ANALÝZA VLIVU ANTIDEPRESIV NA LIDSKÝ MOZEK

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta Ústav experimentální biologie Oddělení genetiky a molekulární biologie ANALÝZA VLIVU ANTIDEPRESIV NA LIDSKÝ MOZEK Bakalářská práce Markéta Pizúrová Vedoucí práce: prof. RNDr. Omar Šerý, Ph.D. Brno 2018

2 Bibliografický záznam Autor: Název práce: Studijní program: Studijní obor: Vedoucí práce: Markéta Pizúrová Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Ústav experimentální biologie Analýza vlivu antidepresiv na lidský mozek PřF B-EXB Experimentální biologie Molekulární biologie a genetika prof. RNDr. Omar Šerý, Ph.D. Akademický rok: 2017/2018 Počet stran: 54 Klíčová slova: Antidepresiva, depresivní poruchy, receptory, genová exprese, monoaminy

3 Bibliographic Entry Author: Title of thesis: Degree Programme Field of study: Supervisor: Markéta Pizúrová Faculty of Science, Masaryk Univerzity Department of Experimental Biology Analysis of the effect of antidepressants on the human brain PřF B-EXB Experimental Biology Molecular Biology and Genetics prof. RNDr. Omar Šerý, Ph.D. Academic Year: 2017/2018 Numbers of Pages: 54 Keywords: Antidepressants, depressive disorders, receptors, gene expression, monoamines

4 Abstrakt Tato práce je zaměřena na antidepresiva a jejich vliv na lidský mozek. Antidepresiva jsou psychofarmaka, která se používají především pro léčbu depresivních poruch. Depresivní poruchy se stávají stále větším zdravotním a společenským problémem. V současnosti zažije aspoň jednu depresivní epizodu až 17 % populace. Příčiny těchto poruch mohou být různé. Dlouhodobě preferovanou je monoaminová hypotéza patogeneze vzniku, podle níž je příčinou depresivní poruchy nízká koncentrace monoaminů v CNS. Zvýšení této koncentrace je primárním účinkem většiny současně používaných antidepresiv. Na tomto principu pracují inhibitory zpětného vychytávání monoaminů (př. SSRI), nebo inhibitory degradace monoaminů (inhibitory MAO). Primárním účinkem antidepresiv je také přímé ovlivnění různých receptorů, prostřednictvím agonistů, antagonistů nebo alosterických modulátorů. Často se hovoří např. o efektu ketaminu na glutamátové receptory. Antidepresiva mohou ovlivňovat i signální dráhy a jejich části. V této souvislosti se velmi často hovoří o lithiu a jeho účincích např. na fosfoinositidovou, nebo GSK-3 signální dráhu. Efekt antidepresiv na lidský mozek je dlouhodobý a zahrnuje i změny neuroplasticity a neurogeneze, které souvisí s ovlivněním genové exprese. Nejvíce prostudovanými a nejzásadnějšími v mechanismu účinku antidepresiv jsou faktory CREB a BDNF. V poslední době se rovněž pozornost zaměřuje na Fos rodinu nebo NF-κB. Abstract This thesis is focused on antidepressant drugs and their influence on the human brain. Antidepressants are psychopharmaceutic drugs, mainly used for the treatment of major depressive disorder (MDD). MDD is becoming an increasing health and social problem. Currently, almost 17 % of the population experiences at least one depressive episode. Pathogenesis of MDD may arise differently. According to preferred monoamine hypothesis of pathogenesis, the cause of MDD is a low level of monoamines in the CNS. Currently, the most used antidepressants act primarily to increase levels of monoamines, such as monoamine reuptake inhibitors (SSRI, etc.) and inhibitors of monoamine degradation (MAO inhibitors). Antidepressants can also directly affect various receptors as agonists, antagonists or allosteric modulators. Many substances are studied in this area, such as ketamine and its effect on glutamate receptors. Another target of antidepressant action is signaling pathways. Especially lithium and its effects on signaling pathways, such as GSK-3 or phosphoinositide pathway are lately discussed. Effect of antidepressants on the human brain is long-term and involves changes in neuroplasticity and neurogenesis, which is connected with influencing of gene expression. Most studied factors in this area are CREB and BDNF which seem to be the key factor in antidepressant action. The research is lately focused also on Fos family or NK-κB.

5

6 Poděkování Ráda bych poděkovala vedoucímu své bakalářské práce prof. RNDr. Omarovi Šerému, Ph.D. za rady, odborné vedení a čas, který mi věnoval při vypracování této práce.

7

8 Obsah 1. Úvod Depresivní poruchy, hypotézy patogeneze depresivních poruch, antidepresiva Depresivní poruchy Hypotézy patogeneze deprese Antidepresiva Rozdělení antidepresiv podle způsobu účinku Inhibice zpětného vychytávání monoaminů Inhibitory zpětného vychytávání monoaminů se specifickým účinkem SSRI SARI NARI a DARI Inhibitory zpětného vychytávání s duálním kombinovaným účinkem SNRI DNRI TCA Tricyklická antidepresiva Další léčiva působící na monoaminový systém Inhibice degradace monoaminů Přímé ovlivnění receptorů Ovlivnění serotoninových a noradrenalinových receptorů Ovlivnění dopaminových receptorů Ovlivnění glutamátových receptorů Ovlivnění hypotalamo hypofyzární - adrenergní osy (HPA osy) Ovlivnění GABA receptorů Ovlivnění opioidních receptorů Ovlivnění neuroinflamace Inhibice nebo stimulace dalších složek transdukce signálu Lithium a další stabilizátory nálady Ovlivnění genové exprese antidepresivy CREB BDNF Fos rodina NF-κB (nukleární faktor κb) Závěr Literatura...39

9 1. Úvod Depresivní poruchy se v posledních letech stávají stále větším zdravotním i společenským problémem. Podle průzkumů, vzhledem ke stávajícímu trendu, by již kolem roku 2030 mělo být obecně nejčastějším onemocněním. V současné době prodělá alespoň jednu depresivní epizodu 17 % populace. Ohroženější jsou ženy. Trendu rozšiřování těchto poruch napomáhá i nastavení celé společnosti. Životní tempo se neustále zvyšuje, na každého z nás jsou kladeny vyšší a vyšší nároky, neúspěch nebo slabost se neodpouštějí. To vše přispívá k velkému tlaku na psychiku, žijeme pod neustálým stresem, a tak se nelze divit, že lidské tělo a psychika občas tento nápor nevydrží. Je zároveň potřeba si uvědomit, že depresi ani další psychické poruchy nelze podceňovat, jak tomu bývalo často v minulosti. Tyto stavy vedou mnohdy k fatálním následkům a ani s podporou léčby se je nedaří vždy zvládat. Zároveň psychohygiena a informační osvěta v těchto tématech není stále mezi lidmi dostatečně rozšířena, a tak mnozí odbornou pomoc nevyhledají, nebo ji nevyhledají včas. Pokud již pacient odborníka navštíví, určení diagnózy probíhá na základě stanovených kritérií, která však mohou být v některých případech zavádějící pro vyšetření nejsou používány metody, které by mohly určit přesné postižení mozku pacienta. Úspěšnost léčby proto závisí především na individuálním úsudku a zkušenostech lékaře nebo terapeuta. Rizikem depresivních poruch je i propojenost se zdánlivě nesouvisejícími chorobami, jako jsou např. neurodegenerativní nebo kardiovaskulární onemocnění. Přestože je věda zabývající se psychickými poruchami ještě poměrně mladá, přišlo se již na řadu poznatků, které je možné pro léčbu a pochopení využít. Další výzkum může přinést nové možnosti pro zvládnutí těchto poruch. Existují různé způsoby, kterými lze depresivní poruchy léčit. Klasickou a nejčastější léčbou jsou antidepresiva, dalšími možnostmi jsou psychoterapie nebo přírodní léčiva. Cíl práce Cílem této práce je formou literární rešerše zpracovat informace o jednotlivých skupinách antidepresiv, jejich vlivu na lidský mozek a principu účinku na receptorové úrovni. Antidepresiva jsou psychofarmaka, která se nejčastěji používají pro léčbu depresivních poruch. Tyto poruchy se stávají stále větším společenským problémem. První část práce je proto věnována depresivním poruchám a hypotézám patogeneze jejich vzniku, které zároveň souvisí i s různými směry vývoje nových antidepresiv. Další část je věnována jednotlivým skupinám antidepresiv a jejich charakteristice. Antidepresiva jsou rozdělena podle primárního 9

