivaci PKC, které fosforylují proteiny a usnadňují tak uvolňování některých neuromediátorů (např. 5-HT). Dlouhodobé zvýšení hladin DG však vede k proteolytické degradaci izoenzymů PKC. Opakované podávání lithia je tedy spojeno se snížením odezvy zprostředkované PKC, včetně uvolňování neuromediátorů. Snížené uvolňování katecholaminů po dlouhodobém podávání lithia by mohlo odpovídat jeho ochranným účinkům proti vzniku manických epizod u bipolární afektivní poruchy.

   Účinky lithia na aktivitu AC nejsou jednoznačné. Kromě inhibičního působení, které je dáno pravděpodobně kompeticí s hořečnatými ionty o vazebné místo na katalytické jednotce AC, bylo pozorováno zvýšení hladin AC typu I (senzitivní ke kalmodulinu) a II (nesenzitivní ke kalmodulinu) a jejich mRNA po opakovaném podávání lithia (59). Výsledný efekt na systém generující cAMP potom závisí na podtypech přítomných AC a na relativním zastoupení a aktivitě různých podtypů G proteinů.

   Bylo zjištěno, že chronické podávání lithia, karbamazepinu nebo opakovaná ECT ovlivňují také interakce G proteinů s b-AR nebo muskarinovými acetylcholinovými receptory. Snížení stimulace AC přes noradrenalinové receptory při současném zvýšení podílu b-AR ve vysokoafinitním stavu lze vysvětlit buď zeslabením interakcí b-AR s G_s proteiny, nebo blokádou aktivace G_s proteinů (11, 12, 13). Místem účinků Li⁺ by mohla být nízkoafinitní vazebná místa pro Mg²⁺ na G proteinech (14). Kromě zeslabení interakcí b-AR s G_s proteiny bylo zjištěno i zeslabení funkce G_i proteinů (200), na němž se může podílet výše zmíněná zvýšená aktivace PKC po inhibici inositolmonofosfatasy lithiem, nebo inhibice fosfatas, které defosforylují G_i (194). Hlavní účinky lithia zřejmě spočívají spíše v nepřímé posttranslační modifikaci funkce G proteinů.

   Nutnost dlouhodobého podávání lithia i jiných antidepresiv znamená, že s jejich terapeutickými účinky mohou souviset změny vyvolané na úrovni přepisu genetické informace. Lithium zřejmě ovlivňuje genovou expresi přes změny indukované PKC v jaderných transkripčních regulačních faktorech. Pozorovány jsou potom změny koncentrací mRNA pro různé složky přenosových systémů. Vliv lithia na absolutní hladiny Ga_s a Ga_i sice není jednoznačný (59, 125), ale prokázáno je snížení hladin mRNA podjednotek Ga_i1, Ga_i2 a Ga_s nebo mRNA pro AC typu I a II (59, 172).

   Uvedené účinky lithia podporují hypotézu, že G proteiny jsou hyperfunkční při bipolární afektivní poruše a že terapeutické účinky lithia spočívají v jeho působení na G proteiny, zvláště na Ga_s a Ga_i (278). Novější hypotézy o mechanismech účinků lithia předpokládají, že působením na G proteiny ovlivňuje lithium více různých přenosových mechanismů a tak upravuje funkční rovnováhu mezi různými neuromediátorovými systémy. Dlouhodobou profylaktickou účinnost lithia může vysvětlit alosterická modulace G proteinů. Srovnání účinků lithia, karbamazepinu, ECT, TCA a MAOI na zeslabení funkce různých G proteinů spojených s receptory naznačuje, že antidepresivní účinky mohou být spojeny se zeslabením funkce G_s proteinů spojených s b-AR, zatímco antimanické účinky s G_i a G_o proteiny (15).

Tabulka 3

Významné postreceptorové účinky antidepresiv a lithia

AR - adrenergní receptory, Ga - a podjednotka G proteinu, cAMP - cyklický adenosinmonofosfát, mRNA - messenger RNA, PKC - proteinkinasa typu C

5.2 Hypotéza nerovnováhy druhých poslů

   Rozdílné výsledky získané studiem dostupnosti neuromediátorů a adaptace receptorů při depresivní poruše a její léčbě vedly ke snaze najít jiný společný mechanismus v působení antidepresiv. Ten je hledán v oblasti systémů druhých a třetích poslů (1). Téměř všechny receptory monoaminových neuromediátorů jsou přes G proteiny spojeny s adenylátcyklasovým nebo fosfoinositidovým efektorovým systémem (Tabulka 4). Oba tyto systémy spolu interagují a vzájemně se ovlivňují. Byla vyslovena hypotéza nerovnováhy druhých poslů (345, 346), podle níž vznikají afektivní poruchy v důsledku narušení rovnováhy mezi adenylátcyklasovým a fosfoinositidovým systémem. Deprese je potom výsledek snížené buněčné odezvy zprostředkované cAMP při současné absolutní nebo relativní převaze odezvy zprostředkované inositoltrisfosfátem (IP₃) a DG. U mánie je tomu obráceně.

   Studována je i možnost přímého působení antidepresiv na úrovni třetích poslů. Některé studie potvrzují, že fosforylační systém závislý na cAMP se může podílet na účincích antidepresiv nebo na patogenezi afektivních poruch (267).

5.3 Inositolová hypotéza

   Základem inositolové hypotézy je předpoklad, že vznik afektivních poruch je spojen s poruchami v přenosových systémech, v nichž dochází k hydrolýze inositolových lipidů. Východiskem této hypotézy byly především účinky lithia na fosfoinositidovou signální dráhu. Je známo, že lithium snižuje hladiny inositolu v mozku přes inhibici myo-inositol-1-fosfatasy (27, 30, 110). Je tím narušena resyntéza fosfatidylinositolů (PI, PIP, PIP₂) a tedy i tvorba druhých poslů IP₃ a DG z fosfatidylinositol-4,5-bisfosfátu (PIP₂) aktivovanou PLC (28). Podle hypotézy o vyčerpání inositolu (27, 30) mohou být terapeutické účinky lithia vysvětleny desenzibilizací receptorů, které pro svou funkci potřebují PIP₂. Tato desenzibilizace může být způsobena snížením koncentrací fosfatidylinositolu v důsledku snížení hladin myo-inositolu (inositolu) po inhibici myo-inositol-1-fosfatasy. Hypotéza byla upřesněna předpokladem, že Li⁺ inhibuje fosfoinositidovou přenosovou kaskádu pouze při zvýšené aktivaci tohoto systému a nemá vliv na jeho základní funkci. Příliš stimulované receptorové systémy spojené s aktivací PLC jsou tak lithiem tlumeny, zatímco stabilní systémy ovlivněny nejsou.

   Hypotéza o vyčerpání inositolu se setkala s určitými problémy při pokusech o její ověření. Např. výraznějšího snížení (o 30%) hladin inositolu v krysím mozku bylo dosaženo až při dávkách Li⁺ vedoucích k mnohonásobnému převýšení koncentrací odpovídajících terapeutickým hladinám u lidí. Dále po krátkodobém podávání Li⁺ nebyly pozorovány snížené hladiny inositolu v CSF u lidí. Novější měření však potvrzují, že vliv chronického podávání lithia na různé izoformy PKC a substráty může být sekundární k inhibici recyklace inositolu, tedy že účinky lithia na přenosové dráhy mohou pramenit z počáteční inhibice inositol-1-fosfatasy (195).

na začátek