SPLOŠNA FARMAKOLOGIJA

Transcription

Rang & Dale's Pharmacology (7th)
IZBRANA POGLAVJA IZ SPLOŠNE
FARMAKOLOGIJE
(prevod)
Domen Sever, študent 3. letnika medicine
2012
Kazalo
2. POGLAVJE: MEHANIZMI DELOVANJA ZDRAVIL ........................................................................................................... 3
3. POGLAVJE: MEHANIZMI DELOVANJA ZDRAVIL II ...................................................................................................... 10
8. POGLAVJE: ABSORPCIJA IN PORAZDELITEV ZDRAVIL ................................................................................................ 23
9. POGLAVJE: METABOLIZEM IN IZLOČANJE ZDRAVIL .................................................................................................. 35
10. POGLAVJE: FARMAKOKINETIKA ............................................................................................................................... 40
12. POGLAVJE: KEMIČNI MEDIATORJI IN AVTONOMNI ŽIVČNI SISTEM ....................................................................... 45
13a. POGLAVJE: HOLINERGIČNA TRANSMISIJA ............................................................................................................. 52
13b. POGLAVJE: UČINKI ZDRAVIL NA HOLINERGIČNO TRANSMISIJO ........................................................................... 57
14a. POGLAVJE: NORADRENERGIČNA TRANSMISIJA .................................................................................................... 68
14b. POGLAVJE: UČINKI ZDRAVIL NA NORADRENERGIČNO TRANSMISIJO .................................................................. 74
15. POGLAVJE: 5-HIDROKSITRIPTAMIN IN FARMAKOLOGIJA MIGRENE ...................................................................... 82
16. POGLAVJE: PURINI .................................................................................................................................................... 87
17. POGLAVJE: LOKALNI HORMONI ............................................................................................................................... 89
37. POGLAVJE: AMINOKISLINSKI TRANSMITERJI........................................................................................................... 97
38. POGLAVJE: OSTALI TRANSMITERJI IN MODULATORJI........................................................................................... 104
2
2012
2. POGLAVJE: MEHANIZMI DELOVANJA ZDRAVIL
tarče za vezavo zdravil štejemo 4 glavne
Medtipeglavne
regulatornih proteinov oz. receptorjev (v širšem
pomenu):
 Farmakološki receptorji (pravi receptorji, receptorji
v ožjem pomenu, receptorji za endogene prenašalce
- mediatorje)
 Encimi
 Transporterji
 Ionski kanali
Vezava zdravila na receptorje rezultira v specifičnem
fiziološkem učinku. Mnoga zdravila se poleg vezave na
specifične receptorje vežejo tudi na plazemske proteine,
kjer pa ne pride do fiziološkega učinka.
2.1. DEFINICIJA RECEPTORJEV
1. Definicija pravih oz. farmakoloških receptorjev
(receptorji v ožjem pomenu) je, da so tarčne molekule,
na katere se vežejo topni fiziološki mediatorji (hormoni,
nevrotransmiterji, inflamatorni mediatorji, itn.) in
povzročijo specifičen fiziološki učinek. Primeri
farmakoloških receptorjev so npr. acetilholinski
receptorji, receptorji za citokine, steroidni receptorji in
receptorji za GH.
2. Receptorji so lahko definirani kot katerakoli tarčna
molekula, s katero se mora povezati molekula zdravila
(ali katerikoli eksogeni mediator), da pride do
specifičnega učinka. Tem receptorjem pravimo tudi
tarče za zdravila. Mednje štejemo ionske kanale,
transporterje ter encime.
Primer takšnih receptorjev je npr. napetostno odvisni
hitri Na+ kanal, na katerega se vežejo lokalni anestetiki.
Tudi encimi služijo kot receptorji, npr. dihidrofolat
reduktaza, na katerega se veže METOTREKSAT.
3. V kontekstu celične biologije se med receptorje uvršča
različne površinske molekule celic (T-celični receptor
CD3, integrini, fibronektinski receptorji, itn.). Ti
receptorji imajo adhezijsko funkcijo (celica-celica, celicamedceličnina) in so pomembni npr. pri imunskem
odzivu, celični rasti, migraciji ter diferenciaciji. Ti
receptorji po definiciji ne ustrezajo farmakološkim
receptorjem, saj tvorijo predvsem interakcije s
površinskimi proteini celic ter elementi medceličnine, ne
tvorijo pa interakcij s topnimi mediatorji. Nekateri od
teh receptorjev pa so lahko tarče za zdravila (spadajo
pod receptorje za zdravila).
2.2. RECEPTORJI V FIZIOLOŠKIH SISTEMIH
Receptorji so pomembna komponenta kemične
komunikacije, ki je pomembna za regulacijo in
koordinacijo aktivnosti celic in organov.
Splošne značilnosti receptorjev lahko prikažemo na
primeru stimulacije srca z adrenalinom. Adrenalin se
najprej veže na β-adrenergične receptorje, ki služijo za
vezavo adrenalina in ostalih kateholaminov
(noradrenalin). Ob vezavi na receptor pride do signalne
kaskade reakcij, ki v končni fazi povzroči povečanje
kontraktilnosti srca (dP/dt) in srčne frekvence (HR)
(fosforilacija fosfolambana, fosforilacija Ca2+ kanala,
fosforilacija troponina I).
V odsotnosti adrenalina so receptorji neaktivni. To velja
za večino farmakoloških receptorjev za endogene
mediatorje (hormoni, nevrotransmiterji, citokini, itn.).
Obstaja tudi nekaj izjem receptorjev, ki so
''konstitutivno aktivni'', kar pomeni, da so deloma
aktivni tudi v odsotnosti vezave mediatorja.
Pomembna je razlika med AGONISTI, ki aktivirajo
receptorje, in ANTAGONISTI, ki se vežejo na receptor in
receptorja ne aktivirajo, ampak inhibirajo učinek
agonista na receptor. Razlika med agonisti in
antagonisti velja samo pri farmakoloških receptorjih.
Pri ostalih receptorjih (tarče za zdravila) ne moremo
govoriti o agonistih in antagonistih.
2.3. SPECIFIČNOST ZDRAVIL
Da je zdravilo uporabno v terapevtske ali raziskovalne
namene, mora delovati specifično oz. selektivno na
celice in tkiva. Tudi receptorji, ki služijo kot tarče za
zdravila, morajo imeti visoko specifičnost za točno
določen ligand.
Principe vezavnih mest in ligandne specifičnosti lahko
ponazorimo z delovanjem angiotenzina. Ta peptid deluje
zelo močno na gladko muskulaturo krvnih žil in na
ledvične tubule (stimulira reabsorbcijo NaCl), vendar
ima zelo majhen učinek na ostale gladke mišice ali
intestinalne epitelije. To nakazuje na dejstvo, da
mediatorji delujejo tkivno specifično, kar je posledica
tkivno specifičnega izražanja genov za receptorje.
Majhna sprememba liganda, npr. pretvorba 1
aminokisline iz L v D obliko ali odstranitev 1
aminokisline, povzroči inaktivacijo celotne molekule, ker
se ta molekula ne more vezati na receptor, ker je ta
skrajno specifičen.
Pomembno je, da nobeno zdravilo ne deluje
popolnoma specifično!
Npr. triciklični antidepresivi so blokatorji
monoaminskih transporterjev, vendar povzročajo
3
2012
številne stranske učinke (suha usta), kar je posledica
blokade številnih drugih receptorjev poleg
monoaminskih transporterjev, ki so primarna tarča.
V splošnem velja, da manjša ko je MOČ zdravila (višji
EC50) in večja ko je doza zdravila, večja je verjetnost, da
bo zdravilo poleg na primarne vplivalo tudi na
sekundarne tarče in prišlo bo do stranskih učinkov.
Stranski učinki so prisotni pri vseh zdravilih!
2.4. INTERAKCIJE ZDRAVILO-RECEPTOR
To, da se zdravilo veže na receptor, še ne pomeni, da je
receptor aktiviran! Okupacija receptorja namreč lahko
rezultira v aktivaciji, ni pa nujno. Aktivacija receptorja
pomeni, da interakcija zdravila z receptorjem povzroči
konformacijsko spremembo receptorja, ki ima za
posledico nek fiziološki učinek.
Če se zdravilo veže na receptor in ga ne aktivira, ampak
preprečuje vezavo agonista na receptor, potem se taka
molekula imenuje receptorski antagonist. Tendenca
zdravila za vezavo na receptor je odvisna od njegove
AFINITETE, medtem ko je tendenca zdravila za
aktivacijo receptorja (ko je zdravilo že vezano na
receptor) odvisna od konstante e (efficacy, pri
Stephensonovem ničelnem pristopu) oz. konstante α
(intrinzična aktivnost zdravila, po Ariensovi klasični
okupacijski teoriji).
Koncentracija zasedenih receptorjev je premo
sorazmerna koncentraciji vseh receptorjev.
Ariensova klasična okupacijska teorija
Učinek zdravila (E) je po tej teoriji premo sorazmeren
koncentraciji zasedenih receptorjev [AR]:
Po Ariensu je konstanta v enačbi intrinzična aktivnost
zdravila (α).
Maksimalni učinek oz. UČINKOVITOST zdravila se pojavi,
ko so z agonistom zasedeni vsi receptorji.
Vrednost intrinzične aktivnosti zdravil je merilo za
sposobnost zdravila, da aktivira receptor. Če je α = 1, gre
za AGONISTE. Če je α = 0, so to ANTAGONISTI, kjer je E
vedno 0. Če pa velja, da je 0 < α < 1, so to DELNI
AGONISTI.
Če vemo, da velja:
Potem velja tudi:
Slika 2.1. Razlika med vezavo zdravila in aktivacijo receptorja.
2.5. OKUPACIJSKE TEORIJE RECEPTORJEV
Učinek zdravila (E) je odvisen od deleža receptorjev
zasedenih z agonistom [AR].
V reakcijo vstopata [A] in prosti receptorji [Rp], kjer
nastane kompleks [AR]:
Kjer je disociacijska konstanta:
Koncentracije prostih receptorjev ne poznamo, poznamo
pa konc. vseh receptorjev in tudi konc. kompleksa [AR]:
Stephensonova teorija ničelnega pristopa
Ugotovilo se je, da pri nekaterih močnih agonistih ni
potrebna zasedenost vseh receptorjev za maksimalni
učinek (Emax). Tukaj se pojavi nov pojem, stimulus, ki je
premo sorazmeren kompleksu [AR] ter konstanti e
(učinkovitost, efficacy), ki je podobna intrinzični
aktivnosti zdravil (α).
Učinek zdravila (E) je premo sorazmeren stimulusu, le da
konstanta ni znana in variira od tkiva do tkiva.
4
2012
2.6. VEZAVA ZDRAVILA NA RECEPTOR
Vezavo zdravila na receptor lahko merimo direktno z
uporabo nekega zdravila (ki je lahko agonist ali
antagonist). To zdravilo označimo z radioaktivnimi
izotopi (ponavadi 3H, 14C ali 125I). Najprej inkubiramo
vzorce tkiva, ki jim dodamo različne koncentracije
radioaktivnega zdravila. Ko reakcija doseže ravnotežje,
vzorcem izmerimo radioaktivnost.
Zdravilo pa se ne veže samo na receptorje (specifična
vezava), ampak tudi na ostale proteine (nespecifična
vezava). Nespecifična vezava zdravila je vedno
konstantne koncentracije in jo lahko izmerimo, če vzorcu
tkiva poleg radioaktivnega zdravila dodamo nek ligand
(ki ni radioaktiven), ki blokira vezavo radioaktivnega
zdravila na receptorje. Radioaktivno zdravilo se v tem
primeru lahko veže samo nespecifično, vrednost
nespecifične vezave pa je izmerjena radioaktivnost tega
vzorca. Pri ostalih vzorcih, kjer smo tkivu dodajali
različne koncentracije, smo izmerili totalno
radioaktivnost. Če želimo določiti dejansko
radioaktivnost specifične vezave, odštejemo od totalne
radioaktivnosti nespecifično (ki je vedno konstantna).
Ko dobimo radioaktivnosti pri različnih koncentracijah
zdravila, lahko podatke grafično pokažemo kot vezavno
krivuljo. Vezavna krivulja definira vezavo zdravila na
receptorje (B) v odvisnosti od koncentracije zdravila (c).
Krivulja, ki jo dobimo, je pravokotna hiperbola, ki limitira
proti vrednosti Bmax (vezavna kapaciteta).
Bmax predstavlja gostoto receptorjev v tkivu in je na grafu
asimptota – maksimalno število zasedenih receptorjev,
ki ga ne moremo preseči, tudi če koncentracija limitira
proti neskončno.
Če koncentracijo logaritmiramo, dobimo (B) v odvisnosti
od log(c). Dobimo sigmoidno krivuljo, ki je v centralnem
delu linearna. Vrednosti na krivulji v centralnem delu
lahko aproksimiramo kot linearno funkcijo.
Pri transformaciji linearnega predela prejšnje funkcije v
recipročno funkcijo (po Lineweaver-Burku), dobimo
funkcijo, ki je v celoti linearna.
Slika 2.2. Meritve vezave zdravila na receptor.
2.7. ODNOS MED KONCENTRACIJO ZDRAVILA (c) IN
UČINKOM (E)
Čeprav se vezavo zdravila na receptorje lahko meri
direktno, nas ponavadi zanima nek biološki odziv, ki ga
povzroči zdravilo, npr. dvig krvnega tlaka, kontrakcija ali
relaksacija gladke muskulature, aktivacija encima ali
vedenjski odziv organizma. Ta odnos prikažemo s krivuljo
učinka v odvisnosti od koncentracije (in vitro pogoji) ali s
krivuljo učinka v odvisnosti od doze (in vivo pogoji). Na
podlagi krivulj lahko določimo maksimalni učinek (Emax)
in tudi efektivno koncentracijo, ki je potrebna za dosego
50% maksimalnega učinka (EC50).
Emax opisuje UČINKOVITOST ZDRAVILA. Višji ko je Emax,
bolj je zdravilo učinkovito.
EC50 pa opisuje MOČ ZDRAVILA. Manjši ko je EC50,
močnejše je zdravilo.
EC50 je pomemben parameter za primerjavo moči
različnih zdravil, ki sicer povzročajo podoben učinek.
Slika 2.3. Krivulja učinka (E) v odvisnosti od koncentracije (c).
5
2012
Krivulja učunka (E) v odvisnosti od koncentracije (c) sicer
izgleda podobno kot krivulja vezave (B) v odvisnosti od
koncentracije (c) (opisana v prejšnjem odstavku).
Koncentracije ne moremo uporabiti za merjenje afinitete
agonista za receptor, saj fiziološki odziv ni povsem
premo sorazmeren z zasedenostjo receptorjev z
agonistom. Npr. adrenalin stimulira povišanje
arterijskega tlaka preko povečanega pretoka (CO) in
vazokonstrikcijo arteriol (α-adrenergični učinek) ter
vazodilatacijo ostalih arteriol (β-adrenergični učinek).
Povišan tlak nato vpliva še na dodatno povišanje tlaka.
Zato ne moremo govoriti, da je učinek (E) linearno
odvisen od zasedenosti receptorjev. To ne velja samo za
primer adrenalina, ampak za večino zdravil.
Tudi funkcijo učinka (E) v odvisnosti od konc. (c) lahko
izrazimo s krivuljami. V tem primeru dobimo 3 krivulje,
prva je pravokotna hiperbola, druga je sigmoidna
krivulja, tretja pa Lineweaver-Burkova transformirana
premica.
Pri tem veljajo enačbe:
Pomembno je, da je koncentracija zdravila na
receptorjih lahko povsem različna koncentraciji zdravila
v raztopini. Agonisti so lahko podvrženi encimski
razgradnji ali transportu v intracelular in ko se vzpostavi
ravnotežje, je koncentracija agonista na receptorjih
precej manjša kot koncentracija v raztopini.
 Acetilholin se razgrajuje z holinesterazo, ki jo
najdemo v večini tkiv. Koncentracija ACh na
receptorjih je lahko manjša kot 1% celotne konc.
ACh v raztopini.
 Pri noradrenalinu je ta razlika še večja.
Slika 2.4. Krivulje reverzibilnega in ireverzibilnega kompetitivnega
antagonizma.
Reverzibilni kompetitivni antagonizem
Je vrsta antagonizma, kjer je antagonist v interakciji z
receptorjem s šibkimi vezmi, zato lahko agonist zlahka
izrine antagonista z receptorja. Učinek (E) bo zaradi
prisotnosti antagonista v raztopini zmanjšan. Da bi
dosegli učinek, ki se pojavi v raztopini brez antagonista,
moramo višati koncentracijo agonista. Na ta način se
kompenzira supresorski efekt antagonista. Krivulja
zasedenosti receptorjev (B) v odvisnosti od log(c) se
premakne v desno, pri čemer Bmax ostaja enak, prav tako
je naklon krivulje enak. Tudi na krivulji efekta (E) v
odvisnosti od log(c), bi Emax ostal enak, prav tako tudi
naklon (EC50/Emax).
Koncentracija dodatnega agonista za dosego enakega
učinka je premo sorazmerna koncentraciji antagonista v
raztopini:
Razmerje [A]'/[A] imenujemo tudi DR (dose ratio).
2.8. KOMPETITIVNI ANTAGONIZEM
Ob prisotnosti kompetitivnega antagonista je
koncentracija zasedenih receptorjev z agonistom
zmanjšana, ker receptor lahko naenkrat veže samo 1
molekulo. Pri kompetitivnem antagonizmu velja, da
imata agonist in antagonist na receptorju isto vezavno
mesto in če sta oba prisotna v raztopini, ''tekmujeta'' za
vezavno mesto.
Glavne značilnosti reverzibilnega kompetitivnega
antagonizma:
 Premik krivulje E(log(c)) v desno brez spremembe
Emax in EC50/Emax.
 Linearno razmerje med DR (dose ratio) in
koncentracijo antagonista.
Pri reverzibilnem kompetitivnem antagonizmu velja, da
se pri višanju konc. agonista poveča disociacija
antagonista z receptorjev (agonist zlahka izrine
antagonista z receptorja, ker je slednji na receptor vezan
s šibko vezjo.
6
Ireverzibilni kompetitivni antagonizem
Je antagonizem, kjer je antagonist v interakciji z
receptorjem z močno kovalentno vezjo, zato se kljub
višanju koncentracije agonista ne more vzpostaviti novo
ravnotežje. Antagonist zelo počasi disociira iz
receptorjev, zato ne pride do povečanega učinka (E)
kljub dodatku agonista.
2012
Po Stevensonovi teoriji pa 100% zasedenost [AR] ni
potrebna za Emax, ker se Emax pojavi že pri manjših
zasedenostih.
Pod to kategorijo štejemo tudi ireverzibilne inhibitorje
encimov, npr. aspirin, omeprazol, inhibitorji
monoaminske oksidaze, itn.
2.9. ALOSTERIČNI UČINKI
Receptorji imajo poleg vezavnega mesta za agonista tudi
številna druga alosterična (akcesorna) vezavna mesta, na
katera se vežejo zdravila in vplivajo na funkcijo
receptorja tako, da povečajo ali zmanjšajo afiniteto
vezavnega mesta za agonista ali pa vplivajo na aktivacijo
receptorja (efficacy). Alosterični ligandi (zdravila) so
torej lahko alosterični aktivatorji ali inhibitorji. Pri
alosteriji se na krivulji spremeni Emax in tudi naklon
(EC50/Emax).
2.10. DELNI AGONISTI
Nekatera zdravila so POLNI AGONISTI, ki lahko
povzročijo maksimalni odziv, ki je možen v nekem tkivu.
Precej zdravil pa kaže lastnosti DELNIH AGONISTOV, ki
pa lahko povzročijo zgolj submaksimalni odziv v tkivu.
Polne in delne agoniste si ilustrativno lahko prikažemo
na primeru α-adrenergičnega receptorja. Na sliki 2.7 je
prikazan vpliv agonistov na α-adrenergične receptorje,
kar rezultira v kontrakciji aorte.
FENILEFRIN je polni agonist, ki povzroči maksimalni
tkivni odziv. Ostali agonisti povzročijo le submaksimalni
odziv (našteti so od največjega učinka do najmanjšega):
 Oximetazolin
 Nafazolin
 Klonidin
 Tolazolin
Razlika med polnimi in delnimi agonisti je v odnosu med
zasedenostjo receptorjev [AR] in odzivom (E). To
pomeni, da je pri delnih agonistih učinek (E) pri neki
določeni zasedenosti receptorjev VEDNO manjši kot pri
polnih agonistih.
Zasedenosti receptorjev [AR] je odvisna od koncentracije
(c) ter od afinitete (KD):
Stimulus je torej premo sorazmeren [AR], konstanta pa
je e (efficacy). Učinek (E) pa je funkcija stimulusa,
konstanta pa ni znana in je odvisna od vrste tkiva.
Konstanta e (efficacy) pove tendenco zdravila da aktivira
[AR] kompleks. Zdravila, ki imajo e=0, nimajo tendence
za aktivacijio [AR] komplexa in so ANTAGONISTI (ne
povzročajo učinka). Zdravila z e=1, ki povzročijo Emax
kljub temu, da je zasedenost [AR] manjša od 100% so
POLNI AGONISTI. Za DELNE AGONISTE velja, da je 0<e<1,
kar pomeni, da pri 100% zasedenosti [AR] povzročijo
submaksimalni učinek.
2.11. ALOSTERIČNA TEORIJA – MODEL DVEH STANJ
RECEPTORJA
Agonisti in antagonisti se vežejo na receptorje, vendar
aktivacijo receptorja povzročajo samo agonisti. Zaseden
receptor lahko prehaja iz mirovnega stanja (R) v
aktivirano stanje (R*), kar se dogaja pri vezavi agonista
na receptor. Receptorji pa kažejo tudi lastnosti
konstitutivne aktivacije, kar pomeni (R*) konformacijo
brez vezanega liganda. Dodano zdravilo vpliva na
ravnotežje (R) in (R*) konformacije receptorjev. Če ima
ligand višjo afiniteto za (R*), se ravnotežje pomakne
proti (R*), povečana aktivacija receptorjev pa rezultira v
povečanem učinku, zato je takšen ligand AGONIST. Če je
afiniteta liganda za R* zelo visoka, bodo praktično vsi
receptorji prešli v R* stanje, zato je takšen ligand POLNI
AGONIST. Če je afiniteta liganda za R* manjša, je ligand
DELNI AGONIST. Če se ligand veže na obe konformaciji, R
in R*, bo ravnotežje R*/R ostalo enako, zato je ligand
ANTAGONIST.
Če pa ima ligand višjo afiniteto za neaktivno obliko (R),
se ravnotežje premakne proti R obliki. Takšen ligand ima
konstanto e manjšo od nič (negative efficacy) in se
imenuje INVERZNI AGONIST ali NEGATIVNI
ANTAGONIST.
Po Ariensovi teoriji je učinek (E) premo sorazmeren [AR]
(ta je odvisna od KD in konc.), ter intrinzični aktivnosti
zdravila (α):
7
2.12. NEKOMPETITIVNI ANTAGONIZEM
Antagonist se v tem primeru veže na drugo vezavno
mesto na receptorju kot agonist in povzroči
konformacijsko spremembo, ki blokira učinek agonista.
Vezavno mesto antagonista mora biti povezano s
komponento, ki povezuje aktivacijo receptorja z
učinkom.
Primera nekompetitivnih antagonistov sta VERAPAMIL
in NIFEDIPIN, ki preprečujeta prehajanje Ca2+ ionov v
intracelular, kar rezultira v zmanjšani kontrakciji gladke
muskulature. Na grafu učinka (E) v odvisnosti od
koncentracije agonista (c) se pri nekompetitivnem
antagonizmu zmanjša Emax in naklon (EC50/Emax), krivulja
pa se premakne tudi nekoliko v desno (pri ireverzibilnem
kompetitivnem antagonizmu se ne premika v desno!).
Pri nekompetitivnem antagonizmu prav tako poznamo
reverzibilni in ireverzibilni tip.
Kompetitivnemu in nekompetitivnemu antagonizmu s
skupnim imenom pravimo tudi FARMAKOLOŠKI
ANTAGONIZEM. Sicer poznamo tudi nefarmakološki
antagonizem (opisan spodaj).
2.13. NEFARMAKOLOŠKI ANTAGONIZEM
Ločimo 3 tipe nefarmakološkega antagonizma:
 Kemični antagonizem
 Farmakokinetični antagonizem
 Fiziološki antagonizem
2.14. KEMIČNI ANTAGONIZEM
Pri kemičnem antagonizmu pride do kemične interakcije
med agonistom in antagonistom, še preden se vežeta na
receptorje, kar rezultira v zmanjšani koncentraciji
agonista, ki se lahko veže na receptorje.
 DIMERCAPROL tvori kelate s težkimi kovinami ter
zmanjša njihovo toksičnost.
 INFLIXIMAB veže TNF-α in deluje kot protivnetno
zdravilo.
2.15. FARMAKOKINETIČNI ANTAGONIZEM
Pri farmakokinetičnem antagonizmu antagonist
zmanjšuje koncentracijo agonista s tem ko vpliva na 1 ali
več farmakokinetičnih nivojev agonista (absorpcija,
porazdelitev, metabolizem, izločanje).
 FENOBARBITAL (barbiturat) pospeši metabolizem v
jetrih, kar pospeši metabolizem agonista (npr.
warfarina) in to rezultira v znižanju koncentracije
agonista in učinku (v primeru warfarina je to
zmanjšanje antikoagulacijskega učinka).
Farmakokinetični antagonisti lahko zmanjšajo absorpcijo
agonista v GIT ali pa povečajo sekrecijo agonista z
delovanjem na ledvice.
2012
2.16. FIZIOLOŠKI ANTAGONIZEM
Pri fiziološkem antagonizmu agonist in antagonist
delujeta na različne tarče, ki so lahko v različnih tkivih ali
organih, in povzročata nasprotne fiziološke učinke.
 HISTAMIN deluje na receptorje parietalnih celic
tunicae mucosae želodca in pospešuje izločanje
želodčne kisline.
 OMEPRAZOL je ireverzibilni kompetitivni antagonist
protonske črpalke.
Histamin in omeprazol povzročata nasprotne efekte,
OMEPRAZOL je v tem primeru tudi fiziološki antagonist.
2.17. DESENZITIZACIJA IN TAHIFILAKSIJA
Pogosto se učinek zdravila zmanjša, če se ga vnaša
prepogosto.
 Desenzitizacija in tahifilaksija sta sinonima, ki
opisujeta ta pojav, ki se ponavadi pojavi v intervalu
nekaj minut.
 Toleranca je pojem, ki se po dogovoru uporablja, ko
je upadanje učinka zdravila bolj postopno (dnevi ali
tedni).
 Refraktarnost je pojem, ki pomeni prenehanje
učinkovanja zdravila.
 Resistenca zdravila je pojem, ki se nanaša na
prenehanje učinkovanja antimikrobnih in
antitumorskih zdravil.
Do zmanjšanja ali prenehanja učinkovanja zdravila pride
zaradi številnih mehanizmov:
 Sprememba v receptorjih
 Translokacija receptorjev
 Izčrpanje mediatorjev
 Spremembe v metabolizmu zdravila
 Fiziološka adaptacija
 Aktivno izločanje zdravila iz celice (relevantno
predvsem pri kemoterapiji)
Spremembe v receptorjih
Pri receptorjih povezanih z ionskimi kanali, je
desenzitizacija najhitrejša in najbolj izrazita. Pri
motorični ploščici pride so desenzitizacije zaradi
konformacijske spremembe receptorja, ki preprečuje
odprtje ionskega kanala, kljub agonistu, ki je trdno vezan
na receptor. Fosforilacija intracelularne regije receptorja
je drugi, počasnejši mehanizem, ki povzroča
desenzitizacijo ionskega kanala.
Tudi z G-proteinom povezani receptorji (GPCR) so
podvrženi desenzitizaciji. Številne fosforilacije receptorja
rezultirajo v okrnjeni aktivaciji kaskad sekundarnih
prenašalcev, kljub agonistu, ki je vezan na receptor.
Translokacija receptorjev
Podaljšana izpostavljenost agonistu ima za posledico
postopno zmanjšanje števila receptorjev na membrani.
Število receptorjev se zmanjša v procesu internalizacije
8
2012
(prenosa receptorjev v intracelular). Na sliki 2.10B je
prikazan primer internalizacije β-adrenergičnih
receptorjev. Število β-adrenergičnih receptorjev se lahko
zmanjša na 10% v 8h ob prisotnosti nizkih koncentracij
IZOPRENALINA. Za regeneracijo števila receptorjev nazaj
na prvotno vrednost je potrebnih vsaj nekaj dni.
Receptorji se internalizirajo z endocitozo kot odziv na
povečano fosforilacijo. Takšen tip adaptacije z
internalizacijo je značilen predvsem za hormonske
receptorje, ko so ti izpostavljeni zdravilom dlje časa.
Podoben primer je tudi podaljšana izpostavljenost
GnRH-ju, ki se klinično uporablja za zdravljenje
endometrioze ali raka na prostati (GnRH sicer izločajo
parvicelularni nevrosekretorični nevroni preoptičnega
jedra hipotalamusa). Povišan vnos GnRH-ja kot zdravilo
paradoksalno inhibira sekrecijo GnRH-ja iz
hipotalamičnih nevronov.
*REAKCIJA VEZAVE AGONISTA NA RECEPTOR
Izčrpanje mediatorjev
V nekaterih primerih je desenzitizacija povezana z
izčrpanjem mediatorja. Zdravila, kot npr. AMFETAMIN,
delujejo tako, da stimulirajo izločanje aminov iz
aksonskih terminalov. Ob zlorabah amfetaminov oz.
podaljšani izpostavljenosti, se zaloge aminov izčrpajo.
KA je ravnotežna konstanta (disociacijska konstanta) in je lastnost
agonista in receptorja. KA predstavlja afiniteto agonista za receptor in
pomeni koncentracijo agonista pri kateri je zasedenih 50% vseh
receptorjev. Pri Ariensovi okupacijski teoriji je KA (ali KD) kar enaka
EC50. Višja ko je afiniteta agonista, nižja bo KA (reakcija gre bolj v
desno) in višje bo razmerje [AR]/[Rt] pri neki dani koncentraciji.
Spodnja enačba opisuje odvisnost med zasedenostjo receptorjev [AR]
in koncentracijo agonista [A]. Na grafu bo ta zveza v obliki
pravokotne hiperbole, zato lahko koncentracijo [A] logaritmiramo ter
dobimo graf [AR] v odvisnosti od (log[A]), ki je na grafu v obliki
sigmoidne krivulje s centralno linearnim predelom.
Spremembe v metabolizmu zdravila
Toleranca na nekatera zdravila, npr. BARBITURATE in
ETANOL se pojavi zaradi pospešene metabolne
razgradnje zdravila, ki je posledica podaljšanega vnosa
zdravila.
Toleranca na NITROVAZODILATATORJE pa je posledica
zmanjšanega metabolizma, kar rezultira v zmanjšanem
izločanju NO.
Fiziološka adaptacija
Zmanjšanje učinka zdravila se lahko pojavi, ker
homeostatični mehanizmi izničijo učinek. Npr. učinek
TIAZIDNIH DIURETIKOV, ki se uporabljajo za zniževanje
krvnega tlaka, se lahko izniči zaradi postopne aktivacije
sistema renin-angiotenzin. Če se homeostatični
mehanizmi pojavljajo postopno, bo tudi toleranca na
zdravilo naraščala postopoma.
2.18. DODATEK: KVANTITATIVNA ANALIZA INTERAKCIJ
ZDRAVILA Z RECEPTORJEM
Prvi korak delovanja zdravil na specifične receptorje je nastanek
reverzibilnega [AR] kompleksa. Reakcija poteka po zakonu ohranitve
mas. Nek kos tkiva, npr. srčna mišičnina, vsebuje določeno število
receptorjev za agonista (v tem primeru adrenalin). Ko je tkivo
izpostavljeno neki koncentraciji adrenalina [A], adrenalin vstopa v
reakcijo vezave na receptorje, kjer kot produkt nastaja kompleks
[AR]. Po vzpostavitvi ravnotežja se število receptorjev zmanjša na
vrednost [Rt]-[AR].
Hitrosti reakcij v obe smeri:
V ravnotežju mora biti hitrost nastajanju produkta enaka hitrosti
nastajanja reaktanta, zato velja:
Zanima nas delež zasedenih receptorjev [AR]/[Rt] ali y:
**ANALIZA KOMPETITIVNEGA ANTAGONIZMA
Pri kompetitivnem antagonizmu se agonist [A] in antagonist [B]
vežeta na isto vezavno mesto na receptorju z ravnotežnima
konstantama KA in KB.
Delež zasedenih receptorjev z agonistom (y) bo v tem primeru:
Ker kompetitivni antagonist pomika sigmoidno krivuljo v desno (brez
spremembe Emax in spremembe EC50), je treba za ohranjanje učinka
povišati koncentracijo agonista. Za koliko jo je treba povečati, pove
naslednja enačba:
DR je dose ratio, ki pove, koliko agonista moramo dodati, da
kompenziramo zmanjšanje učinka (E), pri čemer pride do premika
sigmoidne krivulje v desno. DR je odvisen samo od koncentracije
antagonista [B] ter od KB antagonista.
Iz prejšnje enačbe sledi pomembnejša Schildova enačba:
9
2012
3. POGLAVJE: MEHANIZMI DELOVANJA ZDRAVIL II
za delovanje zdravil (receptorje v širšem pomenu)
Tarče
lahko razdelimo v več kategorij:




Farmakološki receptorji (pravi receptorji, receptorji
v ožjem pomenu)
Ionski kanali
Transporterji
Encimi
Velika večina zdravil deluje na enega izmed zgoraj
naštetih tipov proteinov, vendar obstajajo tudi izjeme:
 KOLHICIN: veže se na strukturni protein tubulin na
mikrotubulih.
 CIKLOSPORIN (imunosupresor): veže se na citosolne
proteine imunofiline.
 TERAPEVTSKA PROTITELESA: vežejo se na citokine.
3.1. FARMAKOLOŠKI RECEPTORJI
Pravi receptorji so senzorski elementi udeleženi v
kemično komunikacijo, ki koordinira funkcijo vseh vrst
celic v telesu. Nanje se vežejo endogeni mediatorji; to so
razni hormoni, nevrotransmiterji, itn. Na farmakološke
receptorje delujejo številna zdravila, ki so lahko agonisti
ali antagonisti. V večini primerov so bili endogeni
mediatorji odkriti še preden je bil dokazan farmakološki
pomen receptorjev. Obstajajo pa tudi izjeme, kjer so
endogene mediatorje odkrili kasneje (npr. kanabinoidni
receptor).
3.2. IONSKI KANALI
Ionski kanali na plazmalemi selektivno omogočajo
prehod ionov preko membrane. Odprtje in zaprtje
kanalov je regulirano preko številnih mehanizmov.
Poznamo 2 pomembna tipa kanalov:
 Ligandno odvisni kanali: odprejo se, ko se nanje veže
agonist.
 Napetostno odvisni kanali: se odprejo kot posledica
spremembe transmembranskega potenciala (Um).
Zdravilo lahko vpliva na kanal, ko se veže na vezavno
mesto na kanalu (direktna interakcija), lahko pa vpliva na
kanal po indirektni poti (preko G-proteina in podobnih
intermediatov), vendar gre v primeru indirektne poti za
delovanje zdravila na farmakološke receptorje, ki so
sklopljeni s kanali.
Zdravila, ki direktno vplivajo na kanale so lahko
BLOKATORJI ali MODULATORJI.
BLOKATORJI kanalov, npr. lokalni anastetiki delujejo na
napetostno odvisne Na+ kanale tako, da kanal fizično
blokirajo in kanal postane neprepusten za Na+ kar
rezultira v zmanjšani prepustnosti/prevodnosti
membrane za Na+ (gNa+).
Zdravila pa se vežejo tudi na alosterična (akcesorna)
mesta kanala ter vplivajo na odprtost/zaprtost kanala in
se imenujejo MODULATORJI KANALOV:
 Vazodilatacijska zdravila DIHIDROPIRIDINSKEGA
tipa inhibirajo odpiranje L-tipa Ca2+ kanala.
 BENZODIAZEPINI (spadajo pod glavne anksiolitike
oz. trankvilizatorje) se vežejo na Cl- kanal GABA A
receptorja. GABA-A receptor je sklopljen s Clkanalom, GABA se veže na receptor, benzodiazepini
(valium, diazepam) pa modulirajo Cl-kanal in
povečajo prepustnost kanala, ko je na receptor
vezan GABA. Na ta način se poveča IPSP na
postsinaptičnem terminalu, kar izzovejo
benzodiazepini, z namenom zmanjšanja anksioznih
motenj s povečano trankvilizacijo CŽS (napadi
panike, panični status, agorafobije, ipd.).
 SULFONILUREA se uporablja za zdravljenje
diabetesa. Sulfonilurea je blokator ATP odvisnih K+
kanalov na β-celicah Langerhansovih otočkov.
Posledica blokade K+ kanalov je zmanjšana
prepustnost membrane za K+ ione, kar povzroči
depolarizacijo membrane, to pa je stimulus za
odprtje napetostno odvisnih Ca2+ kanalov, ki
povzročajo dvig Ca2+ v IC in izločanje insulina.
3.3. ENCIMI
Veliko zdravil deluje na encime. Ta zdravila delimo na
INHIBITORJE, LAŽNE SUBSTRATE in PROZDRAVILA
Inhibitorji
Pogosto je zdravilo analog substratu in deluje kot
kompetitivni inhibitor encima:
 KAPTOPRIL je kompetitivni inhibitor angiotenzin
konvertaze.
V drugih primerih je vezava zdravila ireverzibilna in
nekompetitivna:
 ASPIRIN, ki se veže na COX.
Lažni substrati
Lažni substrat se normalno veže na encim, ki ga
transformira v nepravilen produkt, ki nato inhibira neko
metabolno pot.
 FLUOROURACIL, zdravilo za zdravljenje raka,
zamenja uracil kot intermediat sinteze purinov,
vendar se ne more pretvoriti v timin. Ker je sinteza
timidin-3-fosfata zmanjšana je s tem zmanjšana
sinteza DNA ter proliferacija celic.
10
Prozdravila
Včasih se zdravila vnaša v telo v pre obliki (neaktivna
oblika), kar zahteva encimsko pretvorbo v aktivno obliko
zdravila.
3.4. TRANSPORTERJI
Prehajanje ionov in manjših organskih molekul preko
membrane lahko poteka prek kanalov ali preko
transportnih proteinov. Pogosto so molekule preveč
polarne, da bi lahko prosto prehajale lipidni dvosloj, zato
se takšne molekule prenašajo preko raznih
transporterjev. Primeri farmakološko pomembnih
transporterjev so npr. transporterji v ledvičnih tubulih,
GIT epiteliju, krvno-likvorski barieri, transport Na+ in
Ca2+ iz celic, transport prekurzorjev nevrotransmiterjev
(npr. holin) ali transport celotnih nevrotransmiterjev v
sinaptične terminale (noradrenalin, 5-hidroksitriptamin
5-HT, glutamat, peptidi).
2012
V številnih primerih je hidroliza ATP molekule vir
energije za aktivni transport molekule, ki poteka v
nasprotno smer elektrokemijskega (EK) gradienta. Takšni
transporterji vsebujejo vezavno mesto za ATP molekulo
in se imenujejo ABC transporterji (ABC-binding cassette).
Najpomembnejši ABC transporter je Na+/K+ ATP-aza in
pa tudi MDR transporterji (multi-drug resistance). MDR
transporterji prenašajo citotoksična zdravila iz tumorskih
celic in celic mikroorganizmov, kar povzroča resistenco
na zdravilo.
Transport nevrotransmiterjev in organskih molekul je
ponavadi sklopljen z ionskim transportom (največkrat
Na+ ion). Sklopljeni transport lahko poteka v isto smer
(simport) ali pa se molekuli prenašata v nasprotnih
smereh (antiport). Energijo za sklopljeni transport
omogoča elektrokemijski gradient Na+ iona, ki ga
vzdržuje Na+/K+ ATP-aza.
11
Tabela 3.1. RECEPTORJI IN EFEKTORJI
Tip tarče
PRAVI RECEPTORJI
Nikotinski ACh receptor
β-adrenergični receptor
Histaminski H1 receptor
Opioidni receptor
Dopaminski D2 receptor
Estrogenski receptor
EGF receptor
IONSKI KANALI
Napetostno odvisni Na+ kanali
Na+ kanali v ledvičnih tubulih
Napetostno odvisni Ca2+ kanali
ATP občutljivi K+ kanali (nekateri
nevroni, miociti in β celice
Langerhansovih otočkov)
GABA odvisni Cl- kanali
ENCIMI
Acetilholinesteraza
Ciklooksigenaza (COX)
Angiotenzin konvertaza
HMG-CoA reduktaza
Monoamin oksidaza-A
Fosfodiesteraza V
Dihidrofolat reduktaza
Timidin kinaza
HIV proteaza
TRANSPORTERJI
Noradrenalinski transporter
Transporter šibkih kislin (ledvični
tubuli)
Na+/K+/2Cl- kotransporter (debeli
ascendentni del Henlejeve zanke)
H+ transporter (gastrična mukoza)
MDR transporter
DRUGO
Imunofilini
Tubulin
Efektor
AGONISTI
Acetilholin (ACh)
Nikotin
Vareniklin
Noradrenalin
Izoprenalin (izoproterenol)
Histamin
Morfij
Dopamin
Bromokriptin
Etinilestradiol
BLOKATORJI
Lokalni anestetiki
Tetrodotoxin (TTX)
Strup škorpijona (ScTX)
Amilorid
Divalentni kationi (npr. kadmij
Cd2+)
ATP
Picrotoxin
INHIBITORJI
Neostigmin
Aspirin
Kaptopril
Simvastatin
Iproniazid
Sildenafil (viagra)
Trimetoprim
Metotrexat
Aciklovir
Saquinavir
INHIBITORJI
Triciklični antidepresivi
Kokain
Probenecid
2012
ANTAGONISTI
Tubokurarin
α-Bungarotoxin
Propranolol
Mepiramin
Naloxon
Klorpromazin
Tamoxifen
Trastuzumab
MODULATORJI
Veratridin
Aldosteron
Dihidropiridini
Sulfonil urea
Benzodiazepini, npr. valium
(diazepam)
LAŽNI SUBSTRATI
Amfetamin
Metildopa
Diuretiki
Omeprazol
Verapamil
Ciklosporin
Tacrolimus
Kolhicin, Taxol
12
3.5. TIPI FARMAKOLOŠKIH RECEPTORJEV
Receptorji povzročajo različne tipe celičnega odziva.
Nekateri odzivi so zelo hitri (npr. cel. odzivi pri sinaptični
transmisiji) in učinek ponavadi nastopi po nekaj
milisekundah. Nekateri receptorji povzročajo učinek, ki
se pojavi po nekaj urah ali dnevih (tiroidni hormoni,
steroidni hormoni). Poznamo pa tudi srednje hitre
receptorje (kateholamini), ki delujejo v nekaj sekundah,
medtem ko peptidi delujejo nekoliko počasneje kot
kateholamini. Hitrost učinka mediatorja je torej odvisna
od receptorja, ki povzroča različno hitre intracelularne
odzive.
Poznamo 4 družine farmakoloških receptorjev:
 IONOTROPIČNI RECEPTORJI (z ionskim kanalom
vezani receptorji): primeri takšnih receptorjev so
nikotinski acetilholinski receptor (nAChR), GABA A
receptor, receptorji za glutamat, itn.
 METABOTROPIČNI RECEPTORJI (z G-proteinom
vezani receptorji ali GPCR): značilnost teh
receptorjev je, da imajo 7 transmembranskih domen
in da intracelularni odziv mediira G-protein, vezan
na receptor. Pod metabotropične receptorje
štejemo receptorje za številne hormone in počasne
transmiterje (muskarinski ACh receptor,
adrenergični receptorji, receptorji za kemokine).
 S KINAZO VEZANI RECEPTORJI: na te receptorje se v
glavnem vežejo proteinski mediatorji. Ti receptorji
vsebujejo ekstracelularno domeno (ki vsebuje
vezavno mesto za ligand), ki je z enojnim
transmembranskim heliksom povezana z
intracelularno domeno. Ponavadi je intracelularna
domena encimsko aktivna, lahko gre za protein
kinazno ali gvanilat ciklazno aktivnost. Pod kinazne
receptorje štejemo receptor za insulin, številne
citokine ter rastne faktorje. Tudi receptor za atrijski
natriuretični peptid (ANP) je kinaznega tipa in ima na
intracelularni domeni gvanilat ciklazno aktivnost.