10 mechanismu účinku. Poslední část práce je věnována genové expresi a jejímu ovlivnění antidepresivy. Rozebrány jsou zde nejprozkoumanější a nejdiskutovanější ovlivněné faktory. Z důvodu šíře tématu a rozsahu práce, není možné obsáhnout veškeré současné poznatky o všech antidepresivech. Pozornost je proto vždy zaměřena na nejvíce používaná, nebo aktuálně diskutovaná psychofarmaka, které lze využít pro léčbu depresivních poruch. 10

11 2. Depresivní poruchy, hypotézy patogeneze depresivních poruch, antidepresiva 2.1. Depresivní poruchy Depresivní poruchy se řadí mezi afektivní poruchy. Afektivní poruchy se vyznačují patologicky změněnou afektivitou, která se projevuje poklesem nálady - depresí, nebo (méně často) její elací - mánií. Může se vyskytovat ve dvou formách, jako monopolární (častější), nebo bipolární porucha (střídají se depresivní a manické či hypomanické epizody). Jedná se o závažné dlouhotrvající psychické poruchy, u pacientů dochází ke snížení nebo úplné ztrátě potěšení, trvale pokleslé náladě a patologickému smutku. (Fišar, 2009) 2.2. Hypotézy patogeneze deprese Patogeneze depresivních poruch nebyla dosud na molekulární a biochemické úrovni plně pochopena. (Fišar, 2005). Existuje ale mnoho hypotéz o možných příčinách vzniku, od kterých se dále odvíjí vývoj léčiv antidepresiv. Dlouhodobě nejpreferovanější je monoaminová hypotéza, podle níž jsou depresivní poruchy zapřičiněny nízkými hladinami monoaminů serotoninu, noradrenalinu a dopaminu v CNS (Carlsson et al., 1969; Schildkraut et Kety, 1967). Jedná se o nejstarší hypotézu. Souvislost mezi monoaminy a depresívními poruchami byla náhodně objevena již v padesátých letech minulého století ve spojitosti s léčbou reserpinem (lékem na vysoký tlak). Tento lék vyvolává snížení monoaminů na synapsích. U 15 % pacientů se po medikaci reserpinem rozvinula depresivní porucha. Naopak léky, jejichž vedlejším účinkem bylo zamezení degradace monoaminů - inhibicí monoaminooxidázy, měly opačný efekt. U některých depresivních pacientů došlo ke zlepšení stavu (Nemeroff, 1998). Mezi novější směry patří glutamátová hypotéza založena na poznatku, že při depresivní poruše dochází k nefunkčnosti glutamátové signalizace, která vede k poškození neuroplasticity (Sanacora et al., 2012; Duman, 2014). Tato hypotéza nabyla na významu po zjištění, že nitrožilní podání ketaminu antagonisty NMDA receptoru, vede k okamžitému antidepresivnímu efektu u pacientů rezistentních vůči antidepresivní léčbě (Berman et al., 2000). Další hypotéza souvisí s neuronální plasticitou. Podle této teorie depresivní poruchu způsobuje poškození plasticity neurálních okruhů a spojení. Dochází ke snížení hipokampální neurogeneze, dendritického větvení a ztrátě dendritických synapsí (Serafini, 2012). 11

12 Příčinou depresivní poruchy mohou být i problémy s cholinergně adrenergní rovnováhou. U poruchy je pozorována spojitost s hyperaktivitou cholinergního systému a hypoaktivitou noradrenergního systému (Janowsky et al., 1972; Drevets et al., 2013; Mineur et Picciotto, 2010). Podle anhedonicky - opioidní hypotézy má hlavní úlohu v depresivní poruše opioidní systém, a to konkrétně opioidní receptory a downregulace hladiny dopaminu vyvolaná dynorfinem, který je uvolňován vlivem stresu (Knoll et Carlezon, 2010). Další možnou příčinou depresivní poruchy je dysregulace hypotalamo hypofyzární - adrenergní osy (HPA), která se uplatňuje při stresové odpovědi (Holsboer et Ising, 2008; Sickmann, 2014; Nestler, 2002). Podle hypotézy související s neuroinflamací přispívají k patofyziologii depresivních poruch proinflamatorní účinky a kynureninové dráhy (Raedler, 2011). Obr. 1. Hypotézy patogeneze depresivních poruch (převzato a upraveno z Dale et al., 2015) 12

13 2.3. Antidepresiva Antidepresiva jsou psychofarmaka, která se užívají ke zmírnění symptomů klinické deprese. Z chemického hlediska se jedná o látky s amfifilní povahou, která jim umožňuje navázat se na určitá proteinová vazebná místa. Mohou se také hromadit v lipidové dvojvrstvě. Při interakci lipidu s antidepresivem může dojít k ovlivnění interakce lipidu s proteinem a v návaznosti s tím ke změně dostupnosti receptorových vazebných míst nebo dostupnosti fosfolipidů, které jsou substráty fosfolipáz (Fišar, 2005). Jedná se o nejpoužívanější léky v psychiatrii. Jejich hlavní indikací jsou depresivní poruchy, používají se však také u úzkostných poruch, neurodegenerativních onemocnění, nespavosti a dalších poruch. 13

14 3. Rozdělení antidepresiv podle způsobu účinku Antidepresiva můžeme rozdělit podle primárního biochemického účinku na několik skupin. Na zvýšení koncentrace monoaminů v mozku působí inhibitory zpětného vychytávání monoaminů a inhibitory degradace monoaminů. Přímý účinek na receptory vykazují agonisté a antagonisté receptorů. Dalším mechanismem je postreceptorové působení na další složky transdukčního signálu, které jsou inhibovány, nebo stimulovány Inhibice zpětného vychytávání monoaminů Primárním mechanismem účinků těchto antidepresiv je inhibice zpětného vychytávání monoaminů ze synaptické štěrbiny do presynaptické části v synapsích CNS (Praško et al., 2003). V synaptické štěrbině se tak zvyšuje koncentrace monoaminů a normalizuje se jejich deficit v CNS. Zvýšení koncentrace vede dále k přenosu signálu postsynaptickými strukturami do jádra, zapojení druhých poslů (př. camp, inositoltrifosfát) a dochází k fosforylaci G proteinů. Při dlouhodobém užívání antidepresiv je ovlivněn i adenylylcyklázový systém (subsenzitivita) a receptory, u kterých je snižována patologická hypersenzitivita - dochází k dowregulaci. Ovlivňovány jsou presynaptické α2-adrenergní receptory, postsynaptické β1-adrenergní receptory a dochází ke zvýšení hustoty GABA A receptorů (Janů et Racková, 2007). Inhibitory zpětného vychytávání mohou na monoaminy působit selektivně, kombinovaně nebo neselektivně Inhibitory zpětného vychytávání monoaminů se specifickým účinkem Účinkují vždy na konkrétní neurotransmiter. Patří sem inhibitory zpětného vychytávání serotoninu SSRI (Selective Serotonin Reuptake Inhibitor), inhibitory zpětného vychytávání serotoninu se zdvojeným účinkem SARI (Serotonin Antagonist and Reuptake Inhibitor), inhibitory zpětného vychytávání noradrenalinu - NARI (NorAdrenaline Reuptake Inhibitor) a inhibitory zpětného vychytávání dopaminu - DARI (DopAmin Reuptake Inhibitor) SSRI SSRI jsou nejčastěji předepisovanými psychofarmaky při depresivních poruchách. Základním mechanismem jejich účinku je inhibice zpětného vychytávání neurotransmiteru serotoninu presynaptickou membránou neuronu. Jejich vlivem dochází ke zvýšení množství serotoninu na synapsích a zvýšení serotoninové transmise stimulací serotoninových drah, které vede ke zvýšení odpovědi postsynaptických neuronů v hipokampu. (Höschl, 2015). 14