2012
JEDRNI (NUKLEARNI) RECEPTORJI: so receptorji, ki
regulirajo transkripcijo genov. Čeprav se imenujejo
jedrni receptorji, se nekateri receptorji tega tipa
nahajajo v citosolu in migrirajo v jedro šele ob vezavi
liganda. Med jedrne receptorje štejemo receptorje
za steroidne hormone, tiroidne hormone in tudi za
ostale molekule (npr. retinojska kislina, vitamin D).
Slika 3.1. Družine farmakoloških receptorjev
13
Tabela 3.2. FARMAKOLOŠKI RECEPTORJI
IONOTROPIČNI
METABOTROPIČNI RECEPTORJI
RECEPTORJI
Lokacija
Membrana
Membrana
Efektor
Ionski kanal
Kanal ali encim
Delovanje
Direktno
Preko G-proteina
receptorja
Primeri
 Nikotinski ACh  Muskarinski acetilholinski
receptorja
receptorji
receptorji (mAChR)
(nAChR)
 Adenergični receptorji
 GABA A
 Dopaminergični receptorji
receptor
 5-HT receptorji (5 Receptor za
hidroksitriptaminski
glutamat
receptorji)
 Opioidni receptorji
 Receptorji za mnoge
peptide
 Purinski receptorji
 Olfaktorni kemoreceptorji
Struktura
5
transmembranskih
domen
7 transmembranskih domen,
intracelularna domena se
povezuje z G-proteinom
KINAZNI RECEPTORJI
Membrana
Proteinska kinaza
Direktno




NUKLEARNI
RECEPTORJI
Intracelular
Transkripcija genov
Preko DNA
Receptor za insulin 
Receptorji za
rastne faktorje
Citokinski
receptorji
Receptorji za ANP
1 transmembranska
domena z EC
receptorsko domeno
in IC encimsko aktivno
domeno
2012
Steroidni
receptorji
Monomerna
struktura z
receptorsko domeno
in DNA vezavno
domeno (cinkovi
prsti)
Slika 3.2. Farmakološki receptorji.
14
3.6. MOLEKULARNA STRUKTURA RECEPTORJEV
Na sliki 3.2. so prikazane vse 4 družine farmakoloških
receptorjev. Čeprav posamezni receptorji vsebujejo
različne AK sestave ter dolžine IC in EC domen, jih lahko
razvrstimo v 4 družine glede na strukturno analogijo in
podobnosti v celični signalizaciji.
3.7. IONOTROPIČNI RECEPTORJI
Primer ionotropnega receptorja je NIKOTINSKI
ACETILHOLINSKI RECEPTOR (nAChR). nAChR je pentamer
(5 podenot) iz 2α, β, γ in δ podenot, ki se razlikujejo po
Mr in po AK sestavi, vsaka podenota pa je sestavljena iz
4 α heliksov, ki so vsajeni v membrano.
Pentamerna struktura nACh receptorja vsebuje 2
vezavni mesti za acetilholin, ki ležita med obema α
podenotama ter vmesno γ podenoto. Za aktivacijo
receptorja je potrebna vezava obeh acetilholinov.
Ionotropični receptorji sodelujejo pri najhitrejših
sinaptičnih prenosih, kjer se nevrotransmiter veže na
postsinaptični terminal nevrona ali mišične celice in
povzroči začasno povečanje prepustnosti postsinaptične
membrane za določen ion (g). Večina ekscitatornih
(EPSP) nevrotransmiterjev, kot so ACETILHOLIN v
motorični ploščici ali GLUTAMAT v CŽS, povzročijo
povečanje prepustnosti membrane za Na+ in K+, ker je
kanal prepusten tako za Na+ kot za K+ ione. Ker je
elektrokemijski gradient za Na+ ion (usmerjen v IC) večji
kot EK gradient za K+ ione (usmerjen v EC), bo skupni tok
ionov usmerjen v IC.
2012
V fazi MMP je membranski potencial negativen (npr. 70mV), zato je vrednost električnega gradienta 70mV in
je usmerjen v IC.
Kemijske gradiente za Na+ in K+ ion lahko izračunamo:
EK gradient za Na+ ion je 140mV usmerjen v IC, za K+ pa 20mV usmerjen v EC.
Skupni EK gradient je 120mV usmerjen v IC.
EK gradient 120mV v IC povzroči depolarizacijo
membrane in poveča se verjetnost za sprožitev AP.
Učinek hitrih nevrotransmiterjev doseže maksimalno
vrednost v delcu milisekunde in se konča po nekaj
milisekundah. Hitrost odziva hitrih nevrotransmiterjev je
posledica direktne povezave med receptorjem in
ionskim kanalom in odsotnosti kaskade signalnih reakcij.
3.8. METABOTROPIČNI RECEPTORJI (Z G-PROTEINOM
VEZANI RECEPTORJI)
Pod metabotropične receptorje štejemo številne
receptorje:
 Muskarinski acetilholinski receptorji (mAChR)
 Adenergični receptorji
 Dopaminergični receptorji
 5-HT receptorji (5-hidroksitriptaminski receptorji)
 Opioidni receptorji
 Receptorji za mnoge peptide
 Purinski receptorji
 Olfaktorni kemoreceptorji
Za vse metabotropične receptorje velja, da imajo
heptahelikalno strukturo (7 transmembranskih domen).
Številni nevrotransmiterji (razen peptidnih
nevrotransmiterjev) lahko delujejo tako na
metabotropične receptorje kakor tudi na ionotropične
receptorje, kar omogoča molekuli nevrotransmiterja, da
povzroči številne efekte.
Peptidni hormoni lahko delujejo na metabotropične
receptorje ali na kinazne receptorje, vendar redko na
oba tipa receptorjev.
Slika 3.3. Molekularna struktura nACh receptorja.
Metabotropični receptorji (GPCR) so zgrajeni iz 1
polipeptidne verige, ki tvori 7 transmembranskih α
heliksov. Receptor ima v EC usmerjeno N-terminalno
domeno ter v IC usmerjeno C-terminalno domeno.
GPCR razdelimo v 3 različne družine; A, B in C.
Receptorji, ki spadajo v določeno družino so podobne AK
sestave, vendar se njihova AK sestava močno razlikuje
od receptorjev drugih družin. Skupno vsem 3 družinam
je, da imajo receptorji 7 transmembranskih domen,
15
razlikujejo pa se po dolžini ekstracelularne N-terminalne
domene ter po lokaciji vezavnega mesta za agonista.
Družina A je največja in vsebuje receptorje za aminske
nevrotransmiterje, nevropeptide in kemokine. Družina B
vsebuje receptorje za ostale peptide, npr. kalcitonin in
glukagon. Družina C je najmanj zastopana in vsebuje
receptorje za glutamat, GABA receptorje in Ca2+
senzorične receptorje (Ca2+ sensing receptors).
Tabela 3.3. METABOTROPIČNI RECEPTORJI
Družina
Receptorji
A: rodopsinska
družina





B:
sekretin/glukag
on receptorska
družina



C:
metabotropična
glutamat/Ca2+
senzor družina



Receptorji za
aminske
nevrotransmiterj
e
Receptorji za
nevropeptide
Receptorji za
purine
Receptorji za
prostanoide
Kanabinoidni
receptorji
Receptorji za
glukagon
Receptorji za
sekretin
Receptorji za
kalcitonin
Receptorji za
glutamat
GABA B
receptorji
Ca2+ senzorji
Strukturne
lastnosti
Kratka Nterminalna
domena. Ligand se
lahko veže na
transmembranske
helixe (amini) ali
pa na
ekstracelularne
zanke (peptidi).
Ekstracelularna
domena je srednjih
dolžin.
Dolga Nterminalna
domena.
3.9. G-PROTEINI
G-proteini so družina proteinov, ki so vsajeni v
membrano na IC strani. Funkcija G-proteinov je, da
prepoznajo aktivirane metabotropične receptorje in
prenesejo signal do efektorjev (razni encimi ali ionski
kanali), ki nato povzročijo nek celični odziv s tvorbo
sekundarnih prenašalcev. G-proteini so ime dobili zaradi
njihovih interakcij z gvaninskimi nukleotidi (GDP in GTP).
G-proteini se sestojijo iz 3 podenot; α, β in γ. Gvaninski
nukleotidi imajo vezavno mesto na α podenoti, ki je
encimsko aktivna in omogoča hidrolizo GTP molekule v
GDP, pri čemer se sprošča energija. β in γ podenota sta
združeni skupaj kot βγ komplex. Vse 3 podenote so na
membrano povezane preko maščobnih kislin
fosfolipidov. Vezava podenot G-proteina na MK poteka v
reakciji prenilacije. G-proteini so deloma topni v
membrani, kar omogoča interakcijo G-proteina s
številnimi receptorji in efektorji.
V mirovnem stanju, je G-protein v obliki αβγ trimera in
ni povezan z receptorjem ter ima na α podenoti vezano
molekulo GDP. Ko pride do vezave agonista na receptor,
pride do konformacijske spremembe receptorja, kar
2012
povzroči, da se poveča afiniteta intracelularne domene
receptorja za αβγ komplex G-proteina. Do vezave αβγ
komplexa na receptor pride v 50ms po aktivaciji
receptorja. Interakcija G-proteina z receptorjem
povzroči, da GDP oddisociira iz α podenote in se
nadomesti z molekulo GTP. Vezava molekule GTP
povzroči, da G-protein razpade na α podenoto in βγ
podenoto, ki sta aktivni obliki G-proteina. Aktivna α in βγ
podenota nato difundirata po membrani in se vežeta na
razne encime in ionske kanale, kar povzroči neko
signalno kaskado reakcij.
Sprva se je domnevalo, da ima signalno funkcijo samo α
podenota in da je βγ zgolj šaperon, ki se veže na
efektorske proteine in preprečuje, da bi jih α podenota
aktivirala. Danes vemo, da βγ podenota prav tako
sodeluje pri aktivaciji raznih efektorjev.
Vezava α in βγ podenot na encime in ionske kanale lahko
sproži AKTIVACIJO ali INHIBICIJO, kar je odvisno od vrste
G-proteina.
Do terminacije signala pride, ko poteče hidroliza GTP na
α podenoti. α podenota ima GTPazno aktivnost, kar
povzroča hidrolizo GTP v GDP (ki ostane vezan na
podenoti) in Pi (ki oddisociira). α podenota z vezanim
GDP nato oddisociira iz efektorja in se poveže nazaj z βγ
podenoto in G-proteinski cikel je zaključen. Vezava α
podenote na efektorsko molekulo namreč poveča
GTPazno aktivnost, hitrost hidrolize GTP je odvisna od
vrste efektorja. Hidroliza GTP povzroča terminacijo
učinka α podenote na efektorski protein, GTPazno
aktivnost pa regulira efektorski protein, kar pomeni da je
latenca vezanega GTP-ja na α podenoti odvisna samo od
vrste efektorskega proteina. Že 1 sam kompleks
receptor-agonist lahko aktivira številne G-proteine, ki
nato ostanejo vezani na efektorje dovolj dolgo, da se
poveča koncentracija sekundarnih prenašalcev
(obveščevalcev), ki so produkt efektorjev.
Kako je mogoče, da lahko določen receptor povzroči
specifičen celični odziv? To je mogoče zaradi številnih
vrst G-proteinov. Npr. muskarinski ACh receptor
(mAChR) in β-adrenergični receptor, ki se nahajata v
kardiomiocitih, povzročata nasprotne efekte, čeprav sta
oba sklopljena z G-proteini. Razlog za specifični odziv je
variabilnost v α podenoti G-proteinov. Danes poznamo
vsaj 20 različnih α podenot G-proteinov.
Glede na variabilnost α podenote, lahko G proteine
razdelimo v 4 razrede: Gs, Gi, Go in Gq. G-proteini kažejo
selektivnost do receptorjev in efektorjev, na katere se
vežejo z različnimi vezavnimi domenami.
Gs in Gi G-proteini delujejo na adenilatno ciklazo, Gs jo
stimulirajo, Gi pa inhibirajo.
16
Slika 3.4. Delovanje G-proteina.
Tabela 3.4. PODENOTE G-PROTEINOV
Podenota
Gproteina
Gα (s)
Gα (i)
Gα (o)
Gα (q)
βγ
podenota
Receptorji
Efektorji
Značilnosti
Receptorji
za amine in
ostali
receptorji
(kateholami
ni, histamin,
serotonin)
Isti
receptorji
kot za Gs,
poleg tega
še opioidni
in
kanabinoidn
i receptorji
Isti
receptorji
kot za Gs,
poleg tega
še opioidni
in
kanabinoidn
i receptorji
Receptorji
za amine,
peptide in
prostanoide
Vsi
metabotrop
ični
receptorji
Aktivacija adenilat
ciklaze in povečanje
koncentracije cAMP
Aktivira jih
kolera toxin,
ki blokira
GTPazno
aktivnost, kar
prepreči
inaktivacijo
Blokira jih
pertussis
toxin, ki
preprečuje
disociacijo
αβγ
komplexa.
Inhibicija adenilat
ciklaze in
zmanjšanje konc.
cAMP
Α podenota nima
efekta. Efekt
povzroča le βγ
podenota.
Aktivacija
fosfolipaze C in
povišanje konc. IP3
in DAG.
Efektorji so isti kot
pri α podenoti.
Poleg tega tudi:

Aktivacija K+
kanala

Inhibicija
napetostno
odvisnih Ca2+
kanalov

Aktivacija
GCPR kinaz

Aktivacija MAP
kinaze
Blokira jih
pertussis
toxin, ki ima
učinek
predvsem v
živčnem
sistemu.
2012
3.10. TARČE G-PROTEINOV
Glavne tarče (efektorji) G-proteinov so:
 ADENILATNA CIKLAZA: pretvorba ATP v cAMP
 FOSFOLIPAZA C: encim, odgovoren za nastanek
inozitol fosfata (IP3) in diacilglicerola (DAG)
 IONSKI KANALI: predvsem Ca2+ in K+ kanal
 Rho A/Rho kinaza: sistem, ki regulira aktivnost
številnih signalnih poti in je odgovoren za celično
rast in proliferacijo ter kontrakcijo gladke
muskulature
 Mitogen aktivirana proteinska kinaza (MAP kinaza):
sistem, ki regulira številne celične funkcije, med
drugim celično delitev
3.11. ADENILATNA CIKLAZA
cAMP je nukleotid, ki nastane v citosolu iz molekule ATP,
reakcijo pa katalizira adenilatna ciklaza, ki je vezana na
IC del membrane. V celici neprestano poteka sinteza
cAMP in prav tako razpad cAMP v 5'AMP s hidrolizo, ki jo
omogočajo fosfodiesteraze (PDE).
Številna zdravila, hormoni in nevrotransmiterji delujejo
na metabotropične receptorje in povzročajo povečanje
ali zmanjšanje katalitične aktivnosti adenilatne ciklaze,
kar rezultira v povišanju ali zmanjšanju koncentracije
cAMP v IC.
cAMP regulira številne celične funkcije, npr. encime
energijskega metabolizma, celično delitev in
diferenciacijo, transport ionov, ionske kanale in
kontraktilne proteine v gladki muskulaturi. Do teh
različnih učinkov pride vedno po istem mehanizmu, to je
aktivacija PROTEINSKE KINAZE s cAMP molekulo.
Proteinska kinaza regulira funkcijo številnih celičnih
proteinov predvsem s fosforilacijami.
Spodnja slika prikazuje, kako povišana koncentracija
cAMP zaradi aktivacije β-adrenergičnih receptorjev,
vpliva na encime, ki so udeleženi v metabolizem
glikogena in maščob v jetrih, adipocitih in mišičnini.
Končni učinek aktivacije β-adrenergičnih receptorjev je
nastanek proste glukoze, ki služi kot vir E za mišično
kontrakcijo.
17
2012
3.12. FOSFOLIPAZA C
Pri fosfolipaza C/inozitol fosfatnem sistemu igra ključno
vlogo fosfatidilinozitol 4,5 bisfosfat (PIP2), ki ima
dodatno fosfatno skupino vezano na inozitolni obroč.
PIP2 je substrat za membransko vezan encim
FOSFOLIPAZO Cβ, ki cepi PIP2 na diacilglicerol (DAG) in
inozitol 1,4,5 trifosfat (IP3). DAG in IP3 sta pomembna
sekundarna prenašalca. Aktivacijo fosfolipaze C mediira
G-protein (Gq). Po cepitvi PIP2 na DAG in IP3, se zaloge
PIP2 obnavljajo, ko se DAG fosforilira v fosfatidno kislino
(PA), IP3 pa se defosforilira. Defosforiliran IP3 se nato
veže s fosfatidno kislino in nastane nov PIP2.
Litij, ki se uporablja v psihiatriji (za zdravljenje
shizofrenije), blokira obnavljanje (reciklažo) PIP2.
Slika 3.5. Uravnavanje energetskega metabolizma s cAMP.
Primer regulacije preko cAMP odvisne kinaze je tudi
povečana aktivnost napetostno odvisnih Ca2+ kanalov v
kardiomiocitih. Fosforilacija stimulira kanale in to poveča
tok Ca2+ ionov v IC med akcijskim potencialom kar
poveča silo kontrakcije.
V gladkomišični celici, cAMP odvisna kinaza fosforilira in
s tem inhibira encim myosin-light chain-kinazo, ki je
pomembna za fosforilacijo lahke verige miozina in s tem
za kontrakcijo. Če se fosforilacija lahke verige miozina
zmanjša zaradi povečane konc. neaktivnih myosin-light
chain-kinaz, bo zmanjšana tudi kontrakcija in povečana
relaksacija.
Receptorji, ki so povezani z Gi proteini, inhibirajo
adenilatno ciklazo in povzročajo zmanjšanje
koncentracije cAMP. Primeri receptorjev povezanih z
inhibitornimi Gi proteini so npr. muskarinski receptor
(mAChR) na membrani kardiomiocitov, α2 adrenergični
receptor v gladki muskulaturi ter opioidni receptorji.
Adenilatna ciklaza se lahko aktivira tudi direktno, npr. z
forskolinom ali fluoridnimi ioni.
cAMP je v IC podvržen hidrolizi, ki jo katalizirajo
FOSFODIESTERAZE (PDE). Obstaja 11 vrst fosfodiesteraz,
nekatere so specifične za cAMP (PDE3 in PDE4), nekater
pa za cGMP (PDE5). Fosfodiesteraze lahko inhibirajo
številna zdravila, npr. METILKSANTINI (teofilin in kofein).
 ROLIPRAM (za zdravljenje astme): je selektiven za
PDE4 v inflamatornih celicah.
 MILRINON (za zdravljenje srčne odpovedi): je
selektiven za PDE3 v kardiomiocitih.
 SILDENAFIL (viagra): je selektiven za PDE5. Viagra
poveča vazodilatacijski učinek NO.
Slika 3.6. Strukturna formula PIP2.
Inozitol 1,4,5 trifosfat (IP3) je vodotopni mediator, ki v
citosolu deluje na specifične IP3 receptorje, ki so
ligandno odvisni Ca2+ kanali in se nahajajo na membrani
endoplazmatskega retikuluma (sarkoplazmatskega).
Funkcija IP3 je, da povzroči prehajanje Ca2+ ionov iz ER v
citosol. IP3 se v citosolu dodatno fosforilira v inozitol
1,3,4,5 tetrafosfat (IP4), reakcijo katalizira specifična
kinaza. Vloga IP4 še ni znana, predvideva pa se da IP4 in
ostali višji inozitol fosfati sodelujejo pri uravnavanju
izražanja genov.
18
Slika 3.7. Fosfatidilinozitolni (PI) cikel.
Diacilglicerol (DAG) je drugi produkt fosfolipaze C. Glavni
efekt DAG je aktivacija membransko vezanega encima
PROTEINSKE KINAZE C (PKC), ki katalizira fosforilacije
raznih intracelularnih proteinov. DAG je za razliko od IP3
lipidotopna molekula in zato prosto difundira po
membrani. PKC migrira iz citosola proti membrani, kjer
se ob prisotnosti DAG aktivira ter nato ponovno
difundira po citosolu, kjer aktivira razne proteine.
Obstaja 10 različnih podtipov PKC kinaz, ki se nahajajo v
različnih celicah (tkivna specifičnost) in fosforilirajo
različne proteine. Večina PKC kinaz se aktivira z DAG in
povišano koncentracijo Ca2+ ionov, kar je posledica
aktivacije metabotropičnih receptorjev. 1 izmed
podtipov PKC kinaze se aktivira tudi z arahidonsko
kislino. Arahidonska kislina nastane kot produkt cepitve
membranskih fosfolipidov s fosfolipazo A2.
PKC delujejo na različne funkcionalne proteine, kot so
ionski kanali, receptorji, encimi (tudi ostale kinaze),
transkripcijski faktorji in citoskeletni proteini.
3.13. IONSKI KANALI KOT TARČA G-PROTEINOV
Receptorji vezani z G-proteini lahko regulirajo ionske
kanale direktno, brez mediiranja sekundarnih
prenašalcev kot sta cAMP in IP3. Direktna interakcija Gproteina z ionskim kanalom je eden glavnih mehanizmov
za regulacijo K+ in Ca2+ kanalov. Npr. muskarinski ACh
receptorji (mAChR) v srčni mišici so odgovorni za
povečanje prepustnosti membrane za K+ ione, kar
povzroči hiperpolarizacijo celice. Podobni mehanizmi so
prisotni v nevronih, kjer mnoga inhibitorna zdravila (npr.
opioidni analgetiki) zmanjšajo vzdražnost celice z
odpiranjem K+ kanalov ali inhibicijo Ca2+ kanalov.
Odprtost ali zaprtost kanalov na direkten način mediirajo
samo G proteini tipa Go. Ker pri Go proteinih α enota ni
aktivna, tvori interakcijo z ionskimi kanali samo βγ
podenota. Sekundarni obveščevalni sistem v tem
primeru ne mediira te interakcije.
2012
3.14. S KINAZO VEZANI RECEPTORJI
Ti membranski receptorji se strukturno in funkcionalno
razlikujejo tako od ionotropičnih kot tudi od
metabotropičnih receptorjev. Na kinazne receptorje se
vežejo razni proteinski mediatorji (rastni faktorji in
citokini) in hormoni (insulin, leptin). Učinki vezave
mediatorjev na kinazne receptorje potekajo predvsem
na nivoju transkripcije genov.
Kinazni receptorji vsebujejo 1 transmembransko
domeno, ki vsebuje veliko ekstracelularno domeno, ki
vsebuje vezavno mesto za ligand, ter intracelularno
domeno variabilnih velikosti in funkcij. Kinazni receptorji
imajo pomembno vlogo pri kontroli celične rasti in
diferenciacije, pri vnetnih procesih, celjenju tkiva,
apoptozi in imunskem odzivu.
Poznamo 3 glavne tipe kinaznih receptorjev:
 RECEPTORJI TIROZINSKE KINAZE (RTK): imajo na IC
domeni tirozin kinazno aktivnost. Pod tirozinske
kinaze štejemo receptorje za razne rastne faktorje
(epidermalni rastni faktor, nevronski rastni faktor) in
TLR (toll-like receptors), ki prepoznavajo bakterijske
lipopolisaharide in imajo pomembno vlogo pri
reakciji organizma na infekcijo. Zudi receptor za
insulin spada pod tirozinske kinaze, čeprav ima bolj
kompleksno dimerno strukturo.
 SERIN/TREONINSKE KINAZE: po strukturi so podobni
tirozinskim kinazam, le da fosforilirajo serinske ali
treoninske ostanke. Pod serin/treoninske kinaze
štejemo receptor za transformirajoči rastni faktor
TGF (transforming growth factor).
 CITOKINSKI RECEPTORJI: nimajo intrinzične encimske
aktivnosti. Ko se aktivirajo z vezavo liganda,
aktivirajo citosolne tirozinske kinaze, npr. Jak (Janus
kinaza) ali ostale kinaze. Ligandi za te receptorje so
razni citokini, npr. interferoni in CSF (colonystimulating factors), ki so udeleženi v imunski odziv.
3.15. FOSFORILACIJE PROTEINOV IN MEHANIZMI
KINAZNE KASKADE
Za fosforilacije in defosforilacije so odgovorne kinaze in
fosfataze. DNA vsebuje zapise za več 100 različnih tipov
kinaz in fosfataz.
V mnogih primerih vezava liganda na receptor povzroči
dimerizacijo receptorja. Interakcija dveh intracelularnih
kinaznih domen povzroči navzkrižno avtofosforilacijo
tirozinskih ostankov na intracelularni domeni
receptorjev. Fosforilirani tirozinski ostanki služijo kot
visokoafinitetna vezavna mesta za ostale intracelularne
proteine, ki tvorijo naslednjo stopnjo v signalni kaskadi.
Pomembna skupina teh adapterskih proteinov so SH2
domenski proteini. SH2 proteini vsebujejo prepoznavno
mesto za fosfotirozinske ostanke na receptorju.
Aktivirani SH2 proteini se naprej vežejo na specifične
receptorje. Številni SH2 proteini so encimi, npr.
19
proteinske kinaze ali fosfolipaze. Nekateri rastni faktorji
povzročijo aktivacijo specifične fosfolipaze C (fosfolipaza
Cγ), ki povzroči cepitev fosfolipidov, nastanek IP3 in
povišanje IC konc. Ca2+ ionov.
Ostali SH2 proteini delujejo na proteine, ki so udeleženi
v kontrolo rasti in diferenciacije.
V končni fazi pride zaradi fosforilacije do aktivacije ali
inhibicije raznih transkripcijskih faktorjev, ki migrirajo v
jedro in inducirajo ali inhibirajo izražanje določenih
genov.
Nuklearni faktor kapa B (NFκB) je transkripcijski faktor, ki
ima pomembno vlogo pri vnetnem odzivu. Normalno je
prisoten v citosolu, kjer tvori komplex z inhibitorjem
(IκB). Fosforilacijo NFκB/IκB komplexa katalizira
aktivirana kinaza IKK, ki se aktivira zaradi delovanja
raznih vnetnih citokinov. Fosforilacija NFκB/IκB
komplexa povzroči, da IκB oddisociira, NFκB pa migrira v
jedro, kjer aktivira številne proinflamatorne gene.
Tudi receptorje za ANP štejemo pod kinazne receptorje.
Ob vezavi ANP se receptorji dimerizirajo in navzkrižno
avtofosforilirajo, kar povzroča aktivacijo GVANILATNE
CIKLAZE, ki aktivirana katalizira reakcijo pretvorbe
molekule GMP v cGMP.
2012
3.16. JEDRNI RECEPTORJI
Pod jedrne receptorje uvrščamo steroidne receptorje
(npr. receptorji za estrogen in glukokortikoide), ki se
nahajajo v citosolu in se ob aktivaciji translocirajo v
jedro. Prav tako so jedrni receptorji tudi receptorji za
tiroidne hormone, receptorji za vitamin D in vitamin A
(retinojska kislina).
Za jedrne receptorje velja, da so ligandno aktivirani
transkripcijski faktorji, ki sodelujejo pri uravnavanju
izražanja genov. Za razliko od ostalih receptorjev jedrni
receptorji niso vsajeni v membrano, ampak se v topni
obliki nahajajo v intracelularju. Nekateri jedrni
receptorji, npr. steroidni receptorji, postanejo mobilni
ob prisotnosti liganda in se potem translocirajo v jedro.
Ostali, npr. RXR (retinoidni X receptor), pa se pretežno
nahajajo v jedrnem kompartmentu. Nekateri jedrni
receptorji (npr. RXR) v neaktivni fazi povzročajo
konstitutivno represijo nekaterih genov.
3.17. STRUKTURA JEDRNIH RECEPTORJEV
Za vse jedrne receptorje velja, da so monomerni proteini.
Največ heterogenosti med jedrnimi receptorji je v N-terminalni
domeni. N-terminalna domena vsebuje AF1 (activation function 1)
koaktivacijsko vezavno mesto, ki se veže na ostale transkripcijske
faktorje in modificira aktivnost receptorja.
Najbolj je na jedrnih receptorjih ohranjena jedrna domena, ki
omogoča prepoznavanje in vezavo na DNA. Jedrna domena vsebuje 2
CINKOVA PRSTA, to so zanke v AK verigi, bogate s cisteinom
(cistinom) / histidinom. Za vzdrževanje konformacije, so zanke
vezane na cinkove ione. Glavna funkcija jedrne domene je, da se
vežejo na HRE (hormone response elements). HRE je sekvenca
nukleotidov v promotorski regiji nekega gena. Vezava jedrnih
receptorjev (jedrne domene) na HRE omogoča regulacijo
transkripcije genov.
Jedrna domena sodeluje tudi pri dimerizaciji jedrnega receptorja.
Naslednja regija jedrnih receptorjev je sklepna regija (hinge region),
ki omogoča dimerizacijo receptorja z ostalimi jedrnimi receptorji,
omogoča pa tudi vezavo DNA molekula v različnih konfiguracijah.
Zadnja regija jedrnih receptorjev je C-terminalna domena, znotraj
katere se nahaja specifično vezavno mesto za ligand. Na C-terminalni
domeni najdemo tudi dobro ohranjeno AF2 koaktivacijsko vezavno
mesto.
Slika 3.8. Mehanizmi IC signalizacije pri kinaznih receptorjih.
Slika 3.9. Klasifikacija jedrnih receptorjev.
20
3.18. KLASIFIKACIJA JEDRNIH RECEPTORJEV
Superdružino jedrnih receptorjev delimo na 3 razrede: 2
glavna razreda (I in II) in hibridni razred (ki ima skupne
karakteristike receptorjev iz razredov I in II).
Pod razred I uvrščamo steroidne receptorje
(glukokortikoidne GR in mineralokortikoidne MR
receptorje) in receptorje za estrogen (ER), progesteron
(PR) in za androgene (AR). Receptorji razreda I
prepoznavajo hormone, ki delujejo po principu
negativnega feedbacka. Ob odsotnosti liganda, se ti
receptorji nahajajo v citosolu in tvorijo komplexe z
raznimi proteini (npr. heat shock proteini) ali pa so
reverzibilno vezani na elemente citoskeleta. Ligandi se z
visoko afiniteto vežejo na te receptorje, ki nato z
ligandom tvorijo homodimere in se translocirajo v jedro,
kjer potem povzročijo aktivacijo ali represijo genov,
odvisno od tega, ali se vežejo na pozitivne ali negativne
HRE (hormone response elements). Zanimivo je, da
aktivirani glukokortikoidni receptorji (GR) lahko
regulirajo približno 1% celotnega genoma, bodisi
direktno ali indirektno.
Jedrni receptorji razreda II delujejonekoliko drugače.
Ligandi teh receptorjev so lipidi, ki so v določenih
koncentracijah vedno prisotni v celici. Pod razred II
spadajo:
 Receptor PPAR (peroxisome proliferator-activated
receptor): prepoznava maščobne kisline.
 Receptor LXR (liver oxysterol receptor): deluje kot
senzor za holesterol
 Receptor za žolčne kisline FXR (farnesoid receptor)
 Receptor za ksenobiotike SXR; prepoznava večino
tujih substanc, tudi terapevtska zdravila
 Receptor za androstan CAR: prepoznava steroid
androstan in nekatera zdravila, kot je FENOBARBITAL
Za razliko od jedrnih receptorjev razreda I, so receptorji
razreda II heterodimeri, kjer je 1 monomer vedno
retinoidni receptor (RXR). Ko se tvori heterodimerna
struktura, lahko nastaneta 2 obliki heterodimernih
receptorjev: nepermisivni heterodimer (ki ga lahko
aktivira samo RXR ligand) ali permisivni heterodimer (ki
ga lahko aktivira RXR ali ligand partnerskega
monomera).
Tretja skupina jedrnih receptorjev (hibridni razred) je v
bistvu podvrsta receptorjev razreda II, ker tvorijo
heterodimere z RXR receptorjem. Vseeno pa te
receptorje uvrščamo v svojo skupino, ker imajo
pomembno vlogo pri endokrini signalizaciji. V 3. razred
spadajo:
 Receptorji za tiroidne hormone (TR)
 Receptor za vitamin D (VDR)
 Receptor za retinojsko kislino (RAR)
2012
3.19. IONSKI KANALI KOT TARČE ZA ZDRAVILA
Zgoraj opisane ligandno odvisne kanale (ki so del
ionotropičnih receptorjev) uvrščamo pod prave
farmakološke receptorje. Poznamo pa tudi druge vrste
ionskih kanalov, ki niso pravi receptorji, ker niso tarča
hitrih nevrotransmiterjev (ACh, glutamat, GABA).
Ionski kanali sestojijo iz proteinskih molekul, ki so
urejene tako, da v membrani tvorijo poro, ki je
napolnjena z vodo. Kanali so lahko v zaprtem ali
odprtem stanju. Smer in velikost toka ionov preko
kanalov je odvisna od elektrokemijskega gradienta za
določen ion.
Ionski kanali se razlikujejo na številnih ravneh:
 SELEKTIVNOST kanala za določen ion, ki je odvisna
od velikosti pore kanala
 ODPIRANJE IN ZAPIRANJE KANALOV
 Molekularna zgradba kanala
3.20. SELEKTIVNOST KANALA ZA IONE
Kanali so kationski in anionski. Kationski so lahko
selektivni za Na+, Ca2+ in K+ ione, lahko pa so
neselektivni (prepustni za vse 3 ione). Anionski kanali so
v glavnem prepustni za Cl- ione, čeprav obstajajo tudi
kanali za ostale anione.
3.21. NAPETOSTNO ODVISNI KANALI
Ti kanali se odprejo, ko se membrana depolarizira. So
zelo pomembni kanali, ker so osnovni mehanizem za
vzdražnost membrane. Pod napetostno odvisne kanale
štejemo selektivne Na+, K+ in Ca2+ kanale.
Odprtost kanalov (aktivacija), ki jo inducira
depolarizacija membrane, ima kratko latenco (tudi če
ima depolarizacija daljšo latenco). Kratka latenca
odprtosti kanalov je posledica inaktivacije kanalov.
3.22. LIGANDNO ODVISNI KANALI
Ti kanali se odprejo ob vezavi liganda na vezavno mesto
kanala. Ligandno odvisni kanali so del ionotropičnih
receptorjev, na katere se na ekstracelularno domeno
vežejo hitri nevrotransmiterji (glutamat, GABA, ACh) in
tudi ATP.
Nekateri ligandno odvisni kanali so bolj občutljivi na
intracelularne signale:
 Ca2+ aktivirani K+ kanali: odprejo se ob povišani
koncentraciji Ca2+ ionov v intracelularju in
omogočajo hiperpolarizacijo celice.
 ATP občutljivi K+ kanali: odprejo se, ko se zniža
intracelularna koncentracija ATP molekul, predvsem
zaradi pomanjkanja metabolnih goriv v IC. Takšne
kanale najdemo v številnih živčnih in mišičnih celicah
ter tudi v β celicah Langerhansovih otočkov, ki
secernirajo insulin (mehanizem, ki regulira izločanje
insulina glede na koncentracijo glukoze v krvi).
21
Ostali primeri kanalov, ki se odzivajo na intracelularne
ligande so npr. arahidonska kislina občutljiv K+ kanal in
DAG občutljiv Ca2+ kanal.
3.23. KALCIJ SPROSTITVENI KANALI
Te kanale najdemo na membrani endoplazmatskega ali
sarkoplazmatskega retikuluma. Primera Ca2+
sprostitvenih kanalov sta IP3 Ca2+ kanal in RIANODINSKI
RECEPTOR (nahaja se na membrani SR skeletne
mišičnine in izpolnjuje špranjo med T-tubulom in SR ter
se odpre zaradi konformacijske spremembe
dihidropiridinskega receptorja na membrani T-tubula).
Ca2+ sprostitveni kanali omogočajo sprostitev
intracelularnih zalog Ca2+ ionov v citosol.
3.24. SOC KANALI (store operated calcium channels)
Ko se intracelularne zaloge Ca2+ ionov zmanjšajo, se
odprejo SOC kanali na plazemski membrani. Mehanizem
odpiranja teh kanalov vključuje Ca2+ senzorske proteine
na membrane ER, ki nato aktivirajo SOC kanale.
Posledica aktivacije metabotropičnih receptorjev je
sprostitev Ca2+ v intracelular, SOC kanali pa so
pomembni, da se vzdržuje povišan Ca2+ v IC. Poleg tega
SOC kanali omogočajo tudi obnavljanje zalog Ca2+ ionov
ob pomanjkanju.
3.25. URAVNAVANJE IZRAŽANJA RECEPTORJEV
Receptorji niso statične strukture, ki se odzivajo na
različne koncentracije ligandov ter mediirajo celični
odziv po signalnih poteh. Receptorji so dinamične
strukture, ki so tudi sami podvrženi regulaciji!
Kratkoročna regulacija se pojavi predvsem z
desenzitizacijo receptorjev, medtem ko je dolgoročna
regulacija povezana s povečanim ali zmanjšanim
izražanjem receptorjev. Primeri regulacije izražanja
receptorjev so npr. proliferacija raznih postsinaptičnih
receptorjev po denervaciji, regulacija metabotropičnih in
citokinskih receptorjev kot odziv na vnetje, inducirano
izražanje receptorjev za rastne hormone zaradi različnih
tumorskih virusov, ipd.
Pomembno je tudi, da dolgotrajen vnos zdravil lahko
povzroči adaptacijske procese, predvsem to velja za
zdravila, ki delujejo na CŽS.
2012
3.26. RECEPTORJI IN BOLEZNI
Odkritja na področju biokemije v zadnjih letih so
omogočila boljše razumevanje funkcije receptorjev, kar
je privedlo do odkritja bolezni, ki so direktno povezane z
okvarami receptorjev.
Receptorji so lahko okvarjeni zaradi več dejavnikov:
 Avtoprotitelesa, ki delujejo na telesu lastne
receptorske proteine
 Mutacije genov za receptorje in proteine, ki
sodelujejo pri signalizaciji
Miastenija gravis je primer avtoimunske bolezni, ki se
pojavi v motorični ploščici zaradi protiteles, ki se vežejo
na nikotinske acetilholinske receptorje (nAChR) in jih
inaktivirajo.
Avtoimunska protitelesa lahko tudi posnemajo delovanje
agonistov, kar se zgodi npr. pri hipertiroidizmu zaradi
povečane stimulacije receptorjev za tirotropin (TSH).
Stimulatorna protitelesa so odkrili tudi pri pacientih s
HIPERTENZIJO (α-adrenergični receptorji),
KARDIOMIOPATIJO (β-adrenergični receptorji) ter pri
pacientih z epilepsijo ter nevrodegeneratibnimi
boleznimi (receptorji za glutamat).
Kongenitalne mutacije genov, ki kodirajo
metabotropične receptorje (GCPR), so odgovorne za
pojav nekaterih bolezni. Npr. mutirani receptorji za ADH
(vazopresin) in receptorji za ACTH lahko povzročijo
resistenco receptorjev za hormone.
Nekatere mutacije receptorjev pa povzročajo povečano
aktivacijo receptorjev. Npr. mutacija receptorja za TSH
rezultira v hipertiroidizmu, podoben primer pa je tudi
mutacija receptorja za LSH, ki rezultira v prezgodnji
puberteti.
Mutacije G-proteinov so prav tako odgovorne za
nekatere bolezni, npr. pri nekaterih oblikah
hipoparatiroidizma so odkrili mutacijo v Gα podenoti Gproteina, pri nekaterih oblikah HIPERTENZIJE pa
mutacijo v Gβ podenoti G-proteina. Nekatere vrste
tumorjev so povezane z mutacijo genov, ki kodirajo
receptorje za rastne hormone, kinaze in ostale proteine,
ki sodelujejo pri celični signalizaciji.
22
2012
8. POGLAVJE: ABSORPCIJA IN PORAZDELITEV
ZDRAVIL
zdravil v organizmu razdelimo na 4
Farmakokinetiko
farmakokinetične nivoje:




ABSORPCIJA
PORAZDELITEV (DISTRIBUCIJA)
METABOLIZEM
IZLOČANJE (ELIMINACIJA)
8.1. PRENOS ZDRAVIL PO TELESU
Zdravila se po telesu prenašajo na 2 načina:
 S sistemom obtočil (krvni obtok, limfni obtok,
cerebrospinalni likvor)
 Z difuzijo (na kratke razdalje)
Po sistemu obtočil se vsa zdravila prenašajo enako, ne
glede na njihove kemijske lastnosti. Kardiovaskularni
sistem omogoča hiter transport zdravil na velike
razdalje. Difuzija je drug tip transporta zdravil in je
odvisna od kemijskih lastnosti zdravil. Z difuzijo se
zdravila prenašajo različno. Npr. difuzijski pretok preko
hidrofobnih difuzijskih barier je odvisen od topnosti
snovi v lipidih. Difuzija v vodotopnih medijih je značilna
za vsa zdravila, saj omogoča prehajanje zdravila do
hidrofobnega medija (do plazmaleme) in potem od
plazmaleme naprej po intracelularju.
Difuzijski pretok neke snovi je proporcionalen
koncentracijskem gradientu snovi, obratno
proporcionalen velikosti molekule ter obratno
proporcionalen kvadratnemu korenu masi molekule.
To pomeni, da večje molekule difundirajo počasneje kot
manjše. Molekulska masa (Mr) ima zelo majhen vpliv na
difuzijo zdravil, saj ima večina zdravil Mr okrog 2001000Da. Za difuzijo v vodnem mediju lahko rečemo, da
je za vsa zdravila približno enaka. Večje razlike se
pojavijo pri difuziji po hidrofobnih barierah. Difuzija čez
hidrofobne bariere torej določa kje in kako dolgo bo
zdravilo prisotno v telesu po vnosu.
8.2. PRENOS MOLEKUL ZDRAVIL ČEZ CELIČNE BARIERE
Celične membrane tvorijo bariere med vodotopnimi
kompartmenti v telesu. 1 plast membrane razmejuje
intracelularne od ekstracelularnih kompartmentov.
Epitelijska bariera (npr. gastrointestinalna mukoza ali
ledvični tubuli) sestoji iz plasti celic, ki ležijo tesno druga
ob drugi, zato morajo molekule prehajati najmanj 2
membrani (apikalna in bazolateralna), da se
transportirajo preko epitelija.
Endotelij žil je bolj kompliciran, saj njegova histološka
struktura ter permeabilnost variirata v različnih tkivih.
Prostori med endotelijskimi celicami so izpolnjeni z
raznimi proteini, ki delujejo kot filtri za paracelularno
prehajanje molekul (H2O prehaja po paracelularni poti
zelo intenzivno, medtem ko večje molekule dimenzij
80.000-100.000Da prehajajo zelo počasi ali sploh ne
prehajajo).
V nekaterih organih, predvsem v CŽS in placenti, so med
endotelijskimi celicami kapilar tesni stiki, endotelij
kapilar pa je dodatno obložen s plastjo periendotelijskih
celic imenovanih periciti. Vse te značilnosti kažejo na
kapilare zveznega tipa, ki preprečujejo prehajanje
škodljivih molekul v CŽS ali placento.
V nekaterih organih kot so jetra in vranica, je endotelij
kapilar prekinjen, te kapilare so sinusoidnega tipa. Ta
epitelij omogoča prosto prehajanje snovi iz kapilar v
tkivo.
Poznamo pa tudi endotelij kapilar, ki tvori številne pore,
te kapilare so fenestriranega tipa. Fenestrirane kapilare
najdemo npr. v endokrinih žlezah, kjer secernirani
hormoni in ostale molekule prehajajo v kri skozi pore ali
fenestre kapilar.
Endotelijske celice, ki gradijo postkapilarne venule,
opravljajo specializirane naloge, ki omogočajo diapedezo
levkocitov v tkiva, kar povzroča vnetje. Zanimivo je, da
lahko levkodiapedeza poteka samostojno, brez
prehajanja H2O in ostalih ionov.
Poznamo 4 glavne načine prenosa majhnih molekul čez
membrano:
1. Difuzija direktno čez lipidni dvosloj
2. Difuzija preko akvaporinov
3. Prenos s SLC (solute carrier) transporterji in ostalimi
membranskimi transporterji
4. Prenos s pinocitozo
Od naštetih mehanizmov sta za farmakokinetiko
pomembna difuzija direktno preko lipidnega dvosloja in
prenos s transporterji.
Difuzija preko akvaporinov (ki jih lahko blokiramo z
živosrebrovimi reagenti kot je para-kloromerkurobenzen
sulfonat) je pomembna za transport raznih plinov kot je
CO2, vendar so pore premajhne (0,4 nm v premer), da bi
dopuščale transport molekul zdravil (ki ponavadi
presegajo 1nm v premer).
23
Pri pinocitozi pride do invaginacije nekega predela
plazmaleme, ki se nato ugrezne v intracelular v obliki
vezikla, ki v notranjosti vsebuje ekstracelularne
molekule. Vsebina vezikla se lahko sprosti iz vezikla v
intracelularju ali pa se sprosti v ekstracelular na drugi
strani celice z eksocitozo. Mehanizem
endocitoze/pinocitoze je pomemben za transport
makromolekul kot je npr. INSULIN. Na ta način lahko
insulin prehaja hematoencefalno bariero. Mehanizem
endocitoze ne pride v poštev za manjše molekule,
temveč samo za makromolekule.
2012
lastnost zdravil, kajti topnost zdravil vpliva na absorpcijo
zdravil v črevesu, na penetracijo zdravila v različna tkiva
in tudi na izločanje zdravil preko ledvic.
Slika 8.1. Načini prenosa molekul preko membrane.
8.3. DIFUZIJA PREKO LIPIDNEGA DVOSLOJA
Nepolarne molekule (kjer so elektroni enotno
razdeljeni) so dobro topne v membranskih lipidih in
zato z lahkoto difundirajo preko membrane. Število
molekul, ki difundirajo preko membrane na enoto
površine v enoti časa je odvisno od permeabilnostnega
koeficienta (P) in koncentracijskega gradienta (dc). Za
hitro difuzijo morajo biti permeabilne molekule prisotne
v membrani v velikem številu, morajo pa biti tudi gibljive
v membrani. Permeabilnostni koeficient (P) je odvisen
od topnosti molekul v membrani (particijski koeficient
K, ki določa topnost molekule, ki se nahaja med
lipidotopnim in vodotopnim medijem) in od difuzivnosti
(difuzijski koeficient D, ki določa gibljivost molekul v
lipidotopnem mediju).
Slika 8.2. Vpliv topnosti v lipidih na difuzijski pretok.
8.4. pH IN IONIZACIJA
Pri prehajanju zdravil preko membrane je pomembno
dejstvo, da so številna zdravila šibke kisline ali baze,
zato lahko obstajajo v 2 oblikah; v ionizirajoči ali
neionizirajoči. Razmerje med ionizirajočo in
neionizirajočo obliko zdravila je odvisno od pH medija.
Za šibko bazo se reakcija ionizacije glasi:
Disociacijsko konstanto pKa lahko določimo s
Henderson-Hasselbalchovo enačbo:
Za šibko kislino se reakcija ionizacije glasi:
Difuzijski koeficient se zelo malo razlikuje med različnimi
zdravili, zato je najpomembnejši dejavnik, ki določa
difuzijski pretok preko membran, particijski koeficient
(K). To pomeni, da na permeabilnost membrane v
grobem vpliva samo topnost molekul. Zato je topnost
molekul v membrani pomembna farmakokinetična
V obeh primerih ima ionizirana oblika BH+ ali A- zelo
nizko topnost v lipidih, zato ne more prosto prehajati
membrane, razen če se transportira s specifičnim
transportnim mehanizmom.
Topnost neionizirane oblike zdravil B ali AH je odvisna od
kemijskih lastnosti zdravila. Za številna zdravila velja, da
so neionizirane oblike dovolj topne, da lahko zelo hitro
24
prehajajo membrano, vendar obstajajo tudi izjeme (npr.
AMINOGLIKOZIDNI ANTIBIOTIKI), kjer tudi neionizirana
oblika zdravila ni dovolj lipidotopna, da bi učinkovito
prehajala membrano. Razlog za to, da nekatera zdravila
ne morejo prehajati membrane, tudi če so v neionizirani
obliki, je v tem, da vsebujejo številne skupine, ki tvorijo
vodikove vezi (npr. hidroksilne skupine na sladkorjih
aminoglikozidnih antibiotikov), kar povzroča da so ta
zdravila hidrofilna, kljub temu, da niso nabita.
8.5. ION TRAPPING MEHANIZEM
Ionizacija ne vpliva samo na permeabilnost zdravil preko
membran, ampak tudi na ravnotežno porazdelitev
molekul zdravil med vodotopnimi kompartmenti z
različnim pH-jem.
2012
aspirin v ledvičnih tubulih 4 krat bolj koncentriran kot v
plazmi in 6000 krat bolj koncentriran v plazmi kot v
želodčnem soku. V realnosti se tako visoki gradienti ne
dosežejo zaradi 2 vzrokov; membrane niso povsem
neprepustne za ionizirane oblike molekul in telesni
kompartmenti zelo redko dosežejo ravnotežje.
Ravnotežje med kompartmenti je nemogoče doseči, ker
so tekočine v kompartmentih dinamične in imajo nek
svoj pretok (želodčni sok, ledvični tubuli), kar je razlog da
so koncentracijski gradienti ioniziranih oblik molekul nižji
kot teoretični.
Različni pH-ji med kompartmenti pa niso glavna
determinanta za absorpcijo zdravila iz GIT, ker je
absorpcijska površina jejunuma in ileuma (zaradi
prisotnosti mikrovilusov na enterocitih) mnogo večja kot
pri želodcu. Zato je absorpcija šibkih kislin kot je aspirin
pospešena z vnosom zdravil, ki pospešujejo praznjenje
želodca (npr. METOKLOPRAMID) in upočasnjena z
vnosom zdravil, ki zavirajo praznjenje želodca (npr.
PROPANTELIN), čeprav kisli pH v želodcu favorizira
absorpcijo šibkih kislin.
Slika 8.3. Ion trapping mehanizem.
Na zgornji sliki je prikazana ravnotežna porazdelitev
šibke kisline (ASPIRIN) in šibke baze (PETIDIN) med 3
telesnimi kompartmenti; plazma (pH 7,4), alkalen urin
(pH 8) in želodčni sok (pH 3). V vsakem kompartmentu je
razmerje med ionizirano in neionizirano obliko zdravila
odvisno od pKa zdravila ter od pH v kompartmentu.
Neionizirana oblika lahko prehaja membrano in nato
doseže enaki koncentraciji v obeh kompartmentih.
Ionizirana oblika ne more prehajati membrane. V
ravnotežju bo skupna koncentracija zdravila (ionizirana +
neionizirana) različna v 2 kompartmentih. Zdravilo, ki je
kislina, bo bolj koncentrirano v kompartmentih z
visokim pH, obratno velja za baze. Temu mehanizmu
pravimo ion trapping mehanizem. Koncentracijski
gradienti ioniziranih oblik, ki nastanejo z ion trapping
mehanizmom so lahko teoretično zelo visoki, če so med
kompartmenti velike razlike v pH. Zato je teoretično
Slika 8.4. pKa vrednosti nekaterih zdravil.
Pomembne posledice kompartmentov z različnimi pH-ji
so:
 Zadrževanje nekaterih bazičnih antimalarijskih
zdravil (npr. KLOROKVIN) v kislem pH-ju prebavnih
vazilkov malarijskih parazitov preprečuje prebavo
hemoglobina.
25



Zakisanje urina pospeši sekrecijo šibkih baz ter
zavre sekrecijo šibkih kislin.
Alkalinizacija urina pospeši sekrecijo šibkih kislin
ter zavre sekrecijo šibkih baz.
Povišanje plazemskega pH-ja (z vnosom NaHCO3)
povzroča izločanje zdravil, ki so šibke kisline, iz CŽS v
plazmo. Nasproten efekt se pojavi ob znižanju
plazemskega pH-ja (z vnosom ACETAZOLAMIDA, ki
inhibira karbonsko anhidrazo), kjer pride do
koncentriranja zdravil, ki so šibke kisline, v CŽS, kar
poveča njihovo nevrotoxičnost. To je pomembno
tudi v praksi, npr. pri zdravljenju predoziranja
aspirina. Tako NaHCO3 kot tudi acetazolamid
povišata pH v urinu, kar poveča izločanje salicilata.
Vendar pa NaHCO3 zmanjša prenos salicilata v CŽS,
medtem ko acetazolamid poveča vnos salicilata v
CŽS.
8.6. PRENOS S TRANSPORTERJI
Veliko celic na membranah vsebujejo specializirane
transportne mehanizme, ki regulirajo vnos in izločanje
fiziološko pomembnih molekul, kot so npr. sladkorji, AK,
nevrotransmiterji in kovinski ioni. Transporterje lahko
razdelimo v SLC transporterje (solute carrier
transporters) in ABC transporterje (ATP-binding cassette
transporters). SLC transporterji omogočajo pasivno
prehajanje topljencev v smeri njihovega
elektrokemijskega gradienta, medtem ko so ABC
transporterji črpalke, ki porabljajo energijo ATP molekul
za aktivni transport molekul. Predvideva se, da
transporterje kodira več kot 300 genov. Večina
transporterjev prenaša endogene substrate, nekaj
transporterjev pa je tudi specializiranih za prenos
ksenobiotikov, med katera spadajo tudi zdravila.
8.7. ORGANSKI KATIONSKI TRANSPORTERJI (OCT) IN
ORGANSKI ANIONSKI TRANSPORTERJI (OAT)
2 strukturno povezana tipa SLC transporterjev sta
pomembna pri distribuciji zdravil; organski kationski
transporterji (OCT) in organski anionski transporterji
(OAT). Za te transporterje velja, da so transmembranski
proteini, ki vežejo 1 ali več molekul ali ionov, ob vezavi
spremenijo konformacijo ter sprostijo molekule na
drugo stran membrane. Ti mehanizmi so povsem
pasivni, brez porabe energije in omogočajo transport
molekul v smeri njihovega elektrokemijskega gradienta
ter pospešujejo vzpostavitev transmembranskega
ravnotežja neke molekule. Ta proces imenujemo
OLAJŠANA DIFUZIJA, transporter pa imenujemo
UNIPORTER.
Nekateri OCT transporterji prenašajo dopamin, holin ter
številna zdravila, npr. VECURONIUM, KININ in
PROKAINAMID. Ti transporterji so uniporterji in
2012
omogočajo olajšano difuzijo v smeri elektrokemijskega
gradienta.
OCT2 transporter se nahaja v celicah proximalnega
tubula (bazolateralna membrana) in omogoča
koncentriranje zdravil kot je npr. CISPLATIN
(kemoterapevtik) v teh celicah, kar povzroča
nefrotoksičnost. Ostali kemoterapevtiki, npr.
KARBOPLATIN, OXALIPLATIN se ne transportirajo s
OCT2 transporterjem in so zato manj nefrotoksična.
CIMETIDIDIN je kompetitivni antagonist OCT2
transporterja, kar lahko zmanjša nefrotoksičnost, ki jo
povzroča cisplatin.
Ostali SLC transporterji so sklopljeni z Na+ ali ostalimi
ioni, ki s prehajanjem v smeri elektrokemijskega
gradienta omogočajo energijo za delovanje
transporterja. Ionski gradient vzdržujejo ATP odvisne
ionske črpalke. Sklopljen transport omogoča transport
molekul v nasprotni smeri elektrokemijskega gradienta.
Poznamo 2 obliki kotransporta; SIMPORT (kjer se 2
molekuli preneseta v isto smer) in ANTIPORT (kjer se
molekuli preneseta v nasprotni smeri).
Organski anionski transporterji (OAT) so odgovorni za
ledvično izločanje urata, prostaglandinov, nekaterih
vitaminov, PAH (paraminohipurne kisline) in zdravil, kot
so npr. PROBENECID, številni antibiotiki, protivirusna
zdravila, NSAID (non-steroidal anti-inflammatory drugs)
in antineoplastiki. Prenos teh snovi v celico je sklopljen s
transportom dikarboksilnih kislin, predvsem z αketoglutaratom (del α-ketoglutarata nastane v celičnem
metabolizmu, del pa se ga transportira v celico s
kotransportom z Na+ ioni).
Prenos snovi s transporterji kaže lastnosti saturacije.
SLC transporterji so ubikvitarni in mnogi farmakološki
učinki so povezani s temi transporterji. Sinaptični
terminali vsebujejo transportne mehanizme za prenos
specifičnih nevrotransmiterjev in obstajajo številna
zdravila, ki inhibirajo te mehanizme.
Iz farmakološkega vidika, so glavne lokacije SLC
transporterjev (OCT in OAC):
 Hematoencefalna bariera
 GIT
 Ledvični tubuli
 Žolčevod
 Placenta
8.8. P-GLIKOPROTEINSKI TRANSPORTERJI
P-glikoproteini (P-gp), ki spadajo pod družino ABC
transporterjev, so drugi pomembni tip transporterjev in
so odgovorni tudi za rezistenco na zdravila v tumorskih
celicah. Najdemo jih na apikalni membrani ledvičnih
26
tubulov, v žolčnih kanalčkih (bile canalicules, ki potekajo
med hepatociti), na citoplazmatskih podaljških
astrocitov v stiku s kapilarami CŽS (membrana limitans
gliae perivascularis) ter v GIT. P-gp imajo pomembno
vlogo pri absorpciji, distribuciji ter eliminaciji številnih
zdravil. Pogosto so P-gp sklopljeni s SLC transporterji,
npr. v celicah ledvičnih tubulov, kjer se zdravilo črpa v
celico z OAC transporterjem na bazolateralni membrani
in se potem črpa iz celice s P-gp transporterjem na
luminalni membrani.
SLC in P-gp transporterji so podvrženi tudi številnim
genetskim polimorfizmom, kar povzroča različen učinek
zdravil pri vsakem posamezniku. Npr. METFORMIN, ki se
uporablja za zdravljenje diabetesa, se z OCT1
transporterji prenese v hepatocite, kjer povzroča nek
intracelularni učinek. Polimorfizmi 1 samega nukleotida
v genu za OCT1 lahko vplivajo na učinkovitost
metformina. Primer metformina je samo 1 primer
mnogih vplivov polimorfizmov genov, ki kodirajo razne
transporterje. Spremenjena aktivnost transporterjev pa
vpliva na učinkovitost zdravila ter na toksičnost zdravil.
Poleg transporta molekul zdravil preko barier med
različnimi kompartmenti (SLC in P-gp transporterji) pa
sta pomembna še 2 mehanizma, ki močno vplivata na
distribucijo in eliminacijo zdravil:
 Vezava zdravila na plazemske proteine
 Akumulacija zdravil v adipocite in ostala tkiva
8.9. VEZAVA ZDRAVIL NA PLAZEMSKE PROTEINE
Pri določeni terapevtski koncentraciji zdravila v plazmi je
pri mnogih zdravilih večina zdravila v plazmi v vezani
obliki. Delež proste koncentracije zdravila v plazmi je
lahko manj kot 1%, preostanek zdravila pa je vezan na
plazemske proteine. Samo prosta koncentracija zdravila
je farmakološko aktivna. Zanimivo je, da imajo že
majhne razlike v koncentraciji vezanega zdravila (npr.
razlika med 99% in 99,5%) lahko zelo velike vplive na
koncentracijo prostega zdravila ter posledično na učinek
zdravila. Takšne razlike v konc. vezanega zdravila se
pojavljajo med plazmo človeka ter plazmo laboratorijskih
živali, ki jih uporabljamo za predklinično testiranje
zdravil, zato je potrebno to razliko upoštevati pri prvem
vnosu testnega zdravila v človeški organizem.
Najpomembnejši plazemski protein za vezavo zdravil je
ALBUMIN, ki veže številna acidna zdravila (npr.
WARFARIN, NSAID, sulfonamidi) ter manjšo količino
bazičnih zdravil (npr. triciklični antidepresivi in
KLORPROMAZIN). Ostali plazemski proteini kot sta βglobulin in α1-kisli glikoprotein (pozitivni protein akutne
faze vnetja, ki ga sintetizirajo jetra) sta prav tako
sposobna vezave nekaterih bazičnih zdravil, kot je npr.
KININ.
Količina zdravila, ki je vezana na plazemske proteine, je
odvisna od 3 faktorjev:



2012
Koncentracija prostega zdravila
Afiniteta zdravila za vezavna mesta na proteinih
Koncentracija plazemskih proteinov
Reakcija vezave molekul zdravila na vezavna mesta
plazemskih proteinov (kjer je število vezavnih mest neka
končna vrednost) je ob aproksimaciji analogna reakciji
vezave zdravila na receptor. V reakcijo vstopajo
molekule zdravila [D], prosta vezavna mesta na proteinih
[S], produkt reakcije pa je kompleks [DS].
Normalna koncentracija albumina v plazmi je 0,6mM
(4g/100ml). Ker ima vsaka molekula albumina 2 vezavni
mesti, je vezavna kapaciteta albumina za zdravilo
1,2mM. Za večino zdravil velja, da je mora biti plazemska
koncentracija zdravila za nek kliničen učinek precej
manjša od 1,2mM. Zato pri terapevtskih dozah zdravil
ostane še ogromno prostih vezavnih mest na albuminu
[Sp] in pri takih nizkih koncentracijah zdravil je konc.
[DS] linearno odvisna od konc. [D]. Pri tako nizkih
koncentracijah je tudi razmerje [DS] / ( [D]+[DS] )
konstantno in ni odvisno od koncentracije zdravila [D].
Vendar pa nekatera zdravila, kot je TOLBUTAMID,
delujejo pri plazemskih koncentracijah, pri katerih se
vezava na proteine približuje saturaciji. To pomeni, da če
povišamo konc. zdravila, konc. prostega (farmakološko
aktivnega) zdravila ne bo več linearno odvisna od
dodane koncentracije zdravila. To pomeni, da če dozo
zdravila podvojimo, se lahko konc. farmakološko
aktivnega zdravila poveča več kot 2 krat. Podoben
primer je tudi vezava FENILBUTAZONA na plazemski
albumin, kar je prikazano na naslednji sliki.
Slika 8.5. Vezava FENILBUTAZONA na albumin.
27
Ker vezavna mesta na albuminu vežejo različna zdravila,
so lahko zdravila v kompetitivnem odnosu. Če sta zdravili
A in B v kompetitivnem odnosu, lahko vnos zdravila A
zmanjša vezavo zdravila A na plazemske proteine, kar
povzroči da se poveča farmakološko aktivna
koncentracija zdravila A. Večina zdravil ne povzroča
sprememb v vezavi plazemskih proteinov za druga
zdravila, ker pri terapevtskih koncentracijah zasedejo le
majhen delež prostih vezavnih mest na proteinih. Izjema
so npr. SULFONAMIDI, ki pri terapevtskih koncentracijah
zasedejo kar 50% vseh vezavnih mest, in lahko
povzročajo škodljive učinke s tem, ko iz vezavnih mest
izrinejo druga zdravila oz. pri otrocih bilirubin.
8.10. AKUMULACIJA ZDRAVIL V ADIPOCITE IN OSTALA
TKIVA
Adipozno tkivo je velik nepolaren kompartment v telesu.
Zdravil, ki se akumulirajo v adipozno tkivo, ni veliko, ker
je pri večini zdravil particijski koeficient (K) zelo nizek.
Npr. MORFIJ, ki je deloma lipidotopen in lahko prehaja
hematoencefalno bariero, ima particijski koeficient le
0,4, zato se v adipocite praktično ne akumulira.
Zdravila, kot je npr. NATRIJEV TIOPENTAL, ki ima
particijski koeficient 10, se v veliki meri akumulirajo v
adipozno tkivo. Natrijev tiopental je splošni anestetik, ki
se uporablja v fazi 1 (indukcijski fazi) splošne anestezije,
vendar ima zaradi akumulacije v adipocite zelo velik
razpolovni čas.
Akumulacija zdravil v adipozno tkivo je omejena zaradi
nizke preskrbe maščevja s krvjo, kajti maščevje dobi
manj kot 2% pretoka (CO). Posledično zdravila počasi
prehajajo v maščevje in zato se tudi kemijsko ravnotežje
med maščevjem in hidrofilnimi kompartmenti doseže
izjemno počasi.
Akumulacija zdravil v maščevje je pomembna le pri
nekaterih zdravilih z visoko topnostjo v lipidih (splošni
anestetiki). Prav tako je akumulacija zdravil visoka pri
kronični uporabi nekaterih lipidotopnih zdravil (npr.
BENZODIAZEPINI).
Adipozno tkivo pa ni edino tkivo, v katerem poteka
akumulacija zdravil. Npr. KLOROKIN (antimalarijsko
zdravilo) ima visoko afiniteto za melanin in se zato kopiči
v mrežnici, ki je bogata z melaninskimi zrnci, kar
povzroča toksičnost v očesu.
Drugi primer so TETRACIKLINI, ki se akumulirajo v kosteh
in zobeh, ker imajo visoko afiniteto za Ca2+. Tetracikline
uporabljamo pri scintigrafskem slikanju skeleta, vendar
niso priporočljivi pri otrocih.
Primer akumulirajočega zdravila je tudi AMIODARON
(antiaritmik), ki se pri kronični uporabi akumulira v jetrih
in pljučih, kjer povzroča hepatitis in intersticijsko pljučno
fibrozo.
2012
8.11. ABSORPCIJA ZDRAVIL IN NAČINI ADMINISTRACIJE
Absorpcija je definirana kot prenos zdravila iz mesta
administracije (vnosa) v krvno plazmo. Absorpcija je
pomembna pri vseh načinih vnosa zdravila razen pri
intravenoznem vnosu (IV), kjer ni absorpcije. Obstajajo
tudi primeri, ko zdravilo ne prehaja v plazmo, kot je npr.
nanos steroidne kreme na kožo ali inhalacija
bronhodilatatorja (za zdravljenje astme). Pri večini
zdravil pa mora zdravilo najprej vstopiti v krvno plazmo,
preden doseže mesto delovanja.
Glavni načini administracije zdravila so:
1. Oralno
2. Sublingvalno
3. Rektalno
4. Nanos na ostale epitelijske površine (koža, roženica,
vagina, nosna sluznica)
5. Inhalacija
6. Vnos z injeciranjem:
 Podkožno
 Intramuskularno
 Intravenozno (IV)
 Intratekalno
 Intravitrealno
Slika 8.6. Načini administracije in eliminacije zdravil.
8.12. ORALNA ADMINISTRACIJA
Večino zdravil se administrira oralno, kjer se s
požiranjem zdravilo prenese v GIT. Nekaj absorpcije
poteka v zgornjih prebavilih (cavum oris, želodec), večina
zdravila pa se absorbira v tankem črevesu.
8.13. ABSORPCIJA ZDRAVILA IZ TANKEGA ČREVESA
Za večino zdravil je mehanizem absorpcije enak kot pri
ostalih epitelijskih barierah. Zdravilo se absorbira s
pasivnim transportom, katerega hitrost je odvisna od
ionizacije zdravila in od topnosti zdravila v lipidih.
28
Slika 8.7. Absorpcija zdravila iz GIT v odvisnosti od pKa.
Na sliki 8.7. je prikazana absorpcija različnih acidnih in
bazičnih zdravil (absorpcija v odvisnosti od pKa). Močne
baze (pKa 10 ali več) in močne kisline (pKa pod 3) se
slabo absorbirajo, ker so popolnoma ionizirane v tankem
črevesu, kjer pH variira od vrednosti od 6-8.
Primer močne baze so tudi alkaloidni toksini KURARE
(blokirajo živčnomišično nevrotransmisijo), ki so jih
južnoameriški indijanci nanašali na konice puščic. Ker se
kurare slabo absorbirajo v GIT, je bilo meso po
zastrupitvi užitno.
2012
povzročajo gastrično stazo in s tem zavirajo absorpcijo
zdravil. Tudi zdravila lahko vplivajo na motilnost GIT
tako, da jo bodisi zavirajo (npr. zdravila, ki blokirajo
muskarinske receptorje) ali pa jo stimulirajo (npr.
METOKLOPRAMID, ki je antiemetik, ki se uporablja pri
zdravljenju migrene, kjer stimulira absorpcijo
analgetikov). Če je motilnost preveč intenzivna (npr. pri
diareji), je absorpcija zdravil zmanjšana. Nekatera
zdravila, npr. PROPRANOLOL, dosežejo višjo plazemsko
koncentracijo, če jih zaužijemo po obroku, najbrž zato,
ker prebavljena hrana poviša splanhnični pretok krvi.
Splanhnični pretok krvi se močno zmanjša ob
hipovolemiji ali srčni odpovedi, kar rezultira v zmanjšani
absorpciji zdravil.
Velikost zdravila in formulacija imata velik vpliv na
absorpcijo. Študija, kjer so raziskovali učinke DIGOXINA,
je pokazala, da so tablete različnih proizvajalcev
povzročale različne koncentracije v plazmi, kljub temu da
je bila koncentracija digoxina v tabletah pri vseh
proizvajalcih enaka. Vendar pa so se tablete razlikovale
po velikosti, kar je privedlo do različne absorpcije
digoxina. Ker se digoxin na splošno slabo absorbira,
majhne spremembe v farmacevtski formulaciji zdravila
lahko povzročajo velike spremembe v absorpciji in
plazemski koncentraciji (slika 8.8.).
V nekaterih primerih pa je absorpcija iz tankega črevesa
bolj odvisna od prenosa s transportnimi proteina kot od
difuzije preko lipidnih plasti:
 LEVODOPA (L-dopa, za zdravljenje Parkinsonove
bolezni): se absorbira s transporterjem, ki sicer
prenaša fenilalanin.
 FLUOROURACIL: se absorbira s transporterskim
sistemom, ki je namenjen prenosu pirimidinov (timin
in uracil).
 Fe2+: se absorbira s specializiranimi prenašalci na
luminalni membrani enterocitov.
8.14. DEJAVNIKI, KI VPLIVAJO NA
GASTROINTESTINALNO ABSORPCIJO
Približno 75% zdravil, ki jih administriramo oralno, se
absorbira v 1-3h. Hitrost absorpcije zdravil je odvisna od
fizioloških faktorjev in od faktorjev, ki so povezani s
formulacijo zdravila). Glavni faktorji, ki vplivajo na GIT
absorpcijo so:
 Motilnost GIT
 Splanhnični pretok krvi
 Formulacija in velikost zdravila (tablete)
 Fiziokemični faktorji
Velik vpliv na absorpcijo ima motilnost GIT. Številne
motnje (npr. migrena, diabetična nevropatija)
Slika 8.8. Vpliv formulacije zdravila na absorpcijo.
Zdravila so farmacevtsko formulirana tako, da dosežejo
neko želeno absorpcijo. Npr. kapsule so lahko zasnovane
tako, da ostanejo po vnosu intaktne nekaj ur, kar
omogoča zakasnjeno absorpcijo. Učinek zakasnjene
absorpcije omogočajo tudi tablete z zaščitnim plaščem.
Kapsula je lahko formulirana tudi tako, da vsebuje hitro
ter počasno sproščujoče delce, kar povzroča hitro in
podaljšano absorpcijo.
Bolj izpopolnjena zdravila povzročajo modificirano
absorpcijo, kar omogoča manj pogosto doziranje, prav
tako pa zmanjšuje maksimalno koncentracijo zdravila v
plazmi ter s tem stranske učinke (ki so velikokrat
posledica visoke plazemske koncentracije).
29
Nekatera zdravila so formulirana tako, da so obdana z
nepermeabilno membrano, v kateri so vgrajene posebne
pore (osmotsko-sprostitvena zdravila). Iz osmotsko
aktivnega jedra nato zdravilo enakomerno prehaja skozi
pore v črevesni lumen, kar omogoča podaljšano
absorpcijo. Vendar pa lahko osmotsko-sprostitvena
zdravila povzročajo stranske učinke zaradi visokih
lokalnih koncentracij zdravila v črevesu (npr. osmotskosprostitveno protivnetno zdravilo INDOMETACIN so
morali umakniti s trga, ker je povzročalo perforacijo
tankega črevesa).
Fiziokemični faktorji prav tako vplivajo na absorpcijo
zdravil. Npr. TETRACIKLIN ima visoko afiniteto za Ca2+
ione, zato se veže tudi na Ca2+ v hrani (predvsem mleko)
in preprečuje absorpcijo. Podoben primer je tudi
HOLESTIRAMIN (za zdravljenje diareje, ki jo povzročajo
žolčne kisline), ki se veže na ŽK ter tudi na zdravila, kot
so WARFARIN in TIROXIN.
Namen oralnega vnosa zdravil je absorpcija iz GIT, čemur
sledi nek sistemski učinek.
8.15. BIOLOŠKA RAZPOLOŽLJIVOST IN BIOEKVIVALENCA
Da zdravilo pride iz lumna tankega črevesa v sistemski
krvni obtok, mora najprej penetrirati gastrointestinalno
mukozo, kjer naleti na številne encime. Encimi v GIT
mukozi in v jetrih (portalni krvni obtok) razgradijo neko
določeno koncentracijo zdravila, temu pojavu pravimo
PRESISTEMSKI METABOLIZEM ali PRESISTEMSKI KLIRENS.
Pojem biološka razpoložljivost (bioavailability) pove
delež oralno administriranega zdravila (F), ki v intaktni
obliki preide v sistemski krvni obtok. To pomeni, da
moramo od konc. oralno administriranega zdravila
odšteti koncentracijo neabsorbiranega zdravila ter
koncentracijo presistemskega klirensa (encimi v GIT in
jetrih). Delež F lahko določimo tako, da pri skupini ljudi
najprej merimo plazemsko koncentracijo zdravila (v
odvisnosti od časa) pri oralni administraciji, nato pa
merimo še spremembe plazemske koncentracije pri IV
administraciji. Po številnih meritvah dobimo krivulje
plazemske koncentracije (c) v odvisnosti od časa za
oralni in IV vnos. Površina pod krivuljo (AUC) je pri IV
vnosu enaka 1, pri oralni administraciji pa je AUC<1. Ker
je pri meritvah sodelovalo več osebkov, izračunamo
povprečje IV ter oralnih administracij ter dobimo F.
Biološka razpoložljivost ni odvisna samo od lastnosti
zdravila ter zato variira pri posameznikih zaradi različne
GIT motilnosti, pH želodca in encimske aktivnosti v GIT in
jetrih. Predvsem vrednosti F, ki so določene na skupinah
2012
zdravih ljudi, močno odstopajo pri pacientih z
gastrointestinalnimi ali kardiovaskularnimi boleznimi.
Biološka razpoložljivost določa samo delež zdravila, ki
preide v sistemski krvni obtok, zanemarja pa hitrost
absorpcije. Npr., če se zdravilo v celoti absorbira v
30min, bo maximalna plazemska koncentracija precej
višja kot pri počasnejši absorpciji, prav tako pa bo tudi
učinek zdravila večji. Zato je pri licenciranju zdravil poleg
biološke razpoložljivosti treba upoštevati tudi
bioekvivalenco. Zdravila z licenco morajo biti ‘’splošni
ekvivalenti’’ patentiranih zdravil. Bioekvivalenco se
določa z merjenjem maximalne konc. zdravila v plazmi
(cmax), cmax (tmax) in AUC(0-∞). Da je zdravilo
bioekvivalentno, morajo vsi ti parametri (cmax, tmax, AUC(0∞)) imeti vrednosti 80%-125% parametrov patentiranih
zdravil.
8.16. SUBLINGVALNA ADMINISTRACIJA
Absorpcija direktno iz ustne votline je včasih uporabna,
ko je potreben hiter učinek in kadar je zdravilo
nestabilno pri želodčnem pH-ju ali pa se prehitro
metabolizira v jetrih. Primera zdravil, ki se pogosto
administrirajo sublingvalno, sta NITROGLICERIN (gliceriltrinitrat) in BUPRENORFIN. Zdravila, ki se absorbirajo iz
ustne votline, prehajajo direktno v sistemsko cirkulacijo
ter se s tem izognejo presistemskem metabolizmu (ker
ne prehajajo v GIT in v portalno cirkulacijo).
8.17. REKTALNA ADMINISTRACIJA
Rektalni vnos se uporablja pri zdravilih, ki pvozročajo
lokalni učinek (npr. protivnetna zdravila za zdravljenje
ulcerativnega kolitisa) ali sistemski učinek. Absorpcija iz
stene rectuma (visokoprizmatski epitelij) je zanemarljiva.
Rektalni vnos je primeren pri pacientih, kjer je oralni
vnos onemogočen (bruhanje, postoperativno stanje).
Rektalno se vnaša tudi DIAZEPAM pri otrocih, ki so v
status epilepticusu, ker je v tem primeru diazepam težko
administrirati intravenozno.
8.18. EPITELIJSKA ADMINISTRACIJA
Nanos na kožo
Uporablja se, ko je potreben lokalen učinek na koži (npr.
steroidna krema). Včasih pride tudi do povečane
absorpcije zdravila iz kože, kar lahko rezultira v
sistemskem učinku.
Večina zdravil se zelo slabo absorbira skozi
nepoškodovano kožo. Vendar pa nekatere snovi
(lipidotopne) dobro prehajajo kožo, npr. organofosfatni
insekticidi, ki povzročajo številne zastrupitve.
30
Zdravila, ki povzročajo sistemski učinek, se lahko vnaša v
telo v obliki TRANSDERMALNIH OBLIŽEV, npr. ESTROGEN
in TESTOSTERON kot hormonski nadomestki. Obliži
omogočajoenakomerno prehajanje zdravila v sistemsko
cirkulacijo, pri čemer obidejo presistemski metabolizem.
Primer je tudi FENTANIL (opioidni analgetik), ki se
nanaša na kožo s transdermalnimi obliži, za lajšanje
hudih dolgotrajnih bolečin.Transdermalni obliži so
primerni le za vnos lipidotopnih zdravil.
Nazalni spreji
Nekateri analogi peptidnih hormonov kot so npr. ADH,
GnRH in kalcitonin, se vnašajo v telo z nazalnimi spreji.
Absorpcija poteka preko mukoze nosne votline, najbolj
intenzivna je absorpcija na tistih predelih epitelija, ki
prekriva limfatično tkivo v lamini proprii.
Očesne kapljice
Številna zdravila se aplicirajo kot očesne kapljice. Ta
zdravila se absorbirajo skozi veznični mešiček-saccus
conjunctivalis (prostor med conjunctivo bulbi in
conjunctivo palpebralis, ki ga premošča veznična
membrana). Kapljice lahko povzročajo samo lokalni
učinek, brez sistemskih stranskih učinkov.
Npr. DORZOLAMID (blokator karbonske anhidraze), se
administrira v obliki kapljic za znižanje intraokularnega
tlaka pri pacientih z glavkomom. Učinek dorzolamida je
lokalen, ker ne vpliva na ledvice in s tem ne povzroča
sistemske acidoze. Zato je za zdravljenje glavkoma
neprimeren vnos ACETAZOLAMIDA (blokator
karboanhidraze, oralni vnos), ki sicer znižuje
intraokularni tlak, vendar povzroča sistemsko acidozo.
Za zdravljenje glavkoma se prav tako uporablja
TIMOLOL, ki se ga vnaša s kapljicami, vendar se nekaj
timolola tudi absorbira skozi veznični mešiček, zato se
pojavijo tudi sistemski stranski učinki
(bronhokonstrikcija).
8.19. ADMINISTRACIJA Z INHALACIJO
Z inhalacijo se vnašajo hlapni (volatilni) in plinski
anestetiki, pri čemer pljuča služijo za absorpcijo in za
eliminacijo. Zaradi velike površine respiratorne
membrane (70m2) pride do hitre izmenjave plinov in s
tem hiter dvig plazemske koncentracije.
Zdravila, ki povzročajo lokalni učinek na respiratorni
sistem, se tudi administrirajo z inhalacijo v obliki
aerosola. Npr. glukokortikoidi (BEKLOMETAZON
DIPROPIONAT, antiastmatik) in bronhodilatatorji
(SALBUTAMOL) se administrirajo na ta način in
povzročajo visoke lokalne koncentracije, brez večjih
sistemskih stranskih učinkov. Vendar pa se nekaj
inhaliranega zdravila pogosto absorbira v plazmo, kar
povzroča stranske učinke (npr. salbutamol povzroča
tremor). Zato so pomembne kemijske modifikacije
zdravil, ki zmanjšujejo absorpcijo preko respiratorne
membrane. Primer modificiranega zdravila je npr.
2012
IPRATROPIUM (antagonist mACh receptorjev, analog
atropina), ki se uporablja kot bronhodilatator in zaradi
slabe absorpcije ne povzroča večjih stranskih učinkov.
8.20. ADMINISTRACIJA Z INJECIRANJEM
IV injeciranje
Intravenozna injekcija je najhitrejši in najbolj zanesljiv
način vnosa zdravil. IV injekcija hitro povzroči visoko
konc. zdravila v plazmi, najprej v desnem srcu in
pljučnem krvnem obtoku ter nato v sistemski cirkulaciji.
Maksimalna plazemska koncentracija je odvisna
predvsem od hitrosti injeciranja. Zato je včasih
pomembno, da uporabljamo IV infuzijo, ki s konstantnim
doziranjem preprečuje previsoke plazemske
koncentracije. Nasproten efekt povzroča bolus injekcija,
ki hitro povzroča zelo visoke plazemske koncentracije.
Podkožna (subkutana) ali intramuskularna injekcija
povzročata hitrejši učinek kot denimo oralni vnos,
vendar je hitrost absorpcije odvisna od mesta injeciranja
ter od lokalnega krvnega pretoka.
Pri injeciranju sta glavna limitirajoča faktorja absorpcije:
 Difuzija skozi tkivo
 Lokalni krvni pretok
Absorpcija z mesta injeciranja je povečana, če je
povečan pretok krvi skozi tkivo. Absorpcijo pa lahko
pospeši tudi dodatek encima HIALURONIDAZE, ki cepi
elemente osnovne snovi v medceličnini in s tem
pospešuje difuzijo.
Absorpcija je inhibirana pri pacientih s cirkulacijskim
šokom, kjer je perfuzija tkiva zmanjšana.
Načini zakasnitve absorpcije
Včasih je pomembno, da je absorpcija zdravila
zakasnjena, bodosi za dosego lokalnega učinka ali pa za
podaljšanje sistemskega učinka. Primeri zakasnitve
absorpcije:
 Dodatek ADRENALINA k lokalnim anestetikom
inhibira absorpcijo lokalnega anestetika v sistemsko
cirkulacijo, kar povzroča podaljšan lokalni učinek
anestetika.
 Formulacija insulina s protaminom ali cinkom
podaljša učinek insulina.
 PROKAIN PENICILIN je slabo topna sol penicilina, ki
se injecira v obliki vodne raztopine. Absorpcija je
slabša zaradi slabe topnosti prokain penicilina, kar
omogoča podaljšan učinek.
 Esterifikacija steroidnih hormonov
(MEDROKSIPROGESTERON ACETAT, TESTOSTERON
PROPIONAT) povzroča povečano topnost v lipidih.
Pri injeciranju steroidnih hormonov v lipidotopni
raztopini se zato absorpcija podaljša.
31