15 Tímto mechanismem působí proti pravděpodobné příčině depresivní poruchy - poklesu serotoninu na synapsích. Selektivnost působení SSRI na serotoninový transport je dána modulací presynaptického serotoninového transportéru (SERT). SSRI na tento transportér působí selektivně díky odlišnosti od dalších monoaminových transportérů (noradrenalinového, dopaminového) (Barker et Blakely, 1995). SERT je molekulárním komplexem, obsahuje enzym a několik vazebných míst (Barker et Blakely. 1995; Leonard, 1996; Stahl, 1996). Příslušným enzymem je Na/K ATPáza, vazebná místa jsou určena pro serotonin, sodíkový ion a SSRI. Funkcí vazebných míst je zvýšení afinity transportéru k serotoninu vlivem navázání sodíku (pozitivní alosterická modulace), nebo naopak snížení afinity transportéru k serotoninu v případě navázání SSRI. Inhibice SERT je považována za hlavní mechanismus účinku těchto antidepresiv (Stahl, 1998). SERT se nachází na terminálním konci presynaptického axonu serotoninových neuronů (Barker et Blakely, 1995; Feighner et Boyer, 1996; Stahl, 1996) a jeho funkcí je navázání uvolněného serotoninu ze synaptické štěrbiny a uložení pro další použití. V případě inhibice SERT dochází k hromadění serotoninu v synapsi (Barker et Blakely, 1995). Takto zvýšená mimobuněčná koncentrace vede následně k větší aktivaci všech typů serotoninových receptorů v mozku. Efekt může být ještě zesílen současným působením antagonistů presynaptických α2-adrenoreceptorů nebo inhibitorů monoaminooxidázy. Při dlouhodobém podávání SSRI dochází k adaptivním změnám, které zapříčiňují zvýšenou serotonergní transmisi (Fišar, 1998). K ovlivnění receptorů (především downregulaci) dochází až při trvale zvýšené koncentraci monoaminů v synapsích (Janů et Racková, 2007). V souvislosti s ovlivněním depresivních a úzkostných poruch je zřejmě nejdůležitější působení SSRI na 5-HT 1A receptory (Stahl, 2000). Významný pokles počtu těchto receptorů byl zaznamenán v mozcích sebevrahů. Zároveň bylo zjištěno, že k jejich downregulaci dochází vlivem kortikosteroidů a sociální izolace. SSRI (a agonisté 5-HT 1A ) slouží k zabránění tohoto efektu. 5-HT 1A receptory mají důležitou úlohu v serotonergním spojení tří základních struktur podílejících se na regulaci afektivity. Mezi tyto struktury patří hipokampus slouží jako brána ohrožení, má vliv na rozvoji depresivní poruchy; amygdala a přilehlá jádra podílí se na rozvoji strachu a úzkosti (paměťové emoční centrum); nucleus raphe a periakveduktární šeď podílí se na rozvoji panických stavů (Höschl, 2005). Desenzitizace 5-HT 1A receptorů nastává pravděpodobně vlivem poklesu v G proteinech, které souvisí se systémem druhých poslů. 15

16 Působení SSRI na další podtypy serotoninových receptorů je spíše nepříznivé a vede k nežádoucím vedlejším účinkům. Velmi často se diskutuje o problematičnosti současné aktivace 5-HT 2A receptorů, která vede k nespavosti (na úrovni limbického systému) a poruchám sexuální funkce (na úrovni míchy). Bylo zjištěno, že při inhibici 5-HT 2A (případně 5-HT 2C ) se tyto vedlejší účinky nevyskytují, nebo jsou značně omezeny. K sexuálním dysfunkcím dochází pravděpodobně vlivem narušení vzájemného vztahu mezi serotoninem (inhibuje sexuální funkce) a dopaminem (zvyšuje sexuální funkce). To je způsobeno vlivem disinhibice serotonergních drah inervujících mezolimbické dopaminové systémy. Tuto teorii potvrzují i pozorování, kdy po podání antagonistů 5-HT 2 došlo k odstranění dysfunkce a zároveň, při terapii psychofarmaky s antagonistickým efektem na 5-HT 2 receptory, se tyto vedlejší účinky neobjevily (Balon, 1997; Stein et Hollander, 1994). S nespavostí pravděpodobně souvisí stimulace 5-HT 2 receptorů ve spánkových centrech v mozkovém kmeni. Jedná se o dráhu projektující se do cholinergních neuronů v tegmentu. Stimulace 5 - HT 2 receptorů v serotonergní dráze projektující se do bazálních ganglií může způsobit akatizii. Příčinou je inhibice uvolňování dopaminu serotoninem (Bersani et al., 1990). S 5-HT 2 receptory souvisí i krátký nárůst úzkostnosti na začátku užívání. Důvodem je stimulace 5-HT 2 v dráze projektující se do hipokampu a limbického kortexu (Gorman et al., 1989). Stimulace 5-HT 3 receptorů v drahách, které zasahují centrum zvracení v mozkovém kmeni, hypotalamus a střevo, může vést k dalším vedlejším účinkům projevujících v gastrointestinálním traktu (Costa et al., 1990). Aktivací těchto drah dochází k nevolnosti, snížení hmotnosti a celkové ztrátě apetitu. Účinnými látkami SSRI jsou escitalopram (léky: Escitalopram, Elicea, Esoprex, Cipralex), citalopram (Citalopram, Citalec, Seropram), paroxetin (Seroxat, Romood), fluoxetin (Deprex, Prozac), fluvoxamin (Fevarin), fluoxetine, sertraline, atd SARI SARI jsou antidepresiva se zdvojeným serotonergním působením. Vychytávají serotonin na presynaptické membráně a vážou se jako antagonisté na 5-HT 2 receptory na postsynaptické membráně. Právě účinek na 5-HT 2 receptory je jedinou odlišností od SSRI. Díky němu ale SARI nevykazují vedlejší účinky typické pro SSRI nespavost, sexuální dysfunkce, nebo krátký nárůst úzkostnosti (Stahl, 1998). Účinnou látkou je trazodon (Trittico) a nefazodon, který však v ČR není dostupný. 16

17 NARI a DARI Inhibitory NARI selektivně zabraňují vychytávání noradrenalinu zpět do nervové buňky, z které byl uvolněn. Důsledkem toho může noradrenalin působit déle na receptory cílové nervové buňky. Hlavním mechanismem účinku je ovlivnění noradrenalinového transportéru, ke kterému mají NARI vysokou afinitu. Malou afinitu vykazují také vůči serotoninovým, dopaminovým, muskarinovým a α-adrenergním receptorům. Bylo zjištěno, že inhibice zpětného vychytávání noradrenalinu může vést ke zlepšení symptomů depresivní poruchy, největší zlepšení bývá v nárůstu energie, zájmu, koncentrace a motivace, nebo ústupu beznaděje (efekt odpovídá účinkům noradrenalinu). Vhodnými jsou proto pro pacienty se souběžnou úzkostí (DeBattista et Schatzberg, 2000). Jako vedlejší účinek se může objevit vyšší krevní tlak. Účinnými látkami jsou reboxetin (Edronax, Vestra) a atomoxetin. Mechanismem účinku antidepresiv na bázi DARI je inhibice zpětného vychytávání dopaminu. Toho je dosaženo opět cílením na dopaminový transportér a jeho inhibicí. Tento efekt vede ke zvýšení dopaminové neurotransmise. Pro léčbu afektivních poruch nejsou tolik používané, většinou se užívají kombinované léky. Na tomto principu účinku pracuje např. amineptin (ač řazen mezi TCA). Při dlouhodobém užívání způsobuje také downregulaci D 2 a β a α2 adrenergních receptorů (Garattini, 1997) Inhibitory zpětného vychytávání s duálním kombinovaným účinkem Vývoj duálních antidepresiv byl motivován snahou zvýšení účinku léčby a známými údaji o zvýšení účinnosti kombinace serotonergně a noradrenergně působících antidepresiv, zejména fluoxetinu a desipraminu, a také vyššího účinku klomipraminu v porovnání s paroxetinem a citalopramem. Patří sem inhibitory zpětného vychytávání serotoninu a noradrenalinu SNRI (Serotonin and Noradrenaline Reuptake Inhibitors), ale i inhibitory zpětného vychytávání dopaminu a noradrenalinu DNRI (Dopamine and Noradrenaline Reuptake Inhibitors) SNRI Mechanismem účinku je inhibice zpětného vychytávání serotoninu a noredrenalinu. Účinky často závisí na podávané dávce (Stahl, 1998). Při malých dávkách je účinek ekvivalentní SSRI - dochází k inhibici zpětného vychytávání serotoninu. Při vyšších dávkách je inhibováno i zpětné vychytávání noradrenalinu a při vysokých dávkách se objevuje i inhibice zpětného vychytávání dopaminu (Bolden-Watson et Richelson, 1993). 17