Estrifikacija antipsihotičnih zdravil (FLUFENAZIN
DEKANOAT) povzroča povečano topnost v lipidih in
pri injeciranju le-teh zdravil v lipidotopni raztopini se
absorpcija zakasni.
Zakasnitev absorpcije nekaterih steroidnih
hormonov (estradiol) se doseže tudi s podkožnim
implantiranjem zdravila v obliki kroglic. Hitrost
absorpcije je v tem primeru proporcionalna površini
implantata.
Intratekalno injeciranje
Včasih se zdravila vnaša tudi v subarahnoidalni prostor z
iglo za lumbarno punkcijo. Intratekalno se vnaša npr:
 METOTREXAT, ki se uporablja pri otrocih z
levkemijo, vnos v subarahnoidalni prostor pa
preprečuje pojav levkemije v CŽS.
 BUPIVAKAIN (lokalni anestetik)
 Opioidni analgetiki
 BAKLOFEN (GABA analog) se uporablja za zdravljenje
mišičnih krčev in se administrira intratekalno, kar
zmanjšuje stranske učinke.
 AMINOGLIKOZIDNI ANTIBIOTIKI se ob hudih vnetjih
CŽS administrirajo intratekalno ali direktno v
cerebralne ventrikle. V takšnih situacijah je
pomembno hitro delovanje antibiotika, zato ne
pridejo v poštev drugi načini vnosa, ker bi bil učinek
prepočasen glede na dejstvo da antibiotiki zelo
počasi prehajajo hematoencefalno bariero.
Intravitrealno injeciranje
Primer intravitrealnega injeciranja je RANIBIZUMAB
(monoklonsko protitelo, ki se veže na endotelijski rastni
faktor krvnih žil), ki ga oftalmologi uporabljajo za
zdravljenje pacientov z degeneracijo makule (povezana s
starostjo).
8.21. DISTRIBUCIJA ZDRAVIL PO TELESU
Telesna tekočina je razporejena v 4 glavne
kompartmente (slika 8.9.). Voda v organizmu predstavlja
50%-70% delež telesne teže, pri čemer je ta delež manjši
pri ženskah.
Slika 8.9. Kompartmenti telesne tekočine, izraženi kot procenti
telesne teže.
2012
Ekstracelularna tekočina vključuje krvno plazmo (4,5%
tt), intersticijsko tekočino (16%) in limfo (1,2%).
Intracelularna tekočina (30-40%) je seštevek IC tekočin
vseh celic v telesu. Transcelularna tekočina (2,5%)
vključuje cerebrospinalno, intraokularno, peritonealno,
plevralno in sinovialno tekočino in tudi prebavne
sekrecije. Tudi fetus je posebna vrsta transcelularnega
kompartmenta. V vsakem od teh kompartmentov se
molekule zdravil lahko nahajajo v prosti ali vezani obliki.
Zdravila ki so šibke kisline ali baze se nahajajo v
ravnotežni mešanici ioniziranih in neioniziranih oblik,
ravnotežno razmerje pa je odvisno od pH medija.
Ravnotežna distribucija med različnimi kompartmenti je
odvisna od:
 Permeabilnosti tkivnih barier
 Vezave na proteine v kompartmentih
 pH medija
 particijskega koeficienta (K) na meji med
hidrofobnim in hidrofilnim medijem
Da zdravilo vstopi v transcelularni kompartment iz EC
kompartmenta, mora prehajati celično bariero; primer
takšne bariere je hematoencefalna bariera, ki ima velik
farmakološki pomen.
8.22. HEMATOENCEFALNA BARIERA
Hematoencefalna bariera sestoji iz endotelijskih celic
zveznih kapilar, ki so dodatno obložene s periciti.
Možgani so zato praktično nedostopni za zdravila z nizko
topnostjo v lipidih, ki slabo prehajajo HE bariero. Vendar
pa lahko vnetje oslabi integriteto HE bariere s povečano
žilno permeabilnostjo, kar omogoča prehajanje tudi
slabo topnim molekulam. Za zdravljenje bakterijskega
meningitisa se vnaša PENICILIN, ki nato prehaja HE
bariero.
V nekaterih predelih CŽS je HE bariera bolj prepustna,
npr. na področju centralnih kemoreceptorjev. To
omogoča DOMPERIDONU (antiemetični antagonist
dopaminskega receptorja), da ne penetrira HE bariere,
vendar lahko dostopa do prožilne cone centralnih
kemoreceptorjev, kar rezultira v preprečevanju slabosti,
ki jo povzročajo agonisti dopaminergičnih receptorjev
(APOMORFIJ), ki se uporabljajo za zdravljenje poznih
stadijev Parkinsonove bolezni.
METILNALTREXON BROMID je antagonist perifernih μopioidnih receptorjev, ki se uporablja za zdravljenje
opioidno-inducirane zaprtosti pri pacientih, ki se zdravijo
z opiati. Metilnaltrexon bromid ima slabo GIT absorpcijo
in ne prehaja HE bariere, zato se ne more vezati na
opioidne receptorje v CŽS.
Številni peptidi, kot so bradikinin in enkefalini,
povečujejo permeabilnost HE bariere. Zato obstaja
potencialna možnost, da bi te peptide uporabljali za
32
izboljšanje penetracije kemoterapevtikov pri pacientih z
možganskimi tumorji.
8.23. VOLUMEN DISTRIBUCIJE
Volumen distribucije (Vd) je definiran kot volumen
tekočine, ki je potreben, da vsebuje neko količino
zdravila (Q) pri isti koncentraciji kot je plazemska
koncentracija zdravila.
Volumna distribucije ne smemo obravnavati kot
anatomski kompartment, ampak kot nek navidezni
volumen. Npr. insulin ima vrednost Vd podobno
volumnu plazme, vendar se veže na receptorje
(muskulatura, adipociti, jetra), ki so izpostavljeni
intersticijski tekočini in ne plazmi!
Volumen plazme je cca. 0,05 l/kg tt. Nekatera zdravila,
kot je npr. HEPARIN, ostanejo ujeta v plazmi, ker so
molekule takšnih zdravil prevelike, da bi lahko prehajale
steno kapilar. Retenca zdravila v plazmi pogosto
povzroča, da se te velike molekule zdravila vežejo na
plazemske proteine. Če še naprej dodajamo zdravilo v
plazmo, se po uravnoteženju poveča Vd zdravila, ker se
poveča vezava na plazemske proteine. Nekatera barvila,
kot je npr. Evans modro, se zelo močno vežejo na
plazemski albumin, zato se njihov Vd uporablja za
merjenje volumna plazme (Vd = Vp).
Celotni ekstracelularni volumen je cca. 0,2 l/kg tt in je
približno enak Vd številnih polarnih zdravil, npr.
VEKURONIUM, GENTAMICIN in KARBENICILIN. Ta
polarna zdravila zelo slabo vstopajo v celice zaradi nizke
topnosti v lipidih, prav tako pa ne prehajajo HE bariere in
placente.
Celotni volumen vode v telesu je cca. 0,55 l/kg tt. Ta
volumen je približno enak Vd zdravil, ki so dobro topna v
lipidih in prehajajo celične membrane, npr. FENITOIN in
ETANOL. Distribucija zdravil izven plazme ali vgrajevanje
zdravil v adipozno tkivo povzroči, da je Vd večji kot
volumen vode v telesu. Pri nekaterih zdravilih je Vd celo
večji kot volumen telesa, npr. MORFIJ (2-5 l/kg tt),
TRICIKLIČNI ANTIDEPRESIVI (1-2 l/kg tt) in
HALOPERIDOL. Zdravila z visokim Vd se slabo
odstranjujejo iz telesa s hemodializo, ki zato ne pride v
poštev pri predoziranju.
2012
8.24. POSEBNI MEHANIZMI DOSTAVE ZDRAVIL
Za izboljšanje dostave zdravil in lokalizacije zdravil na
tarčno tkivo se uporabljajo posebni mehanizmi:
 biološko erozivni nanodelci
 prozdravila
 konjugati protitelo-zdravilo
 pakiranje v liposome
 CID (coated implantable devices)
Biološko erozivni nanodelci
Nanodelci so mikrosfere iz umetno sintetiziranih
biološko erozivnih polimerov, ki se vežejo na epitelijske
celice mukoze v črevesu. Nanodelci so napolnjeni z
zdravili velikih molekulskih mas, pomen takšnega
pakiranja zdravil je predvsem izboljšanje absorpcije, ki
poteka na epiteliju tankega črevesa (enterociti) in tudi
na epiteliju, ki prekriva Peyerjeve plošče ileuma.
Mehanizem nanodelcev se klinično še ne uporablja.
Prozdravila
Prozdravila so neaktivni prekurzorji, ki se v telesu
pretvorijo v aktivno obliko zdravil. Čeprav številna
prekurzorska zdravila ne povzročajo izboljšanih učinkov,
obstajajo tudi izjeme:
 CIKLOFOSFAMID: se aktivira z metabolizmom v
jetrih, zato se ga lahko administrira oralno, ker
inaktivna oblika ne povzroča poškodb GIT epitelija.
 LEVODOPA (L-DOPA): Se absorbira iz GIT epitelija,
prehaja HE bariero z AK (aminokislinskim)
transporterskim mehanizmom in se v nevronskih
terminalih bazalnih ganglijev pretvori v aktivni
dopamin.
 ZIDOVUDIN: se fosforilira v aktivno trifosfatno
obliko samo v celicah, ki vsebujejo specifično
reverzno transkriptazo, kar omogoča tarčno
delovanje na celice okužene z virusom HIV.
 VALACIKLOVIR in FAMCIKLOVIR sta zaestreni
prozdravili ACIKLOVIRJA in PENCIKLOVIRJA.
Prekurzorja valaciklovir in famciklovir imata večjo
biološko razpoložljivost (F) kot aktivni zdravili in se
aktivirata v celicah, okuženih z virusi
(citomegalovirusna obolenja, herpes, ipd.).
Z uporabo primernih prozdravil bi teoretično lahko
odpravili določene zaplete, npr. nestabilnost zdravil pri
želodčnem pH-ju, nezmožnost prehajanja zdravila preko
HE bariere, ipd.
Konjugati protitelo-zdravilo
Eden izmed glavnih ciljev v kemoterapiji je izbboljšanje
selektivnosti citotoksičnih zdravil. Ena izmed možnosti bi
bila vezava kemoterapevtskega zdravila na protitelo, ki
bi se nato vezalo na tumorsko specifičen antigen, ki ga
izražajo samo tumorske celice.
33
Pakiranje v liposome
Liposomi so umetno sintetizirani vezikli, ki nastanejo s
sonikacijo (ultrazvočno obdelavo) raztopine s fosfolipidi.
Liposomi so lahko napolnjeni z vodotopnimi zdravili, ki
ostanejo v ‘’intracelularju’’ liposoma dokler je liposom
intakten. Liposome privzemajo retikuloendotelijske
celice, predvsem v jetrih. Prav tako liposomi vstopajo v
maligne tumorje, kar omogoča visoko selektivnost ter
2012
tkivno specifičnost nekaterih kemoterapevtikov. Npr.
AMFOTERICIN (antimikotik), je dostopen v liposomsko
formulirani obliki, ki je manj nefrotoksična kot primarna
oblika, vendar tudi dražja.
Za prihodnost se načrtuje vgrajevanje molekul
specifičnega antigena v membrano liposomov, kar bi
omogočalo maksimalno selektivnost zdravila.
34
2012
9. POGLAVJE: METABOLIZEM IN IZLOČANJE ZDRAVIL
(eliminacija) zdravil pomeni ireverzibilna
I zločanje
izguba zdravila iz telesa in vključuje 2 procesa:
metabolizem in sekrecijo. Metabolizem sestoji iz
anabolizma in katabolizma (sinteza ali razpad substanc z
encimsko pretvorbo ene kemijske entitete v drugo).
Sekrecija poteka z izločanjem kemijsko
nespremenjenega zdravila ali metabolitov zdravila.
Glavne poti izločanja zdravil so:
 Ledvice
 Hepatobilarni sistem
 Pljuča (pomembno za plinske/hlapne anestetike)
Večina zdravil se iz telesa izloči z urinom v nenabiti obliki
ali v obliki polarnih metabolitov. Nekatera zdravila se
preko jeter izločajo v žolč, vendar se večina teh zdravil
nato reabsorbira iz GIT (enterohepatična cirkulacija).
Obstajajo pa tudi primeri, npr. RIFAMPICIN, ko izločanje
zdravila z žolčem (fekalno izločanje) predstavlja velik
delež celotnega izločanja zdravila. Fekalno izločanje
zdravil, ki se sicer izločajo z urinom (npr. DIGOXIN),
postane bolj pomembno pri pacientih z ledvično
odpovedjo.
Izločanje preko pljuč se pojavi pri plinskih ali hlapnih
(volatilnih) zdravilih, kot so npr. splošni anestetiki.
Nekatera zdravila se v manjšem deležu izločajo tudi
preko mleka ali znoja, vendar je ta način izločanja
zanemarljiv v primerjavi z renalno sekrecijo. Kljub temu
pa je sekrecija zdravil preko mleka včasih pomembna,
ker zdravilo lahko učinkuje na otroka.
Lipidotopne molekule se slabo izločajo z urinom, zato se
morajo najprej pretvoriti v bolj polarne produkte, ki se
nato izločijo z urinom.
Metabolizem zdravil poteka v jetrih predvsem s
sistemom citokromov P450 (CYP). Nekaj encimov
družine P450 je tudi ekstrahepatičnih in so pomembni za
sintezo steroidnih hormonov in eikozanoidov ter ne
sodelujejo pri metabolizmu zdravil.
9.1. METABOLIZEM ZDRAVIL
Človeški organizem vsebuje kompleksne sisteme, ki so
vključeni v detoksifikacijo tujih substanc (ksenobiotikov),
med katera spadajo tudi zdravila. Za ksenobiotike je
značilna kiralnost, kar pomeni da lahko obstajajo v več
stereoizomernih oblikah, kar vpliva na njihov
metabolizem. Metabolizem zdravil vključuje 2 tipa
reakcij, rekcije faze 1 in faze 2. Obe fazi znižujeta topnost
molekul v lipidih, kar omogoča renalno izločanje.
9.2. REAKCIJE FAZE 1
Reakcije faze 1 so katabolne (oksidacija, redukcija ali
hidroliza), produkti so ponavadi bolj kemijsko reaktivni
in so včasih paradoksalno bolj toksični ali kancerogeni
kot primarna oblika zdravil. Pri reakcijah faze 1 gre
ponavadi za vključevanje neke funkcionalne skupine v
molekulo zdravila (npr. hidroksilna skupina), temu
procesu pravimo funkcionalizacija. Funkcionalna skupina
je pomembna za vezavo substituta (npr. glukoronida) pri
konjugaciji, ki poteka v fazi 2. Zato pri veliki večini zdravil
faza 1 poteka pred fazo 2. Reakcije faze 1 potekajo
predvsem v jetrih. Encimi, ki sodelujejo pri fazi 1 (CYP),
se nahajajo v gladkem ER. Te encime imenujemo tudi
MIKROSOMALNI ENCIMI, ker ER v procesu
homogenizacije in diferencialne centrifuge razpade na
majhne fragmente, ki se sedimentirajo samo ob
dolgotrajnem centrifugiranju pri visoki hitrosti. Zdravilo
mora prehajati membrano, da lahko vstopa v reakcije z
mikrosomalnimi encimi. Intracelularni metabolizem je
pomemben predvsem za lipidotopna zdravila, ki tudi
zelo dobro prehajajo plazmalemo. Polarna zdravila sicer
slabše prehajajo membrano, vendar se deloma lahko
izločajo z urinom tudi v nespremenjeni obliki.
Slika 9.1. Faza 1 in faza 2 metabolizma zdravil.
9.3. P450 MONOOKSIGENAZNI SISTEM
Citokromi P450 so monooksigenaze, ki vsebujejo
hemsko vezano železo in se uvrščajo v superdružino CYP.
Superdružino CYP razdelimo naprej na družine (40%
homolognost v AK sestavi) in poddružine (55%
homolognost v AK sestavi). Posamezen citokrom ima
nomenklaturo, npr. CYP2D6.3, kjer oznaka CY pomeni
citokrom, P pomeni superdružina P450 (absorpcijski
maksimum pri valovni dolžini 450 nm), 2 pomeni
družina, D je poddružina, 6 je gen in 3 je alel. Obstaja 74
družin CYP, od tega so CYP1, CYP2 in CYP3 vključene v
metabolizem v jetrih.
V reakcijo oksidacije zdravila vstopajo: reducirana oblika
zdravila (DH), monooksigenaza P450, O2, NADPH in
flavoprotein (NADPH-P450 reduktaza).
Reakcija oksidacije ksenobiotikov se glasi:
NADPH + H+ + O2 + DH --> NADP+ + H2O + D-OH
35
Mehanizem oksidacije (hidroksilacije) zdravil (slika 9.2.)
vključuje adicijo 1 atoma kisika v molekulo zdravila (OH
skupina), 2 kisikov atom se reducira do H2O.
2012
Vsa zdravila pa se ne oksidirajo s citokromom P450:
 Metabolizem v plazmi (npr. hidroliza
SUXAMETONIUMA s plazemsko holinesterazo)
 Metabolizem v pljučih (razni prostanoidi)
 Metabolizem v črevesu (TIRAMIN, SALBUTAMOL)
 ETANOL je poleg metabolizma s P450 udeležen v
oksidacijo v citoplazmi hepatocitov, ki jo katalizira
encim alkohol dehidrogenaza.
Ostali P450-neodvisni encimi, ki so udeleženi v oksidacijo
zdravil so npr.: KSANTIN OKSIDAZA (inaktivira 6merkaptopurin) in MONOAMINSKA OKSIDAZA (inaktivira
razne biološko aktivne amine, npr. noradrenalin, tiramin,
5-hidroxitriptamin, ipd.).
Slika 9.2. Cikel monooksigenaze P450.
Vsak od roza ali modrih kvadratov na sliki 9.2.
predstavlja citokrom P450, modri P450 vsebujejo
reduciran Fe2+, roza P450 pa oksidiran Fe3+.
Reakcije cikla se glasijo:
1. Na citokrom s Fe3+ se veže molekula zdravila (DH):
Fe3+ --> Fe3+DH
2. NADPH-P450 reduktaza prispeva 1e- in reducira železo
na P450:
Fe3+DH + e- --> Fe2+DH
3. V reakcijo nato vstopa O2 in nastane komplex
Fe2+O2DH, ki je substrat za flavoprotein (NADPH-P450
reduktaza ali citokrom b5):
Fe2+DH + O2 --> Fe2+O2DH
4. NADPH-P450 reduktaza prispeva h kompleksu 1H+ in
1e- in nastane Fe2+OOHDH:
Fe2+O2DH + H+ + e- --> Fe2+OOHDH
5. Komplex Fe2+OOHDH reagira s H+ protonom, nastane
H2O in železov (II) oksid (FeO3+):
Fe2+OOHDH + H+ --> H2O + (FeO)3+DH
6. (FeO)3+DH --> Fe3+DOH
7. Fe3+DOH --> DOH + Fe3+
Reakcije hidrolize (npr. aspirin) ne vključujejo
mikrosomalnih encimov v jetrih, ampak potekajo v
plazmi in številnih tkivih. Za hidrolizo so dovzetne
predvsem esterske vezi, redkeje tudi amidne vezi.
Reakcije redukcije so pri zdravilih manj pogoste kot
denimo oksidacije, vendar so nekatere pomembne, npr.
WARFARIN, ki se inaktivira z redukcijo ketonske v
hidroksilno skupino, reakcijo pa katalizira citokrom
CYP2A6.
9.4. REAKCIJE FAZE 2
Reakcije v fazi 2 so anabolične in vključujejo konjugacijo
(vezava substitutne skupine), ki ponavadi rezultira v
inaktivaciji zdravil. Obstajajo pa tudi izjeme, ko s
konjugacijo zdravilo postane še bolj aktivno, npr.
METABOLITI MINOXIDILA (aktivator K+ kanala, ki se
uporablja za zdravljenje hipertenzije) in MORFIJ-6GLUKORONID, ki je metabolit morfija (v primerjavi z
morfijem je morfij-6-glukoronid bolj polarna molekula
ter manj vpliva na centre za bruhanje).
Reakcije faze 2 potekajo preddvsem v jetrih. Če
molekula zdravila, bodisi primarna molekula ali produkt
metabolizma v fazi 1, vsebuje ustrezno ‘’prijemališče’’
(hidroksilna, tiolna ali amino skupina), potem je takšno
zdravilo primerno za konjugacijo. Na funkcionalne
skupine zdravil se vežejo substituti, pod katere
prištevamo glukoronilne, sulfatne, metilne in acetilne
skupine.
Konjugacija zdravil ali njihovih metabolitov iz faze 1
lahko poteka z GLUTATIONOM (GSH), ki se na zdravila
veže s sulfidrilno skupino. Primer konjugacije z
glutationom je npr. detoksifikacija PARACETAMOLA.
Konjugacija lahko poteka tudi z GLUKORONACIJO, kjer v
reakcijo vstopa energijsko bogata molekula UDP-αglukoronid (UDP-glukoronska kislina). Nato se glukoronid
prenese na substrat (na atome bogate z elektroni: N, O,
S) ter z zdravilom tvori amidno, estersko ali tiolno vez.
Reakcijo prenosa glukoronida na molekulo zdravila
36
katalizira encim UDP-glukoronil transferaza, ki ima zelo
širok spekter specifičnosti in je zato udeležena v
konjugacijo številnih zdravil.
Z UDP-glukoronil transferazo se konjugirajo tudi številni
endogeni mediatorji, npr. bilirubin in kortikosteroidi.
2012
zato se takšna inhibicija imenuje tudi ‘’samomorilska
inhibicija’’.
9.7. INDUKCIJA MIKROSOMALNIH ENCIMOV
Številna zdravila, npr. RIFAMPICIN, ETANOL in
KARBAMAZEPIN, ob kronični administraciji povečajo
aktivnost mikrosomalne oksidaze in encimov udeleženih
v konjugacijo zdravil. Tudi nekateri kencerogeni agensi
(npr. BENZO-A-PIREN) povzročajo podoben učinek, ki je
lahko zelo obsežen.
Slika 9.3. Konjugacija zdravila z glukoronidom.
Konjugacija pa lahko poteka tudi z reakcijami metilacije
in acetilacije. Pri acetilacijah je substitut (donor)
acetilCoA, pri metilacijah pa S-adenozil metionin (SAM).
Te konjugacije potekajo večinoma v jetrih, nekaj malega
tudi v ostalih tkivih (pljuča, ledvice).
9.5. STEREOSELEKTIVNOST
Številna klinično pomembna zdravila, npr. SOTALOL
(antiaritmik), WARFARIN (antikoagulant) in
CIKLOFOSFAMID (kemoterapevtik), obstajajo v več
stereoizomernih oblikah, ki povzročajo različne
farmakološke učinke, prav tako pa se razlikujejo v
metabolizmu. V nekaterih primerih toksičnost zdravila
povzroča ena izmed izomer, ki ni nujno farmakološko
aktivna oblika. Zato je včasih zaradi toksičnosti zdravila
treba uvesti novo zdravilo, ki vsebuje samo izomere, ki
niso toksične.
9.6. INHIBITORJI P450
Inhibitorji P450 se razlikujejo v selektivnosti za različne
izooblike encima in jih lahko klasificiramo glede na
njihov mehanizem delovanja:
 Nekateri inhibitorji delujejo kompetitivno na aktivno
mesto encima, vendar sami po sebi niso substrati za
encim. Tak primer je npr. KVINIDIN, ki je močan
kompetitivni inhibitor CYP2D6, ni pa substrat.
 Nekompetitivni inhibitorji so zdravila (npr.
KETOCONAZOL), ki se z močno vezjo vežejo na Fe3+
citokroma CYP3A4 in povzročajo reverzibilno
nekompetitivno inhibicijo encima.
 Nekateri inhibitorji se morajo najprej oksidirati s
P450. Primera takšnih inhibitorjev sta GESTODEN
(oralno kontraceptično zdravilo, ki deluje na
CYP3A4) ter DIETILKARBAMAZIN (deluje na CYP2E1).
Produkt oksidacije je intermediat, ki se veže
kovalentno na encim in povzroči uničenje encima,
Slika 9.4. Stimulacija jetrnega metabolizma z benzopirenom.
Slika 9.4. prikazuje 10-kratno povečanje metabolizma
benzopirena 2 dni po doziranju benzopirena. Ta efekt
imenujemo INDUKCIJA, ki je posledica povečane sinteze
ter zmanjšanega katabolizma mikrosomalnih encimov.
Indukcija encimov lahko poveča toksičnost in
kancerogenost zdravil, kajti s povečano aktivnostjo
mikrosomalnih encimov se poveča tudi koncentracija
metabolitov zdravil (faza 1), za katere je značilno, da so
bolj toksični in kancerogeni kot primarna oblika zdravila.
PARACETAMOL je primer zdravila, ki ima zelo toksične
metabolite.
Natančen mehanizem indukcije danes še ni znan, vendar
se predvideva da je indukcija podobna mehanizmu
vezave hormonov na jedrne receptorje (steroidni
hormoni, ipd.). Pri indukciji sodelujejo razni indukcijski
agensi, pomembni so predvsem POLICIKLIČNI
AROMATSKI OGLJIKOVODIKI (npr. 3-MC). Ti agensi se
vežejo na domeno receptorja za aromatske ogljikovodike
(Ah receptor) ter z njim tvorijo kompleks. Kompleks se
nato transportira v jedro s pomočno translokacijskega
proteina za Ah receptor in omogoči vezavo Ah receptorja
na DNA molekulo, kar poveča transkripcijo gena, ki
kodira CYP1A1. Poleg povečane transkripcije genov,
nekateri agensi (npr. ETANOL, ki inducira CYP2E1)
stabilizirajo mRNA ali P450 proteine, kar vpliva na
povečanje aktivnosti mikrosomalnih encimov.
37
9.8. PRESISTEMSKI METABOLIZEM
Nekatera zdravila se pred vstopom v sistemski obtok
intenzivno kopičijo v jetrih ali steni črevesa, zato je
njihova koncentracija v sistemski cirkulaciji bistveno
manjša kot je koncentracija absorbiranega zdravila. Ta
proces imenujemo PRESISTEMSKI METABOLIZEM (firstpass metabolism), ki znižuje biološko razpoložljivost (F)
tudi v primeru, ko se zdravilo zelo dobro absorbira iz GIT.
Presistemski metabolizem je pomemben za številan
terapevtska zdravila ter v farmakologiji predstavlja
problem, ker:
 Je pri oralnem vnosu potrebna bistveno višja doza
kot pri administracije, ki ne vključuje GIT
(parenteralna administracija).
 Intenzivnost presistemskega metabolizma variira pri
ljudeh.
Primeri zdravil, ki so podvrženi obsežnemu
presistemskemu metabolizmu:
 Aspirin
 Nitroglicerin (gliceril trinitrat)
 Izosorbid dinitrat
 L-dopa
 Lidokain
 Metoprolol
 Morfij
 Propranolol
 Salbutamol
 Verapamil
FARMAKOLOŠKO AKTIVNI METABOLITI ZDRAVIL
V nekaterih primerih zdravilo psotane farmakološko
aktivno šele po tem, ko je podvrženo metabolizmu. Npr.
AZATIOPRIN (imunosupresor) se pretvori v
MERKAPTOPURIN. Drug primer je ENALAPRIL (blokator
angiotenzinske konvertaze), ki se hidrolizira v
ENALAPRILAT (aktivna oblika). Zdravila, kjer je primarna
oblika zdravila inaktivna, se imenujejo PROZDRAVILA.
Metabolizem lahko vpliva na farmakološke učinke
zdravil. Npr. ASPIRIN ima protivnetno funkcijo ter blokira
agregacijo trombocitov. Aspirin se hidrolizira v salicilno
kislino, ki ima samo protivnetno funkcijo, ne inhibira pa
trombocitov.
Metaboliti zdravil so včasih odgovorni tudi za toksičnost,
npr.:
 PARACETAMOL (povzroča hepatotoksičnost)
 CIKLOFOSFAMID (toksičnost sečnega mehurja, ki ga
povzroča metabolit akrolein).
 METANOL in ETILEN GLIKOL povzročata toksičnost
preko metabolitov, ki nastanejo v reakciji z alkohol
dehidrogenazo. Zastrupitev z metanolom ali etilen
glikolom zdravimo z etanolom, ki deluje
kompetitivno na vezavno mesto na alkohol

2012
dehidrogenazi ter zato inhibira konverzijo metanola
ali etilen glikola v toksične metabolite.
HALOTAN (splošni anestetik) se metabolizira v
trifluoroocetno kislino z encimom CYP2E1.
Trifluoroocetna kislina lahko povzroči halotanski
hepatitis, zato je pri anesteziji s halotanom dobro
uporabiti tudi DISULFIRAM, ki imhibira CYP2E1 in s
tem zmanjša verjetnost za nastanek hepatitisa.
9.9. BILARNA SEKRECIJA ZDRAVIL IN
ENTEROHEPATIČNA CIRKULACIJA
Hepatociti prenašajo številne substance vključno z
zdravili iz plazme v žolč s posebnimi transportnimi
mehanizmi, ki so podobni tistim v ledvičnih tubulih;
organski kationski transporterji (OCT), organski anionski
transporterji (OAC) ter P-glikoproteinski transporterji (Pgp). Števini hidrofilni konjugati zdravil, predvsem
glukoronidi, se koncentrirajo v žolču ter se od tam
secernirajo v duodenum in črevo. V črevesu so
glukoronidi podvrženi hidrolizi, kar povzroči, da spet
nastane aktivno zdravilo, ki se nato spet reabsorbira v
črevesu. Ponavljajoči reabsorpciji substanc, ki so se
izločile z žolčem, pravimo ENTEROHEPATIČNA
CIRKULACIJA, ki je značilna tudi za večino žolčnih kislin
ter holesterol. Enterohepatična cirkulacija pri zdravilih
omogoča nek rezervoar, ki lahko predstavlja tudi do 20%
delež celotne koncentracije zdravila. Pomen
enterohepatične cirkulacije je, da se podaljša učinek
zdravil, kar je pomembno pri nekaterih zdravilih kot sta
MORFIJ in ETINILESTRADIOL.
Nekatera zdravila se izločajo z žolčem v velikem deležu:
 VEKURONIUM: secernira se z žolčem v
nespremenjeni obliki.
 RIFAMPICIN: absorbira se iz GIT, nekaj se ga
deacetilira. Obe obliki, acetilirana in deacetilirana, se
izločata z žolčem, vendar je enterohepatični
cirkulaciji podvržena samo acetilirana oblika, ker se
deacetilirana ne more reabsorbirati. Na ta način se
zdravilo sčasoma odstrani iz telesa.
9.10. SEKRECIJA ZDRAVIL IN METABOLITOV PREKO
LEDVIC
Zdravila se razlikujejo po hitrosti odstranjevanja preko
ledvic, 2 ekstrema sta npr. PENICILIN, ki ima zelo visok
klirens ter DIAZEPAM, ki ima nizek klirens in se zato
počasi odstranjuje iz telesa. Večina zdravil ima klirens, ki
spada v interval med obema ekstremoma (penicilin in
diazepam). Metaboliti zdravil imajo skoraj vedno višji
klirens kot primarno zdravilo. Za renalno sekrecijo so
značilni 3 procesi:
 Glomerularna filtracija
 Tubularna sekrecija
 Pasivna difuzija preko tubularnega epitelija
38
Glomerularna filtracija
Glomerularne kapilare so prepustne za molekule zdravil,
ki imajo Mr manjši od 20.000Da. Za plazemski albumin,
ki ima Mr 68.000Da, je membrana skoraj popolnoma
neprepustna. Večina zdravil ima Mr od 200-1000Da (8.
poglavje), zato prosto prehajajo glomerularno
membrano, razen nekaterih makromolekul (HEPARIN).
Če je zdravilo vezano na plazemski albumin, se ne more
filtrirati. Samo prosta oblika zdravila v plazmi se lahko
filtrira! Takšen primer je WARFARIN, ki ga je kar 98%
vezanega na albumin ter samo 2% v prosti obliki, zato je
tudi klirens warfarina zelo nizek.
Tubularna sekrecija
Cca. 20% RPF (renal plasma flow) se filtrira skozi
glomerulus, ostalih 80% RPF pa prehaja skozi
peritubularne kapilare proximalnega tubula. Iz
peritubularnih kapilar se molekule zdravil transportirajo
v lumen nefrona s posebnimi transporterji na
bazolateralni membrani tubularnih celic; OAT trasportira
acidna zdravila (tudi endogene kisline kot je urat), OCT
pa je odgovoren za transport bazičnih zdravil.
Tabela 9.1. TRANSPORT ZDRAVIL V PROXIMALNI TUBUL
Z OCT IN OAC
OAT
OCT
Para-aminohipurna
Amilorid
kislina (PAH)
Furosemid
Dopamin
Konjugati glukoronata
Histamin
Konjugati glicina
Mepakrin
Indometacin
Morfij
Metotreksat
Petidin
Penicilin
Kvartarne amonijeve
spojine
Probenecid
Kinin
Konjugati sulfatov
5-hidroksitriptamin
(serotonin)
Tiazidni diuretiki
Triamteren
Sečna kislina
OAT transporter lahko transportira molekule zdravil tudi
v nasprotni smeri elektrokemijskega gradienta in lahko
zato lahko zmanjša plazemsko koncentracijo zdravila
skoraj do vrednosti 0. OCT transporter lahko transportira
molekule zdravil samo v smeri elektrokemijskega
gradienta.
Ker je kar 80% RPF izpostavljeno tem transporterjem, je
tubularna sekrecija mehanizem, ki največ prispeva h
klirensu zdravila. Za razliko od glomerularne filtracije,
lahko transporterji OCT in OAT transportirajo tudi
zdravila, ki so vezana na plazemski albumin! Tak primer
je npr. PENICILIN, ki je kar 80% vezan na albumin, vendar
ima zaradi transporta z OAT zelo visok klirens.
2012
Zdravila tudi tekmujejo med seboj za vezavna mesta na
OAT in OCT transporterjih. Npr. PEOBENECID se
uporablja za podaljševanje učinka penicilina, ker ima
probenecid višjo afiniteto za OAT transporter kot
penicilin in zato znižuje klirens penicilina.
Difuzija preko ledvičnih tubulov
Ko tekočina prehaja skozi tubul, se reabsorbira H2O in
razni ioni, kar povzroči da je volumen urina samo 1%
celotnega glomerularnega filtrata (na dan se reabsorbira
179/180 l glomerularnega filtrata). Epitelij ledvičnih
tubulov je permeabilen za molekule zdravil, kar pomeni
da se lahko reabsorbira 99% zdravila v smeri
elektrokemijskega gradienta. Vendar pa je treba
upoštevati topnost zdravila v lipidih, kar pomeni, da se
lipidotopna zdravila zaradi boljše reabsorpcije slabše
izločajo, obratno velja za vodotopna zdravila, ki slabo
prehajajo membrane in je zato njihov klirens bistveno
višji.
Polarna zdravila DIGOXIN ter AMINOGLIKOZIDNI
ANTIBIOTIKI niso podvrženi inaktivaciji z metabolizmom
v jetrih, zato je pri takšnih zdravilih renalna sekrecija
edini faktor, ki določa trajanje učinka zdravila. Zato je pri
predpisovanju teh zdravil (digoxin, aminoglikozidi) treba
upoštevati stanje ledvic pri pacientu, kar pomeni, da ta
zdravila niso primerna pri pacientih z okvarami ledvic.
Ionizacija je pomembna značilnost številnih zdravil (šibke
kisline in baze) in je odvisna od pH medija. Ionizacija ima
velik vpliv na renalno sekrecijo. Ion-trapping mehanizem
povzroča, da se bazična zdravila hitreje izločajo v
acidnem urinu, obratno velja za kisla zdravila, ki se
hitreje izločajo v alkalnem urinu. Alkalinizacija urina (z
dodajanjem NaHCO3-) se uporablja pri predoziranju
aspirina, kar pospeši sekrecijo salicilata preko ledvic.
Vendar pa je potrebno pravilno izbrati zdravilo za
alkalinizacijo urina; če denimo uporabimo acetazolamid,
ki sicer povzroči alkalen pH urina, se zaradi blokade
karboanhidraze zniža pH plazme, kar povzroči
koncentriranje salicilata v CŽS.
Renalni klirens
Sekrecijo zdravila preko ledvic lahko kvantitativno
določimo z merjenjem klirensa (C). Klirens je definiran
kot volumen plazme, ki se v enoti časa popolnoma očisti
nekega zdravila.
Klirens variira med različnimi zdravili; lahko je skrajno
nizek (1ml/min), lahko pa doseže tudi vrednost RPF
(625ml/min), čemur pravimo teoretični maksimum (tak
klirens ima para-aminohipurna kislina PAH).
39
2012
10. POGLAVJE: FARMAKOKINETIKA
10.1. ELIMINACIJA ZDRAVILA IZRAŽENA KOT KLIRENS
Klirens zdravila je definiran kot volumen plazme, ki se v
enoti časa popolnoma očisti molekul zdravila. Koncept
renalnega klirensa temelji na zakonu o ohranitvi mas in
je definiran z enačbo:
Renalni klirens je proporcionalen koncentraciji neke
snovi v urinu (U) in pretoku urina (V) ter obratno
proporcionalen koncentraciji snovi v plazmi (P). U in P
sta izražena v enotah mg/l, V pa v enotah ml/min, zato
ima klirens enako enoto kot V, to je ml/min.
Totalni klirens nekega zdravila (Ctot) je osnovni
farmakokinetični parameter, ki opisuje eliminacijo
zdravila. Totalni klirens je definiran kot volumen plazme,
ki se je v enoti časa popolnoma očistila nekega zdravila
z vsemi možnimi načini ekskrecije. Totalni klirens je
seštevek klirensov vseh mehanizmov eliminacije
zdravila, največ prispevata renalni klirens (Cr) ter
metabolični klirens (Cmet) ter v manjši meri tudi ostali
klirensi (fekalno izločanje, respiratorno izločanje, ipd.).
Če totalni klirens pomnožimo s plazemsko koncentracijo
zdravila, dobimo hitrost eliminacije zdravila (rate of drug
elimination), ki ima enoto mg/min.
Klirens zdravila lahko določimo pri vsakem posamezniku,
tako da merimo plazemsko koncentracijo zdravila (mg/l)
v časovnih intervalih ob konstantnem vnosu zdravila
preko intravenozne infuzije (mg/min). Plazemsko
koncentracijo zdravila merimo toliko časa, dokler se ne
vzpostavi plato plazemske koncentracije (ravnotežje),
kajti takrat je hitrost infuzije enaka hitrosti eliminacije
zdravila (v enoti mg/min). V stacionarnem stanju velja:
Ko dobimo plato plazemske koncentracije (PSS), lahko
preko hitrosti infuzije (X) določimo totalni klirens
zdravila, ki ima enoto ml/min.
Pri številnih zdravilih je klirens zdravila enak pri različnih
dozah zdravila (to velja predvsem za interval
terapevtskih doz), zato je poznavanje klirensa zdravil
pomembno za določanje hitrosti doziranja zdravila, ki je
potrebna za dosego željene ravnotežne (tarčne)
plazemske koncentracije.
Slika 10.1. Krivulje plazemske koncentracije v odvisnosti od časa.
Totalni klirens lahko izračunamo tudi, če v telo
intravenozno injeciramo bolusno dozo zdravila. Za
razliko od IV infuzije bo v primeru bolusne doze
praktično takoj prišlo do platoja plazemske koncentracije
zdravila (slika 10.1.B).
Totalni klirens je odvisen od bolus doze (Q), ki ima enoto
mg, ter od povšine pod krivuljo (AUC) na grafu
plazemske koncentracije.
Površino pod krivuljo (AUC) dobimo, če plazemsko
koncentracijo integriramo po časovnih intervalih od t=0
do t=∞. AUC ima enoto (mg/l)*t, kar pomeni, da ima Ctot
potem enoto ml/min.
Totalni klirens, ki ga določimo z merjenjem plazemskih
koncentracij pri IV infuziji ali pri bolusni dozi, ni odvisen
od modelov kompartmentov.
40
10.2. MODEL ENEGA KOMPARTMENTA IN KINETIKA 1.
REDA
Človeški organizem si poenostavljeno lahko
predstavljamo kot 1 kompartment, ki ima volumen enak
kot volumen distribucije zdravila (Vd). V ta kompartment
vnašamo neko količino zdravila (Q), nakar se zdravilo
eliminira iz telesa bodisi z metabolizmom ali z ekskrecijo.
2012
Konstanta k je hitrostna konstanta, ki ima vrednost
Ctot/Vd.
Pri kinetiki prvega reda, plazemska koncentracija
zdravila s časom pada eksponentno (graf 10.1.B):
Enačbo lahko z logaritmiranjem preoblikujemo v
linearno obliko, kot je prikazanu na grafu log (konc.) v
odvisnosti od časa (slika 10.1.C):
Slika 10.2. Model enega kompartmenta.
Volumen distribucije (Vd) ne pomeni nek anatomski
kompartment, ampak gre za nek navidezni
kompartment, ki je definiran kot volumen, ki vsebuje
neko količino zdravila (Q) v enaki koncentraciji kot je
plazemska koncentracija zdravila. Količina zdravila (Q),
ki jo administriramo v telo z bolusom, bo povzročila hitro
dosego platoja plazemske koncentracije:
c0 lahko določamo tudi iz grafa logaritma plazemske
koncentracije v odvisnosti od časa (slika 10.1.C) na
presečišču premice z ordinatno osjo.
Lahko pa določimo tudi plazemsko konc. zdravila pri
poljubnem času. Plazemska konc. je odvisna od klirensa
zdravila (Ctot), od doze (Q) ter od volumna distribucije
zdravila (Vd). Za večino zdravil velja KINETIKA PRVEGA
REDA, kjer je hitrost eliminacije zdravila linearno odvisna
od koncentracije zdravila.
Slika 10.4. Graf c(t) in graf log c (t).
Z logaritmiranjem dobimo linearno funkcijo log[c] (t), ki
ima naklon določen s koeficientom –Ctot/Vd. Nasprotna
vrednost koeficienta (Ctot/Vd) se imenuje eliminacijska
konstanta (kel), ki ima enoto 1/h. Eliminacijska konstanta
pove delež zdravila, ki se v 1h odstrani iz telesa. Npr., če
ima zdravilo eliminacijsko konstanto 0,1/h to pomeni, da
se 1/10 zdravila odstrani iz telesa vsako uro.
Pri zdravilih pa določamo tudi razpolovni čas (t1/2), ki je
obratno proporcionalen eliminacijski konstanti in pove
čas, v katerem se plazemska koncentracija zdravila
zmanjša za 50%. Razpolovni čas (t1/2) ni odvisen od doze,
ampak je odvisen od klirensa in volumna distribucije.
Večji ko je klirens, krajši bo razpolovni čas ter večji ko je
volumen distribucije, daljši bo razpolovni čas.
Slika 10.3. Kinetika 1. reda.
41
Ko uporabljamo model enega konpartmenta, se pri
konstantni hitrosti infuzije plazemska koncentracija
zdravila približuje platoju eksponentno in se takrat
vzpostavi ravnotežno stanje.
2012
funkcije treba upoštevati povprečne oscilirajoče
koncentracije (slika 10.6.).
Slika 10.6. Graf koncentracije v odvisnosti od časa za prekinjeno in
neprekinjeno administracijo zdravila.
Slika 10.5. Plazemska koncentracija zdravila v odvisnosti
od časa pri bolusni dozi in pri infuziji.
Če pa je infuzija diskontinuirana (bolusna doza), potem
plazemska koncentracija zdravila eksponentno pada
proti vrednosti 0 v nekem času, ki je odvisen od
razpolovnega časa zdravila (t1/2). Po 1 razpolovnem času
je plazemska konc. zdravila 50% c0, po 2 razpolovnih
časih pade na 25%, ipd. Daljši ko je razpolovni čas, dalj
časa bo zdravilo prisotno v telesu po administraciji
bolusne doze. Pri kontinuiranem doziranju (infuzija) pa
velja, da daljši ko je razpolovni čas, dlje časa bo zdravilo
potrebovalo, da bo doseglo ravnotežno stanje; po 1
razpolovnem času bo doseglo 50% ravnotežne
koncentracije (plato), po 2 razpolovnih časih bo doseglo
75% c0, ipd. To je zelo pomembno pri določanju načina
zdravljenja. Npr., če ima zdravilo razpolovni čas 24h, bo
pri infuziji doseglo ravnotežno stanje v 3-5 dni, kar pa je
lahko prepočasi v nekaterih kliničnih situacijah, zato
takrat uporabimo polnilno dozo, ki omogoča hitrejši dvig
plazemske koncentracije zdravila. Polnilna doza je
odvisna od volumna distribucije:
10.3. UČINEK PONAVLJAJOČEGA DOZIRANJA
Večino zdravil se v telo ne administrira v obliki bolusa ali
neprekinjeno z IV infuzijo, ampak se prekinjeno vnaša
neko polnilno dozo (Q) v določenih časovnih intervalih.
Tudi pri ponavljajočem (prekinjenem) doziranju, se bo
plazemska koncentracija z vsakim doziranjem
približevala platoju koncentracije (ravnotežnemu stanju)
v obliki eksponentne funkcije. Vendar je v primeru
prekinjenega doziranja treba upoštevati, da spremembe
koncentracije v plazmi oscilirajo z vsakim vnosom
zdravila (c=Q/Vd), tako da je pri grafu eksponentne
Manjše ko so doze in krajši so intervali doziranja, manjše
bodo oscilacije na grafu in bolj se bo graf približeval
obliki neprekinjenega doziranja (infuzija). Časovni
intervali doziranja ne vplivajo na povprečno ravnotežno
koncentracijo (plato) in tudi ne vplivajo na hitrost
dosega ravnotežne koncentracije. V praksi se ravnotežno
koncentracijo ponavadi doseže po 3-5 razpolovnih časih.
Če želimo ravnotežno koncentracijo doseči hitreje, lahko
povišamo začetno polnilno dozo zdravila, kar je
predvsem uporabno pri zdravilih z daljšim t1/2, ki v
urgentnih situacijah ne bi dovolj hitro povzročili želenega
učinka, npr. pri zdravljenju srčnih aritmij (AMIODARON
ali DIGOXIN) ter pri urgentni antikoagulaciji (HEPARIN).
10.4. VPLIV ABSORPCIJE ZDRAVILA NA PLAZEMSKO
KONCENTRACIJO
Če se zdravilo počasi absorbira iz GIT ali iz mesta
injeciranja v plazmo, je učinek podoben kot pri počasni
IV infuziji zdravila. Prenos zdravila iz mesta
administracije do centralnega kompartmenta (plazme)
se lahko določi s hitrostno konstanto absorpcije (kabs).
Hitrost absorpcije je proporcionalna količini zdravila, ki
se še ni absorbirala ter hitrostni konstanti.
Slika 10.7. Vpliv absorpcije zdravila na plazemsko koncentracijo.
42
2012
Krivulje na sliki 10.7. prikazujejo spremembe v plazemski
koncentraciji v odvisnosti od časa, pri čemer je doza
zdravila (Q) enaka pri vseh krivuljah. Pri zdravilih z višjo
absorpcijsko konstanto je ravnotežna koncentracija
zdravila (plato) manjša in se doseže kasneje, zato tudi
učinek zdravila traja dlje časa (modra krivulja).
Absorpcijska konstanta torej vpliva na koncentracijo
platoja (c0) ter na čas v katerem se doseže c0. Ko se
zdravilo v celoti absorbira iz GIT, začne plazemska
koncentracija zdravila padati, od tu naprej čas delovanja
zdravila ni več odvisen od absorpcije ampak samo od t1/2
zdravila.
10.6. SATURACIJSKA KINETIKA (KINETIKA NIČELNEGA
REDA)
Pri nekaterih zdravilih plazemska koncentracija v
odvisnosti od časa ni eksponentna funkcija, ampak je
linearna. Hitrost eliminacije zdravila je v primeru kinetike
ničelnega reda konstantna in ni odvisna od plazemske
koncentracije zdravila (pri kinetiki 1. reda je linearna ter
proporcionalna plazemski koncentraciji).
10.5. MODEL DVEH KOMPARTMENTOV
Pri modelu dveh kompartmentov se tkiva obravnava kot
periferni kompartment. Molekule zdravila lahko
vstopajo in izstopajo iz perifernega kompartmenta samo
preko centralnega kompartmenta, ki ga tvori krvna
plazma (pri zdravilih, ki se zelo hitro distributirajo tvori
centralni kompartment poleg plazme tudi nekaj
ekstravaskularnega prostora).
Primeri zdravil s kinetiko ničelnega reda:
 ETANOL
 FENITOIN
 SALICILAT
Slika 10.8. Model dveh kompartmentov.
Z modelom dveh kompartmentov je sprememba
plazemske koncentracije zdravila sestavljena iz 2 faz;
počasne in hitre faze. Prenos zdravila iz plazme v
periferna tkiva (iz centralnega v periferni kompartment)
je ponavadi zelo hiter proces v primerjavi s hitrostjo
eliminacije zdravila. Hitra faza (α faza) predstavlja
distribucijo zdravila, ko molekule zdravila prehajajo iz
plazme v periferna tkiva, zato se tudi plazemska konc.
zdravila zelo hitro zmanjšuje. Po koncu α faze 8tik pred
začetkom eliminacije) se doseže minimalna plazemska
koncentracija, ki omogoča merjenje volumna distribucije
zdravila obeh kompartmentov. Eliminacija poteka v
počasni fazi (β faza), pri kateri lahko merimo razpolovni
čas zdravila ter potem določimo eliminacijsko konstanto
(kel). Vendar če se zdravilo hitro metabolizira, potem je
zelo težko ločiti med fazo α in β ter so zato tudi izmerjeni
parametri Vd in kel manj natančni. Tudi pri zelo
lipidotopnih zdravilih (ki se nalagajo v adipozna tkiva)
dobimo nenatančne meritve.
Slika 10.9. Eliminacija etanola pri ljudeh.
Na sliki 10.9. je prikazana kinetika ničelnega reda
(saturacijska kinetika) etanola. Hitrost eliminacije
etanola je konstantna (cca. 4mM/h) in ni odvisna od
koncentracije etanola v plazmi. Razlog za konstantno
hitrost eliminacije je v saturaciji encima alkohol
dehidrogenaze, ki katalizira oksidacijo etanola.
Maksimalna encimska aktivnost se doseže že pri zelo
nizkih koncentracijah etanola zaradi omejenih zalog
oksidiranega koencima NAD+ in je zato hitrost
eliminacije konstantna (razen če med seboj primerjamo
hitrosti eliminacij nizkih koncentracij etanola). Za
zdravila, ki kažejo lastnosti kinetike ničelnega reda, je
pomembno pazljivo doziranje!
43
Slika 10.10. Kinetika ničelnega reda.
Lastnost saturacijske kinetike je tudi to, da je čas
delovanja zdravila odvisen od doze (koncentracije)
zaradi metabolične saturacije. Pomembno je tudi, da je
razmerje med dozo (Q) in koncentracijo v ravnotežnem
stanju (c0) nepredvidljivo in ga ne moremo določati po
enačbi Ctot=Q/c0 kot v primeru kinetike 1. reda. Pri
doziranju zdravil, ki so podvržena saturacijski kinetiki, je
treba upoštevati HITROST METABOLIZMA ZDRAVILA,
kajti metabolizem je v tem primeru edini faktor, ki
določa kako hitro se bo zdravilo eliminiralo iz telesa. Če
se takšno zdravilo predozira (npr. ob alkoholnem
opijanju), potem plazemska koncentracija raste in nikoli
ne doseže ravnotežnega stanja (po teoretičnem modelu
kinetike 0. reda). Do tega sicer v praksi ne pride, ker je
2012
eliminacija vsaj deloma odvisna od plazemske
koncentracije zdravila, predvsem zaradi drugih
nemetaboličnih načinov eliminacije; pri visokih
koncentracijah največ prispeva renalna ekskrecija. Zato v
praksi tudi v primeru saturacijske kinetike lahko
govorimo o ravnotežni plazemski koncentraciji, ki variira
nepredvidljivo in v širokih intervalih pri različnih dozah
ter se jo ne da teoretično določiti kakor pri kinetiki 1.
reda. Poleg doze je plazemska koncentracija zdravila
odvisna tudi od hitrosti metabolizma (npr. z encimsko
indukcijo lahko povzročimo hitrost eliminacije zdravila).
Pomembno je, da je pri vseh zdravilih, ki kažejo kinetiko
0. reda, potrebno pazljivo doziranje (npr. FENITOIN), da
se doseže optimalni klinični učinek zdravila.
Slika 10.11. Primerjava med kinetiko 1. reda in kinetiko 0. reda.
44
2012
12. POGLAVJE: KEMIČNI MEDIATORJI IN
AVTONOMNI ŽIVČNI SISTEM
12.1. ANATOMIJA IN FIZIOLOGIJA AVTONOMNEGA
ŽIVČNEGA SISTEMA
Avtonomni živčni sistem sestoji iz 3 anatomskih divizij:
 Simpatikus
 Parasimpatikus
 Enterični živčni sistem (EŽS)
Simpatikus in parasimpatikus omogočata povezavo med
CŽS in perifernimi organi. Enterični živčni sistem vsebuje
intrinzične živčne plexuse v gastrointestinalnem traktu,
ki so povezani s simpatikusom in parasimpatikusom.
Avtonomni živčni sistem prenaša impulze iz CŽS v vse
periferne organe razen v skeletno muskulaturo. EŽS ima
sposobnost, da funkcionira neodvisno od CŽS, medtem
ko je funkcija simpatika in parasimpatika povsem
odvisna od CŽS. Za avtonomno živčevje velja, da izvaja
svoje funkcije povsem nezavedno ter nehoteno.
Glavni procesi, ki jih regulira avtonomno živčevje so:
 Kontrakcija in relaksacija vaskularnih in visceralnih
gladkih mišic
 Vse eksokrine ter nekatere endokrine sekrecije
 Srčna frekvenca (HR) ter kontraktilnost (dP/dt)
 Energetski metabolizem predvsem v jetrih in skeletni
muskulaturi
Avtonomno živčevje vpliva tudi ostale sisteme, npr.
ledvice, imunski sistem in somatosenzorični sistem.
Avtonomno živčevje izhaja iz CŽS ter po eferentnih
poteh doseže periferne organe. Vsako eferentno pot
tvorita 2 zaporedna nevrona; preganglionarni in
postganglionarni nevron. Pri simpatikusu so jedra
postganglionarnih nevronov (kjer preggl. nevron tvori
sinapso v postggl. nevronom) zbrana v avtonomnih
ganglijih, ki ležijo izven CŽS. Pri parasimpatikusu pa se
postganglionarni nevroni začnejo šele v bližini tarčnih
organov z izjemo parasimpatičnih ganglijev, ki se
nahajajo samo v glavi in vratu.
Celična telesa (jedra) simpatičnih preganglionarnih
nevronov ležijo cornu lateralis sive substance v
torakalnih in lumbalnih segmentih hrbtenjače. Vlakna
nato izhajajo iz hrbtenjače po spinalnih živcih kot
torakolumbalni simpatikus. Preganglionarna vlakna
nato tvorijo sinapse s postganglionarnimi v
PARAVERTEBRALNIH GANGLIJIH, ki ležijo na vsaki strani
hrbtenjače. Ti gangliji vsebujejo jedra postganglionarnih
nevronov, aksoni teh nevronov pa se nato ponovno
združijo s spinalnimi živci, po katerih nato dosežejo
tarčne organe. Ostalo simpatično nitje za inervacijo
visceralnih organov v abdomnu in medeničnem dnu pa
ima jedra postggl. nevronov v PREVERTEBRALNIH
GANGLIJIH v abdominalni votlini. Simpatično nitje vedno
sestoji iz 2 nevronov razen pri inervacije medulle
suprarenalke, kjer imajo funkcijo postganglionarnih
nevronov kromafine celice suprarenalke. Kromafine
celice tvorijo holinergično sinapso s preganglionarnim
aksonskim terminalom, ki stimulira kromafine celice k
izločanju kateholaminov.
Parasimpatični nevroni izhajajo iz 2 predelov CŽS.
Kranialni del parasimpatikusa sestoji iz
preganglionarnih nevronov, ki so del možganskih živcev:
 N. oculomotorius (III): vsebuje parasimpatično nitje
za inervacijo očesnih mišic: sphincter pupilae,
cilliaris, rectus (sup., inf., med.), obliquus inf.
 N. facialis (VII) in glossopharyngeus (IX): za inervacijo
žlez slinavk in nasopharynxa.
 N. vagus (X): inervacija torakalnih in abdominalnih
visceralnih organov.
Gangliji kranialnega parasimpatikusa ležijo razpršeno v
bližini tarčnih organov, postganglionarni nevroni pri
parasimpatiku so zelo kratki v primerjavi s tistimi pri
simpatiku.
Sakralni del parasimpatičnih vlaken za inervacijo
visceralnih organov spodnjega abdomna in
medeničnega dna izhajajo iz sakralnih segmentov
hrbtenjače kot nervi erigentes. Ta preganglionarna
vlakna nato tvorijo sinapse s postganglionarnimi nevroni
v PELVIČNIH GANGLIJIH. Kratki postganglionarni nevroni
potem prehajajo do tarčnih organov, npr. sečni mehur,
rectum in genitalije. Pelvični gangliji vsebujejo
simpatična in parasimpatična vlakna.
Enterični živčni sistem (EŽS) sestoji iz nevronov, katerih
jedra ležijo v intramuralnih ganglijih v steni GIT
(Meissnerjev submukozni plexus in Auerbachov
mienterični plexus). Predvideva se, da EŽS vsebuje več
celic kot jih je v hrbtenjači. Poleg intrinzične aktivnosti
EŽS tvori sinapse tudi s simpatičnimi in parasimpatičnimi
vlakni. Nekateri EŽS nevroni lahko služijo kot
mehanoreceptorji ali kemoreceptorji, kar omogoča
lokalno regulacijo funkcij GIT brez zunanjih vplivov. EŽS
je farmakološko bolj kompleksen kot simpatični in
parasimpatični sistem ter vsebuje številne
nevropeptidne transmiterje in tudi ostale (5hidroksitriptamin, NO, ATP).
V nekaterih predelih (npr. gladka muskulatura GIT, srce)
simpatični in parasimpatični sistem povzročata
nasprotne učinke.
45
So pa tudi predeli, ki so inervirani samo z 1 divizijo
avtonomnega živčevja:
 Žleze znojnice (Sy)
 Večina krvnih žil (Sy)
 M. cilliaris (PSy)
 Bronhialne gladke mišice: imajo samo PSy inervacijo,
ki povzroča bronhospazem (čeprav je tonus
bronhialnih gladkih mišic občutljiv tudi na adrenalin
v sistemskem obtoku, ki inhibira bronhokonstrikcijo)

2012
Uporne arterije: imajo samo Sy inervacijo, ki
povzroča vazokonstrikcijo (sproščanje NO iz
endotelijskih celic inhibira konstriktorski tonus
muskulature)
Žleze slinavke so primer, kjer simpatik in parasimpatik
povzročata podobne učinke.
46
Tabela 12.1. UČINKI AVTONOMNEGA ŽIVČNEGA SISTEMA
Organ
Učinek simpatika
Tip adrenergičnega
receptorja1
SRCE
SA vozel
HR ↑
β1
Atriji
Kontraktilnost ↑
β1
AV vozel
Avtomatičnost ↑
β1
Ventrikli
KRVNE ŽILE
Arteriole
 Koronarne a.
 Skeletna
mišičnina
 Visceralni organi,
koža, možgani
 Erektilno tkivo
 Žleze slinavke
Vene
VISCERALNI ORG.
Bronhi
 Gladka mišičnina
 Žleze
GIT
 Gladke mišice
 Sfinkterji
 Žleze
Sečni mehur
Uterus
 Nosečnost
 Ni nosečnosti
Moški spolni organi
OKO
Pupila
Ciliarna mišica
KOŽA
Žleze znojnice
M. arrector pili
Žleze slinavke
Glandula lacrimalis
Ledvice
Jetra
1
2
2012
Učinek
parasimpatika
Tip holinergičnega
receptorja1
M2
M2
M2
M2
M2
Avtomatičnost ↑
Kontraktilnost ↑
β1
HR ↓
Kontraktilnost ↓
Prevodna hitrost ↓
AV blok
Ni učinka
Konstrikcija
Dilatacija
Konstrikcija
α
β2
α
Ni učinka
Ni učinka
Ni učinka
/
/
/
Konstrikcija
Konstrikcija
α
α
Dilatacija
Dilatacija
M32
M32
Konstrikcija
Dilatacija
α
β2
Ni učinka
/
Ni Sy nitja, dilatacija
z adrenalinom
Ni učinka
β2
Konstrikcija
M3
/
Sekrecija ↑
M3
Motilnost ↓
Konstrikcija
Ni učinka
α1, α2, β2
α2, β2
/
Relaksacija
Kontrakcija sfinkterja
β2
α1
Motilnost ↑
Dilatacija
Sekrecija
Sekrecija ž. soka
Kontrakcija
Relax. sfinkterja
M3
M3
M3
M1
M3
M3
Kontrakcija
Relaksacija
Ejakulacija
α
β2
α
Variabilno
/
Erekcija
M32
Dilatacija
Relaksacija (šibka)
α
β
Konstrikcija
Kontrakcija
M3
M3
Sekrecija (preko M3
receptorjev)
Piloerekcija
Sekrecija
Ni efekta
Sekrecija renina
Glikogenoliza,
glukoneogeneza
/
Ni učinka
/
α
α, β
/
β1
α1, β2
Ni učinka
Sekrecija
Sekrecija
Ni efekta
Ni efekta
/
M3
M3
/
/
K učinkom Ach in NA prispevajo tudi drugi transmiterji.
Učinek vazodilatacije preko M3 receptorjev povzroča sproščanje NO iz endotelijskih celic.
47
2012
12.2. TRANSMITERJI V AVTONOMNEM ŽIVČNEM
SISTEMU
V avtonomnem živčnem sistemu sta najpomembnejša
nevrotransmiterja acetilholin (ACh) in noradrenalin (NA),
katerih učinki so prikazani v tabeli 12.1.
Značilnosti ACh in NA:
 Vsa motorična vlakna, ki izhajajo iz CŽS secernirajo iz
aksonskega terminala acetilholin, ki se veže na
NIKOTINSKE RECEPTORJE (v manjši meri se v
nekaterih avtonomnih ganglijih ACh veže tudi na
muskarinske receptorje).
 Vsa postganglionarna parasimpatična vlakna
secernirajo ACh v efektorsko sinapso, ki se veže na
MUSKARINSKE RECEPTORJE.
 Vsa postganglionarna simpatična vlakna secernirajo
NA, ki se veže na α ali β adrenergične receptorje.
Pomembna izjema je simpatična inervacija ŽLEZ
ZNOJNIC, kjer se iz postganglionarnih terminalov
izloča ACh, ki se veže na MUSKARINSKE RECEPTORJE.
Čeprav sta ACh in NA glavna avtonomna transmiterja, se
iz avtonomičnih nevronov sproščajo tudi drugi kemični
mediatorji, katerih funkcijska pomembnost je šele pred
kratkim postala bolj jasna.

12.3. DALE-OV PRINCIP
12.5. PRESINAPTIČNA MODULACIJA
Presinaptični terminali, ki sintetizirajo in sproščajo
transmiter kot odziv na električno stimulacijo nevrona,
so pogosto tudi sami občutljivi na transmiterje in ostale
substance, ki nastajajo lokalno v tkivih. Transmiterji
pogosto delujejo na presinaptični terminal tako, da
inhibirajo sproščanje nekega transmiterja iz terminala, v
nekaterih primerih pa stimulirajo sproščanje.
Dale-ov princip iz leta 1934 se glasi: ‘’Zreli nevron sprošča iste
transmiterje v vse sinapse, ki jih tvori z ostalimi nevroni.’’ Ta princip
temelji na dejstvu, da je zelo majhna verjetnost, da bi nevron lahko
skladiščil in secerniral različne transmiterje v različnih terminalih.
Danes je Dale-ov princip zastarel, saj vemo, da obstajajo situacije,
kjer se različni transmiterji lahko sproščajo iz različnih terminalov
istega nevrona. Večina nevronov sprošča več kot 1
nevrotransmiterjev. Med razvojem nevrona ali ob poškodbi lahko
nevron spremeni nevrotransmitersko sestavo, zanimivo pa je tudi, da
lahko molarno razmerje sproščenih transmiterjev variira pri različnh
stimulusih in pri različnih presinaptičnih modulacijah, ki delujejo na
nevron.
12.4. SUPERSENZITIVNOST PRI DENERVACIJI
Če pride do poškodbe nevrona, kjer je terminal podvržen
degeneraciji, postane efektorski organ supersenzitiven
na transmiterje, ki se sproščajo iz terminalov. Npr.
skeletna muskulatura, ki se ob nepoškodovanih
terminalih odziva na visoke koncentracije ACh v krvnem
obtoku, se bo pri poškodovanih terminalih odzivala že na
nižje koncentracije ACh. Ostali organi, npr. žleze slinavke
in krvne žile, kažejo podobno supersenzitivnost na ACh
in NA, če pride do degeneracije postganglionarnih
nevronov. Supersenzitivnost se pojavi tudi pri
poškodovanih nevronih v CŽS.
Do supersenzitivnosti pri poškodbi nevrona pride zaradi številnih
mehanizmov, ki variirajo pri različnih organih:

PROLIFERACIJA RECEPTORJEV: ta mehanizem je intenziven
predvsem v skeletni muskulaturi, kjer se po denervaciji poveča
število nACh receptorjev tudi do 20x. Receptorji, ki so normalno
lokalizirani samo v področju motorične ploščice, po denervaciji
zavzemajo celotno površino terminala. Pri ostalih organih je
porast števila receptorjev manjši ali odsoten.

IZGUBA MEHANIZMOV ZA ODSTRANJEVANJE TRANSMITERJEV:
pri noradrenergičnih sinapsah se zmanjša privzem noradrenalina
v aksonski terminal, kar povzroči supersenzitivnost. Pri
holinergičnih sinapsah pride do zmanjšane holinesterazne
aktivnosti.
POVEČANA POSTSINAPTIČNA ODZIVNOST: gladkomišične celice
postanejo po denervaciji delno depolarizirane in so zato bolj
odzivne (predvsem zaradi zmanjšane Na+/K+ ATP-azne
aktivnosti), kar močno prispeva k supersenzitivnosti. Lahko pride
tudi do povečane signalizacije s Ca2+, kar povzroči povečano
kontrakcijo gladke muskulature.
Poleg degeneracije nevrona, lahko supersenzitivnost
povzročajo tudi drugi procesi, vendar bo v teh primerih
supersenzitivnost manjša kot pri degeneraciji. Npr.
farmakološka blokada transmisije v ganglijih, ki traja
nekaj dni, lahko povzroči supersenzitivnost tarčnih
organov. Podobno se zgodi pri blokadi postsinaptičnih
receptorjev, ki povzroči proliferacijo receptorjev in
supersenzitivnost, ki je prisotna tudi po tem, ko so
blokatorji že odstranjeni. To je pomembno predvsem v
CŽS, kjer lahko z inhibitorji sinaptične transmisije
povzročimo supersenzitivnost, ki se po prenehanju
administracije blokatorja paradoksalno izraža v povečani
sinaptični transmisiji.
Slika 12.1. Presinaptična inhibicija.
Na sliki 12.1.A je prikazan inhibitorni učinek adrenalina
na sproščanje acetilholina (sproščanje ACh je električno
stimulirano) iz postganglionarnih parasimpatičnih
terminalov v črevesu. Sproščanje noradrenalina iz
bližnjih simpatičnih terminalov lahko prav tako inhibira
sproščanje acetilholina. Noradrenergični in holinergični
terminali v mienteričnem plexusu ležijo tesno drug ob
drugim, zato se pojavljajo nasprotni učinki simpatičnega
in parasimpatičnega živčevja zaradi nasprotnih učinkov
obeh transmiterjev in tudi zaradi inhibicije sproščanja
ACh, ki jo povzroča NA. Podoben primer presinaptične
inhibicije se nahaja v srcu, kjer NA inhibira sproščanje
48
ACh, prav tako pa ACh inhibira sproščanje NA.
Presinaptična inhibicija na primeru GIT in srca spada pod
HETEROTROPIČNE INTERAKCIJE, kjer 1 transmiter vpliva
na sproščanje drugega.
Transmiter, ki se sprosti iz terminala, pa se lahko veže na
presinaptične avtoreceptorje na lastnem terminalu in
avtoregulira izločanje transmiterja, čemur pravimo
HOMOTROPIČNA INTERAKCIJA. Primer homotropične
interakcije je AVTOINHIBITORNI FEEDBACK, ki se pojavi
pri noradrenergičnih terminalih (slika 12.1.B).
Tako pri noradrenergičnih kot tudi pri holinergičnih
sinapsah, se presinaptični avtoreceptorji farmakološko
razlikujejo od postsinaptičnih receptorjev, zato obstajajo
zdravila, ki delujejo selektivno (kot agonisti ali
antagonisti) na presinaptične ali na postsinaptične
receptorje.
Holinergični in noradrenergični terminali pa se ne
odzivajo samo na ACh in NA, ampak tudi na ostale
substance, ki se sproščajo kot ko-transmiterji (ATP,
nevropeptid Y) in tudi substance pridobljene iz drugih
virov (NO, prostaglandini, adenozin, dopamin, 5-HT,
GABA, opioidni peptidi, endokanabinoidi, ipd.). Fiziološki
in farmakološki pomen teh interakcij še ni povsem
razjasnjen. Na sliki 12.2. so prikazane glavne
presinaptične interakciji med nevroni avtonomnega
živčnega sistema.
Slika 12.2. Presinaptična regulacija sproščanja transmiterjev iz
noradrenergičnih in holinergičnih terminalov.
Presinaptični receptorji regulirajo sproščanje
transmiterja s tem ko vplivajo na prehajanje Ca2+ ionov
v IC, možni pa so tudi drugi mehanizmi. Večina
presinaptičnih receptorjev je G-proteinskih receptorjev,
2012
ki regulirajo Ca2+ kanale in K+ kanale bodisi preko
sekundarnih prenašalcev, ki povzročajo fosforilacije
kanalov, ali pa z direktno interakcijo G-proteina s
kanalom. Sproščanje transmiterja je inhibirano, če se
inhibira Ca2+ kanal ali če se stimulira K+ kanal, v večini
primerov se pojavljata oba mehanizma naenkrat.
Pri nekaterih terminalih so presinaptični receptorji
ionotropični receptorji, pri katerih je receptor v direktni
interakciji z ionskim kanalom. Tak primer so nikotinski
acetilholinski receptorji (nACh receptorji). nACh
receptorji lahko stimulirajo ali inhibirajo tudi sproščanje
ostalih nevrotransmiterjev, npr. glutamata v CŽS. V CŽS
je večina nACh receptorjev izražena na presinaptičnih
terminalih. Primer presinaptičnega receptorja je tudi
GABA A receptor, ki povzroča inhibicijo sproščanja
transmiterja iz terminala. Obstajajo tudi ionotropični
receptorji, na katere se veže ATP in 5-hidroksitriptamin,
kar tudi vpliva na sproščanje transmiterja iz terminala.
12.6. POSTSINAPTIČNA MODULACIJA
Kemični mediatorji pogosto delujejo na postsinaptične
strukture (nevroni, gladkomišične celice, kardiomiociti)
tako, da vplivajo na njihovo vzdražnost ali na
avtomatičnost proženja AP. Tako kot pri presinaptični
modulaciji, se tudi na postsinaptičnem terminalu učinek
doseže s spremembami prepustnosti za Ca2+ in K+ ioni.
Sprememba prepustnosti za Ca2+ in K+ ione je posledica
delovanja sekundarnih prenašalcev.
Primeri postsinaptične modulacije:
 Počasni ekscitatorni učinek na periferne in centralne
nevrone povzročajo številni mediatorji, npr.
acetilholin in SUBSTANCA P, ki povzročajo
zmanjšanje prepustnosti za K+ ione. Nasprotni
učinek povzročajo razni opioidi, ki povečajo
prepustnost za K+ ione.
 Benzodiazepinski trankvilizatorji delujejo na GABA
receptorje in stimulirajo njihov inhibitorni učinek.
Obsajajo dokazi, da se GALANTAMIN (in podobna
zdravila) vežejo na nACh receptorje v možganih in
povečujejo ekscitatorni učinek acetilholina in so tako
potencialna zdravila za zdravljenje demence.
 NEVROPEPTID Y (NPY) se sprošča kot ko-transmiter
poleg NA iz številnih simpatičnih terminalov in deluje
na gladkomišične celice tako, da povečuje
vazokonstriktorski učinek noradrenalina.
Pre in postsinaptični učinki opisani zgoraj se skupaj
imenujejo nevromodulacija, kjer nek mediator, ki sicer
nima funkcije transmiterja, stimulira ali inhibira
učinkovitost sinaptične transmisije. Številni nevropeptidi
delujejo na ionske kanale tako, da povečajo ali zmanjšajo
vzdražnost membrane. Nevromodulacija je počasen
proces (traja nekaj sekund do nekaj dni) v primerjavi z
nevrotransmisijo (traja nekaj ms), ker nevromodulacija
deluje preko kaskad sekundarnih prenašalcev, medtem
49
ko nevrotransmisija deluje preko ionotropičnih
receptorjev.
12.7. OSTALI TRANSMITERJI
Poleg acetilholina in noradrenalina so v avtonomnem
živčnem sistemu tudi ostali transmiterji, ki jih s skupnim
izrazom imenujemo NANC transmiterji (non-adrenergic
non-cholinergic). Mednje spadajo npr. ATP, vazoaktivni
intestinalni peptid (VIP), NPY, NO, substanca P, 5hidroksitriptamin, GABA in dopamin. NANC transmiterji
so prikazani v tabeli 12.2.
12.8. KO-TRANSMISIJA
Verjetno je bolj pravilo kot izjema, da nevroni izločajo
več kot samo 1 transmiter ali modulator, ki se vežejo na
specifične receptorje na pre in postsinaptičnih
terminalih, kar povzroča nek fiziološki učinek.
Funkcionalne prednosti ko-transmiterjev sklopljenih z
osnovnim transmiterjem so sledeče:
 Nekateri ko-transmiterji (npr. peptidi) se
odstranjujejo oz. inaktivirajo počasneje kot osnovni
transmiter (npr. monoamini), zato lahko dosežejo
bolj oddaljene tarčne celice in omogočajo
podaljšane učinke. Tak primer je npr. acetilholin
sklopljen z gonadoliberinom (GnRH) v simpatičnih
ganglijih.
 Razmerje sproščenih transmiterjev iz trminala lahko
variira pri različnih pogojih. Npr. v postganglionarnih
simpatičnih terminalih sta NA in NPY shranjena vsak
v svojih veziklih. Kakšno je razmerje secerniranega
NA in NPY, določa frekvenca stimulusa (npr. pri
visokih stimulatornih frekvencah se preferira
izločanje NPY).
2012
spadajo predvsem antidepresivi, anksiolitiki in razni
stimulansi.
Vezikularni transport, ki omogoča prenos transmiterskih
molekul v vezikle, je tesno povezan z membranskimi
transporterji. Membranski transporterji so ponavadi kotransporterji, ki transportirajo v IC Na+, Cl- in
transmitersko molekulo. Transport Na+ ionov v IC v
smeri elektrokemijskega gradienta omogoča energijo za
transport transmiterske molekule v IC v nasprotni smeri
elektrokemijskega gradienta. Podobne kotransportne
mehanizme najdemo tudi pri ostalih fizioloških procesih
(npr. privzem glukoze ter transport AK v renalnih
tubulih). Ker je glavna gonilna sila za transport
transmiterskih molekul elektrokemijski gradient Na+
iona, lahko zmanjšanje elektrokemijskega gradienta za
Na+ zmanjša tok transmiterja v IC oz. lahko povzroči tudi
obraten tok transmiterja v EC. V normalnih pogojih to
sicer ni pomembno, vendar se pri povečani depolarizaciji
membrane in povišanem Na+ v IC (npr. ishemija)
zmanjša transport transmiterjev v IC, kar je pomembna
posledica ishemije v tkivih kot so možgani in srce.
12.9. TERMINACIJA DELOVANJA TRANSMITERJEV
Za kemične sinapse (razen ra peptidergične) velja, da
vsebujejo mehanizme za odstranjevanje sproščenih
transmiterjev, s čimer se omogoči kratkotrajno in
lokalizirano delovanje transmiterja. Pri holinergičnih
sinapsah se sproščeni ACh v sinaptični špranji hitro
razgradi z acetilholinesterazo. V večini ostalih primerov
poteka terminacija transmisije s ponovnim privzemom
transmiterja v presinaptični terminal in tudi s privzemom
v glia celice. Privzem transmiterja poteka s specifičnimi
transportnimi proteini. Najpomembnejša družina
družina teh transporterjev so Na+/Cl- kotransporterji, ki
imajo 12 transmembranskih helixov. V to družino sodijo
transporterji, specifični za monoaminske transmiterje,
npr. NA transporter (NAT), serotoninski transporter
(SERT), dopaminski transporter (DAT), glicinski
transporter, GABA transporter, ipd. Ti transporterji so
tudi pomembna tarča psihoaktivnih zdravil med kater
50
2012
12.10. MEHANIZEM NEVROKEMIČNE TRANSMISIJE
Na sliki 12.3. je prikazan klasični mehanizem kemijske
transmisije, ki vključuje številne procese. Soslednje teh
procesov je naslednje:
1. Privzem prekurzorjev
2. Sinteza transmiterja
3. Transport transmiterja v vezikle
4. Razgradnja prebitka transmiterja
5. Depolarizacija terminala
6. Odprtje Ca2+ kanalov in povišana IC konc. Ca2+
7. Sproščanje transmiterja z eksocitozo
8. Difuzija transmiterja do postsinaptične
membrane
9. Interakcija transmiterja s postsinaptičnimi
receptorji
10. Inaktivacija transmiterja
11. Privzem transmiterja ali metabolitov
transmiterja v presinaptični terminal
12. Privzem transmiterja v glia celice
13. Interakcija transmiterja s presinaptičnimi
receptorji
Slika 12.3. Mehanizem nevrokemične transmisije.
Tabela 12.2. NANC TRANSMITERJI IN KOTRANSMITERJI V PERIFERNEM ŽIVČEVJU
Transmiter
Lokacija
Funkcija
Ne-peptidni transmiterji
ATP
Postganglionarni simpatični nevroni
Hitra depolarizacija/kontrakcija
gladke muskulature (npr. krvne žile,
vas deferens)
GABA, 5-hidroksitriptamin
Enterični nevroni
Peristaltični refleks
Dopamin
Nekateri simpatični nevroni (npr.
Vazodilatacija
ledvice)
NO
Pelvični nevroni
Erekcija
Gastrični nevroni
Praznjenje želodca
Peptidni transmiterji
Nevropeptid Y (NPY)
Postganglionarni simpatični nevroni
Stimulira konstriktorski učinek NA;
inhibira sproščanje NA (npr. krvne
žile)
Vazoaktivni intestinalni peptid (VIP) Parasimpatični nevroni za žleze
Vazodilatacija; kotransmisija z ACh
slinavke
Bronhodilatacija
NANC inervacija bronhialnih gladkih
m.
GnRH
Simpatični gangliji
Počasna depolarizacija; kotransmiter
z ACh
Substanca P
Simpatični gangliji, enterični nevroni Počasna depolarizacija; kotransmiter
z ACh
CGRP (calcitonin gene-related
Nemielinizirani senzorični nevroni
Vazodilatacija; povečana žilna
peptide)
permeabilnost; nevrogeno vnetje
51
2012
13a. POGLAVJE: HOLINERGIČNA TRANSMISIJA
raziskovanjem učinkov ACh so odkrili 2 vrsti učinkov
Z ACh:
muskarinski (imenovano po muskarinu, ki ga
najdemo v strupenih gobah) in nikotinski učinki.
Muskarinski učinki so rezultat parasimpatične
stimulacije. Če muskarinske učinke inhibiramo z
atropinom in če potem dodajamo višje doze ACh, bo to
povzročilo povečane nikotinske učinke:
 Stimulacija vseh avtonomnih ganglijev
 Stimulacija skeletne muskulature
 Sekrecija adrenalina iz medule suprarenalke
Majhne in srednje doze ACh povzročajo začasen padec
srednjega arterijskega tlaka zaradi vazodilatacije arteriol
ter znižanja HR, to so muskarinski učinki, ki jih lahko
blokiramo z dodatkom atropina. Če po dodatku atropina
dodajamo še ACh, bo prišlo do izražanja nikotinskih
učinkov: dvig srednjega arterijskega tlaka zaradi
stimulacije simpatičnih ganglijev ter posledična
vazokonstrikcija arteriol. Nazadnje pride še do
sekundarnega dviga tlaka zaradi izločanja adrenalina iz
medule suprarenalke.
Muskarinske učinke povzroča ACh, ki se sprošča iz
postganglionarnega parasimpatičnega nitja, razen dveh
izjem:
1. Acetilholin je odgovoren za splošno vazodilatacijo,
čeprav večina žilja nima parasimpatične inervacije.
ACh povzroča indirektno vazodilatacijo tako, da
deluje na endotelijske celice žil, ki kot odgovor
začnejo pospešeno sintetiirati NO, ki nato povzroča
relaksacijo gladke muskulature žilja. Ta fiziološka
funkcija danes še ni povsem razjasnjena, kajti ACh
normalno ni prisoten v krvi.
2. ACh povzroča tudi sekrecijo žlez znojnic, ki so sicer
inervirane s simpatikusom. Postganglionarno
simpatično nitje v tem primeru tvori z znojnicami
holinergično sinapso.
Nikotinski učinki ACh so: stimulacija avtonomnih
ganglijev simpatikusa in parasimpatikusa, stimulacija
motorične ploščice skeletne muskulature ter stimulacija
kromafinih celic v meduli suprarenalke.
13a.1. NIKOTINSKI RECEPTORJI
Nikotinske ACh receptorje (nAChR) razdelimo v 3
razrede: muskularne, ganglionarne in CŽS, katerih
značilnosti so povzete v tabeli 13a.1. Muskularni nAChR
so lokalizirani v skeletnomišični motorični ploščici,
ganglionarne nAChR najdemo v simpatičnih in
parasimpatičnih ganglijih, CŽS nAChR pa so široko
razširjeni v možganih ter so zelo heterogeni v smislu
molekularne sestave.
Na različne nACh receptorje se vežejo različni
antagonisti, kar dokazuje razlike med muskularnim,
ganglionarnim ter CŽS tipom receptorjev, ki sicer vsi
vežejo ACh.
13a.2. MUSKARINSKI RECEPTORJI
Muskarinski ACh receptorji (mAChR) so tipični Gproteinski receptorji. Znanih je 5 podtipov muskarinskih
receptorjev (M1-M5). mAChR z lihim številom (M1, M3,
M5) so sklopljeni z Gq proteinom in ob vezavi liganda
povzročajo aktivacijo inozitol fosfatne poti (IP3),
medtem ko so mAChR s sodim številom (M2, M4)
sklopljeni z inhibitornim Gi proteinom, preko katerega
se inhibira adenilat ciklaza ter zniža koncentracija
cAMP. Za vse mAChR je značilno tudi to, da aktivirajo
MAP kinazno pot. Značilnost mAChR so povzete v tabeli
13a.2.
M1 (‘’nevralni’’) receptorji so lokalizirani predvsem v CŽS
in perifernih nevronih ter na gastričnih parietalnih
celicah. M1 receptorji mediirajo ekscitatorne učinke
(npr. počasna muskarinska ekscitacija povzročena z ACh
v simpatičnih ganglijih in CŽS). Do ekscitatornih učinkov
pride zaradi zmanjšanja prepustnosti membrane za K+
ione, kar povzroča depolarizacijo membrane. Deficienca
ACh-mediiranih ekscitatornih učinkov je verjetno
povezana z demenco. M1 receptorji sodelujejo tudi pri
stimulirani sekreciji želodčne kisline, kar je posledica
vagalne stimulacije gastrične mukoze.
M2 (‘’kardialni’’) receptorji so lokalizirani na
kardiomiocitih, najdemo pa jih tudi na presinaptičnih
terminalih perifernih nevronov in CŽS. M2 receptorji
mediirajo inhibitorne učinke, predvsem s povečano
prepustnostjo membrane za K+ ione in inhibicijo Ca2+
kanalov. Aktivacija M2 receptorjev je odgovorna za
holinergično inhibicijo srca ter za presinaptično inhibicijo
CŽS in PŽS.
M3 (‘’glandularni/gladkomišični’’) receptorji so
odgovorni za ekscitatorne učinke. M3 receptorji
povzročajo stimulacijo glandularne sekrecije (žleze
slinavke, bronhialne žleze, znojnice) in kontrakcijo
visceralnih gladkih mišic. M3 receptorji povzročajo tudi
relaksacijo gladke muskulature žil preko sproščanja NO iz
endotelija žil.
M1, M2 in M3 receptorji se pojavljajo tudi na specifičnih
lokacijah v CŽS.
M4 in M5 receptorji so omejeni na CŽS, njihova funkcija
pa danes še ni povsem raziskana.
Vezavna mesta za agoniste so na vseh podtipih
muskarinskih receptorjev zelo dobro ohranjena, zato se
52
pojavljajo težave pri izdelavi agonističnih zdravil s
selektivno vezavo na M receptorje. Večina agonistov je
neselektivnih, znani pa sta 2 eksperimentalni zdravili
(McNA343 in oxotremorin), ki sta selektivni za M1
receptorje. V razvoju je tudi xanomelin, ki naj bi s
selektivno vezavo na M1 omogočal zdravljenje
demence.
2012
Večja selektivnost se pojavlja med antagonisti, čeprav je
večina le-teh neselektivnih (npr. atropin). Selektivna
antagonista sta npr. PIRENZEPIN (selektiven za M1) in
DARIFENACIN (selektiven za M3). GALAMIN, ki je bolj
poznan kot živčno-mišični blokator, je prav tako
selektiven (sicer šibko selektiven) za M2 receptorje.
Tabela 13a.1. PODTIPI NIKOTINSKIH RECEPTORJEV
Muskularni
Ganglionarni
Molekularna
(α1)2β1δε
(α3)2(β2)3
struktura
Lokacija v
Motorična ploščica v Avtonomni gangliji;
sinapsi
skeletni muskulaturi; predvsem
večinoma
postsinaptična
postsinaptična
membrana
membrana
Membranski
Ekscitatorni.
Ekscitatorni. Povečana
odziv
Povečana
permeabilnost za
permeabilnost za
katione (Na+, K+)
+
+
katione (Na , K )
Agonisti
ACh
ACh
Karbahol
Karbahol
Sukcinilholin
Nikotin
Epibatidin
Dimetilfenilpiperazinium
Antagonisti
Tubokurain
Mekamilamin
Pancuronium
Trimetafan
Atracurium
Heksametonium
Vecuronium
α-Conotoxin
α-Bungarotoxin
α-Conotoxin
CŽS
(α4)2(β2)3
(α7)5
Številne lokacije v
možganih; pre in
postsinaptična
membrana
Številen lokacije v
možganih; pre in
postsinaptična
membrana
Pre in postsinaptična
ekscitacija. Povečana
permeabilnost za
katione (Na+, K+)
Nikotin
Epibatidin
ACh
Citozin
Vareniklin
Mekamilamin
Metilakonitin
Pre in postsinaptična
ekscitacija. Povečana
permeabilnost za
katione
Epibatidin
Dimetilfenilpiperazinium
Vareniklin
α-Bungarotoxin
α-Conotoxin
Metilakonitin
53
Tabela 13a.2. PODTIPI MUSKARINSKIH RECEPTORJEV
M1 (''nevralni'')
M2 (''kardialni'')
M3
(''glandularni/gladkomišični'
')
Eksokrine žleze (gastrične,
slinavke, lacrimalis, znojnice,
bronhialne žleze), gladka
muskulatura (GIT, oko,
bronhi, sečni mehur), krvne
žile (endotelij)
M4
M5
CŽS
CŽS
(substantia
nigra),
žleze
slinavke,
m. ciliaris,
m.
sphincter
pupillae
Gq,
↑ IP3,
ekscitacija
Lokalizacija
Avtonomni gangliji,
žleze (gastrične,
slinavke,
lacrimalis),
cerebralni kortex
Srce (atriji, prevodni
sistem),
presinaptične
membrane CŽS in
PŽS
Celični odziv
Beljakovina Gq,
↑ IP3 in DAG,
depolarizacija,
ekscitacija,
↓ K+ prepustnost
Ekscitacija CŽS
(? Izboljšana
kognicija),
gastrična sekrecija
Beljakovina Gi,
↓ cAMP,
inhibicija,
↓ Ca2+ prepustnost,
↑ K+ prepustnost
Inhibicija srca,
nevronska inhibicija,
centralni muskarinski
učinki (npr. tremor,
hipotermija)
Beljakovina Gq,
↑ IP3, stimulacija,
↑ [Ca2+] v IC
Gi,
↓ cAMP,
inhibicija
Žlezna sekrecija (gastrične
žleze, slinavke), kontrakcija
gladke muskulature v GIT,
akomodacija očesa,
vazodilatacija (preko NO)
Povečana
lokomocij
a
Suksametonium
(šibko)
Cevimelin
Galamin (šibko)
Pankuronium (šibko)
Darifenacin
Oksibutinin
Tolterodin
Funkcionalni
odziv
Neselektivni
agonisti
Selektivni
agonisti
Neselektivni
antagonisti
Selektivni
antagonisti
ACh
Karbahol
Oxotremorin
Pilokarpin
Betanekol
McNA343
Oksotremorin
Xanomelin (v
razvoju)
Atropin
Dicikloverin
Tolterodin
Oksibutinin
Ipratropium
Pirenzepin
Mamba toxin MT7
2012
Ni znan
Mamba
toxin MT3
54
13a.3. SINTEZA IN SPROŠČANJE ACETILHOLINA
ACh se sintetizira v terminalu iz holina, ki vstopa v
terminal s specifičnim transporterjem, podobno kot pri
ostalih transmiterjih. Pri ACh je posebnost v tem, da se v
terminal transportira prekurzor holin (s holinskim
transporterjem), zato pri holinergičnih sinapsah
terminacija transmisije ni povezana s privzemom
transmiterja v terminal. Koncentracija holina v plazmi in
telesnih tekočinah je normalno cca. 10 μM, v bližini
terminalov holinergične sinapse pa je koncentracija
holina tudi do 1 mM, ko se ACh v sinapsi hidrolizira v
holin, nakar se več kot 50% tega holina transportira
nazaj v terminal. V terminalu vstopa holin v reakcijo
acetilacije, ki jo katalizira citosolni encim holin
acetiltransferaza (CAT), ki prenese acetilno skupino iz
acetilCoA na holin. Limitirajoči dejavnik pri sintezi ACh je
transport holina v IC, transport je reguliran glede na
koncentracijo sproščenega ACh v sinaptično špranjo.
Encim holinesteraza, ki se nahaja v citosolu
presinaptičnega terminala, je odgovoren za kontinuirano
hidrolizo ACh v holin. Inhibicija holinesteraze povzroči
akumulacijo prebitka ACh v presinaptični terminal,
vendar ta prebitek ACh ne more sodelovati pri morebitni
nevrotransmisiji (čeprav se nekaj prebitka ACh lahko
transportira v EC s holinskim transporterjem na
membrani terminala). Večina sintetiziranega ACh se
transportira v sinaptične vezikle, kjer je koncentracija
ACh zelo visoka (cca. 100mM). ACh se iz terminala
sprosti v procesu eksocitoze, ki jo sproži povišana
koncentracija Ca2+ ionov v terminalu.
V sinaptične vezikle se sintetizirani ACh prenaša s
pomočjo aktivnega transporta s specifičnim ACh
transporterjem, ki spada pod družino aminskih
transporterjev. Akumulacija ACh v sinaptične vezikle je
sklopljena s transportom H+ protonov iz veziklov v citosol
(zaradi visokega elektrokemijskega gradienta H+
protonov med veziklom in citosolom). ACh transporter
se lahko blokira z VEZAMIKOLOM, ki je eksperimentalno
zdravilo.
Po sprostitvi ACh v sinaptično špranjo, ACh difundira do
postsinaptičnega terminala, kamor se veže na
receptorje. ACh je v sinapsi podvržen hidrolizi z encimom
ACETILHOLINESTERAZO (AChE), ki se nahaja na bazalni
membrani, ki leži med pre in postsinaptičnim
terminalom. Pri hitrih holinergičnih sinapsah (motorična
ploščica, ganglionarne sinapse) se sproščeni ACh
hidrolizira zelo hitro v roku 1ms, zato je tudi delovanje
ACh zelo kratko. Hidroliza ACh v počasnih holinergičnih
sinapsah (gladkomišična, glandularna, srčnomišična)
poteka počasneje.
V motorični ploščici, ki je skrajno specializirana sinapsa, vsak živčni
impulz povzoči sprostitev 300 sinaptičnih veziklov (cca. 3 milijone
molekul ACh) iz presinaptičnega terminala. Vsi terminali, ki
oskrbujejo 1 mišično vlakno, sprostijo skupno cca. 3 milijone
sinaptičnih veziklov. Približno 2 milijona ACh molekul (30 milijonov v
2012
celotnem mišičnem vlaknu) se veže na nAChR, ostale molekule so
podvržene hidrolizi s AChE. Molekule ACh ostanejo vezane na
receptorjih približno 2 ms in se po disociaciji hitro hidrolizirajo, kar
preprečuje da bi se disociirana molekula vezala na drug receptor.
Rezultat hitre hidrolize je ta, da ima delovanje transmiterja zelo
kratko latenco, kar je ključnega pomena pri motorični ploščici, kjer
mora priti do hitrih mišičnih odzivov ter hitre transmisije AP pri
visokih frekvencah. Ker so miociti mnogo večje celice kot nevroni,
mora biti sinaptični tok večji, da na miocitu nastane AP. Sinaptična
transmisija pri motorični ploščici vsebuje mnogo večje količine
transmiterja v veziklih in tudi število veziklov kakor pri nevronski
sinapsi. Tudi število receptorjev, ki jih aktivira 1 sinaptični vezikel, je
pri motorični ploščici 10-100x večje kakor pri nevronskih sinapsah.
Slika 13a.1. Dogodki v nikotinski holinergični sinapsi in mesta
delovanja zdravil.
13a.4. PRESINAPTIČNA MODULACIJA
Sproščanje ACh je regulirano z mediatorji (tudi z ACh), ki
delujejo na presinaptične receptorje (12. poglavje,
podpoglavje 12.5.). V postganglionarnih parasimpatičnih
terminalih se inhibicija sprostitve ACh doseže bodisi z
avtoinhibicijo, kjer ACh deluje na M2 inhibitorne
receptorje na presinaptičnem terminalu, ali pa z ostalimi
mediatorji kot je npr. noradrenalin.
V motorični ploščici se na presinaptičnem terminalu
nahajajo nAChR, ki po vezavi ACh stimulirajo sproščanje
ACh v sinapso. Ta stimulatorni mehanizem je pomemben
predvsem pri tetanični kontrakciji skeletne muskulature,
kjer je motorična ploščica izpostavljena dolgotrajnem
proženju AP z visoko frekvenco.
V možganih se večina nAChR nahaja na presinaptičnih
terminalih, kjer omogočajo stimulacijo ali inhibicijo
sproščanja ostalih mediatorjev (glutamat, dopamin).
55
13a.5. ELEKTRIČNI DOGODKI V TRANSMISIJI PRI HITRIH
HOLINERGIČNIH SINAPSAH
ACh, ki deluje na postsinaptične membrane nikotinskih
sinaps (motorična ploščica, ganglionarna), povzroči
povečanje prepustnosti membrane za katione, predvsem
sta tu mišljena Na+ in K+ ion, v manjši meri tudi Cl- ion.
Prehajanje Na+ iona v IC povzroči depolarizacijo
postsinaptične membrane. Ta depolarizacija, ki jo
mediira transmiter, se pri motorični ploščici imenuje EPP
(endplate potential), pri ganglionarni sinapsi pa HITRI
EPSP (fast excitatory postsynaptic potential).
V mišičnem vlaknu se EPP razširi na sosednje električno
ekscitabilne dele mišičnega vlakna. Če amplituda EPP
doseže napetost praga (threshold potential), pride do
iniciacije AP, ki se nato razširi (propagira) po preostalem
predelu muskulature, ki še ni bil depolariziran, kar
povzroči kontrakcijo.
Pri nevronih depolarizacija some ali dendrita s hitrim
EPSP povzroči lokalno prevajanje AP (ker dendriti niso
mielinizirani). AP se potem prenese do aksonskega
stožca, kjer je prožilna cona z napetostno odvisnimi Na+
kanali. Če je EPSP dovolj močan, se na prožilni coni
iniciira nov AP. Večina ganglijskih celic tvori sinapse z več
presinaptičnimi aksoni preganglionarnega nitja. Za
2012
iniciacijo AP na postganglionarnem nevronu je potrebna
nevrotransmisija iz več presinaptičnih nevronov, da je
potem EPSP dovolj močan za iniciacijo AP. Pri motorični
ploščici samo 1 nevron oskrbuje celotno mišično vlakno,
vendar je amplituda EPP več kot suficientna za iniciacijo
AP, zato se transmisija pojavi tudi, če je EPP zmanjšan za
70-80%.
Transmisija v ganglionarnih sinapsah je bolj kompleksna kakor v
motorični ploščici, čeprav je pri obeh sinapsah primarni dogodek
nastanek EPP-ja ali EPSP-ja, ki nastane s transmisijo in vezavo ACh na
nAChR. Poleg hitrega EPSP-ja so v ganglionarni sinapsi možni tudi
počasnejši postsinaptični dogodki:

POČASNI IPSP (slow inhibitory postsynaptic potential) z latenco
2-5s: ACh se veže na M2 receptorje na presinaptičnem
+
terminalu, ki mediirajo povečanje prepustnosti membrane za K
2+
ione ter zaprtje Ca kanalov. Poleg ACh k počasnemu IPSP-ju
prispevajo tudi ostali transmiterji (dopamin, adenozin).