18 Účinnými látkami jsou venlafaxin, milnacipran a duloxetin, nebo sibutramin (původně vyvinutý pro léčbu obezity) DNRI Mechanismem účinku těchto léčiv je inhibice zpětného vychytávání dopaminu a noradrenalinu. Nejznámějším a u nás jediným dostupným zástupcem je Bupropion. Jeho vlivem dochází k aktivaci dopaminového mezolimbického systému. Jedná se o systém projektující se z ventrální tegmentální oblasti do nucleus accumbens a dalších oblastí limbického systému, podílí se na reakci na odměnu prostřednictvím libých pocitů. Kromě zpětného vychytávání může Bupropion i zvyšovat syntézu dopaminu (Češková, 2011) TCA Tricyklická antidepresiva TCA (TriCyclic Antidepressant) jsou starším typem psychofarmak, jejichž význam byl do jisté míry upozaděn po objevu účinnosti látek na bázi SSRI, které mají nižší riziko nežádoucích vlivů na pacienta. Mezi terapeutické účinky TCA patří rovněž inhibice zpětného vychytávání monoaminů. Tato inhibice je neselektivní dochází k inhibici zpětného vychytávání serotoninu, noradrenalinu i dopaminu. Kromě těchto účinků působí i na řadu receptorů. Mezi ty patří acetylcholinové muskarinové receptory, α1,2-adrenergní receptory, histaminové H 1 receptory, NMDA receptory a další (Gillman, 2007; Fišar et al., 2009). Z důvodu takto širokého spektra účinků mohou být využity u více poruch, současně ale dochází k indukci mnoha negativních vedlejších účinků a rizikem užívání jsou i mnohé další interakce s jinými léčivy. Mezi další účinky TCA patří i silná inhibice sodíkových (Pancrazio et al., 1998) a L- typu vápníkových kanálů (Zahradník et al., 2008). Tento efekt může být při vyšších dávkách fatální v souvislosti s kardiotoxicitou, která nastává vlivem guinidinového efektu. Při předávkování dochází ke zpomalení intraventrikulárního vedení, které může vést až k úplné srdeční blokaci (Feighner, 1999). Anticholinergní účinky TCA rovněž při vyšších dávkách zapříčiňují zpomalení gastrointestinální aktivity, což prodlužuje absorpci léčiva a ve spojení s toxicitou metabolitů TCA vedou ke komplikacím s předávkováním (Abdolahi et Nasalou, 2014). Terapeutické hladiny dávkování jsou proto velmi omezené. Větší riziko nepříznivých efektů těchto antidepresiv ovšem neznamená nižší účinnost TCA oproti v současnosti preferovaným antidepresivům skupiny SSRI. I vzhledem k širokému spektru účinků se vědci k výzkumu TCA vracejí. Lepší pochopení všech účinků by mohlo přispět k pokroku v porozumění a léčbě depresivních poruch (Cottingham et al., 2014). Účinnými látkami jsou např. imipramin, nortriptylin, nebo amitriptylin. 18

19 Další léčiva působící na monoaminový systém Mezi inhibitory zpětného vychytávání monoaminů patří i třezalka tečkovaná (Hypericum perforatum). Antidepresivně zde působí především hyperforin. Její účinek není tolik specifický, blokuje zpětné vychytávání serotoninu, noradrenalinu, dopaminu, GABA a glutamátu. Její další účinou látkou je i hypericin inhibitor dopamin β-hydroxylázy. Rizikem užívání třezalky je její fototoxicita při vyšším dávkování. Důvodem je indukce enzymu 3A4 cytochromu P450 (Fišar et al., 2009). Na monoaminový systém a zpětné vychytávání monoaminů necílí pouze jejich inhibitory. Příkladem je skupina psychofarmak SRE (Serotonin Reuptake Enhancer). Hlavním mechanismem jejich účinku je zvýšení zpětného vychytávání serotoninu. Zástupcem je např. Tianeptin. Kromě zvýšení zpětného vychytávání serotoninu se podílí i na zlepšení jeho administrace. Tyto účinky nemají žádný efekt na serotoninové postsynaptické systémy (Wilde et al., 1988). Díky absenci afinity k α1-adrenergním, muskarinovým a H 1 histaminovým receptorům postrádá různé vedlejší účinky běžné u jiných skupin (např. sedativní účinky v důsledku afinity k H 1 receptorům) (Wilde et al., 1988) Inhibice degradace monoaminů Princip účinku antidepresiv spojený s inhibicí degradace monoaminů souvisí s monoaminovou hypotézou a jejím cílem tedy je zvýšení koncentrace monoaminů v mozku. Zabránění metabolické degradace monoaminů v mozku může probíhat např. inhibicí monoaminooxidázy (MAO) nebo činností enzymu katechol-o-metyltransferázy (COMT). Na principu inhibice monoaminooxidázy pracuje celá řada antidepresiv, jedná se o vůbec první antidepresiva, která byla klinicky použita (Fišar, 2016). MAO je flavoproteinový enzym patřící mezi (aminové) oxidoreduktázy (Fišar, 2016). Nachází se uvnitř neuronů v CNS a na vnější straně membrány mitochondrií. V organismu se podílí na degradaci biogenních aminů. Při reakci, která je katalyzována MAO, se jako vedlejší produkt vytváří peroxid vodíku (Fišar, 2016). Právě aktivita MAO a mitochondriální oxidativní fosforylace jsou hlavními zdroji H 2 O 2. MAO tedy výrazně přispívá k produkci ROS (Reactive Oxygen Species) a podílí se kromě monoaminové transmise i na tvorbě oxidativního stresu v mozku (Edmondson, 2014; Fišar, 2016). Inhibitory MAO se proto používají i k léčbě neurodegenerativních onemocnění jako Alzheimerova nebo Parkinsonova choroba (Benek et al., 2016). 19

20 V těle se MAO vyskytuje ve dvou izoformách MAO A a MAO B. Tyto formy se liší svým substrátem a inhibitorovou specifitou (Youdim et al., 2006; Fišar 2016). Geny pro MAO A i MAO B jsou lokalizovány na chromozomu X (Len et al., 1989) a jejich primární, sekundární i terciální struktury vykazují 70% sekvenční identitu. Rozdíly byly potvrzeny krystalograicky a biochemicky ve struktuře jejich aktivních míst (Edmondson et al., 2009; Binda et al., 2011). Díky těmto znalostem je umožněna nová syntéza specifických ligandů (Fišar, 2016). MAO A i MAO B rozkládají dopamin, tyramin a tryptamin. MAO A specificky deaminuje serotonin, noradrenalin a adrenalin. MAO B selektivně působí na rozklad 2- fenyletylaminu a benzylaminu. Při léčbě depresivních poruch se používají především MAO A inhibitory, které vykazují i anxiolytické účinky (Garieri et al., 2000). Inhibitory MAO B mohou být využity při léčbě Parkinsonovy choroby a dalších neurodegenerativních onemocnění (Bartolato et al., 2008, Youdim et al., 2006). Podle výše zmíněných účinků na jednotlivé typy MAO můžeme MAO inihibitory dělit na selektivní a neselektivní. Neselektivní inhibitory působí na MAO A i MAO B, selektivní pouze na jeden z nich. Selektivita je dána specifickými vazebnými místy na molekule enzymu, ke kterým se inhibitor může vázat. Při větších koncentracích inhibitoru se tato specifita ovšem často vytrácí (Naoi et al., 2016). Principem účinku inhibitorů je navázání na enzym a snížení jeho aktivity. Podle typu vazby je možné je rozdělit na reverzibilní a ireverzibilní. Reverzibilní inhibitory mohou být vypuzeny ze své vazby přebytkem substrátu daného enzymu. Ireverzibilní inhibitory naopak nemohou být vytlačeny žádnou další molekulou a aktivita enzymu se proto nemůže znovu obnovit. Jediným řešením je syntéza nové molekuly enzymu, což ale trvá 2-3 týdny (Ramsay et al., 2011). Při dlouhodobém podávání inhibitorů MAO vede zvýšená koncentrace katecholaminů k postupné downregulaci β-adrenergních receptorů a ke snížení aktivity adenylylcyklázy (Fišar et al., 2009). Bylo také zjištěno, že při dlouhodobé léčbě dochází k regulaci genové exprese 3 enzymů MAO A, MAO B i COMT (Chen et al., 2007). Mezi v současnosti používaná léčiva této skupiny patří RIMA reverzibilní inhibitory MAO A. Díky svému selektivnímu a dočasnému účinku jsou vhodnějšími, než dříve používané neselektivní inhibitory. Zástupcem je Moclobemid. 20