POČASNI EPSP z latenco 10s: ACh se veže na M1 receptorje na
+
postsinaptičnem terminalu, ki povzročijo zaprtje K kanalov.
 ZELO POČASNI EPSP z latenco 1-2min: mediiral naj bi ga peptidni
ko-transmiter, v nekaterih ganglijih je to SUBSTANCA P, v drugih
pa GnRH podoben peptid (ang. GnRH-like peptide). Ob vezavi
+
peptida na receptorje se zmanjša prepustnost membrane za K
ione.
56
2012
13b. POGLAVJE: UČINKI ZDRAVIL NA HOLINERGIČNO
TRANSMISIJO
prikazano na sliki 13a.1., lahko zdravila vplivajo
KARBAHOL in METAHOLIN se uporabljata
Kotna jeholinergično
transmisijo bodisi z delovanjem na
eksperimentalno.
postsinaptične ACh receptorje kot agonisti ali
antagonisti, ali pa vplivajo na sproščanje ali razgradnjo
endogenega ACh. Glede na mesto delovanja zdravil v
holinergičnem sistemu, ta zdravila razdelimo v več
skupin:
 Muskarinski agonisti (parasimpatomimetiki)
 Muskarinski antagonisti (parasimpatolitiki)
 Ganglijski stimulanti
 Ganglijski blokatorji
 Živčno-mišični blokatorji
 Antiholinesteraze in ostala zdravila, ki pospešujejo
holinergično transmisijo
13b.1. MUSKARINSKI AGONISTI
Muskarinske agoniste pogosto imenujemo tudi
parasimpatomimetična zdravila, ker so njihovi učinki
podobni stimulaciji parasimpatikusa. Ti agonisti delujejo
tako na mAChR kakor tudi na nAChR, vendar delujejo
močneje na mAChR. V kliniki se uporabljajo samo 3
muskarinski agonisti: BETANEKOL, PILOKARPIN in
CEVIMELIN (selektiven za M3).
Tabela 13b.1. PARASIMPATOMIMETIKI
Muskarinski
agonist
Hidroliza s
ChE
Klinična
uporaba
Acetilholin
Karbahol
Metaholin
Betanekol
Receptorska
specifičnost
mAChR
nAChR
+++
+++
++
+++
+++
+
+++
-
+++
++
-
Muskarin
Pilokarpin
Oxotremorin
Cevimelin
+++
++
++
++ (M3)
-
/
/
/
Zdravljenje
hipotonije
sečnega
mehurja in
GIT
/
Glavkom
/
Zdravljenje
Sjogrenovega
sindroma
(poveča
žlezno in
lakrimalno
sekrecijo)
-
Glavne značilnosti molekule ACh so predvsem kvartarna
amonijeva skupina, ki je pozitivno nabita, ter esterska
skupina, ki je deloma negativno nabita in ima tendenco
za naglo hidrolizo (holinesteraza). Različne variante
holinskih estrov imajo različne tendence za hidrolizo,
prav tako se razlikujejo tudi v aktivnosti na muskarinske
(mAChR) in nikotinske (nAChR) receptorje.
BETANEKOL, ki je hibrid karbahola in metaholina, se
slabo hidrolizira s holinesterazo in se občasno uporablja
v kliniki.
PILOKARPIN je delni agonist in po administraciji kaže
učinke v smislu stimulacije sekrecije žlez znojnic, slinavk,
solznice ter bronhialnih žlez, stimulira pa tudi
kontrakcijo gladke muskulature šarenice. Pilokarpin ima
tudi šibke učinke na gladko muskulaturo GIT in srce.
Glavni učinki muskarinskih agonistov so podobni
učinkom stimuliranega parasimpatikusa:
Kardiovaskularni učinki. Tukaj je mišljena predvsem
znižana HR in zmanjšan minutni volumen srca (CO). CO
je zmanjšan zaradi stimulacije M2 receptorjev na
atrijskih miocitih, kar povzroča zmanjšano
kontraktilnost. Ventrikli imajo zelo majhno
parasimpatično inervacijo in so slabo občutljivi na
muskarinske agoniste, zato se HR in CO zmanjšata le na
račun delovanja muskarinskih agonistov na atrije. Prav
tako agonisti povzročajo vazodilatacijo, ki se zgodi preko
sproščanja NO. Vazodilatacija, znižana HR in CO pa
skupaj povzročajo padec arterijskega tlaka.
Gladka muskulatura. Administracija muskarinskih
agonistov povzroči tudi povišan tonus nekaterih gladkih
mišic, npr. povečana peristaltika GIT (lahko povzroča
trebušne krče!), povišan tonus gladke muskulature
sečnega mehurja in tudi bronhialne muskulature.
Znojenje, solzenje, sekrecija sline in sekrecija
bronhialnih žlez. Ti efekti nastanejo kot posledica
stimulacije eksokrinih žlez. Pomembno je, da
kombinirana stimulacija bronhialne sekrecije in
bronhokonstrikcije lahko povzroča zaplete pri dihanju.
Učinki na oko. Parasimpatična inervacija v očesu vsebuje
inervacijo m. sphincter pupillae (vlakna potekajo
radialno) in m. ciliaris (omogoča akomodacijo).
Kontrakcija m. ciliaris, ki jo povzroča aktivacija mAChR,
poteza ciliarnik in žilnico navzpred in medialno, kar
zmanjša tenzijo suspenzornih ligamentov (fibrae
zonulares) ter povzroči, da se leča zaobli. Za
akomodacijo očesa za gledanje na blizu je torej nujen
refleks parasimpatikusa.
Poleg tega parasimpatikus stimulira tudi kontrakcijo m.
sphincter pupillae, ki omogoča prilagajanje širine zenice
na količino vpadle svetlobe in tudi regulacijo
intraokularnega tlaka. Prekatna vodka (humor aquosus)
se izloča počasi in kontinuirano iz nepigmentiranih celic
57
ciliarnika v camera bulbi posterior, od tam vodka prehaja
med šarenico in lečo v camera bulbi anterior, od koder
se potem drenira skozi Schlemmov kanal v vensko kri.
Intraokularni tlak znaša pri zdravem človeku okrog 1015mmHg. Nenormalno povišan intraokularni tlak, ki
povzroča glavkom, poškoduje oko in neredko povzroči
tudi slepoto. Pri akutnem glavkomu je drenaža prekatne
vodke upočasnjena predvsem pri dilatirani zenici, ker je
takrat zožen dostop do Schlemmovega kanala, kar pa
rezultira v povišanem intraokularnem tlaku. Za
zdravljenje glavkoma lahko uporabljamo muskarinske
agoniste, ki aktivirajo zenični sfinkter, kar zniža
intraokularni tlak. Muskarinski agonisti pa aktivirajo tudi
ciliarno mišico, ki poteza ciliarnik navzpred in medialno.
2012
Aktivacija ciliarnika naj bi prav tako prispevala k
zniževanju intraokularnega tlaka, saj ob kontrakciji
ciliarnik ne pritiska na retikularne trabekule, skozi katere
teče Schlemmov kanal, in se zato poveča pretok
prekatne vodke v venozno kri.
Ostali učinki. Muskarinski agonisti, ki lahko prehajajo
hematoencefalno bariero, povzročajo učinke tudi v CŽS
zaradi aktivacije M1 receptorjev. Ti učinki so npr. tremor,
hipotermija, povečana lokomotorna aktivnost in tudi
izboljšano pomnjenje (kognicija). Zadnje čase raziskujejo
M1 selektivne agoniste, ki bi omogočali zdravljenje
demence.
Tabela 13b.2. PARASIMPATOLITIKI
Parasimpatolitik
ATROPIN
Farmakološke lastnosti

Neselektivni antagonist

Dobra oralna absorpcija

CŽS stimulant
HIOSCIN (skopolamin)
HIOSCIN BUTILBROMID



TIOTROPIUM



Podobno kot pri atropinu
CŽS depresor
Podobno kot atropin,
vendar je oralna absorpcija
slabša
Blokira tudi ganglije
Podobno kot atropin
metonitrat
Ne inhibira mukociliarnega
klirensa v bronhih
Podobno kot atropin
Lahko povzroča dvig
intraokularnega tlaka
TROPIKAMID


CIKLOPENTOLAT

Podobno kot tropikamid
PIRENZEPIN



Selektiven za M1 receptorje
Inhibira gastrično sekrecijo
Majhen učinek na gladko
muskulaturo ali CŽS
Selektiven za M3 receptorje
DARIFENACIN

13b.2. MUSKARINSKI ANTAGONISTI
Antagonisti muskarinskih receptorjev
(parasimpatolitična zdravila) so kompetitivni
antagonisti, katerih molekularna struktura ponavadi
vsebuje estersko vez in bazične skupine v enakem
razmerju kot pri ACh, vendar imajo na mestu, kjer je
ponavadi acetilna skupina, aromatsko skupino. Poznamo
2 naravna parasimpatolitika: ATROPIN in HIOSCIN
(skopolamin), to sta alkaloida, ki ju najdemo v nekaterih
rastlinah (npr. atropin v volčji češnji). Vsebujeta
terciarno amonijevo skupino in sta dobro topna v
lipidih, kar omogoča dobro absorpcijo iz GIT ali
vezničnega mešička in tudi prehajanje preko
hematoencefalne bariere.
Klinična uporaba

Dodatek k anesteziji
(zmanjšana sekrecija,
bronhodilatacija)

Zastrupitev z
antiholinesteraznimi zdravili

Bradikardija

Hipermotiliteta GIT

Podobno kot atropin
Stranski učinki

Retenca urina, suha usta,
zamegljen vid




Hipermotiliteta GIT

Astma, bronhitis



Oftalmološka uporaba, ki
povzroča midriazo in
cikloplegijo (administracija v
obliki kapljic)
Kratko delovanje
Podobno kot tropikamid
Dolgo delovanje
Peptični ulkus
/




/



Inkontinenca urina
Podobno kot atropin
Povzroča sedacijo
Kvartarni amonijev derivat,
med katere spadata tudi
atropin metonitrat in
propantelin
Kvartarni amonijev derivat
Podoben ipratropiumu

Manj stranskih učinkov kot
ostali parasimpatolitiki
Inhibirajo ga ostala
antiulkusna zdravila
Malo stranskih učinkov
Ostali parasimpatolitiki so naslednji:
 HIOSCIN BUTILBROMID in PROPANTELIN sta
parasimpatolitika, ki vsebujeta kvartarno amonijevo
skupino in imata podobne periferne učinke kot
atropin, vendar nimata učinkov na CŽS, ker ne
moreta prehajati HE bariere.
 IPRATROPIUM vsebuje kvartarno amonijevo
skupino in se kot bronhodilatator administrira z
inhalacijo.
 CIKLOPENTOLAT in TROPIKAMID sta terciarna
amina, namenjena za oftalmološko uporabo in se
administrirata v obliki kapljic za oči.
58

PIRENZEPIN je relativno selektiven antagonist M1
receptorjev.
OXIBUTININ, TOLTERODIN in DARIFENACIN so M3
selektivni antagonisti, ki se uporabljajo za zdravljenje
inkontinence urina. Delujejo tako, da inhibirajo mikcijo
(M3 receptorji na gladki muskilaturi vesice urinarie),
vendar povzročajo tudi stranske učinke, npr. suha usta
(M3 receptorji na žlezah slinavkah), zaprtost (M3
receptorji na gladki muskulaturi GIT) in zamegljen vid
(M3 receptorji na ciliarni mišici).
Vsi muskarinski antagonisti na splošno povzročajo
podobne periferne učinke, čeprav nekateri kažejo
selektivnost, npr. za srce in sečni mehur, kar je
manifestacija heterogenosti muskarinskih receptorjev.
Inhibicija sekrecije. Inhibicija slinavk, solznice,
bronhialnih žlez in znojnic se pojavi že pri nizkih dozah
atropina, kar povzroča suha usta in kožo. Gastrična
sekrecija je inhibirana v manjši meri. Prav tako je
inhibiran mukociliarni klirens iz bronhov, zato se mukus
akumulira v pljučih. Pomembni izjemi sta IPRATROPIUM
in TIOTROPIUM, ki ne inhibirata mukociliarnega klirensa.
Učinki na srčno frekvenco. Atropin povzroča zmerno
tahikardijo (80-90/min) s tem, ko blokira kardialne
mAChR. Tahikardija, kot posledica administracije
atropina, je najbolj izražena pri mladih ljudeh, ki imajo
največji vagalni tonus, medtem ko je tahikardija pri
starejših slabše izražena ali odsotna. Pri zelo nizkih
dozah, atropin povzroča paradoksalno bradikardijo, kar
je verjetno posledica centralnih učinkov atropina. Odziv
srca na povečano fizično aktivnost ostane nespremenjen
navkljub atropinu, prav tako pa ostaja nespremenjen
tudi arterijski tlak, ker večina upornih arterij ni
inervirana s parasimpatikusom.
Učinki na oko. Administracija atropina povzroča
dilatacijo zenice (midriaza), kar privede do neodzivnosti
očesa na svetlobo. Relaksacija ciliarne mišice povzroča
paralizo akomodacije (cikloplegija), zato je okvarjeno
gledanje na blizu. Atropin povzroča tudi povišan
intraokularni tlak, čeprav je pri zdravem človeku to
nepomembno, po drugi strani pa je nevarno za paciente
z glavkomom.
Učinki na GIT. Atropin inhibira motiliteto
gastrointestinalnega trakta, vendar je za ta učinek
potrebna višja doza kot pri ostalih učinkih. To je zato, ker
so za funkcijo mienteričnega pleksusa poleg ACh
potrebni tudi ostali ekscitatorni transmiterji. Atropin se
uporablja v patoloških pogojih, kjer je povišana
motiliteta GIT. Za inhibicijo sekrecije želodčne kisline se
uporablja PIRENZEPIN, ki je selektiven za M1 in nima
učinka na ostale organske sisteme.
2012
Učinki na ostalo gladko muskulaturo. Atropin povzroča
tudi relaksacijo gladke muskulature bronhijev, žolčnika
in sečnega mehurja. Atropin se dodaja anestetikom in s
tem preprečuje refleksno bronhokonstrikcijo. Vendar pa
bronhokonstrikcija, ki jo povzročajo lokalni mediatorji
(histamin, levkotrieni), ne more biti zavrta z atropinom.
Muskulatura žolčnega in urinarnega trakta se z
atropinom inhibira le v manjši meri, ker v teh mišicah pri
nevrotransmisiji poleg ACh sodelujejo še številni drugi
transmiterji, na katere atropin nima vpliva. Atropin in
ostali parasimpatolitiki povzročajo pogosto tudi retenco
urina (to je izrazito pri starejših moških s hiperplazijo
prostate), vendar se po drugi strani uporabljajo za
zdravljenje inkontinence urina.
Učinki na CŽS. Atropin ima v CŽS predvsem ekscitatorne
učinke; pri nizkih dozah povzroča insomnio, medtem ko
višje doze pogosto vodijo v vznemirjenost (agitacijo) in
disorientacijo.
Potrebno je omeniti tudi zastrupitev z atropinom, ki je
najpogostejša pri majhnih otrocih (zaradi zaužitja volčje
češnje). Simptomi zastrupitve so vznemirjenost,
razdražljivost, kar rezultira v hiperaktivnosti in povišani
telesni temperaturi. Pri zastrupitvi z atropinom je
endogena hipertermija zelo nevarna, saj oseba s
potenjem ne more izgubljati toplote, ker atropin inhibira
znojnice. Centralni učinki atropina so posledica blokade
mAChR. Zastrupitev z atropinom zdravimo z
antiholinesteraznimi zdravili kot je FIZOSTIGMIN
(terciarni amin, relativno selektiven za postganglionarne
parasimpatične sinapse).
Hioscin (skopolamin) v nizkih dozah povzroča sedacijo,
podobne učinke ima tudi pri visokih dozah. Hioscin je
tudi uporaben antiemetik za zdravljenje morske
bolezni.
Muskarinski antagonisti vplivajo tudi na ekstrapiramidno
progo, kar zmanjšuje nehotene gibe. Predvsem je to
pomembno pri pacientih s Parkinsonovo boleznijo.
Če povzamemo parasimpatolitike, ki se uporabljajo v
kliniki:
 ATROPIN: dodatek k anestetikom z namenom
preprečevanja bronhialne sekrecije in
bronhospazma.
 TIOTROPIUM: bronhodilatator za zdravljenje astme
in bronhitisa.
 DARIFENACIN: inhibicija mikcije pri pacientih z
inkontinenco urina.
59
13b.3. GANGLIJSKI STIMULANTI
Večina nAChR agonistov (poleg ACh) deluje bodisi na
ganglijske in CŽS receptorje ali pa na nAChR na motorični
ploščici.
Ganglijski stimulanti so naslednji:
 NIKOTIN in LOBELIN sta terciarna amina; nikotin
najdemo v listih tobaka, lobelin pa v rastlini lobelia.
 EPIBATIDIN (najdemo ga v koži strupenih žab) je
močan nikotinski agonist, ki je selektiven za
avtonomne ganglije in CŽS. Epibatidin je tudi močan
analgetik, vendar se ga zaradi avtonomnih stranskih
učinkov v kliniki ne uporablja.
 VARENIKLIN je sintetični agonist, relativno
selektiven za CŽS receptorje in se uporablja za
zdravljenje odvisnosti od nikotina.
Ganglijski stimulanti povzročajo kompleksne periferne
odzive v smislu splošne stimulacije avtonomičnih
ganglijev.
učinkov. Izjema je TRIMETAFAN, ki se včasih uporablja
pri operacijah (IV infuzija) z namenom povzročanja
kontrolirane hipotenzije, kar omogoča zmanjšanje
krvavitev. Trimetafan se redko uporablja tudi za
zniževanje krvnega tlaka, vendar le v urgentnih primeih.
Tabela 13b.3. AGONISTI IN ANTAGONISTI NIKOTINSKIH
RECEPTORJEV
Zdravilo
Mesto
delovanja
Učinek
Ostalo
Avtonomni
ggl.,
CŽS
Avtonomni
ggl.,
senzorični
terminali
Avtonomni
ggl.,
CŽS
CŽS,
avtonomni
ggl.
Motorična
ploščica
Stimulacija
/
Stimulacija
/
Stimulacija
Ni klinične
uporabe
Stimulacija
Motorična
ploščica
Depolarizacijski
blok
Zdravljenje
odvisnosti
od nikotina
Uporaba v
kliniki kot
mišični
relaksant
Ni klinične
uporabe
Avtonomni
ggl.
Avtonomni
ggl.
Blokada
transmisije
Blokada
transmisije
Tubokurain
Motorična
ploščica
Blokada
transmisije
Pankuronium
Atrakurium
Vekuronium
Motorična
ploščica
Blokada
transmisije
Agonisti
Nikotin
Lobelin
Epibatidin
Vareniklin
13b.4. GANGLIJSKI BLOKATORJI
Ganglijske blokatorje se pogosto uporablja v
eksperimentalnem raziskovanju avtonomnega živčnega
sistema, vendar so v manjši meri pomembni tudi v
kliniki. Do ganglijskega bloka lahko pride po več
mehanizmih:
 Zmanjšano sproščanje ACh.
 Povečana latenca depolarizacije. Nikotin lahko
povzroči blokado ganglijev po začetku stimulacije
nAChR.
 Zmanjšano postsinaptično delovanje ACh. Nekaj
ganglijskih blokatorjev povzroča blokado nevronskih
nAChR ali ionskih kanalov, s katerimi so nAChR
sklopljeni.
Najpomembnejši učinek ganglijskih blokatorjev je padec
srednjega arterijskega tlaka, ki nastane zaradi blokade
simpatičnih ganglijev, kar rezultita v vazodilataciji
arteriol ter blokadi kardiovaskularnih refleksov.
Venokonstrikcija, ki v normalnih pogojih, ko človek
preide iz ležečega v stoječi položaj, preprečuje padec
centralnega venskega tlaka in minutnega volumna srca
(CO), je ob administraciji ganglijskih blokatorjev zavrta. V
takšnih pogojih lahko pri prehodu iz ležečega v stoječi
položaj pride do nenadnega padca arterijskega tlaka
(posturalna hipotenzija), kar lahko povzroči tudi
omedlevico.
Tudi pri povečani fizični aktivnosti, kjer v normalnih
pogojih zaradi vazodilatacije arteriol v skeletni
muskulaturi pride do kompenzatorne vazokonstrikcije
arteriol v splanhničnih regijah, je tonus simpatikusa zavrt
in je konstriktorski tonus arteriol zmanjšan, kar povzroča
padec periferne upornosti in hipotenzijo.
Klinična uporaba. V kliniki se ganglijskih blokatorjev
načeloma ne uporablja zaradi številnih stranskih
2012
Suksametonium
Dekametonium
Antagonisti
Heksametonium
Trimetafan
Depolarizacijski
blok
Ni klinične
uporabe
Kontrolirana
hipotenzija
med
operacijo
(redko)
V kliniki
redko
uporabljen
Dodatek k
anesteziji
kot mišični
relaksant
13b.5. ŽIVČNO-MIŠIČNI BLOKATORJI
Zdravila lahko blokirajo živčno-mišično transmisijo na 2
načina; presinaptično, kjer inhibirajo sintezo in
sproščanje ACh, ali postsinaptično. Praktično vsi klinično
pomembni živčno-mišični blokatorji delujejo
postsinaptično, izjema je npr. BOTULINUM TOXIN.
Klinično se živčno mišični blokatorji uporabljajo le kot
dodatek splošnemu anestetiku, pri čemer mora biti
pacient umetno ventiliran (zaradi blokade diafragme).
Postsinaptični blokatorji lahko delujejo tako, da blokirajo
nAChR (včasih tudi ionske kanale, s katerimi so nAChR
sklopljeni), ali pa povzročajo depolarizacijski blok na
motorični ploščici. Na podlagi teh dveh mehanizmov
lahko postsinaptične živčno-mišične blokatorje
razdelimo na nedepolarizirajoče in depolarizirajoče. Vsi
60
klinično pomembni postsinaptični blokatorji spadajo pod
nedepolarizirajoče, izjema je le SUKSAMETONIUM, ki je
depolarizirajoči agens.
NEDEPOLARIZIRAJOČI POSTSINAPTIČNI BLOKATORJI
Včasih pomemben postsinaptični blokator
nedepolarizirajočega tipa je TUBOKURARIN, ki se danes v
kliniki ne uporablja več, saj so ga nadomestila izboljšana
sintetična zdravila z manj stranskih učinkov. Najprej je
tubokurarin nadomestil GALAMIN, nakar so se pojavili
novi sintetični agensi. Najpomembnejši sintetični
nedepolarizirajoči blokatorji so: PANKURONIUM,
VEKURONIUM in ATRAKURIUM. Te substance so vse
kvartarni amini, za njih je značilno, da se slabo
absorbirajo iz GIT, vendar je njihova ekskrecija hitra.
Značilnost teh aminov je tudi to, da ne prehajajo
placente, kar je pomembno pri uporabi teh blokatorjev
pri porodniški anesteziji.
Mehanizem delovanja. Nedepolarizirajoči blokatorji so
kompetitivni antagonisti nAChR v motorični ploščici.
Koncentracija ACh, ki se sprosti iz terminala v sinapso ob
vsakem živčnem impulzu, večkrat presega koncentracijo
ACh, ki je potrebna za proženje AP na mišičnem vlaknu.
Zato je potrebno blokirati cca. 70-80% receptorjev
nAChR, da se transmisija prekine. Ker v vsakem
mišičnem vlaknu poteka transmisija po principu ‘’vse ali
nič’’, povečane doze povzročajo da vse več mišičnih
vlaken ne sproži AP. Ob prisotnosti blokatorja nAChR, ko
ima amplituda EPP vrednost napetosti praga, že majhne
spremembe v koncentraciji sproščenega ACh (in tudi
koncentraciji hidroliziranega ACh) močno vplivajo na
delež mišičnih vlaken, ki bodo prožile AP in se
kontraktirale. Ob odsotnosti blokatorja, faktorji, kot so
npr. koncentracija sproščenega ACh, frekvenca
stimulusa, temperatura in inhibicija holinesteraze,
praktično ne vplivajo na učinkovitost transmisije, vendar
postanejo ti faktorji zelo pomembni ob prisotnosti
blokade.
Nedepolarizirajoči blokatorji pa blokirajo tudi
presinaptične avtoreceptorje, kar povzroča inhibicijo
sproščanja ACh med kontinuirano stimulacijo
motoričnega nevrona.
Učinki nedepolarizirajočih blokatorjev. Učinki se kažejo
predvsem kot motorična paraliza, vendar imajo nekateri
blokatorji tudi klinično pomembne avtonomne učinke.
Prve mišice, ki so podvržene paralizi zaradi blokade, so
zunanje očesne mišice, mimične mišice in pharyngealne
mišice (težave pri požiranju), nazadnje pa so paralizirane
respiratorne mišice. Za respiratorne mišice je značino
tudi, da se po paralizi najhitreje regenerirajo.
Stranski učinki. Najpomembnejši stranski učinek
tubokurarina je padec arterijskega tlaka, ki nastane
2012
zaradi blokade ganglijev (nAChR) in pa tudi zaradi
sproščanja histamina iz mastocitov. Sproščeni histamin
povzroča tudi bronhospazem pri občutljivih
posameznikih. Ti stranski učinki tubokurarina so podobni
tudi pri atrakuriumu in mivakuriumu (tudi pri morfiju).
Ostali nedepolarizirajoči blokatorji ne povzročajo teh
stranskih učinkov, zato je tudi hipotenzija manjša.
Pankuronium (lahko tudi galamin) delujeta tudi na
mAChR v kardiomiocitih, kar povzroča tahikardijo.
Farmakokinetika. Živčno-mišični blokatorji se v kliniki
uporabljajo v glavnem pri anesteziji z namenom
povzročanja mišične relaksacije. Ti blokatorji se
administrirajo intravenozno in se razlikujejo med seboj v
hitrosti začetka delovanja in času delovanja. Glavne
značilnosti živčno-mišičnih blokatorjev so prikazane tudi
v tabeli 13b.4.
Večina nedepolarizirajočih živčno-mišičnih blokatorjev je
podvržena metabolizmu v jetrih ali pa se nespremenjeni
izločajo preko ledvic z urinom. Izjema je ATRAKURIUM, ki
je podvržen spontani nekatalitični hidrolizi v plazmi, in
pa tudi MIVAKURIUM, ki se v plazmi hidrolizira s
plazemsko holinesterazo.Čas delovanja
nedepolarizirajočih blokatorjev je različen, od 15min do
2h, in je definiran kot stanje, ko se pri pacientu
regenerira že dovolj mišic, da je prisoten kašelj in
spontano dihanje. Način eliminacije teh blokatorjev je
prav tako pomemben, saj imajo številni pacienti, ki
prejmejo splošno anestezijo, okvarjene ledvične ali
jetrne funkcije, zato je potrebno v tem primeru pravilno
izbrati ustrezen blokator.
Atrakurium je pri fiziološkem pH-ju nestabilen (razpade
na 2 inaktivna fragmenta), pri nizkem pH-ju pa je
stabilen. Zaradi teh lastnosti je čas delovanja
atrakuriuma kratek, še krajši pa je čas delovanja pri
respiratorni alkalozi, ki nastane zaradi hiperventilacije.
Pomembna je tudi hitra postoperativna regeneracija
mišične moči. Pogosto se postoperativno administrira
NEOSTIGMIN, ki je inhibitor holinesteraze in omogoča
hitrejšo regeneracijo skeletne muskulature. Poleg
neostigmina se mora nujno administrirati tudi atropin,
ker se s tem prepreči parasimpatomimetične učinke
neostigmina.
V razvoju pa je tudi SUGAMMADEX (sintetični
ciklodekstrin), to je makromolekula, ki selektivno veže
steroidne živčno-mišične blokatorje, kot je
PANKURONIUM. Ko se pankuronium veže na
sugammadex, nastane inaktiven kompleks, ki se lahko
izloži z urinom. Sugammadex sicer še ni na trgu, vendar
omogoča hitrejšo regeneracijo živčno-mišične blokade,
povzroča pa tudi manj stranskih učinkov kot denimo
neostigmin.
61
Tabela 13b.4. ZNAČILNOSTI ŽIVČNO-MIŠIČNIH BLOKATORJEV
Blokator
Hitrost
Čas
Glavni stranski učinki
začetka
delovanja
delovanja
TUBOKURARIN
Počasno
Dolgo (1-  Hipotenzija (blokada
(>5min)
2h)
ganglijev ter sproščanje
histamina iz
mastocitov)
 Bronhokonstrikcija
(zaradi histamina)
PANKURONIUM
Srednje (2Dolgo
 Rahla tahikardija
3min)
 Ni hipotenzije
VEKURONIUM
Srednje
ATRAKURIUM
Srednje
MIVAKURIUM
Hitro (2min)
Srednje
(3040min)
Srednje
(<30min)
Kratko
(15min)

Malo stranskih učinkov

Začasna hipotenzija
(sproščanje histamina)

Začasna hipotenzija
(sproščanje histamina)
Ostalo

V kliniki se ne uporablja več


Steroidni blokator
Manj stranskih učinkov kot
tubokurain
Široka uporaba v kliniki
Občasno povzroča podaljšano
paralizo muskulature
Spontana nekatalitična
razgradnja v plazmi (razgradnja
je počasnejša ob acidozi)
Kemijsko podoben atrakuriumu
V plazmi se hitro inaktivira s
plazemsko holinesterazo
Čas delovanja je podaljšan pri
pacientih z okvaro jeter ali
genetsko deficienco
holinesteraze
Deluje kot nikotinski agonist na
motorični ploščici in povroča
depolarizacijski blok
Ima kratko latenco delovanja
zaradi razgradnje v plazmi s
plazemsko holinesterazo (čas
delovanja je podaljšan pri
pacientih z okvaro jeter ali
genetsko deficienco
holinesteraze)
Uporablja se za kratke posege
(trahealna intubacija,
elektrokonvulzivna šok
terapija, ipd.)








SUKSAMETONIUM
Hitro
Kratko
(10min)




Bradikardija (ker deluje
kot muskarinski
agonist)
Srčne aritmije (povišan
plazemski K+)
Povišan intraokularni
tlak (ker deluje kot
nikotinski agonist na
zunanje očesne mišice)
Postoperativna mišična
bolečina
2012



62
DEPOLARIZIRAJOČI POSTSINAPTIČNI BLOKATORJI
Suksametonium (tabela 13b.4.) je edini depolarizirajoči
blokator, ki se uporablja v kliniki z intravenozno
administracijo. Na molekularni ravni suksametonium
sestoji iz dveh molekul ACh, ki sta povezani z acetilnimi
skupinami, zato njegova struktura zelo spominja na
dekametonium ali ACh. Čas delovanja suksametoniuma
je kratek (5-10min), ker je podvržen hitri plazemski
hidrolizi s plazemsko holinesterazo. Suksametonium kot
agonist nAChR v motorični ploščici povzroča
depolarizacijski blok, kar povzroča, da mišična vlakna
niso več ekscitabilna. ACh sam po sebi ne more
povzročiti depolarizacijskega bloka, ker se v sinapsi naglo
hidrolizira z acetilholinesterazo. Vendar pa ob inhibiciji
holinesteraze koncentracija ACh lahko naraste do te
mere, ko tudi ACh povzroča depolarizacijski blok na
mišičnem vlaknu.
Stranski učinki suksametoniuma. Suksametonium ima
številne stranske učinke, ki so včasih tudi nevarni.
Navkljub stranskim učinkom, se suksametonium
uporablja v kliniki zaradi kratkega časa delovanja, kar mu
daje prednost pred nedepolarizirajočimi agensi.
Bradikardija. Pojavi se zaradi agonizma suksametoniuma
na muskarinske receptorje v kardiomiocitih. Bradikardijo
preprečujemo z administracijo atropina.
Sprostitev K+. Agonizem suksametoniuma na nAChR
povzroči povečano prepustnost mišičnega vlakna za
katione, kar rezultira v povišani EC koncentraciji K+
ionov, tudi plazemski K+ je povišan. Pri zdravih osebah ta
rahla hiperkaliemija ni pomembna, pri pacientih, ki
imajo mišično denervacijo zaradi opeklin in poškodb, pa
suksametonium povzroča hudo hiperkaliemijo.
Denervacija mišičnih vlaken povzroči, da so nAChR
izpostavljeni tudi na področjih izven motorične ploščice,
zato je večja površina sarkoleme izpostavljena
suksametoniumu in je zato tudi bolj povišan K+ ion v EC.
Če je hiperkaliemija dovolj visoka, lahko povzroči
ventrikularno aritmijo in v končni fazi tudi srčni zastoj.
Povišan intraokularni tlak. Agonizem suksametoniuma
na nAChR povzroča tudi povečano kontrakcijo zunanjih
očesnih mišic, kar vodi v povišan intraokularni tlak. Zato
pri poškodbah očesa administracija suksametoniuma ne
pride v poštev.
Podaljšana paraliza. Ob administraciji je čas delovanja
suksametoniuma normalno manj kot 5min, ker je
zdravilo podvrženo hitri hidrolizi s plazemsko
holinesterazo. Ob posebnih pogojih je čas delovanja
suksametoniuma podaljšan zaradi faktorjev, ki znižujejo
holinesterazno aktivnost. Ti fatorji so sledeči:
 Genetske variacije plazemske holinesteraze z
zmanjšano aktivnostjo. Te deficience encima, ki