21 Na inhibici MAO se kromě primárních inhibitorů podílí i další látky. Inhibice se zde projevuje jako vedlejší efekt třeba při vyšších koncentracích (Fišar, 2011). Mezi další inhibitory MAO patří např. amfetamin - jedná se o slabý reverzibilní inhibitor. Snížení aktivity MAO bylo pozorováno i v mozku dlouhodobých kuřáků. V případě MAO A je toto snížení 30 %, u MAO B 40 %. Účinných složek v tabákovém kouři je více nejzásadnějšími jsou harman, norhaman a ß-carboline jedná se o reverzibilní inhibitory MAO A a MAO B (Truman et al., 2017) Přímé ovlivnění receptorů Receptory jsou specifická vazebná místa umístěná na cytoplazmatické membráně, v cytoplazmě, nebo buněčném jádře, která mají určité funkční vztahy. Pokud se na receptor naváže neurotransmiter nebo agonista, dochází ke změně propustnosti synaptické membrány pro určité ionty nebo ke specifickým změnám vlastností cílových buněk. V rámci těchto změn dochází k regulaci obecného metabolického stavu receptoru. Ovlivněna je syntéza, ukládání a uvolňování neurotransmiterů. Mění se také senzibilita receptorů, organizace a struktura cytoskeletu, dochází k ovlivnění genové exprese. V souvislosti s vnějšími podmínkami mají receptory schopnost přizpůsobit se a vyvážit různé změny prostředí. K tomu může dojít např. při změně dostupnosti neurotransmiterů. V této souvislosti může docházet k regulaci počtu receptorů i jejich vlastností (Fišar, 2005). Receptory mohou obsahovat iontový kanál, nebo vytvářet receptorový komplex, který kromě proteinu se specifickým vazebným místem obsahuje i transdukční prvek (obvykle G protein) a efektorový systém (iontový kanál, adenylylcykláza, fosfolipáza C) zajišťující buněčnou odezvu (Fišar, 2005). Jeden neurotransmiter většinou může působit na více podtypů receptorů, které se mohou (ale nemusí) lišit transdukčním prvkem a efektorovým systémem. V synapsích mohou být postsynaptické i presynaptické receptory. To umožňuje zpětnovazebné a křížové ovlivňování přenosu signálu (Fišar, 2005). Receptory jsou ovlivňovány jejich agonisty, nebo antagonisty, které se na ně navážou. Agonista je ligand, jenž po navázání na receptor spouští fyziologickou reakci, která je stejná jako při navázání endogenního ligandu. Antagonista naopak po vazbě na receptor fyziologickou odpověď nespouští a svým navázáním tak zamezuje vazbě přirozeného endogenního ligandu a aktivaci dráhy daného receptoru. Agonisty můžeme dělit na úplné, parciální částečné, případně inverzní. 21

22 Ovlivnění receptorů může probíhat i prostřednictvím alosterické modulace. V tomto případě se ligand váže mimo vlastní oblast receptoru, čímž způsobí konformační změnu a receptor se tak stává více (pozitivní alosterická modulace), nebo méně (negativní alosterická modulace) afinitním ke svému ligandu Ovlivnění serotoninových a noradrenalinových receptorů Působení na tyto receptory bylo již mnohokrát zmíněno v kapitole o ihibitorech zpětného vychytávání monoaminů. S antidepresivním efektem souvisí především stimulace 5-HT 1A receptorů, která při delším podávání vede k desenzitizaci těchto receptorů a v důsledku toho ke zvýšení neurotransmise. Současně je vhodné antagonistické působení na další podtypy 5-HT receptorů především 5-HT 2 a 5-HT 3. Tato psychofarmaka se zdají být vhodná jako doplňující léčba. Patří mezi ně např. trojité inhibitory zpětného vychytávání, atypická antipsychotika nebo multimodální antidepresiva např. Vilazodon, Vortioxetin (kombinaují působení na 5-HT receptory a inhibice SERT) (Dale et al., 2015). K nedostatečnému uvolňování neurotransmiterů v limbickém systému může dojít i při větší senzitivitě a denzitě presynaptických α2-adrenoceptorů. Inhibice těchto receptorů vede k lepšímu noradrenergního přenosu (Fišar et al., 2009) NaSSa noradrenergní a specificky serotonergní antidepresiva NaSSa (Noradrenergic and Specific Serotonergic Antidepressant) působí antagonisticky na α 2-adrenergní, 5-HT 2 a 5-HT 3 receptory. Díky antagonismu α 2 - receptorů, který ruší inhibici serotoninové a noradrenalinové neurotransmise, vykazují proadrenergní a proserotonergní účinky. Protože současně působí antagonisticky i na 5-HT 2 a 5-HT 3 receptory, neobjevují se nežádoucí účinky spojené se stimulací těchto receptorů. Zároveň působí silně antihistaminicky, může se proto objevit nárůst hmotnosti, případně sedace. Účinnou látkou je např. mirtazapin (Stahl, 1997, 1998) Ovlivnění dopaminových receptorů Ve výzkumech byly zjištěny korelace mezi depresivními poruchami a změnami aktivity receptorů D2 a D3 (Willner et al., 2005). U dopaminových receptorů D2 a D3 byla pozorována (post mortem) zvýšená senzitivita. Velká hustota zejména D3 autoreceptorů byla nalezena v limbické kortikální oblasti. Tyto receptory při své stimulaci inhibují syntézu a uvolňování dopaminu (Kerwin, 2000). V souvislosti s těmito poznatky byla vyvinuta psychofarmaka se selektivním antagonistickým působením na D2 a D3 receptory. Mezi ně patří např. Amisulprid. Tento lék 22

23 vykazuje sedmkrát vyšší afinitu k D3 receptorům než k D2 receptorům. V případě autoreceptorů je tato afinita vyšší sedmnáckrát (Scatton et al., 1997). Při podání malých dávek proto dochází k inhibici hlavně presynaptických dopaminových autoreceptorů, což vede k dopaminergní aktivaci v limbickém systému (včetně oblasti nucleus accumbens) a tedy i antidepresivním účinkům. Při vyšších dávkách jsou potom inhibovány i postsynaptické receptory, následkem je potlačení pozitivních schizofrenních symptomů (Sokoloff et al., 2006). V souvislosti s léčbou depresivních poruch byl výzkum zaměřen i na agonisty D3 receptorů, např. Pramipexol (lék používaný u Parkinsonovy choroby) nebo 7-OH-DPAT. Při studiích na krysách byla u obou přípravků pozorována indukce dlouhotrvajících změn, podobných těm, které se objevovaly u již zavedených antidepresiv (Breuer et Olivier, 2009). Na rozvoji depresivní poruchy se zřejmě podílí i zvýšená hustota D1 receptorů. Indukována je vlivem stresu. Aplikací určitých antidepresiv je možné hustotu těchto receptorů potlačit (Ossowska et al., 2002). Léčba na tomto principu se používá zejména u jasných symptomů anhedonie a apatie. (Elhwuegi, 2004) Ovlivnění glutamátových receptorů Cílení na NMDA (N-Methyl-D-Aspartate) receptory a modulaci dalších glutamátových receptorů souvisí s glutamátovou teorií deprese. Mezi nejvíce zkoumané látky patří v této souvislosti ketamin. Jedná se o neselektivního antagonistu glutamátových NMDA receptorů, u kterého byly pozorovány rychlé antidepresivní účinky. V této souvislosti se pozornost zaměřila na glutamátové a GABA (Gamma-AminoButyric Acid) systémy. Výzkum a aplikace ketaminu však byla omezena kvůli možným nepříznivým vedlejším účinkům (Costi et al., 2015). Ty zatím nejsou dostatečně prostudovány. Ketamin se k NMDA receptorům váže v jejich otevřeném stavu. Dostane se dovnitř kanálového póru a po uzavření kanálu a reaktivaci receptoru endogenním ligandem, pomalu disociuje (Mealing et al., 1999). Zdá se, že ketamin přednostně zasahuje GABAergické interneurony, a to z důvodu větší metabolické aktivity oproti pyramidálním neuronům je větší pravděpodobnost, že NMDA receptory budou v otevřeném stavu. Účelem inhibice NMDA receptorů má být ochrana interneuronů před aktivací a nastartováním akčních potenciálů (Duman, 2014). Při léčbě ketaminem dochází také ke zvýšení signalizace přes postsynaptické AMPA receptory a narůstá množství dendritických spojení v kortikální vrstvě V pyramidálních neuronů (Autry et al., 2011). 23

24 Podle současných poznatků se zdá, že ovlivnění synaptické aktivity ketaminem probíhá především přes její normalizaci a ustálení v optimální hladině. Dalším efektem je náprava deficitů v dendritickém větvení a redukce anhedonie, která je způsobena vystavením se chronickému stresu. Za tyto účinky je alespoň z části zodpovědná aktivace dráhy mtor a neurotrofický faktor BDNF (obojí je spojeno s formováním nových synapsí) (Duman, 2014; Autry et al., 2011). Ketamin aktivuje i gen ARC, který downreguluje AMPA receptory. Mezi další cíle ketaminu patří σ receptory (Robson et al., 2012), 5-HT 1B receptory (Yamanaka et al., 2014) nebo monoaminové transportéry (Nishimura et al., 1998). 5-HT receptory jsou zřejmě pro antidepresivní účinky nezbytné, při výzkumech se zvířaty s touto deprivací k antidepresivnímu působení nedošlo (Gigliucci et al., 2013). Podle současných poznatků se zdá, že antidepresivní účinky mají i metabolity ketaminu. Na bázi ketaminu je i strategie vyvinout agenty, které budou cílit na určité podjednotky NMDA receptorů. NMDA receptor je tetramer obsahující dvě hlavní podjednotky GluN1 a GluN2. Každá z těchto podjednotek má ještě několik dalších variant, GluN1 8 variant, GluN2 4 varianty (Pochwat et al., 2014). V tomto směru byla v preklinických studiích pozorována antidepresivní aktivita selektivních antagonistů GluN2B. Účinek se navíc obešel bez dalších psychomimetických vedlejších efektů (Serafini et al., 2013; Pochwat et al., 2014). Modulaci NMDA receptorů lze provádět i přes jejich glycinové koagonistické vazebné místo. Testován byl např. GLYX 13 (rapastinel) tetrapeptid, funguje jako parciální agonista zmíněného místa (Moskal et al., 2014). Výsledky různých výzkumů a měření, které byly již provedeny, zatím nejsou dostatečně reprezentativní často z důvodu malých klinických studií nebo nekompaktnosti jednotlivých výsledků. Objasnění všech účinků ketaminu proto vyžaduje další výzkum. Nejasnosti zůstávají např. i v ovlivnění dalších možných cílů. Otázkou je také účinnost NMDA modulátorů a jejich vedlejší účinky, respektive jejich absence (Dale et al., 2015). Ovlivnění glutamátové transmise může zřejmě probíhat i přes glutamátové receptory mglu5. Tyto receptory jsou funkčně i fyzicky spojeny s NMDA receptory a jejich prostřednictvím je možné dosáhnout bezpečnější regulace NMDA receptorů. Díky současné regulaci AMPA receptorů se mohou podílet i na regulaci synaptické plasticity. Mezi další podtypy patří mglu2/3, které jsou exprimovány presynapticky a ovlivňují uvolňování glutamátu. V klinické praxi jsou zatím modulátory mglu Decoglurant (negativní alosterický 24

25 modulátor mglu2) a Basimglurant (negativní alosterický modulátor mglu5) (Quiroz et al., 2014) Ovlivnění hypotalamo hypofyzární - adrenergní osy (HPA osy) Vývoj možných léčiv na tomto principu spočívá v předpokladu (hypotéze), že při depresivní poruše dochází k dysregulaci HPA osy, která je způsobena vlivem stresu. Tato hypotéza je podložena výskytem hyperaktivity nadledvin, zvýšenou odpovědí na stres a vysokými hladinami CRF (Corticotropin Releasing Factor) u pacientů s depresí. V této souvislosti byli testováni CRF a NK (NeuroKinin) receptoroví agonisté. V klinickém testování však neuspěli. Zdá se, že tyto mechanismy jsou sice důležité pro etiologii deprese, cílit na ně v léčbě ale není vhodné (Binneman et al., 2008) Ovlivnění GABA receptorů Vychází z předpokladu spojení depresivní poruchy se sníženou GABA neurotransmisí v kortikálních okruzích (Pehrson et al., 2015). Tato hypotéza je podpořena pozorováním snížené hladiny GABA u některých pacientů s depresí. Zatím jsou v této souvislosti zkoumány GABA A modulátory a GABA B antagonisté. GABA A a GABA B receptory se od sebe liší. GABA A patří mezi rychle konající receptory s iontovými kanály. Mají pentamerickou strukturu a jsou tvořeny rodinou s 19 homologními geny. Tyto geny jsou rozděleny podle stupně sekvenční identity na různé podjednotkové rodiny. Obsahují po dvou kopiích α a β podjednotek a jedné kopii jednoho z dalších typů podjednotek. Přesná forma struktury receptoru závisí např. na oblasti mozku nebo věku. V případě GABA A se léčiva mohou vázat na tři hlavní vazebná místa pro agonisty a antagonisty, na benzodiazepinové místo pro pozitivní alosterické modulátory (PAM), nebo picrotoxinové místo pro negativní alosterické modulátory (NAM) (Olsen, 2018). GABA B receptory patří mezi pomalé receptory, které jsou spojeny s G proteiny. Souvislost mezi GABA B receptory a depresivními poruchami byla pozorována předními neurofarmakology při experimentech se zvířaty antidepresivní léčba, včetně elektrokonvulzivní terapie, zde působila na zvýšení exprese a funkce GABA B. Obecně platí, že antidepresivní účinky vyvolávají antagonisté GABA B. Stávají se proto atraktivními cíli pro vývoj nových psychofarmak. Agonisté a pozitivní alosterické modulátory GABA B naopak působí prodepresivně. Pozorovány byly rovněž rozdíly v úlohách izoforem GABA B1a a GABA B1b v systému odměn. Pro přesné pochopení mechanismů jejich účinku budou nezbytné další výzkumy. Klíčové bude zřejmě pochopit lokalizaci různých izotypů v 25