2012
povzročajo, da se čas delovanja suksametoniuma
podaljša na 2h ali več, se pojavijo pri 1 na 3500 oseb.
Še bolj redko se dogodi, da je holinesteraza
popolnoma odsotna, kar podaljša čas delovanja
zdravila na nekaj ur.
Antiholinesterazna zdravila. Uporaba
organofosfatov za zdravljenje glavkoma lahko
inhibira plazemsko holinesterazo in podaljša
delovanje suksametoniuma. Tudi kompetitivni
substrati holinesteraze (npr. PROKAIN, PROPANIDID)
lahko povročajo ta učinek.
Novorojenčki in pacienti z okvaro jeter imajo nizko
plazemsko koncentracijo holinesteraze, kar tudi
podaljša delovanje suksametoniuma.
Maligna hipertermija. Tukaj gre za redko genetsko
mutacijo kalcij sprostitvenega kanala na membrani
sarkoplazmatskega retikuluma (RIANODINSKI
RECEPTOR). Mutacija rianodinskih receptorjev ob
dodatku določenih zdravil povzroča intenzivne mišične
spazme in tudi endogeno hipertermijo. Med zdravila, ki
lahko pri pacientih z mutiranimi rianodinskimi receptorji
povzročijo maligno hipertermijo, spadata
suksametonium, halotan in tudi ostala zdravila. Maligna
hipertermija se v 65% konča s smrtnim izidom, vendar se
jo lahko zdravi z DANTROLENOM, ki inhibira mišično
kontrakcijo s tem, ko preprečuje sproščanje Ca2+ ionov iz
sarkoplazmatskega retikuluma.
PRESINAPTIČNI BLOKATORJI
Zdravila, ki inhibirajo sintezo ACh. Sinteza ACh je
prikazana na sliki 13a.1. Limitirajoči faktor pri sintezi ACh
je transport holina v terminal. HEMIHOLINUM je
zdravilo, ki blokira transport holina v terminal in s tem
sintezo ACh. Uporablja se zgolj eksperimentalno in nima
kliničnih aplikacij. Učinek hemiholinuma na transmisijo
se pojavi počasi, ko pride do izčrpanja zalog ACh v
terminalu. Drug primer inhibitorja sinteze ACh je
VEZAMIKOL, ki blokira transport ACh v sinaptične
vezikle.
Zdravila, ki inhibirajo sproščanje ACh. Iz terminala se
ACh sprošča kot odgovor na živčni impulz, ki povzroči
prehajanje Ca2+ v IC terminala. Povišan Ca2+ stimulira
eksocitozo sinaptičnih veziklov, napolnjenih z ACh.
Agensi, ki inhibirajo prehajanje Ca2+ ionov v terminal so
Mg2+ ion in tudi aminoglikozidni antibiotiki (npr.
streptomicin in neomicin), ki ob klinični uporabi občasno
povzročajo mišično paralizo kot stranski učinek.
BOTULINUM TOXIN in β-BUNGAROTOXIN sta močna
nevrotoksina, ki inhibirata sproščanje ACh. Botulinum
toxin je protein, ki ga sintetizira anaerobni bacil
Clostridium botulinum. Ta bacil se lahko razmnožuje v
konzervirani hrani in povzroča botulizem, ki je zelo
nevarna vrsta zastrupitve s hrano.
63
Botulinum toxin je zelo močan toksin. Minimalna smrtna
doza (LD) pri miši je manj kot 10-12 g, kar je zgolj nekaj
milijonov molekul. Botulinum toxin spada pod močne
bakterijske eksotoksine, med katere spadata tudi
tetanus in difterija toxin. Molekula botulinum toxina
vsebuje 2 podenoti; z eno se veže na specifične
membranske receptorje in vstopi v celico, z drugo
podenoto pa povzroča toksični učinek. Protein
botulinum toxina vsebuje več peptidaznih komponent
(A-G) s katerimi cepi specifične proteine, ki so udeleženi
v eksocitozo sinaptičnih veziklov (sinaptobrevini,
sintaxini, ipd.), kar povzroča dolgotrajno blokado
sinaptične funkcije.
Zastrupitev z botulinum toxinom povzroča progresivno
parasimpatično in motorično paralizo, kar povzroča suha
usta, zamegljen vid in težave pri požiranju, nazadnje se
pojavi paraliza respiratornih mišic. Zdravljenje z
protistrupom je učinkovito le, če se protistrup
administrira preden se pojavijo simptomi zastrupitve,
kajti ko toxin začne izvajati svoje učinke v celice,
zastrupitev postane ireverzibilna. Za zastrupitev z
botulinum toxinom je značilna visoka smrtnost,
regeneracija pri preživelih pa traja nekaj tednov.
Antiholinesteraze in zdravila, ki stimulirajo sproščanje
transmiterja, so pri zastrupitvi z botulinum toxinom
neuporabna.
Botulinum toxin, ki se administrira z lokalno injekcijo,
ima široko klinično uporabo:
 Blefarospazem (krči palpebralne mišice)
 Spastičnost (intenziven tonus ekstenzorskih mišic, ki
je ponavadi povezan s poškodbo pri rojstvu)
 Inkontinenca urina: intravezikalno injeciranje
botulinum toxina
 Škiljenje: injekcija botulinum toxina v zunanje
očesne mišice
 Sialoreja (intenzivna salivatorna sekrecija)
Botulinum toxin je potrebno injecirati na vsakih nekaj
mesecev. Za botulinum toxin je značilno tudi to, da je
antigen in je podvržen imunskemu odzivu, ki povzroči
postopno zmanjševanje učinka toksina. Če se toksin
razširi iz mesta lokalne injekcije, lahko pride do
sistemske paralize skeletne muskulature.
Botox se v modernem svetu uporablja za preprečevanje oz.
upočasnitev nastanka gub na obrazu. Dolgotrajna kontrakcija
mimičnih mišic sčasoma povzroči nastanek gub, vendar ta proces
lahko upočasnimo z injeciranjem botoxa v mimične mišice.
Pomembno je, da z injeciranjem botoxa začnemo še pred nastankom
gub (med 25. in 30. letom), kajti ko so gube že prisotne, botox ne
pride več v poštev. Botox je med drugim tudi potencialno biološko
-12
orožje zaradi svoje izjemne moči (LD pri miši je 10 g!).
2012
13b.6. ZDRAVILA, KI POSPEŠUJEJO HOLINERGIČNO
TRANSMISIJO
Zdravila, ki pospešujejo holinergično transmisijo lahko
delujejo tako, da bodisi inhibirajo holinesterazo ali pa
stimulirajo sproščanje ACh.
Distribucija in funkcija holinesteraze. Obstajata 2 tipa
holinesteraz; acetilholinesteraza (AChE) in
butirilholinesteraza (BuChE), ki imata sicer podobno
molekularno strukturo, vendar se razlikujeta v
distribuciji, substratni specifičnosti in funkciji. Obe
holinesterazi vsebujeta globularno katalitično podenoto,
ki ima holinesterazno aktivnost. Ta katalitična podenota
se nahaja v samostojni topni obliki v plazmi (BuChE) in v
cerebrospinalnem likvorju (AChE). V ostalih regijah je
katalitična podenota vezana na akcesorne proteine, ki
povezujejo katalitično podenoto na bazalne membrane
(motorična ploščica), na membrano terminala
(nevronska sinapsa) in tudi na membrano eritrocitov
(tukaj funkcija encima še ni poznana).
V holinergičnih sinapsah AChE katalizira reakcijo
hidrolize sproščenega transmiterja in povzroča
terminacijo transmisije. Topne AChE se nahajajo tudi v
terminalu, kjer je njihova funkcija regulacija
koncentracije prostega ACh. AChE je specifična za ACh in
podobne estre (npr. metaholin), njena funkcija pa je tudi
inaktivacija nekaterih nevropeptidov, kot je npr.
substanca P, vendar pa fiziološki pomen AChE pri
inaktivaciji peptidov še ni poznan.
Butirilholinesteraza (BuChE), ki se imenuje tudi
psevdoholinesteraza, je lokalizirana v tkivih kot so jetra,
koža, možgani, gladka muskulatura GIT, v topni obliki pa
se nahaja tudi v plazmi. Za BuChE je značilno, da ima
širšo substratno specifičnost kot AChE. Hidroliza
sintetičnega substrata butirilholina se katalizira hitreje z
BuChE kakor z AChE. BuChE v plazmi hidrolizira tudi
ostale estre, npr. PROKAIN, SUKSAMETONIUM in
PROPANIDID. Genetske variacije BuChE, ki povzročajo
zmanjšanjšano aktivnost encima, se pojavljajo redko,
vendar so po drugi strani odgovorne za variabilnosti v
času delovanja zdravil. Ob intravenozni administraciji
ACh, se ta naglo razgradi v plazmi z BuChE, kar povzroči
padec plazemske koncentracije ACh na nizke vrednosti.
ACh zato ne more delovati kot hormon, ampak zgolj kot
nevrotransmiter.
AChE in BuChE spadata pod serinske hidrolaze, kamor
spadajo tudi številne ostale proteaze kot je npr. tripsin.
Aktivno mesto AChE sestoji iz 2 različnih regij; anionske
in esterazne (katalitične) regije. Anionska regija
(glutamatni ostanek) veže bazični (holinski) ostanek
molekule. Kakor pri ostalih serinskih hidrolazah, se tudi
pri AChE in BuChE acetilna skupina iz substrata prenese
na hidroksilno skupino serinskega ostanka encima, pri
64
čemer nastane prosta holinska molekula ter acetiliran
encim. Tej katalizi sledi nagla spontana hidroliza
acetiliranega encima, kar omogoča regeneracijo encima.
ANTIHOLINESTERAZE
Periferno delujoče antiholinesteraze (tabela 13b.5.)
razdelimo v 3 skupine glede na njihovo interakcijo z
aktivnim mestom holinesteraze. Ta interakcija z aktivnim
mestom namreč določa čas delovanja antiholinesteraz.
Večina antiholinesteraz inhibira AChE in BuChE približno
enako.
Kratko delujoče antiholinesteraze. Edina
antiholinesteraza, ki spada v to skupino, je
EDROFONIUM, ki je kvartarna amonijeva spojina in se
veže samo na anionsko regijo encima. Pri tem se
vzpostavi ionska vez, kar pomeni, da je vezava
reverzibilna in je zato čas delovanja edrofoniuma kratek.
Edrofonium se uporablja predvsem za diagnosticiranje
miastenie gravis. Pri pacientih z miastenio gravis bo po
administraciji edrofoniuma prišlo do izboljšanja mišične
moči, medtem ko pri zdravih ljudeh ne bo prišlo do
sprememb.
Srednje trajajoče antiholinesteraze. V to skupino
spadajo NEOSTIGMIN in PIRIDOSTIGMIN, ki sta
kvartarni amonijevi spojini, in FIZOSTIGMIN (eserin), ki
je terciarni amin. Ta zdravila so karbamilni estri in
vsebujejo bazični ostanek, ki se veže na anionsko regijo
aktivnega mesta holinesteraze. Ko se molekula
neostigmina ali piridostigmina veže na anionsko regijo
holinesteraze, pride do prenosa karbamilne skupine na
hidroksilno skupino serinskega ostanka na encimu, pri
čemer nastane bazični ostanek ter karbamiliran encim, ki
pa se hidrolizira mnogo počasneje (v roku nekaj minut)
kakor acetiliran encim (mikrosekunde).
Antiholinesterazno zdravilo je tako kot ACh podvrženo
hidrolizi, le da hidroliza poteka mnogo počasneje kot
hidroliza ACh.
Ireverzibilne antiholinesteraze. So pentavalentne
fosfatne spojine, ki poleg fosfatne skupine vsebujejo
fluoridno skupino (DYFLOS) ali pa so organofosfati z
organsko skupino (PARATION, EKOTIOFAT). Ob vezavi
ireverzibilnih antiholiesteraz na encim, se organska ali
fluoridna skupina odcepita, fosfatna skupina pa se veže
na hidroksilno skupino serinskega ostanka na esterazni
regiji encima. Organofosfate so včasih uporabljali kot
bojne pline, prav tako so sestavina pesticidov, imajo pa
tudi klinično uporabo. Za organofosfate je značilno, da
se vežejo samo na esterazno regijo encima, ker nimajo
kationske (bazične) skupine. Izjema je EKOTIOFAT, ki
vsebuje kvartarno amonijevo skupino, s katero se veže
tudi na anionsko regijo.
2012
Tabela 13b.5. ANTIHOLINESTERAZE
AntiChE
Edrofonium
Čas
delovanj
a
Kratko
Mesto
delovanja
Klinična uporaba
Motorična
ploščica
Motorična
ploščica
Diagnosticiranje
miastenie gravis
Intravenozno za
zmanjševanje učinkov
živčno-mišičnih
blokatorjev
Administracija v obliki
kapljic za zdravljenje
glavkoma
Oralna administracija za
zdravljenje miastenie
gravis; absorbira se
bolje kot neostigmin in
ima daljšo latenco
delovanja
Visoko toksični
organofosfat z zelo
dolgo latenco
delovanja; včasih se je
uporabljal za
zdravljenje glavkoma
Za zdravljenje
glavkoma; zaradi dolge
latence delovanja lahko
povzroča sistemske
učinke
V telesu se metabolizira
v aktivni metabolit (S se
zamenja s O); uporablja
se kot insekticid, pri
ljudeh povzroča
zastrupitev
Neostigmin
Srednje
Fizostigmin
Srednje
Postggl.
PSy sinapsa
Piridostigmin
Srednje
Motorična
ploščica
Dyflos
Dolgo
Postggl.
PSy sinapsa
Ekotiofat
Dolgo
Postggl.
PSy sinapsa
Paration
Dolgo
/
Holinesteraza, ki se s fosforilacijo inaktivira, je ponavadi
zelo stabilna. Pri zdravilih kot je diflos, do spontane
hidrolize fosforilirane holinesteraze ne pride, zato je
regeneracija encimske aktivnosti odvisna od sinteze
novih encimov, to pa je počasen proces, ki lahko traja
tudi nekaj tednov. Pri zdravilih, kot je ekotiofat, pride do
počasne spontane hidrolize holinesteraze, ki traja nekaj
dni, zato delovanje ekotiofata ni povsem ireverzibilno.
Diflos in paration sta hlapni (volatilni) in visoko
lipidotopni spojini in se zaradi tega naglo absorbirata
preko mukoznih membran GIT in tudi preko
nepoškodovane kože (tudi preko kutikule insektov).
Zaradi teh lastnosti se nekateri organofosfati uporabljajo
kot insekticidi in kot bojni plini. Ker večina ireverzibilnih
antiholinesteraz nima specifične kvartarne amonijeve
skupine (izjema je ekotiofat), to pomeni, da poleg
holinesteraz blokirajo še vse ostale serinske hidrolaze
(npr. tripsin, trombin), vendar so primarni farmakološki
učinki predvsem rezultat inhibicije holinesteraze.
65
UČINKI ANTIHOLINESTERAZ
Inhibicija holinesteraz je proces, ki vpliva tako na
periferne kakor tudi na CŽS holinergične sinapse.
Nekateri organofosfati povzročajo tudi nevrotoksičnost.
Učinki na avtonomne holinergične sinapse. Povečana
ACh aktivnost v postganglionarnih parasimpatičnih
sinapsah povzroča povečano sekrecijo eksokrinih žlez
(slinavke, solznica, bronhialne žleze, GIT žleze),
povečano peristaltično aktivnost, bronhokonstrikcijo,
bradikardijo in hipotenzijo, konstrikcijo pupile, fiksacijo
akomodacije za gledanje na blizu in padec
intraokularnega tlaka. Višje doze antiholinesteraz
povzročajo tudi stimulacijo in kasneje depolarizacijski
blok (zaradi povišane koncentracije ACh v plazmi in
telesnih tekočinah) avtonomnih ganglijev, kar ima za
posledico kompleksne avtonomne učinke. Neostigmin in
piridostigmin delujeta bolj na motorično ploščico kakor
na avtonomni živčni sistem (tabela 13b.5.), obratno velja
za fizostigmin in organofosfate. Različni učinki so
manifestacija delne selektivnosti antiholinesteraz.
Akutna zastrupitev z antiholinesterazami (npr. zaradi
kontakta z bojnimi plini ali insekticidi) povzroča hudo
bradikardijo, hipotenzijo in dispnejo (zaradi
bronhospazma). Ti simptomi skupaj z depolarizacijskim
blokom motorične ploščice lahko povzročijo smrt.
Učinki na motorično ploščico. Krčenje skeletne
muskulature, ki je rezultat stimulacije motoričnega
nevrona, se pri administraciji antiholinesteraz poveča,
ker se podaljša EPP na mišičnem vlaknu. Normalno se
ACh v motorični ploščici naglo hidrolizira, tako da 1 AP
na motoričnem nevronu povzroči 1 AP na
skeletnomišičnem vlaknu (twitch). Ko pa je AChE
inhibirana, iz 1 AP na motoričnem nevronu nastane več
AP na mišičnem vlaknu (tetanus), kar povzroči povečano
kontrakcijo mišice.
Bolj pomemben je učinek antiholinesteraz na
transmisijo, ko je ta že bila blokirana z
nedepolarizirajočimi živčno-mišičnimi blokatorji, kot je
npr. pankuronium. V tem primeru antiholinesteraza
povzroči regeneracijo transmisije (skeletne mišičnine), ki
je bila blokirana z nedepolarizirajočimi živčno-mišičnimi
blokatorji, saj se z inhibicijo holinesteraze poveča
verjetnost, da molekula ACh najde proste receptorje
preden se hidrolizira, poveča pa se tudi EPP, ki doseže
napetost praga. Zato se postoperativno uporablja
neostigmin, ki pospeši regeneracijo mišičnine, ki je bila
zaradi dodatka pankuroniuma v splošno anestezijo
blokirana. Vendar moramo poleg neostigmina
administrirati tudi atropin, da se izognemo
parasimpatomimetičnim učinkom neostigmina (glej
podpoglavje 13b.5.).
2012
Pri miasteniji gravis je transmisija v motorični ploščici
zmanjšana zaradi pomanjkanja nAChR na mišičnih
vlaknih, zato se tudi v tem primeru nevrotransmisija
izboljša po administraciji antiholinesteraz.
Pri povišanih dozah antiholinesteraz, ki so lahko rezultat
zastrupitve, pride do intenzivnih krčev skeletne
muskulature. Krči se pojavijo zaradi prebitka prostega
ACh v sinapsi, ki proži številne EPP-je na mišičnem
vlaknu. Krčem lahko sledi paraliza muskulature zaradi
depolarizacijskega bloka, ki je povezan s povišano
koncentracijo ACh v plazmi ter v telesnih tekočinah.
Učinki na CŽS. Terciarne spojine (npr. fizostigmin) in
nepolarni organofosfati zlahka prehajajo HE bariero in
izvajajo svoje učinke v CŽS. Te spojine v CŽS povzročijo
ekscitacijo, ki lahko rezultira v konvulzijah, kasneje se
pojavi depresija, nazadnje pride do motenj zavesti in
respiratorne odpovedi. Učinki antiholinesteraz v CŽS se
pojavijo zaradi aktivacije mAChR in jih lahko ob
zastrupitvi zmanjšamo z administracijo antagonista
mAChR, kot je npr. atropin. Po drugi strani pa se
antiholinesterazne učinke v CŽS s pridom izkorišča za
zdravljenje senilne demence.
Nevrotoksičnost organofosfatov. Številni organofosfati
lahko (redko) povzročijo zakasnjeno degeneracijo
perifernih živcev, kar se simptomatsko kaže kot mišična
šibkost in izguba senzoričnega občutka. Degeneracija
perifernih nevronov ne nastane zaradi klinične
administracije antiholinesteraz, ampak je posledica
zastrupitve z insekticidi ali nevrotoksičnimi plini.
Etiologije degeneracije perifernih nevronov, stimulirane
z organofosfati, danes še ne razumemo povsem. Možen
vzrok naj bi bila inhibicija nevropatične tarčne esteraze,
ki se razlikuje od holinesteraze.
REAKTIVACIJA HOLINESTERAZE
Spontana hidroliza fosforilirane holinesteraze je izjemno
počasna reakcija, zato je zastrupitev z organofosfati zelo
nevarna. Za reaktivacijo fosforilirane holinesteraze pri
zastrupitvah z organofosfati uporabljamo PRALIDOXIM,
ki vsebuje oximno skupino, ta pa ima visoko afiniteto za
fosforilirano esterazno regijo na encimu. Oximna
skupina je zelo nukleofilna, kar povzroči, da se fosfatna
skupina iz hidroksilne skupine serina prenese na oximno
skupino pralidoxima. Ob zastrupitvah z organofosfati je
potrebno pralidoxim administrirati čim hitreje (v nekaj
urah), kajti po nekaj urah pride na fosforiliranih encimih
do kemijske spremembe (‘’staranja’’), ki preprečujejo
vezavo oz. reaktivacijo encima s pralidoximom.
Pralidoxim sicer ne prehaja HE bariere, vendar obstajajo
tudi zdravila, ki omogočajo reaktivacijo holinesteraz v
CŽS.
66
2012
Slika 13b.1. Delovanje antiholinesteraz.
67
2012
14a. POGLAVJE: NORADRENERGIČNA TRANSMISIJA
so spojine, ki se sestojijo iz kateholnega
Vsaka od 3 podvrst adrenoreceptorjev ima specifični
K ateholamini
ostanka (benzenski obroč z dvema hidroksilnima
sistem sekundarnih prenašalcev. α receptorji so
1
skupinama) in stranske aminske verige. V farmakologiji
so najpomembnejši naslednji kateholamini:
 Noradrenalin (norepinefrin): transmiter, ki se
sprošča iz postganglionarnih simpatičnih terminalov.
 Adrenalin (epinefrin): hormon, ki se secernira iz
medule suprarenalke.
 Dopamin: metabolični prekurzor noradrenalina in
adrenalina, tudi sam transmiter / nevromodulator v
CŽS.
 Izoprenalin (izoproterenol): sintetični derivat
noradrenalina, ki ni prisoten v telesu.
Slika 14a.1. Strukturne formule najpomembnejših kateholaminov.
14a.1. KLASIFIKACIJA ADRENERGIČNIH RECEPTORJEV
Poznamo 2 vrsti adrenergičnih receptorjev, α in β, na
katere se vežejo agonisti z različno močjo:
α: noradrenalin > adrenalin > izoprenalin
β: izoprenalin > adrenalin > noradrenalin
α-adrenergične receptorje razdelimo na 2 podvrsti; α1 in
α2, ki pa se lahko razdelita še bolj specifično na
podrazrede (α1A, α1B, α1D in α2A, α2B, α2C). β-adrenergične
receptorje razdelimo v 3 podvrste; β1, β2 in β3. Skupno je
torej 9 podvrst adrenergičnih receptorjev, katerih
skupna značilnost je, da so metabotropični receptorji,
vezani z G-proteinom. Raziskave teh receptorjev so
pokazale, da so α1 pomembni predvsem v
kardiovaskularnem sistemu in spodnjem urinarnem
traktu, medtem ko α2-adrenergični receptorji dominirajo
v nevronih, kjer inhibirajo sproščanje transmiterjev tako
v možganih, kakor tudi v terminalih perifernega živčnega
sistema. Funkcije podrazredov α1 in α2
adrenoreceptorjev danes še niso znane; podrazredi so
namreč izraženi v istih tkivih in lahko tvorijo
heterodimere, kar otežuje farmakološko analizo
receptorjev.
sklopljeni s fosfolipazo C (beljakovina Gq) in prožijo
svoje učinke predvsem s povišano IC koncentracijo Ca2+
ionov. α2 receptorji so sklopljeni z inhibitornim Gproteinom (Gi), ki inhibira adenilatno ciklazo in Ca2+
kanale, aktivira pa K+ kanale. Vse 3 podvrste β
receptorjev so sklopljene s stimulatornim G-proteinom
(Gs), ki stimulira adenilatno ciklazo.
Pomembna je razlika med β1 in β2 receptorji; β1
receptorje najdemo predvsem v srcu, kjer povzročajo
pozitivni inotropični in kronotropični učinek
kateholaminov, medtem ko so β2 receptorji odgovorni
za relaksacijo gladke muskulature v številnih organih.
Agonisti β receptorjev povzročajo na β2 receptorjih
željen terapevtski učinek, medtem ko ima agonizem na
β1 receptorjih pogosto škodljive učinke. Ravno zato so
farmakološke raziskave usmerjene v razvoj selektivnih β2
agonistov, ki bi povzročali relaksacijo gladke
muskulature brez vpliva na srce, in tudi selektivnih β1
antagonistov, ki bi delovali zgolj na srce. Zdravila, ki so
trenutno na voljo, niso povsem selektivna, zato se pri
administraciji β1 antagonistov nekaj zdravila veže tudi na
β2 receptorje, kar povzroča stranske učinke, kot je npr.
bronhokonstrikcija.
V povezavi z regulacijo žilja v grobem velja, da α1 in β2
receptorji delujejo predvsem na gladko muskulaturo
žilja, α2 receptorji pa delujejo na presinaptične
terminale, vendar najdemo pri nekaterih žilah tudi
drugačno razporeditev receptorjev. Podvrste α in β
receptorjev so izražene v gladki muskulaturi, nevronskih
terminalih in endoteliju, vloga teh receptorjev v fiziološki
regulaciji kardiovaskularnega sistema pa v celoti še ni
znana.
14a.2. NORADRENERGIČNI NEVRON
Periferni noradrenergični nevroni so postganglionarni
simpatični nevroni, katerih celična telesa (jedra) se
nahajajo v simpatičnih ganglijih. Postganglionarni
simpatični nevroni imajo dolge aksone, ki se končajo kot
zadebeljeni terminali, kjer se sintetizirajo noradrenalin in
ostali ko-transmiterji (ATP, NPY). Transmiterji se
skladiščijo v sinaptičnih veziklih in se ob ustreznem
stimulusu secernirajo v sinapso z eksocitozo.
Koncentracija noradrenalina (NA), ki se sprosti v
periferno tkivo, je odvisna od števila postganglionarnih
simpatičnih nevronov, ki inervirajo periferno tkivo. Z
izjemo medule suprarenalke, so za ves noradrenalin, ki
se sprosti v periferna tkiva, odgovorni postganglionarni
simpatični nevroni. Organi, kot so srce, vranica, vas
deferens in nekatere krvne žile, so izredno bogati z
68
noradrenalinom (5-50 nmol/g tkiva) in so zato primerni
za raziskovanje noradrenergične transmisije.
14a.3. SINTEZA NORADRENALINA
Biosinteza noradrenalina in ostalih kateholaminov je
prikazana na sliki 14a.2. Metabolični prekurzor
noradrenalina je L-tirozin, aromatska AK, ki se nahaja v
telesnih tekočinah, od koder potem prehaja v
adrenergične nevrone. V citosolu nato poteka
hidroksilacija aromatskega obroča L-tirozina v
dihidroksifenilalanin (dopa), reakcijo katalizira encim
TIROZIN HIDROKSILAZA (ta encim najdemo samo v
celicah, ki vsebujejo kateholamine). Tirozin hidroksilaza
je v primerjavi z ostalimi encimi, ki so udeleženi v
metabolizem kateholaminov, bolj selektiven in za
substrate ne sprejema indolnih derivatov. Prav tako
tirozin hidroksilaza ni udeležena v metabolizem 5hidroksitriptamina (5-HT). Hidroksilacija tirozina je
reakcija, ki določa hitrost biosinteze noradrenalina, ker
je končni produkt biosinteze, noradrenalin, alosterični
inhibitor tirozin hidroksilaze. Poleg encimske regulacije s
produktom, se tirozin hidroksilazno aktivnost regulira
tudi na nivoju transkripcije genov, ki pa je mnogo
počasnejši proces kakor alosterija.
Analog tirozina, α-METILTIROZIN, je močan alosterični inhibitor
tirozin hidroksilaze in se uporablja eksperimentalno za inhibicijo
sinteze noradrenalina, klinično se uporablja redko za zdravljenje
feokromocitoma.
Naslednji korak v biosintezi noradrenalina je
dekarboksilacija DOPE v dopamin, reakcijo katalizira
encim DOPA DEKARBOKSILAZA, ki se nahaja v citosolu.
Za DOPA dekarboksilazo je značilno, da ni specifična in
zato katalizira tudi dekarboksilacije številnih ostalih Laromatskih aminokislin, kot sta L-histidin in L-triptofan,
ki sta prekurzorja v biosintezi histamina in 5-HT. DOPA
dekarboksilaza ne določa hitrosti biostinteze NA, čeprav
lahko nekatera zdravila vplivajo na njeno aktivnost.
Dopamin vstopa potem v reakcijo hidroksilacije β Catoma in se pretvori v NA, reakcijo katalizira DOPAMIN
β HIDROKSILAZA (DBH), ki je relativno neselektiven
encim in se nahaja samo v celicah, ki sintetizirajo
kateholamine. DBH se nahaja v sinaptičnih veziklih,
večina encima je vezanega na membrano vezikla, manjši
delež encima pa je raztopljen v lumnu vezikla. Ta encim v
raztopljeni obliki se poleg noradrenalina z eksocitozo
sprošča iz adrenergičnih terminalov. Sproščeni DBH se v
sinapsi ne razgrajuje in se ne privzema v okolne celice,
zato se koncentracija DBH v plazmi in telesnih tekočinah
lahko uporablja kot indikator splošne aktivnosti
simpatikusa.
DBH inhibirajo številna zdravila, med katere spadajo
bakrovi kelirajoči agensi ter DISULFIRAM (zdravilo, ki se
2012
uporablja predvsem zaradi njegovega učinka na
metabolizem etanola). Takšna zdravila lahko povzročajo
delno izčrpanje zalog noradrenalina ter inhibicijo
simpatične transmisije. Tudi deficienca DBH kot
posledica redke genetske mutacije povzroča zmanjšano
sintezo noradrenalina, kar ima za posledico hudo
ortostatsko hipotenzijo.
V meduli suprarenalke poteka N-metilacija
noradrenalina, pri čemer nastaja adrenalin. Nmetilacijo katalizira encim FENILETANOLAMIN NMETILTRANSFERAZA (PNMT), ki je lokaliziran predvsem
v meduli suprarenalke. Medulo tvorita 2 vrsti kromafinih
celic; večinski delež predstavljajo adrenalin-sprostitvene
(A) celice, manjši delež pa noradrenalin-sprostitvene (N)
celice. A celice, ki se izoblikujejo po rojstvu, mejijo na
korteks suprarenalke. Steroidni hormoni, ki se
secernirajo iz korteksa, stimulirajo sintezo PNMT v
meduli. Feniletanolamin N-metiltransferazo najdemo
tudi v določenih regijah v možganih, kjer ima adrenalin
verjetno vlogo nevrotransmiterja, vendar ta vloga danes
še ni pojasnjena.
Metabolično obračanje (turnover) noradrenalina lahko določimo
tako, da administriramo označene prekurzorje noradrenalina (Ltirozin, DOPA) in potem merimo hitrost akumulacije označenega
noradrenalina. Čas metaboličnega obračanja (the turnover time) je
definiran kot čas, v katerem se ves noradrenalin v določenem
perifernem tkivu razgradi in resintetizira. V perifernih tkivih je čas
metaboličnega obračanja noradrenalina okrog 5-15 h, vendar se
obračanje pospeši ob povečanju tonusa simpatikusa. V normalnih
pogojih je hitrost sinteze noradrenalina enaka hitrosti sproščanja
noradrenalina.
Slika 14a.2. Biosinteza kateholaminov.
69
Tabela 14a.1. ZNAČILNOSTI ADRENERGIČNIH RECEPTORJEV
Tkiva in učinki
α1
α2
β1
Gladka mišičnina
Žilje
Konstrikcija
Konstr./dilatacija /
Bronhi
Konstrikcija
/
/
3
GIT
Relaksacija
Relaksacija
/
GIT sfinkterji
Kontrakcija
/
/
Uterus
Kontrakcija
/
/
Detrusor mehurja
/
/
/
Sfinkter mehurja
Kontrakcija
/
/
Seminalni trakt
Kontrakcija
/
/
Dilatator pupillae
Kontrakcija
/
/
Ciliarna mišica
/
/
/
Srce
HR
/
/
Povečana
Kontraktilnost
/
/
Povečana
Skeletna mišica
/
/
/
2012
β2
β3
Dilatacija
Dilatacija
Relaksacija
/
Relaksacija
Relaksacija
/
Relaksacija
/
Relaksacija
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
/
↑ Termogeneza
Jetra
Adipociti
↑ Glikogenoliza
/
/
/
/
/
Povečana4
Povečana4
Tremor
↑ Glikogenoliza
↑ Glikogenoliza
/
Pankreatični otočki
/
↓Sekrecija
insulina
/
/
Živčni terminali
Adrenergični
Holinergični
Žleze slinavke
Trombociti
Mastociti
/
/
Sproščanje K+
/
/
↓ Sproščanje
↓ Sproščanje
/
Agregacija
/
/
/
Sekrecija amilaze
/
/
/
/
/
/
/
Možgansko deblo
/
/
Sekundarni
prenašalci in
efektorji
Fosfolipaza C
↑ IP3
↑ DAG
↑ Ca2+
NA > A > ISO
Fenilefrin
Metoxamin
Inhibicija tonusa
simpatikusa
↓ cAMP
↓ Ca2+ kanali
↑ K+ kanali
↑ Sproščanje
/
/
/
↓ Izločanje
histamina
/
↑ cAMP
↑ cAMP
↑ cAMP
A > NA > ISO
Klonidin
ISO > NA > A
Dobutamin
Xamoterol
ISO > NA = A
BRL 37344
Yohimbin
Idazoxan
Atenolol
Metoprolol
ISO > A > NA
Salbutamol
Terbutalin
Salmeterol
Formoterol
Klenbuterol
Butoxamin
Moči agonistov
Selektivni agonisti
Selektivni
antagonisti
Prazosin
Doxazocin
/
↑ Lipoliza
↑ Termogeneza
/
/
/
3
Relaksacijo GIT posredno povzroča aktivacija presinaptičnih α2 adrenoreceptorjev.
Aktivacija β2 adrenoreceptorjev na kardiomiocitih le malo prispeva k povišanju HR in kontraktilnosti, vendar postane
pomembna pri srčnem zastoju.
4
70
14a.4. SHRANJEVANJE NORADRENALINA
Večina noradrenalina v terminalih ali v kromafinih
celicah medule nadledvičnice je shranjena v veziklih, le
manjši del noradrenalina je prostega v citoplazmi.
Koncentracija NA v veziklih je visoka (0,3-1M) zaradi
prisotnosti vezikularnega monoaminskega
transporterja (VMAT), ki je sicer podoben aminskemu
transporterju, ki je odgovoren za transport NA iz sinapse
v terminal, vendar VMAT kot vir energije za transport NA
v vezikle uporablja elektrokemijski gradient H+ protonov.
Nekatera zdravila, kot je REZERPIN, blokirajo transport
NA v vezikle ter povzročajo izčrpanje zalog NA v
terminalu. Vezikli poleg NA vsebujejo tudi molekule ATP
(4 molekule ATP na 1 molekulo NA) in protein
kromogranin A, ki se izločajo v sinapso skupaj z NA.
Predvideva se, da molekule NA z molekulami ATP v
veziklih tvorijo reverzibilni kompleks, ki nastane zaradi
nasprotnih nabojev molekul NA in ATP. Pomen tvorbe
kompleksa NA/ATP je v znižanju osmolarnosti veziklov in
znižanju tendence za uhajanje NA iz vezikla zaradi
elektrokemijskega gradienta.
Molekule ATP imajo v noradrenergičnih sinapsah
funkcijo transmiterja in prispevajo k hitremu EPSP-ju,
odgovorne pa so tudi za hitro fazo kontrakcije, ki jo
povzroča aktivnost simpatikusa v številnih
gladkomišičnih tkivih.
14a.5. SPROŠČANJE NORADRENALINA
Sprožilni mehanizem za sproščanje NA je v osnovi enak
kot pri ostalih sinapsah; AP, ki doseže terminal
postganglionarnega simpatičnega nevrona, povzroči
aktivacijo Ca2+ kanalov, kar rezultira v povišani IC
koncentraciji Ca2+ ionov. Vendar pa je verjetnost, da bo
AP na postganglionarnem simpatičnem nitju povzročil
sprostitev NA, bistveno manjša kakor pri ostalih sinapsah
(npr. motorična ploščica). Ko AP doseže razcepišče
aksona v številne terminale (varikoznost), je verjetnost
sprostitve NA izjemno majhna (manj kot 1/50).
Postganglionarni simpatični nevron vsebuje več tisoč
terminalov in ko AP stimulira akson, to povzroči
sprostitev oz. eksocitozo le nekaj sto veziklov iz vseh
terminalov, kar se močno razlikuje od motorične
ploščice, kjer 1 AP povzroči, da se samo iz enega
terminala sprosti cca. 300 veziklov (3 milijone molekul
ACh).
Regulacija sproščanja NA. Na sproščanje NA vplivajo
številne substance, ki delujejo na presinaptične
receptorje (glej tudi 12. poglavje). V regulacijo
sproščanja NA so udeleženi številni terminali
(holinergični, noradrenergični, dopaminergični, 5-HTergični, ipd.) in številni mediatorji, ki delujejo na
presinaptične terminale, npr. ACh (regulacija preko
vezave na muskarinske receptorje M2), kateholamini
(vezava na α2 in β2 adrenergične receptorje), angiotensin
2012
II, prostaglandini, purinski nukleotidi, razni nevropeptidi,
itn. Potrebno je poudariti, da je presinaptična
modulacija pomemben kontrolni mehanizem v živčnem
sistemu.
V sinapso sproščen NA z vezavo na presinaptične receptorje omogoča
avtoregulacijo sproščanja NA iz terminala, prav tako pa sproščanje
NA regulirajo tudi molekule ATP, ki se skupaj z NA sproščajo v
noradrenergično sinapso. Vezava povišanih koncentracij NA na
presinaptične receptorje povzroča inhibicijo sproščanja NA iz
terminala, zato tej regulaciji pravimo avtoinhibitorni feedback
mehanizem (glej tudi 12. poglavje). Agonisti in antagonisti, ki delujejo
na presinaptične receptorje, imajo lahko velik vpliv na simpatično
transmisijo. Fiziološki pomen presinaptične avtoinhibicije v
simpatičnih sinapsah še ni povsem pojasnjen, vendar je dokazano, da
ima avtoinhibitorni feedback manjši vpliv na tkiva, kot se je sprva
predvidevalo. Namreč, če z antagonisti blokiramo avtoreceptorje, se
bo sicer povišala koncentracija sproščenega NA, vendar bo
sprememba v tkivnem odzivu zelo majhna.
Avtoinhibitorni feedback mehanizem deluje preko
vezave na α2 adrenergične receptorje, ki preko Gi
proteina inhibirajo adenilatno ciklazo, kar povzroči
blokado Ca2+ kanalov, aktivacijo K+ kanalov ter znižanje
IC koncentracije Ca2+ ionov. Simpatični terminali
vsebujejo tudi β2 adrenoreceptorje, ki so sklopljeni s
stimulatornimi G-proteini (Gs), ki aktivirajo adenilatno
ciklazo ter stimulirajo sproščanje NA iz terminala.
14a.6. PRIVZEM IN RAZGRADNJA KATEHOLAMINOV
Terminacija delovanja NA v sinapsi poteka predvsem s
privzemom/transportom transmiterja nazaj v
noradrenergične terminale. Nekaj NA privzamejo tudi
ostale celice, ki se nahajajo v bližini sinapse. Razgradnja
adrenalina in noradrenalina poteka encimsko, vendar je
razgradnja mnogo počasnejša kot pri ACh, kjer AChE v
sinapsi hidrolizira ACh v roku nekaj milisekund (glej tudi
13a. poglavje). Ker se oba glavna encima za razgradnjo
kateholaminov (monoaminska oksidaza in katehol-Ometiltransferaza) nahajata v IC katehol-ergičnih sinaps,
se morajo kateholamini najprej transportirati v IC, da
potem lahko poteče razgradnja.
Približno 75% NA, ki se sprosti iz simpatičnih terminalov
v sinapso, se privzame nazaj v terminale in transportira v
vezikle, kar omogoča hitro terminacijo delovanja NA.
Preostalih 25% NA privzamejo ostale ne-nevronske
celice v bližini sinapse, kar omogoča, da NA deluje le
lokalno. Za privzem NA so odgovorni noradrenalinski
transporterji (NET), ki so lokalizirani na membrani
terminala in spadajo v družino nevtoransmiterskih
monoaminskih transporterjev, med katere se poleg NET
uvrščajo tudi DAT, SERT, GluT, itn. Nevrotransmiterski
transporterji prenašajo transmiter skupaj z Na+ in Cl- ioni
(kotransport), energijo za transport pa omogoča
elektrokemijski gradient Na+ ionov. Pri pakiranju NA v
sinaptične vezikle sodelujejo vezikularni monoaminski
transporterji (VMAT), ki za vir energije izkoriščajo
protonski gradient med vezikli in citosolom.
Privzem NA v ne-nevronske celice mediirajo
ekstranevronski monoaminski transporterji (EMT), ki
71
spadajo v družino organskih kationskih transporterjev
(OCT). NET je relativno selektiven in ima visoko afiniteto
(nizko Km) za NA, prav tako je za NET značilna nizka
maksimalna hitrost transporta (Vmax) NA v IC terminala,
kar omogoča vzdrževanje koncentracije v sinapso
sproščenega NA. EMT ima nižjo afiniteto za NA, vendar
je zanj značilna višja transportna kapaciteta (Vmax) kakor
pri NET. EMT je za razliko od NET neselektiven, saj
prenaša v IC ne-nevronskih celic poleg NA tudi
izoprenalin in adrenalin. Učinki zdravil, ki delujejo na
noradrenergične nevrone, so lahko povezani bodisi z
inhibicijo NET transporterjev ali pa se zdravila s pomočjo
NET transporterjev prenesejo v IC terminala, kjer potem
prožijo svoje učinke. Značilnosti nevronskega in
ekstranevronskega privzema transmiterjev so napisane
tudi v tabeli 14a.2.
Tabela 14a.2. ZNAČILNOSTI TRANSPORTNIH SISTEMOV
ZA NORADRENALIN
Transport
NA
Vmax
(nmol/g/
min)
Km
(μmol/l)
Specifičn
ost
Lokalizacij
a
Ostali
substrati
Inhibitorji
NET
1,2
EMT
100
VMAT
/
0,3
250
0,2
NA>A>ISO
A>NA>ISO
NA=A=ISO
Nevronski
terminal
Ne-nevronske
membrane
(gladka mišičnina,
srčna mišičnina,
endotelij)
Dopamin, 5-HT,
Histamin
Membrana
sinaptičnih
veziklov
Normetanefrin,
steroidni hormoni
(kortikosteron),
fenoksibenzamin
Rezerpin,
tetrabenazi
n
Tiramin,
metilnoradrenalin
, blokatorji
noradrenergičnih
nevronov
(guanetidin),
5
amfetamin
Kokain, triciklični
antidepresivi
(desipramin),
fenoksibenzamin,
5
amfetamin
Dopamin, 5HT,
guanetidin,
MPP+
Endogeni in eksogeni kateholamini se razgrajujejo z
dvema pomembnima encimoma: MONOAMINSKA
OKSIDAZA (MAO) in KATEHOL-O- METILTRANSFERAZA
(COMT). MAO se nahaja na membrani mitohondrija v 2
izooblikah, MAO-A in MAO-B. MAO je lokaliziran v
noradrenergičnih terminalih, nahaja pa se tudi v ostalih
tkivih, kot so npr. jetra in GIT epitelij. MAO katalizira
oksidacijo kateholaminov v njihove pripadajoče
aldehide6, ki se potem na periferiji z aldehidno
2012
dehidrogenazo/aldehidno reduktazo
oksidirajo/reducirajo v pripadajoče karboksilne
kisline/alkohole. Če poteče oksidacija noradrenalina z
aldehidno dehidrogenazo, nastane 3,4dihidroksimandelična kislina (DHMA), ob redukciji
noradrenalina z aldehidno reduktazo pa je produkt 3,4dihidroksifenilglikol (DHPG). MAO katalizira oksidacijo
tudi ostalih monoaminov, vključno z dopaminom in 5HT. MAO inhibirajo številna zdravila, ki se administrirajo
predvsem zaradi njihovih želenih učinkov na CŽS, kjer
kateholamini delujejo kot nevrotransmiterji. Inhibitorji
monoaminske oksidaze imajo pomembne stranske
učinke, ki so povezani z motnjami noradrenergične
transmisije v perifernem živčevju. V simpatičnih
nevronih je MAO pomembna za regulacijo IC
koncentracije NA in dopamina. Če MAO blokiramo, se
poveča IC koncentracija NA.
Druga pomembna pot metabolizma kateholaminov
vključuje metilacijo 1 kateholne hidroksilne skupine z
katehol-O- metiltransferazo (COMT), pri čemer nastane
metoksi derivat. COMT ni lokalizirana v noradrenergičnih
nevronih, nahaja se v meduli nadledvičnice in številnih
ostalih tkivih. COMT lahko katalizira metilacijo vseh
produktov razgradnje NA (metilacija NA v
normetanefrin, metilacija NA aldehida v normetanefrin
aldehid, metilacija 3,4-dihidroksimandelične kisline v
vanililmandelično kislino (VMA) ter metilacija 3,4dihidroksifenilglikola v 3-metoksi-4-hidroksifenilglikol).
Ker razgradnja večine NA v telesu poteka po oksidativni
poti (aldehidna dehidrogenaza), je glavni končni produkt
razgradnje vanililmandelična kislina (VMA), ki se izloča z
urinom. Manjši del NA se razgradi tudi po reduktivni poti
(aldehidna reduktaza), kjer je končni produkt 3-metoksi4-hidroksifenilglikol (MHPG), ki se potem še konjugira v
sulfat ali derivate glukoronidov, preden se izloči z
urinom. Pri pacientih s tumorji kromafinih celic
(feokromocitom) je zaradi povečane sekrecije
kateholaminov povečana tudi koncentracija VMA v
urinu. Na periferiji MAO in COMT ne sodelujeta pri
terminaciji delovanja transmiterja, kajti večino NA hitro
privzamejo terminali z NET transporterji. Kateholamini v
sistemski cirkulaciji se inaktivirajo s kombiniranim
delovanjem NET, EMT in COMT. NA v plazmi se
odstranjuje predvsem z NET, medtem ko je za
odstranjevanje adrenalina pomemben EMT. Izoprenalin,
ki ni substrat za NET, se odstranjuje s kombiniranim
delovanjem EMT in COMT.
V CŽS k terminaciji delovanja transmiterja prispeva tudi
MAO. Glavni metabolit razgradnje NA v možganih je
MHPG.
5
Amfetamin se transportira v IC zelo počasi, zato deluje hkrati
kot substrat in inhibitor privzema NA v terminal.
6
Aldehidni metaboliti so nevrotoksični in imajo najbrž vlogo
pri nekaterih degenerativnih boleznih CŽS.
72
2012
Slika 14a.3. Regulacija sproščanja noradrenalina.
Slika 14a.4. Glavne poti metabolizma noradrenalina.
73
2012
14b. POGLAVJE: UČINKI ZDRAVIL NA
NORADRENERGIČNO TRANSMISIJO
14b.1. ZDRAVILA, KI DELUJEJO NA ADRENORECEPTORJE
Aktivnost zdravil, ki delujejo na adrenoreceptorje, je
odvisna od njihove afinitete, učinkovitosti in
selektivnosti za določen tip adrenoreceptorja. V
splošnem velja, da se agonisti β-receptorjev uporabljajo
kot relaksanti gladke muskulature (predvsem v bronhih),
medtem ko se antagonisti β-receptorjev (β-blokatorji)
uporabljajo kot kardiodepresorska zdravila. Velja tudi, da
se antagonisti α-receptorjev uporabljajo kot
vazodilatacijska zdravila in tudi za zdravljanje
hiperplazije prostate. Agonisti α-receptorjev se v kliniki
uporabljajo le v manjši meri.
se na α2 receptorje vežejo kateholamini v sistemski
cirkulaciji.
Stimulacija β receptorjev povzroča relaksacijo večine
gladke muskulature (↑cAMP, PKA, itn.). Aktivacija β
receptorjev rezultira tudi v prehajanju Ca2+ ionov v EC,
vezavo Ca2+ v IC, kar povzroči, da se zniža IC
koncentracija Ca2+ ionov. Za relaksacijo so ponavadi
odgovorni β2 receptorji, razen v GIT, kjer relaksacijo
povzročata tako aktiviran β1 kakor tudi β2 receptor. V
žilju poteka vazodilatacija preko β2 receptorjev, ki so
lokalizirani na žilnem endoteliju, kar stimulira sproščanje
NO, ki je močan vazodilatator. Vazodilatacija žilja,