26 dopaminergních a serotonergních systémech a také zapojení do vlivu dynamiky dopaminu při stresu a administraci psychofarmak. V tuto chvíli je již několik sloučenin v preklinickém testování. V klinickém testování zatím žádné nejsou (Jacobson et al., 2018) Ovlivnění opioidních receptorů Vývoj psychofarmak na tomto principu souvisí s klíčovou úlohou opioidního systému u anhedonie (jednoho ze symptomů depresivní poruchy). Bylo zjištěno, že při stresu dochází k indukci uvolňování dynorphinu, který aktivuje κ opioidní receptory a snižuje hladiny dopaminu (Knoll et Carlezon, 2010). Bylo potvrzeno, že κ opioidní agonisté indukují depresivní poruchu. Možným řešením jsou κ opioidní anatagonisté a nociceptinoví antagonisté (nociceptinový receptor se podílí na naučení strachu nebo pocitu bolesti) (Dale et al., 2015). Při stresu narůstá hladina dynorfinu (endogenní ligand κ opioidního receptoru). U lidí tento ligand způsobuje pocit dysforie. Preklinické studie prokázaly, že dynorfin může zapříčinit anhedonii tak, že sníží uvolňování dopaminu v nucleus accumbens (Knoll et Carlezon, 2010). V této souvislosti byly vyvinuty a pro doplňující terapii testovány Buprenorfin (parciální agonista μ opioidního receptoru a κ opioidní antagonista) a Samidorfan (μ opioidní antagonista) (Dale et al., 2015) Ovlivnění neuroinflamace Výzkum v této oblasti je založen na poznatku zvýšené hladiny pro-inflamatorních cytokinů v séru konkrétně IL-6 a TNFα (Dowlati et al., 2010) a také dysregulace v kynurenické dráze. Testovány byly COX-2 inhibitory (inhibitory cyklooxygenázy -2), které inhibují produkci pro-inflamatorních cytokinů a prostaglandinu. Nejvíce prostudován byl celecoxib, u nějž byla pozorována indukce antidepresivního efektu v kombinaci s léčbou reboxetinem (Muller et al., 2006), fluoxetinem (Akhondzadeh et al., 2009) a sertralinem (Abbasi et al., 2012). Při doplňující léčbě byla pozorována významná korelace s ústupem depresivních symptomů po šesti týdnech léčby bylo pozorováno snížení hladiny IL-6. V preklinickém výzkumu došlo vlivem celecoxibu k umocnění efektu na kortikální hladiny noradrenalinu a serotoninu, což by mohlo podpořit jejich antidepresivní účinek. Tyto testy byly provedeny u krys (Johansson et al., 2012). Možnými léky jsou i TNFα protilátky. Podle dosavadních výsledků se ovšem zdá, že tyto látky nemají obecný účinek při léčbě rezistentní depresivní poruchy. Vhodné je ale jejich použití u pacientů s vysokou bazální hladinou inflamace (Raison et al., 2013). 26

27 3.4. Inhibice nebo stimulace dalších složek transdukce signálu Zahrnuje postreceptorové změny, které se mohou projevit změnami ve výskytu a funkci G-proteinů nebo enzymů, mezi které patří např. fosfolipáza, ATPáza, adenylylcykláza, guanylylcykláza nebo proteinkináza a další enzymy, které se uplatňují při syntéze a metabolismu neuromediátorů, včetně jejich uvolňování z presynaptických zakončení. Mezi postreceptorové změny, které mohou antidepresiva způsobovat, patří např. odpojení β-adrenergních receptorů od G s, zvýšení GTPázové aktivity Ga o, snížení hladin Ga s a Ga i, inhibice katabolismu camp, nebo změny aktivity proteinkináz závislých na camp. V souvislosti s postreceptorovými změnami se velmi často diskutuje o účincích lithia, a dalších stabilizátorů nálady, jako třeba Karbamazepinu nebo Valproátu (Fišar et al., 2009) Lithium a další stabilizátory nálady Lithium patří mezi stabilizátory nálady. Je vůbec prvním stabilizátorem nálady, u kterého byla prokázána účinnost v léčbě bipolární poruchy (Shou, 2001). Vykazuje výrazné účinky v léčbě i prevenci manických i depresivních epizod u bipolární poruchy (BP). Významnějším se zdá být jeho antimanické působení (Bauer et Mitchner, 2004; Baldessarini, 2013). Do této chvíle je první volbou pro léčbu BP a doporučuje se i jako doplňující léčba k monoaminovým antidepresivům pro pacienty rezistentní k léčbě (Bauer et al., 2010). Velká účinnost lithia byla pozorována např. ve snížení rizika sebevražd (Kovacsics et al., 2009). Navzdory mnoha pozitivním efektům se u lithia může objevit i mnoho nežádoucích efektů, jako např. zvyšování hmotnosti, selhání ledvin, diabetes insipidus, nebo problémy se štítnou žlázou (zbytnění nebo naopak hypofunkce) (Adityanjee et Thampy, 2005; Lazarus, 2009; Werneke et al., 2012). Nástup žádaných účinků zároveň může trvat až dva měsíce, což je problematické, pokud je třeba rychle zabírající léčba (Gershon et al., 2009). Z těchto důvodů je třeba pokračovat ve výzkumu a snažit se vyvinout léčiva, která budou mít stejně příznivé účinky jako lithium, ale bez jeho vedlejších efektů. Aby se tak mohlo stát, je nutné porozumět mechanismu jeho účinků a také ovlivňujícímu prostředí (např. genetickému pozadí). Vzhledem k druhu prvku, jakým lithium je, jsou jeho účinky poměrně překvapivé. Důvodem je podobný iontový rádius Li + a Mg + 2, zapříčiňující schopnost Li + soupeřit s Mg + 2, který je kofaktorem pro některé enzymy (Freitas et al., 2006). Vzhledem k mnoha funkcím Mg + 2, vysvětluje tento mechanismus také spoustu vedlejších účinků lithia. Terapeutické působení lithia je závislé na jeho koncentraci v těle. Ideální rozmezí se pohybuje v rozmezí 0.6 až 1.2 mm. Hodnoty vyšší než 1.5 mm jsou pro lidské tělo již toxické. V tomto 27

28 terapeutickém rozmezí jsou inhibovány jen některé enzymy (Simard et al., 1989; Wolf et Cittadini, 2003; McKnight et al., 2012). Mezi ty patří fosfodiesterázy - fruktóza 1,6bifosfatáza (FBPáza), bisfosfátová nukleotidáza (BPNáza), inositol monofosfatáza (IMPáza) nebo také inositol polyfosfatázová-1-fosfatáza (IPPáza). Tyto enzymy mají společný sekvenční motiv (York et al., 1995; Gould, 2006) Kompetice lithia s hořčíkem rovněž způsobuje ovlivnění signálních transdukčních drah spojených s G-proteiny. Jedná se o ovlivnění vazby GTP a produkce camp přes inhibici adenylylcyklázy. Na zvířecích modelech byla pozorována lithiem indukovaná selektivní inhibice izoforem adenylylcyklázy, které jsou spojeny s antidepresivním chováním (Mann et al., 2008). Do účinnosti lithia je zapojena i fosfoinositidová dráha. Ta je aktivována receptory spojenými s G-proteinem, v některých případech ji mohou aktivovat i tyrozin kinázové receptory. Po aktivaci dráhy dochází k hydrolýze PIP 2 přes enzym fosfolipázu C (PLC). Ta produkuje IP 3 a DAG. IP 3 způsobuje uvolňování vápníku z endoplazmatického retikula do cytoplazmy, DAG cílí na aktivaci proteinkinázy C, čímž zasahuje další cíle. Recyklace myoinositolů do PIP 2 je umožněna enzymy IMPázou a IPPázou (Beridge et al., 1989). Tyto enzymy jsou inhibovány lithiem. To vede ke snížení hladin inositolu, tím k ovlivnění fosfoinositidových drah a následně i k ovlivnění neurotransmiterových systémů. Účinky na inositol, které se podobaly účinkům lithia, byly pozorovány i u dalšího stabilizátoru nálady Valproátu (O Donnel, 2000). Preklinické studie se na hypotéze ovlivnění inositolu shodují, klinické výsledky jsou rozporuplnější. U některých výzkumů bylo prokázáno snížení hladiny inositolu v důsledku užívání lithia, u jiných však nebyl pozorován žádný zvláštní efekt. V posledních letech se výzkum mechanismů účinků lithia více zaměřuje na ovlivnění enzymu GSK-3 (Glycogen synthase kinase 3). Funkce GSK-3 spočívá v deaktivaci glykogensyntázy (enzymu přeměňující glukózu na glykogen). Vlivem lithia dochází k inhibici GSK-3 enzymu. Tato inhibice může být přímá (Klein et Melton, 1996; Stambolic et al., 1996), nebo nepřímá. V případě přímé cesty k inhibici dochází pomocí kompetice lithia s hořčíkem, nepřímé inhibice je dosaženo zvýšením fosforylace GSK-3ß (Chalecka et al., 1999; De Sarno et al., 2002; Zhang et al., 2003). K fosforylaci GSK-3 dochází na N-terminálních serinech, 21 a 9 (Cohen et Frame, 2001; Gould, 2006). V některých drahách může inhibice regulována vazebnými proteiny. V těle se GSK-3 vyskytuje ve dvou izoformách - α a β. Ty vykazují ve své katalytické doméně 97% sekvenční homologii (Frame et Cohen, 2001). Patří mezi kinázy, 28

29 svou základní aktivitou v buňkách je mezi nimi ale poměrně unikátní. Při deaktivaci její funkce dochází k propagaci intracelulárních signálů. Prostřednictvím GSK-3 je ovlivněno mnoho signálních drah a buněčných funkcí. Mezi tyto dráhy patří např. AKT a Wnt. Dráha AKT a konkrétně enzym AKT (proteinkináza B) aktivuje PI3K (fosfatidylinositol-3-kináza). Tento enzym je sám modulován různými dráhami, k ovlivnění dochází i prostřednictvím inzulinu přes Trk receptory a BDNF přes TrkB receptory (Fayard et al., 2005; Gould, 2006). GSK-3 reguluje i Wnt signální dráhu (Gould, 2006). Tato dráha je zásadní při vývoji CNS, ale i při celkovém embryonálním a tkáňovém vývoji nebo rakovině (Clevers, 2006). GSK-3 je zde součástí komplexu, který provádí fosforylaci β-kateninu, čímž působí na jeho degradaci (Clevers et Nusse, 2012; Liu et al., 2012). β-katenin je zásadní složkou Wnt dráhy, v případě jeho nefunkčnosti je dráha zablokována a nedochází ke genové exprese s ní související. Naopak při inhibici GSK-3, dochází k inhibici degradace β-kateninu a tedy ke zvýšení β- kateninové genové exprese (Huang et Klein, 2004; Logan et Nusse, 2004). Kromě výše zmíněných účinků na signální dráhy má lithium pravděpodobně i neurotrofický a neuroprotektivní efekt. Neuroprotekce je zřejmě způsobena zvýšením hladiny proteinu BCL-2 (pozorováno v mozku myší a krys), což dále může vést ke zvýšené hipokampální neurogenezi a dendritickému větvení (Chen et al., 1999; Chen et al., 2000; Einat et al., 2003a, 2003b; Kim et al., 2004; Shim et al., 2013). Při dlouhodobé léčbě lithiem dochází v mnoha oblastech mozku (včetně hipokampu a frontálního kortexu) ke zvýšení hladiny faktoru BDNF (Fukumoto et al., 2001; Angelucci et al., 2003; Omata et al., 2008). Signalizace BDNF může být ovlivněna skrze inhibici GSK-3 (GSK-3 β), která může mít neurotrofický efekt (Chiu et Chuang, 2011). Přes GSK-3 mechanismus lithium ovlivňuje i serotonergní systém. V různých částech mozku (př. dorzální hipokampus nebo laterální hypotalamus) se zvyšují hladiny 5-HT a dochází také k ovlivnění cirkadiálních rytmů. Dalšími stabilizátory nálady používanými u afektivních poruch (především bipolární poruchy) jsou např. Valproát nebo Karbamazepin. Ty se používají v kombinaci s lithiem (velmi často), nebo samostatně. Karbamazepin i Valproát patří mezi antikonvulzanty. Jejich primárním účinkem je tedy blokace sodíkových kanálů, která probíhá preferenční vazbou k těmto kanálům v jejich inaktivní konformaci. To zabraňuje opakovanému a trvalému zapalování akčních potenciálů. Účinkem Karbamazepinu je ovlivňován i GABA systém. Dochází k působení na GABA A receptory, GABA transportér a GABA transaminázu. Mezi 29

30 další cíle může patřit i blokáda vápníkových kanálů SV2A a α2δ. Tímto mechanismem dochází k zamezení uvolňování glutamátu (Stafstrom, 2010; Rogawski, 2004). 30

31 4. Ovlivnění genové exprese antidepresivy Genová exprese je proces, kterým je v genu uložená informace převedena v reálně existující buněčnou strukturu nebo funkci, tedy protein, který genu odpovídá a je jeho funkční jednotkou. Bylo prokázáno, že při stimulaci nebo inhibici různých selektovaných receptorů nebo iontových kanálů, dochází k adaptivním změnám v signálních drahách, které jsou na tyto receptory či kanály napojeny. Společným cílem všech těchto drah je regulace genové exprese, která probíhá přes aktivaci proteinových rodin - transkripčních faktorů. Tyto faktory se vážou na specifické domény v oblasti promotorů a regulují mrna transkripci. Nejprozkoumanějším transkripčním faktorem, který se podílí na patofyziologii neuropsychiatrických (i neurodegenerativních) poruch a mechanismu psychotropních léků je protein CREB (campresponse element binding protein) (Cesare et al., 1999; Mayr et al, 2001; West et al., 2002; Lonze et al., 2002; Carlezon et al., 2005) CREB Ovlivnění regulace CREB může probíhat různými cestami, např. acetylací, ubiqitinací, glycosylací, nebo sumoylací. Nejznámější je ale fosforylace na residuu Ser133 pomocí proteinkináz (Pittenger et al., 2008; Malberg et al, 2005; Tardito et al, 2006; McClung et al, 2008). Při dlouhodobé léčbě antidepresivy byla zjištěna stimulace funkce CREB. Zároveň bylo pozorováno, že regulace CREB v mozku probíhá spíš přes jiné signální dráhy, než camp-dependentní dráhu (jak by bylo možné předpokládat). Již zmíněná fosforylace CREB na Ser133 byla v neuronech indukována aktivací proteinu MAP kinázy (aktivovaného Ras - mitogenem) a vápníkovo - kalmodulinových kaskád (Bito et al., 1996; Ghosh et al., 1994; Kasahara et al., 2001; Lee et al., 2005). Při chronické léčbě byla pozorována i významná aktivace ERK-MAP a CaM (calcium/calmodulin) kinázy IV. Současně dochází k indukci fosforylace CREB. U dlouhotrvající léčby lithiem byla naopak pozorována downregulace CREB fosforylace, stejně jako jeho exprese a aktivace v hipokampu (Tiraboschi et al., 2004; Tardito et al., 2007). Záleží na oblasti mozku, jak se aktivace nebo inhibice projeví. V některých oblastech (př. nucleus accumbens) aktivace CREB indukuje depresivní a úzkostné chování. Faktor CREB reguluje expresi mnoha genů. Mezi ty patří např. geny pro Tyrosin hydroxylázu, GluR1 podjednotku AMPA receptoru pro glutamát, synapsin I (presynaptický protein), CRF (corticotropin releasing factor), BDNF a další. 31

32 Obr. 2. Antidepresiva: modulace genové exprese: Trk B tyrozinkináza B; MAPK mitogenem aktivovaná proteinkináza; RSK - kináza ribozomálního proteinu S6; CREB - camp response element binding protein; NMDA, N-methyl-D-aspartát; Glu - glutamát; PLC - fosfatáza C; PDE fosfodiesteráza; AC - adenylylcykláza; camp - cyklický adenosinmonofosfát; ATP - adenosintrifosfát; PAK - proteinkináza A; TH - tyrozinhydroxyláza; BDNF - brain-derived neurotrophic factor; AC-VIII adenylylcykláza typu VIII; CREm - CAMP-responsive element modulator; CRF, kortikotropinový uvolňující faktor, Syn - synaptopsin (převzato a upraveno z Racagni et Popoli, 2008) BDNF Z faktorů, které ovlivňuje CREB, je v mechanismu účinku antidepresiv nejprozkoumanější a zároveň klíčový faktor BDNF a jeho receptor TrkB. Gen pro tento faktor je zapojen do regulace neuroplasticity, kognitivity a celkové náchylnosti k psychiatrickým poruchám (Pittenger et al., 2008; Tardito et al., 2006). V závislosti na oblasti mozku může mít BDNF antidepresivní i prodepresivní funkci. Nárůst celkové hladiny proto může mít i nežádoucí účinky. Úloha v patofyziologii a mechanismu antidepresiv je složitější z důvodu zapojení mnoha systémů a drah, jejichž narušení vede ke vzniku behaviorálních a neurovegetativních změn spojených s depresivními stavy. Dráha BDNF-TrkB je pouze jednou 32