mediirana preko β2 receptorjev, je značilna predvsem za
žile v skeletni muskulaturi.
14b.2. AGONISTI ADRENERGIČNIH RECEPTORJEV
Primeri agonistov adrenoreceptorjev (simpatomimetikov) so napisani
v tabeli 14a.1. (14a. poglavje), značilnosti posameznih
simpatomimetikov pa so prikazane v tabeli 14b.1. Najpomembnejši
fiziološki učinki, ki jih mediirajo različni adrenergični receptorji, so
prav tako napisani v tabeli 14a.1. (14a. poglavje).
SPLOŠNI UČINKI SIMPATOMIMETIKOV
Gladka muskulatura. Vsi tipi gladke mišičnine, razen
gladkih mišic v GIT, se kontraktirajo kot odgovor na
stimulacijo α1 adrenergičnih receptorjev (fosfolipaza C,
IP3, DAG, Ca2+, PKC, itn.).
Ob sistemski administraciji α-agonistov poskusnim
živalim ali ljudem, je učinek agonistov najbolj izražen v
gladki mišičnini žilja, še posebej v področjih kože in
splanhničnih regijah, kjer pride do močne
vazokonstrikcije. Tudi na velikih arterijah, venah in
arteriolah poteka vazokonstrikcija, kar rezultira v
zmanjšani podajnosti žilja, povišanemu centralnemu
venskemu tlaku ter povečani periferni upornosti. Ti trije
učinki pa povzročajo povišan sistolični in diastolični
arterijski tlak, zato se kompenzatorno poveča tudi
kontraktilnost srca (Starlingov zakon). Na nekatere žile,
npr. cerebralne, koronarne in pulmonalne, imajo
agonisti α zelo majhen učinek. Zaradi povišanega
srednjega arterijskega tlaka pride do baroreceptorskega
refleksa, ki povzroči bradikardijo in inhibicijo respiracije.
α agonisti stimulirajo tudi gladko muskulaturo vas
deferensa, kapsule vranice ter gladke mišice v veki; te
mišice se ponavadi uporabljajo v farmakoloških
raziskavah. α-receptorji, ki so udeleženi v kontrakcijo
gladke muskulature so ponavadi tipa α1, čeprav se na
gladkomišičnih celicah poleg α1 nahajajo tudi α2
adrenergični receptorji. α1 receptorji so lokalizirani na
postsinaptični efektorski membrani in mediirajo
vazokonstrikcijo, ki jo stimulira simpatikus, medtem ko
Inhibitorni učinek simpatikusa na gladko mišičnino GIT
se mediira tako preko α kakor tudi β receptorjev; v
večini regij GIT stimulacija α receptorjev povzroči
relaksacijo mišičnine.
Pri relaksaciji gladke muskulature GIT sodeluje tudi avtoinhibitorni
feedback, ki ga povzroča aktivacija presinaptičnih α2 receptorjev, ki
inhibirajo sproščanje ekscitatornih transmiterjev (npr. ACh) iz
intramuralnih nevronov Auerbachovega pleksusa. K relaksaciji pa
prispevajo tudi α1 receptorji, ki se nahajajo na membranah gladke
mišičnine GIT; stimulacija teh receptorjev rezultira v povišani
+
permeabilnosti membrane za K ione, kar hiperpolarizira celico ter
inhibira proženje AP. Na gladki mišičnini GIT so tudi β 2 receptorji,
katerih aktivacija prav tako povzroča relaksacijo.
Pomembno je upoštevati, da povišan tonus simpatikusa
resda povzroči zmanjšanje motilitete GIT zaradi
relaksacije večine gladke muskulature, vendar pa
povzroča stimuliran simpatikus kontrakcijo sfinkterjev v
GIT preko vezave na α1 receptorje.
Gladka mišičnina bronhijev se relaksira z aktivacijo β2
receptorjev, zato so selektivni β2 agonisti pomembni za
zdravljenje astme. Podoben učinek kot na bronhije, ima
simpatikus tudi na miometrij, kjer so selektivni β2
agonisti pomembni pri zakasnitvi prezgodnjega poroda.
Receptorji α1 so odgovorni tudi za trofični učinek, saj
stimulirajo proliferacijo gladke muskulature v številnih
tkivih, še posebej v žilju in v prostati. Benigno
hiperplazijo prostate se zato zdravi z antagonisti α
receptorjev. Stimulacija proliferacije, mediirana z
aktivacijo α1 receptorjev, je najbrž posledica signalne
kaskade α1 receptorjev, ki vključuje tudi rastni faktor.
Za natančnejši prikaz učinkov, ki jih prožijo
adrenoreceptorji na gladki muskulaturi, glej tudi tabelo
14a.1. v prejšnjem poglavju.
74
Živčni terminali. Presinaptični adrenoreceptorji so
prisotni tako na holinergičnih kakor tudi na
noradrenergičnih terminalih. Glavni presinaptični učinek
je inhibitorni, mediiran preko α2 receptorjev. Na
noradrenergičnih terminalih pa obstaja tudi šibkejši
stimulatorni učinek, ki je mediiran preko β receptorjev.
Srce. Kateholamini, ki delujejo na β1 receptorje, izvajajo
močan stimulatorni učinek na srce v smislu pozitivnega
kronotropičnega učinka (povišana HR) in pozitivnega
inotropičnega učinka (povišana kontraktilnost), kar vse
skupaj rezultira v povečanemu minutnemu volumnu
srca ter povečani porabi O2 v kardiomiocitu. Zaradi
pozitivnega kronotropičnega in inotropičnega učinka se
zmanjša zmogljivost srca. Kateholamini lahko povzročijo
2012
tudi motnje srčnega ritma, ki so v končni fazi lahko
odgovorne za fibrilacijo prekatov (čeprav se
paradoksalno adrenalin uporablja za zdravljenje
fibrilacije prekatov in tudi ostalih oblik srčnih zastojev). V
normalnem srcu je za dosego aritmije potrebna mnogo
višja doza kateholaminov kakor za pozitivni
kronotropični in inotropični učinek, razen v primeru
ishemije, kjer do aritmije pride že pri nižjih dozah. Na
sliki 14b.1. so prikazani kardiovaskularni učinki
kateholaminov.
Aktivacija β1 in α1 receptorjev povzroča tudi hipertrofijo
srca, pri čemer je mehanizem podoben kot pri
hiperplaziji žilja in prostate. Hipertrofija srca je
pomembna pri patofiziologiji hipertenzije in srčne
odpovedi, povezane s povečano aktivnostjo simpatikusa.
Slika 14b.1. Kardiovaskularni učinki kateholaminov.
Slika 14b.2. Učinki kateholaminov na centralne poti energetskega metabolizma.
75
Metabolizem. Kateholamini pospešujejo pretvorbo
energijskih zalog (glikogen in TAG) v prosta metabolna
goriva (glukoza in PMK), kar povzroči dvig plazemske
koncentracije glukoze in PMK. Učinki, ki jih kateholamini
izvajajo v jetrih (glikogenoliza, glukoneogeneza) in
skeletni muskulaturi (glikogenoliza), se mediirajo preko
β2 receptorjev (izplavljanje glukoze iz jeter se doseže
tudi z α agonisti). Lipoliza v adipoznem tkivu se mediira
preko β3 receptorjev (tudi termogeneza z aktivacijo UPCI
odklopnikov v rjavem maščevju).
Aktivacija α2 receptorjev inhibira izločanje insulina iz β
celic Langerhansovih otočkov pankreasa, kar lahko vodi
v hiperglikemijo. Prav tako je inhibirana tudi sinteza
leptina v adipocitih.
Adrenalinsko inducirana hiperglikemija se lahko
popolnoma blokira s kombinacijo α in β antagonistov;
posamezen antagonist sam ne more preprečiti
hiperglikemije!
Pred kratkim se je tudi omenjala možnost uporabe selektivnih β3
agonistov (npr. BRL 37344) za zdravljenje debelosti, vendar je njihovo
delovanje preveč začasno, da bi se lahko uporabljali v kliniki.
Učinki kateholaminov na metabolizem so prikazani tudi
na sliki 14b.2.
Ostali učinki. Adrenalin v sistemski cirkulaciji proži svoje
učinke tudi na skeletno muskulaturo preko vezave na β2
receptorje, vendar so ti učinki bistveno manjši kot na
srčni muskulaturi. Aktivacija β2 receptorjev na hitrih
(belih) vlaknih skeletne muskulature povzroči povečanje
kontraktilnosti, še posebej, ko so ta vlakna izčrpana
zaradi intenzivne fizične aktivnosti. Aktivacija β2
receptorjev na počasnih (rdečih) vlaknih skeletne
muskulature ima nasproten učinek, saj se kontraktilnost
zmanjša. Učinki, ki jih adrenalin izvaja na skeletni
mišičnini, so povezani s stimulacijo kontraktilnih
proteinov, natančen mehanizem pa danes še ni poznan.
Adrenalin in ostali β2 agonisti povzročajo močan tremor
na skeletni muskulaturi, tak primer je intenzivna
uporaba SALBUTAMOLA, ki se uporablja za zdravljenje
astme, vendar povzroča tudi močan tremor skeletne
mišičnine. Tremor je najbrž posledica povečanega
proženja mišičnega vretena, kar skupaj s povečano
kontraktilnostjo hitrih mišičnih vlaken povzroča oslabljen
refleks za uravnavanje dolžine skeletnomišičnega vlakna,
kar se izraža kot tremor. Selektivni β2 agonisti lahko
posredno povzročajo tudi srčno aritmijo, ki nastane
zaradi hipokaliemije, ki je posledica povečanega
prehajanja K+ iona v skeletno mišičnino.
Agonisti β2 receptorjev povzročajo tudi dolgoročne spremembe v
izražanju proteinov sarkoplazmatskega retikuluma, ki uravnavajo
kinetiko kontrakcije, kar povzroči povečano kontraktilnost in tonus
skeletne mišičnine. Tak primer je anabolični selektivni β2 agonist
KLENBUTEROL, ki spada pod prepovedane substance, vendar ga
športniki zlorabljajo zaradi njegovih anaboličnih in dolgoročnih
učinkov na skeletno mišičnino.
2012
Kateholamini z vezavo na β2 receptorje inhibirajo tudi
sproščanje histamina iz mastocitov v pljučnem
parenhimu.
Limfociti in ostale celice imunskega sistema tudi izražajo
adrenoreceptorje na membranah (predvsem β
receptorje). Agonisti β receptorjev inhibirajo
proliferacijo limfocitov in tvorbo številnih citokinov.
Fiziološki in klinični pomen inhibicije imunskih celic s
kateholamini danes še ni poznan.
Klinična uporaba. Simpatomimetiki so napisani v tabeli
14b.1. Najpomembnejši simpatomimetiki so agonisti β
receptorjev, ki se uporabljajo za zdravljenje astme.
14b.3. ANTAGONISTI ADRENERGIČNIH RECEPTORJEV
Primeri simpatolitikov so napisani v tabeli 14a.1. (14a. poglavje),
značilnosti posameznih simpatolitikov pa so prikazane v tabeli 14b.1.
Večina simpatolitikov je selektivnih za α ali β receptorje, nekateri so
selektivni tudi za podvrsto ali podrazrede receptorjev.
ANTAGONISTI α-RECEPTORJEV
Glavne skupine antagonistov α receptorjev so naslednje:
 Neselektivni antagonisti α receptorjev (npr.
FENOKSIBENZAMIN, FENTOLAMIN)
 α1 selektivni antagonisti (npr. PRAZOSIN,
DOXAZOSIN, TERAZOSIN)
 α2 selektivni antagonisti (npr. YOHIMBIN,
IDAZOXAN)
Kot dodatek naj omenimo še ERGOTAMIN in DIHIDROERGOTAMIN, ki
sta derivata rženih rožičkov ter sta antagonista α receptorjev,
delujeta pa tudi na 5-HT receptorje.
Neselektivni antagonisti α-receptorjev
FENOKSIBENZAMIN je nespecifičen za α receptorje, saj
deluje tudi kot antagonist učinkom ACh, histamina in 5HT. Fenoksibenzamin ima dolgo latenco delovanja, ker
se na receptor veže z močno kovalentno vezjo.
FENTOLAMIN je bolj selektiven, vendar se na receptor
veže reverzibilno, kar rezultira v kratki latenci delovanja.
Neselektivni α antagonisti v človeškem organizmu
povzročajo padec arterijskega tlaka (zaradi inhibicije
vazokonstrikcije žilja) in posturalno hipotenzijo. Padcu
tlaka sledi baroreceptorski refleks, ki rezultira v
povečanemu minutnemu volumnu srca in HR; ta dva
učinka se mediirata preko β receptorjev. Te učinke
spremlja tudi blokada α2 receptorjev na presinaptičnih
membranah, kar vodi v povečanje sproščanja
noradrenalina, ki še dodatno okrepi refleksno
tahikardijo, ki jo iniciira padec arterijskega tlaka.
Fenoksibenzamin se klinično uporablja pred operacijo
pacientov s feokromocitomom (tumor medule
suprarenalke), kajti med operacijo tumorja lahko pride
do sprostitve velikega bolusa kateholaminov iz medule
nadledvičnice v sistemski obtok. Fenoksibenzamin, ki
76
deluje kot ireverzibilni antagonist α receptorjev, tako
preprečuje hipertenzijo, ki bi nastala zaradi morebitne
sprostitve kateholaminov med operacijo
feokromocitoma.
LABETALOL in KARVEDILOL sta mešana α1 in β
receptorska antagonista, čeprav delujeta
predominantno na β receptorje. Karvedilol se klinično
uporablja za zdravljenje hipertenzije in srčne odpovedi,
labetalol pa se uporablja za zdravljenje hipertenzije pri
nosečnicah.
Selektivni α1 antagonisti
PRAZOSIN je bil prvi selektivni α1 antagonist. Podobni
zdravili sta DOXAZOSIN in TERAZOSIN, ki imata daljši
razpolovni čas kot prazosin in zato omogočata doziranje
1x dnevno. Ta zdravila so visoko selektivna za α1
adrenergične receptorje in povzročajo vazodilatacijo in
padec arterijskega tlaka, povzročajo pa tudi rahlo
tahikardijo, vendar je ta mnogo manj izrazita kakor pri
neselektivnih antagonistih α receptorjev, kajti selektivni
α1 antagonisti ne delujejo na presinaptične α2
receptorje, ki bi zaradi povečanega sproščanja
noradrenalina rezultirali v močni tahikardiji. Selektivni
antagonisti α1 receptorjev lahko sprožijo tudi nastanek
posturalne hipotenzije.
Antagonisti α1 receptorjev povzročajo tudi relaksacijo
gladke muskulature vratu sečnega mehurja in kapsule
prostate, prav tako pa inhibirajo hiperplazijo teh tkiv.
Zaradi teh učinkov, uporabljamo α1 antagoniste za
zdravljenje retence urina, ki je povezana s hiperplazijo
prostate. TAMSULOSIN je α1A antagonist, ki je selektiven
za sečni mehur in povzroča manjšo hipotenzijo kot ostali
splošni α1 antagonisti (prazosin), ki delujejo tudi na α1B
receptorje in s tem inhibirajo gladkomišični tonus žilja.
Predvideva se, da so α1A receptorji odgovorni za
patološko hiperplazijo prostate in gladke muskulature
žilja ter tudi za hipertrofijo srca, ki se pojavi pri
hipertenziji in srčni odpovedi. Zato se omenja tudi
možnost, da bi selektivne α1A antagoniste uporabljali za
zdravljenje kronične hipertrofije srca, vendar so ta
zdravila še v fazi raziskav.
Selektivni α2 antagonisti
YOHIMBIN je naravni alkaloid iz katerega so se razvili
številni sintetični analogi, kot je npr. IDAZOXAN. Ta
zdravila se uporabljajo eksperimentalno za analiziranje
in raziskovanje podtipov α receptorjev. Yohimbin se je
včasih zaradi vazodilatacijskih učinkov uporabljal kot
afrodiziak.
2012
Klinična uporaba in stranski učinki antagonistov αreceptorjev
Uporaba antagonistov α receptorjev je povezana
predvsem z njihovimi kardiovaskularnimi učinki. Za
zdravljenje hipertenzije so neselektivni α blokatorji
neprimerni, ker imajo visoko tendenco za povzročanje
tahikardije, srčnih aritmij ter povišane motilitete GIT. Za
hipertenzijo so bolj primerni selektivni α1 antagonisti,
predvsem DOXAZOSIN in TERAZOSIN, ki imata zelo
majhen vpliv na funkcijo srca, prav tako pa povzročata
manjšo posturalno hipotenzijo kot denimo prazosin in
neselektivni α blokatorji. Za doxazosin in terazosin je
značilno tudi to, da povzročita rahel padec plazemske
koncentracije LDL delcev in povišanje koncentracije HDL.
Doxazosin in terazosin se uporabljata tudi za zdravljenje
benigne hipertrofije prostate.
Feokromocitom je tumor kromafinih celic sredice
nadledvične žleze, za katerega so zaradi povečane
sekrecije kateholaminov značilne epizode hude
hipertenzije. Za regulacijo krvnega tlaka pri teh pacientih
se uporablja kombinacija α in β blokatorjev.
Feokromocitom se lahko kirurško odstrani, pri čemer je
pomembno, da se pred operacijo blokira α in β
receptorje, kajti med operacijo, ko pride do poškodbe
tumorja, lahko pride do izliva kateholaminov v sistemsko
cirkulacijo. V ta namen se preoperativno administrira
kombinacijo FENOKSIBENZAMINA in ATENOLOLA
(selektivni β1 antagonist).
ANTAGONISTI β RECEPTORJEV
Prvo zdravilo, ki je delovalo na β receptorje, je bil
DIKLOROIZOPRENALIN, ki je kazal značilnosti delnega
agonista z visokim EC50. Temu so sledila še ostala
zdravila:
 PROPRANOLOL: močan neselektivni antagonist, ki
blokira tako β1 kot tudi β2 receptorje.
 PRAKTOLOL: selektiven za β1 receptorje, vendar se
ga v kliniki ne uporablja več zaradi toksičnih
stranskih učinkov.
 OXPRENOLOL in ALPRENOLOL: neselektivna
antagonista β receptorjev, ki kažeta tudi značilnosti
delnih agonistov.
 ATENOLOL: selektivni β1 antagonist.
Novejša β blokatorja sta:
 KARVEDILOL: neselektivni antagonist β receptorjev
in selektivni antagonist α1 receptorjev.
 NEBIVOLOL: selektivni antagonist β1 receptorjev, ki
povzroča tudi vazodilatacijo s stimulacijo sproščanja
NO iz endotelija žilja.
Ti novejši zdravili sta dokazano bolj učinkoviti kakor
ostali β blokatorji, predvsem za zdravljenje srčne
odpovedi.
77
Večina antagonistov β receptorjev ne deluje na β3
adrenergične receptorje ter tako ne vplivajo na lipolizo
oz. na termogenezo.
Učinki antagonistov β-receptorjev
Učinki, ki jih antagonisti β-receptorjev prožijo v
človeškem organizmu, so odvisni predvsem od stopnje
aktivnosti simpatikusa, kar pomeni, da so ti učinki v
mirovanju šibki. Najpomembnejši učinki β-blokatorjev so
povezani s kardiovaskularnim sistemom ter bronhialno
muskulaturo.
Pri osebi v mirovanju, propranolol povzroči le majhno
spremembo HR, minutnega volumna srca in arterijskega
tlaka. Propranolol prav tako zmanjša učinek fizične
aktivnosti na HR, minutni volumen srca ter arterijski tlak.
Zdravila, ki imajo lastnosti delnih agonistov (npr.
oxprenolol), v mirovanju zvišajo HR, med fizično
aktivnostjo pa HR znižajo. Z uporabo β-blokatorjev se
zmanjša toleranca za fizični napor, kar je posledica
zmanjšanega odziva srca na napor ter tudi zmanjšane
vazodilatacije v skeletni muskulaturi, ki je mediirana
preko β-receptorjev. Zmanjšan je tudi koronarni pretok,
kar pa ne povzroča ishemije srca, ker je zaradi blokade βreceptorjev na kardiomiocitih zmanjšana tudi poraba O2
v srcu. Zaradi izboljšane oksigenacije miokarda, se βblokatorje uporablja za zdravljenje angine pectoris.
Zaradi β-blokatorjev se zmanjša tudi kontraktilnost srca,
kar sicer ni pomembno pri normalnem človeku, po drugi
strani pa je pomembno pri pacientih s srčnimi boleznimi.
β-blokatorji delujejo tudi antihipertenzivno. Pacienti s
hipertenzijo se na β-blokatorje odzovejo s postopnim
padcem arterijskega tlaka, ki se doseže po nekaj dnevih.
Mehanizem antihipertenzivnega učinka β-blokatorjev
ima naslednje značilnosti:
 Zmanjšanje minutnega volumna srca
 Zmanjšanje sproščanja renina iz jukstaglomerularnih
celic aferentne arteriole v ledvicah (zaradi blokade
β2 receptorjev na jukstaglomerularnih celicah)
 Sistemsko zmanjšanje aktivnosti simpatikusa
Novejši zdravili karvedilol in nebivolol sta še posebej
uporabni za zniževanje tlaka, ker imata poleg βblokatorskih učinkov tudi vazodilatacijske učinke.
K antihipertenzivnemu učinku β-blokatorjev pa prispeva
tudi blokada presinaptičnih β-receptorjev, ki rezultira v
inhibiciji sproščanja noradrenalina iz terminalov. βblokatorji se veliko uporabljajo v kliniki zaradi ugodnih
antihipertenzivnih učinkov, ki ne vključujejo inhibicije
refleksne vazokonstrikcije, zato ne prihaja do posturalne
hipotenzije ali hipotenzije inducirane s fizično
aktivnostjo. Nekateri β-blokatorji izvajajo tudi
antidisritmične učinke na srce, kar je tudi klinično
pomembno.
2012
β-blokatorji povzročajo tudi rahlo povečanje upornosti
zračnih poti, kar pri zdravem človeku ne opisujemo kot
stranski učinek. Po drugi strani pa lahko uporaba
neselektivnih antagonistov β-receptorjev pri astmatikih
povzroči močno bronhokonstrikcijo. Nevarnost hude
bronhokonstrikcije je manjša pri uporabi selektivnih β1
antagonistov, čeprav noben antagonist ni tako
selektiven, da do bronhokonstrikcije ne bi prišlo.
Navkljub temu da β-receptorji mediirajo hiperglikemične
učinke adrenalina, β-blokatorji pri zdravem človeku
povzročajo le manjše spremembe v metabolizmu. βblokatorji povzročajo zakasnitev regeneracije plazemske
koncentracije glukoze v postabsorptivnem obdobju
zaradi pomanjkanja učinkov adrenalina na jetra. Pri
diabetikih lahko β-blokatorji povečajo verjetnost
nastanka hipoglikemije inducirane s fizično aktivnostjo,
spet zaradi pomanjkanja učinkov adrenalina na jetra.
Klinična uporaba
Najpomembnejši učinki antagonistov β-receptorjev so
povezani s kardiovaskularnim sistemom.
Posebej velja omeniti uporabo β-blokatorjev pri
pacientih s srčno odpovedjo. Pri teh pacientih je
pomembna adekvatna aktivnost simpatikusa za
ohranjanje ustreznega minutnega volumna srca.
Zmanjšanje aktivnosti simpatikusa z β-blokatorji zato pri
teh pacientih še poslabša srčno odpoved. β-blokatorji, ki
so tudi delni agonisti (npr. oxprenolol, alprenolol) imajo
to prednost, da poleg svojega primarnega učinka
blokade β-receptorjev ohranjajo neko stopnjo aktivnosti
β1 receptorjev, čeprav po drugi strani zmanjšujejo odziv
srca na povišano aktivnost simpatikusa ali povišano
koncentracijo adrenalina v plazmi. Navkljub prednostim
oxprenolola in alprenolola, klinične raziskave niso
potrdile zmanjšanje incidence srčne odpovedi ob
uporabi oxprenolola in alprenolola.
Paradoksalno se β-blokatorji v nizkih koncentracijah vse
bolj uporabljajo za zdravljenje srčne odpovedi, čeprav
obstaja nevarnost poslabšanja srčne odpovedi z uporabo
β-blokatorjev. Za zdravljenje srčne odpovedi se ponavadi
administrira karvedilol.
Stranski učinki
Najpomembnejši stranski učinki β-blokatorjev so
naslednji:
Bronhokonstrikcija. To je praktično nepomembno ob
odsotnosti bolezni dihalnih poti, vendar lahko pri
astmatikih β-blokatorji povzročijo hudo in življenje
ogrožujočo bronhokonstrikcijo. Prav tako so
bronhokonstrikcijski učinki β-blokatorjev nevarni pri
pacientih z obstruktivnimi pljučnimi boleznimi (npr.
kronični bronhitis, emfizem, itn.).
78
Depresija srca. Če se pojavi depresija srca, lahko to vodi
v znake srčne odpovedi, predvsem pri starejših ljudeh.
Pri pacientih s srčno odpovedjo, ki se zdravijo z βblokatorji, pride v prvih nekaj tednih do poslabšanja
odpovedi srca, šele nato se razvije željen učinek βblokatorjev.
Bradikardija. Ta stranski učinek lahko vodi v življenje
ogrožujoč blok srca in se lahko pojavi pri pacientih s
koronarno boleznijo, še posebej, če se zdravijo z
antiaritmičnimi zdravili, ki inhibirajo prevodni sistem
srca.
Hipoglikemija. Izplavljanje glukoze iz jeter zaradi
delovanja adrenalina na jetrne β2 receptorje deluje kot
varnostni faktor, ki je pomemben pri diabetikih in
posameznikih, ki so nagnjeni k hipoglikemiji. Povišana
aktivnost simpatikusa kot posledica hipoglikemije
povzroča določene simptome (npr. tahikardijo), ki
opozarja človeka, da mora nujno konzumirati ogljikove
hidrate (ponavadi v obliki sladke pijače). Antagonisti βreceptorjev inhibirajo te simptome, kar povzroči, da
pacient ne zazna padca glukoze v krvi. Uporabi βblokatorjev se je potrebno zato izogniti pri hudih
diabetikih. Teoretično pa se tudi pri diabetikih lahko
uporablja selektivne antagoniste β1 receptorjev, kajti
sproščanje glukoze iz jeter je mediirano preko β2
receptorjev.
Utrujenost. Ta se najbrž pojavi zaradi zmanjšanega
minutnega volumna srca in zmanjšane perfuzije skeletne
muskulature med fizično aktivnostjo. Pacienti, ki se
zdravijo z β-blokatorji, pogosto tožijo o utrujenosti.
Mrzle ekstremitete. To se pojavi zaradi zmanjšane
vazodilatacije (mediirana preko β receptorjev) v žilju v
koži in je pogost stranski učinek uporabe β-blokatorjev.
Teoretično bi uporaba selektivnih antagonistov β1
receptorjev zmanjšala ta stranski učinek, vendar v
klinični praksi to še ni bilo dokazano.
Ostali stranski učinki. Tak učinek so npr. nočne more, ki
se pojavljajo pri uporabi visoko lipidotopnih βblokatorjev, kot je npr. propranolol, ki zlahka vstopajo v
možgane.
14b.4. ZDRAVILA, KI DELUJEJO NA NORADRENERGIČNE
NEVRONE
Zdravila, ki delujejo na NA nevrone, so naslednja:
 Zdravila, ki vplivajo na sintezo NA
 Zdravila, ki vplivajo na shranjevanje NA
 Zdravila, ki vplivajo na sproščanje NA
 Blokatorji noradrenergičnih nevronov
 Indirektno delujoči simpatomimetični amini
 Inhibitorji privzema NA
2012
Zdravila, ki vplivajo na sintezo NA
Primer zdravil, ki direktno vplivajo na sintezo NA, je αMETILTIROZIN, ki inhibira tirozinsko hidroksilazo in se v
kliniki redko uporablja za zdravljenje feokromocitoma.
KARBIDOPA, hidrazinski derivat DOPE, je inhibitor DOPA
dekarboksilaze in se klinično uporablja za zdravljenje
Parkinsonovega sindroma.
METILDOPA se v kliniki uporablja za zdravljenje
hipertenzije med nosečnostjo. Metildopa se po
administraciji privzame v noradrenergične terminale,
kjer se pretvori v lažni transmiter, α-metilnoradrenalin.
α-metilnoradrenalin v terminalu ne more vstopati v
reakcijo deaminacije, ki jo katalizira monoaminska
oksidaza (MAO), zato se akumulira v sinaptičnih veziklih
ter iz njih izriva pravi noradrenalin. α-metilnoradrenalin
se potem z eksocitozo sprošča v sinapso ter se, podobno
kot pravi NA, veže na α1 receptorje na postsinaptičnem
terminalu. Vezava α-metilnoradrenalina na α1 receptorje
je manj aktivna kakor pri NA, zato je tudi mediiran
učinek (vazokonstrikcija) manjši kakor pri pravem NA. Po
drugi strani pa je aktivnost vezave α-metilnoradrenalina
na presinaptične α2 receptorje bolj aktivna kakor pri NA,
kar rezultira v učinkovitejšem avtoinhibitornem
feedbacku ter inhibiciji sproščanja NA v sinapso. Oba
učinka vezave α-metilNA na α1 in α2 receptorje
prispevata k hipotenziji. Stranski učinki metildope so
npr. sedacija (učinek na CŽS), povečana tendenca za
imunske hemolitične reakcije ter hepatotoksičnost.
Zaradi obsežnih stranskih učinkov, se metildopa v kliniki
ne uporablja veliko; izjemo predstavlja le hipertenzija v
pozni nosečnosti.
6-HIDROKSIDOPAMIN (podoben dopaminu, le da
vsebuje še dodatno hidroksilno skupino na obroču) je
nevrotoksin, ki se selektivno privzame v noradrenergične
terminale, kjer se potem pretvori v reaktivni kinon, ki
uniči terminal (kemična simpatektomija). Navkljub
uničenju terminala perikarion preživi, nakar pride do
regeneracije simpatične inervacije. 6-hidroksidopamin se
uporablja le v raziskovalne namene in se v kliniki ne
uporablja. Z injeciranjem direktno v možgane, 6hidroksidopamin povzroči uničenje tistih terminalov, v
katere se selektivno privzame (npr. dopaminergični,
noradrenergični in adrenergični). Z administracijo v
sistemsko cirkulacijo, 6-hidroksidopamin ne povzroča
simpatektomije v možganih, ker ne more prehajati HE
bariere. MPTP (1-metil-4-fenil-1,2,3,5-tetrahidropiridin)
je še en primer selektivnega nevrotoksina.
DROKSIDOPA (dihidroksifenilserin, DOPS) je potencialno
zdravilo za zdravljenje hipotenzije, povezane z
zmanjšano sintezo NA, vendar je to zdravilo še v fazi
raziskav. Droksidopa je v bistvu analog β-hidroksi-dope,
ki se pretvori v noradrenalin direktno z DOPA
79
dekarboksilazo, pri čemer se izogne katalizi z dopamin-βhidroksilazo (DBH), ki ima limitirajočo katalitično
aktivnost. Raziskave kažejo, da droksidopa povzroča dvig
krvnega tlaka zaradi povečanega sproščanja
noradrenalina.
Zdravila, ki vplivajo na shranjevanje NA
REZERPIN je alkaloid, ki pri zelo nizkih koncentracijah
blokira transport noradrenalina in ostalih aminov v
sinaptične vezikle tako, da blokira vezikularni
monoaminski transporter (VMAT), kar rezultira v
akumulaciji NA v citosolu terminala. Prebitek NA se
razgradi z monoaminsko oksidazo (MAO). Posledica
blokade VMAT je znižana koncentracija noradrenalina v
tkivih in blokada transmisije simpatikusa. Rezerpin
povzroča tudi izčrpanje zalog 5-HT in dopamina iz
nevronov v CŽS, v katerih 5-HT in dopamin delujeta kot
nevrotransmiterja. Rezerpin se danes uporablja zgolj v
raziskovalne namene, se je pa včasih uporabljal kot
antihipertenzivno zdravilo. Navkljub perifernim učinkom
je rezerpin povzročal stranske učinke v CŽS, predvsem
depresijo, ki je posledica inhibicije noradrenergične in 5HT-ergične transmisije v možganih, zato so rezerpin
prenehali uporabljati v kliniki.
Zdravila, ki vplivajo na sproščanje NA
Zdravila lahko vplivajo na sproščanje NA na 4 načine:
1. Z direktno blokado sproščanja (blokatorji
noradrenergičnih nevronov)
2. S stimulacijo sproščanja NA v odsotnosti
depolarizacije terminala (indirektno delujoči
simpatomimetiki)
3. Z delovanjem na presinaptične receptorje, ki
indirektno inhibirajo ali stimulirajo sproščanje NA, ki
je odziv na depolarizacijo terminala (npr. agonisti α2
receptorjev, angiotensin II, dopamin, prostaglandini,
itn.)
4. S povečanjem ali zmanjšanjem razpoložljivih zalog
NA (npr. rezerpin, inhibitorji monoaminske oksidaze,
itn.)
Blokatorji noradrenergičnih nevronov
Ob odkritju so blokatorji noradrenergičnih nevronov
postali alternativa ganglijskim blokatorjem za zdravljenje
hipertenzije. Najpomembnejši blokator
noradrenergičnih nevronov je GVANETIDIN, katerega
glavni učinek je inhibicija sproščanja noradrenalina iz
simpatičnih terminalov. Gvanetidin proži tudi šibak
učinek na sredico nadledvičnice, nima pa učinka na
terminale, ki izločajo ostale transmiterje. Poleg
gvanetidina štejemo med blokatorje NA nevronov tudi
BRETILIUM, BETANIDIN in DEBRISOKIN.
2012
Blokatorji NA nevronov delujejo tako, da zmanjšajo ali
povzročijo odsotnost tkivnega odziva na simpatično
stimulacijo, vendar ne vplivajo na tkivni odziv, ki ga
povzroča noradrenalin v sistemski cirkulaciji.
Delovanje gvanetidina na noradrenergično transmisijo je
kompleksno. Gvanetidin je substrat za NET transporter s
katerim vstopi v terminal, kjer potem blokira širjenje AP
po terminalu. Učinki gvanetidina se izničijo ob
administraciji TRICIKLIČNIH ANTIDEPRESIVOV, ki
blokirajo NET transporter.
Gvanetidin se akumulira tudi v sinaptičnih veziklih, v
katere vstopa s pomočjo VMAT transporterja.
Gvanetidin v veziklih najbrž povzroča zmanjšanje
eksocitoze ter tudi zmanjšanje koncentracije
noradrenalina v veziklih. Delovanje gvanetidina na
sinpatične vezikle v končni fazi, podobno kot delovanje
rezerpina, vodi v izčrpanje noradrenalina v
postganglionarnih simpatičnih terminalih.
Ob administraciji visokih doz, gvanetidin povzroči
morfološke poškodbe noradrenergičnih nevronov, kar je
posledica akumulacije visokih koncentracij gvanetidina v
terminale. Zato se gvanetidin lahko eksperimentalno
uporablja kot selektivni nevrotoksin.
Gvanetidin, betanidin in debrisokin se danes klinično ne
uporabljajo več, saj so na voljo boljša antihipertenzivna
zdravila. Kljub izjemni učinkovitosti pri zniževanju
krvnega tlaka, blokatorji NA nevronov povzročajo
stranske učinke, ki so povezani z zmanjšanjem refleksov
simpatikusa. Med stranske učinke blokatorjev NA
nevronov štejemo tudi posturalno hipotenzijo, diarejo,
nazalno kongestijo ter odsotnost ejakulacije.
Indirektno delujoči simpatomimetični amini
V tej kategoriji so najpomembnejša zdravila TIRAMIN,
AMFETAMIN in EFEDRIN, ki so strukturni analogi
noradrenalina. METILFENIDAT in ATOMOKSETIN delujeta
podobno kot zgoraj našteta zdravila, le da delujeta na
CŽS.
Indirektno delujoči simpatomimetični amini prožijo le
šibke učinke na adrenoreceptorje. Ker so ta zdravila
strukturni analogi noradrenalina, so tudi substrat za NET
transporter, s katerim se prenesejo v terminal. V
terminalu se potem z VMAT transporterjem prenesejo v
sinaptične vezikle. Prenos poteka tako, da zdravilo
prehaja v lumen vezikla, pri čemer noradrenalin prehaja
iz vezikla v citosol. V citosolu se nekaj noradrenalina
metabolizira z monoaminsko oksidazo (MAO), preostali
delež pa se transportira z NET transporterjem v
sinaptično špranjo, kjer potem deluje na postsinaptične
receptorje. Tudi v tem primeru gre za antiport, kjer se
NA prenese v špranjo, pri čemer se monoamin prenese v
IC terminala. Ker eksocitoza sinaptičnih veziklov ni
udeležena v mehanizem delovanja indirektno delujočih
80
simpatomimetičnih aminov, Ca2+ ioni niso potrebni za
delovanje teh zdravil. Indirektno delujoči
simpatomimetični amini niso povsem specifični v svojem
delovanju, saj poleg zgoraj opisanega osnovnega
mehanizma prožijo tudi ostale učinke: a) direktni učinek
na adrenoreceptorje, b) inhibicija NET transporterja, c)
inhibicija MAO.
Na učinke indirektnih simpatomimetičnih aminov
vplivajo tudi ostala zdravila, ki so udeležena v
modifikacijo noradrenergične trensmisije. Tako npr.
rezerpin in 6-hidroksidopamin z izčrpanjem
noradrenalina izničita učinke indirektnih
simpatomimetičnih aminov, medtem ko MAO inhibitorji
krepijo njihove učinke s tem, ko preprečujejo inaktivacijo
citosolnega adrenalina. Inhibicija MAO okrepi predvsem
učinke TIRAMINA, saj je tiramin, poleg za NET in VMAT
transporter, tudi substrat za MAO. Dietni tiramin se
normalno razgradi z MAO že v GIT in v jetrih, preden
vstopi v sistemsko cirkulacijo. Ob inhibiciji MAO pa hrana
bogata s tiraminom lahko povzroči hiter (in tudi
nevaren) dvig arterijskega tlaka.
Inhibitorji NET transporterja, kot je npr. IMIPRAMIN,
zmanjšujejo učinke indirektnih simpatomimetičnih
aminov, ker preprečujejo njihov transport v terminal.
Indirektni simpatomimetični amini, predvsem
amfetamin, imajo pomembne učinke na CŽS, kjer poleg
noradrenalina stimulirajo tudi sproščanje 5-HT in
dopamina iz terminalov v možganih. Za ta zdravila je
značilna tudi toleranca. Tako npr. ponavljajoče doze
amfetamina ali tiramina povzročajo postopno
zmanjševanje presorskega odziva. Toleranca se pojavi
zaradi izčrpanja zalog noradrenalina v terminalih. Poleg
zmanjšanih perifernih odzivov pa ponavljajoča
administracija indirektnih simpatomimetičnih aminov
povzroča tudi toleranco v CŽS, kar povzroča zasvojenost
(amfetamin).
2012
Med periferne učinke indirektnih simpatomimetičnih
aminov prištevamo bronhodilatacijo, povišan arterijski
tlak, periferno vazokonstrikcijo, pozitivni kronotropični
in inotropični učinek ter inhibicijo motilitete GIT.
Centralni učinki so predvsem povezani z zasvojenostjo, ki
je rezultat ponavljajočega doziranja. Z izjemo efedrina, ki
se včasih uporablja kot nazalni dekongestant, se
indirektnih simpatomimetičnih aminov v kliniki več ne
uporablja.
Inhibitorji privzema NA
Ponovni privzem NA v terminal z NET transporterjem je
najpomembnejši mehanizem terminacije delovanja NA.
Zdravila, ki inhibirajo NET transporterje, okrepijo tako
učinke simpatikusa kakor tudi učinke noradrenalina v
cirkulaciji. Vendar pa inhibitorji NET transporterjev ne
vplivajo na učinke adrenalina, saj adrenalin ni substrat za
NET transporterje.
Glavna skupina zdravil, ki inhibirajo NET transporterje,
so TRICIKLIČNI ANTIDEPRESIVI, npr. IMIPRAMIN. Kljub
temu da ta zdravila prožijo glavne učinke v CŽS,
periferno povzročajo tahikardijo ter srčne aritmije, kar je
posledica stimulacije simpatične transmisije. Med
triciklične antidepresive spada tudi KOKAIN, ki poveča
simpatično transmisijo, kar periferno rezultira v
tahikardiji in povišanem arterijskem tlaku. Centralna
učinka kokaina sta evforija in razburjenje, ki sta
manifestacija istega mehanizma delovanja kokaina kakor
na periferiji.
Večina zdravil, ki blokirajo NET transporterje, ne vpliva
na ekstranevronski monoaminski transporter (EMT), ki je
pomemben za privzem adrenalina. EMT transporterje
inhibira FENOKSIBENZAMIN ter tudi številni
kortikosteroidi. Inhibicija EMT transporterjev s
kortikosteroidi nekaj malega prispeva tudi k
bronhodilatacijskemu učinku kortikosteroidov pri
zdravljenju astme.
81
2012
15. POGLAVJE: 5-HIDROKSITRIPTAMIN IN
FARMAKOLOGIJA MIGRENE
15.1. 5-HIDROKSITRIPTAMIN
Ta amin so prvič našli v ekstraktih GIT (‘’enteramin’’) ter
v serumu (‘’serotonin’’), kasneje pa tudi v CŽS. Danes
vemo, da serotonin deluje kot nevrotransmiter in tudi
kot lokalni hormon v perifernem žilju.
Distribucija, biosinteza in razgradnja serotonina
Serotonin se v visokih koncentracijah nahaja v 3 organih:
 Stena GIT. Več kot 90% celotne količine serotonina v
organizmu najdemo v enterokromafinih celicah (EK
celice, Kulchitskyjeve celice) GIT. Enterokromafine
celice prištevamo k enteroendokrinim celicam. EK
celic ne smemo zamenjevati z ELC celicami
(enterochromaffin-like cells), ki prav tako spadajo v
družino enteroendokrinih celic, vendar za razliko od
EK celic ne vsebujejo serotonina. Enterokromafine
celice nastanejo v embrionalnem razvoju iz celic
nevralnega grebena in so zelo podobne kromafinim
celicam medulle nadledvičnice. EK celice so
lokalizirane predvsem v mukozi želodca in tankega
črevesa, kjer so razsipane med enterociti. Nekaj
serotonina se secernira tudi iz Auerbachovega
pleksusa, kjer deluje kot ekscitatorni
nevrotransmiter.
 Kri. Serotonin najdemo v visokih koncentracijah v
trombocitih, v katere se serotonin akumulira iz
plazme z aktivnim transportom. Serotonin se
sprošča iz trombocitov takrat, ko poteka agregacija
trombocitov na mestih poškodovanega tkiva.
 CŽS. Serotonin ima v CŽS funkcijo nevrotransmiterja.
Visoke koncentracije serotonina so prisotne
predvsem v lokaliziranih regijah mezencefalona.
Čeprav se serotonin nahaja v prehrani, se večina
dietnega serotonina metabolizira, še preden vstopi v
sistemsko cirkulacijo. Endogeni serotonin se sintetizira
po podobni poti kakor noradrenalin, le da je v primeru
serotonina prekurzor L-triptofan namesto L-tirozina.
Najprej poteče hidroksilacija triptofana v 5hidroksitriptofan, reakcijo katalizira TRIPTOFAN
HIDROKSILAZA, ki se nahaja v kromafinih celicah in
nekaterih nevronih, vendar ne v trombocitih. Tej
reakciji sledi potem dekarboksilacija 5-hidroksitriptofana
v 5-hidroksitriptamin, reakcijo katalizira ubikvitaren
encim DEKARBOKSILAZA L-AROMATSKIH AMINOKISLIN
(DOPA-dekarboksilaza), ki prav tako sodeluje pri
biosintezi kateholaminov ter histamina.
Trombociti (in tudi nevroni) vsebujejo transportne
mehanizme, ki imajo visoko afiniteto za serotonin.
Trombociti privzamejo visoke koncentracije serotonina v
intestinalni cirkulaciji, ker je tam koncentracija
serotonina relativno visoka. Mehanizmi sinteze,
skladiščenja, sproščanja ter ponovnega privzema
serotonina so zelo podobni kakor pri noradrenalinu, zato
številna zdravila delujejo hkrati na mehanizme
serotonina in noradrenalina. Tukaj je potrebno omeniti
selektivne inhibitorje ponovnega privzema serotonina
(SSRI, selective serotonin reuptake inhibitors), ki so v
farmakologiji pomembni kot anksiolitiki in antidepresivi.
Serotonin, uskladiščen v nevronih in kromafinih celicah,
pogosto deluje kot ko-transmiter skupaj s peptidnimi
hormoni (npr. somatostatin, substanca P ali vazoaktivni
intestinalni polipeptid).
Razgradnja serotonina poteka predvsem z oksidativno
deaminacijo, ki jo katalizira MONOAMINSKA OKSIDAZA
A, nakar poteče še oksidacija, kjer nastane 5hidroksiindolocetna kislina (5-HIAA), slednjo reakcijo
pa katalizira ALDEHIDNA DEHIDROGENAZA. Pot
razgradnje serotonina je enaka kakor pti katabolizmu
noradrenalina. 5-hidroksiindolocetna kislina se iz
organizma izloča z urinom, zato je koncentracija 5-HIAA
v urinu dober indikator sinteze endogenega serotonina
in se uporablja pri diagnostiki npr. karcinoidnega
sindroma.
Slika 15.1. Biosinteza in metabolizem serotonina.
82
15.2. FARMAKOLOŠKI UČINKI SEROTONINA
Učinki serotonina so številni in kompleksni, razlog za
kompleksnost pa je obilica 5-HT receptorjev, ki so jih
nedavno odkrili. Glavna mesta delovanja serotonina so
naslednja:
GIT. Večina podtipov 5-HT receptorjev se nahaja v GIT,
razen družine 5-HT 5/6 receptorjev. Le 10% koncentracije
serotonina v GIT se nahaja v nevronih, kjer serotonin
deluje kot nevrotransmiter, preostalih 90%
koncentracije serotonina pa je lokaliziranih v
enterokromafinih celicah mukoze želodca ter tankega
črevesa. Enterokromafine celice imajo funkcijo senzorja,
saj zaznavajo ‘’stanje’’ gastrointestinalnega trakta ter
glede na stanje potem sproščajo serotonin v lamino
proprio (II. plast tunicae mucosae), kjer se serotonin
veže na 5-HT receptorje, kar rezultira v zelo kompleksnih
odzivih. Enterokromafine celice torej ‘’orkestrirajo’’
odzive glede na ‘’stanje’’ GIT.
5-HT receptorji so v GIT lokalizirani v nevronih
enteričnega živčnega sistema, prav tako pa jih najdemo v
gladki muskulaturi, sekretornih in ostalih celicah. Glavna
funkcija 5-HT receptorjev je, da mediirajo regulacijo
peristaltike, motilitete GIT, sekrecije ter visceralne
senzitivnosti.
V GIT se nahaja tudi ogromno transporterjev SERT
(serotonin uptake transporters), ki hitro in učinkovito
odstranjujejo sproščen serotonin, kar časovno omejuje
delovanje serotonina. Inhibitorji transporterjev SERT, kot
so npr. SSRI, povzročijo povečano latenco delovanja
serotonina v GIT, kar pojasni stranske učinke SSRI
(diareja).
Gladka muskulatura. V številnih organizmih (v manjši
meri tudi pri človeku) serotonin povzroča kontrakcijo
gladke muskulature.
Žilje. Učinek serotonina na krvne žile je odvisen od
številnih dejavnikov, med katerimi sta najpomembnejša
velikost žile in aktivnost simpatikusa. Serotonin običajno
povzroči konstrikcijo velikih arterij in ven, kar je
posledica delovanja serotonina na gladko muskulaturo
žilja (vezava na 5-HT2A receptorje). Aktivacija 5-HT1
receptorjev povzroči konstrikcijo velikih intrakranialnih
žil, katerih dilatacija je odgovorna za glavobol oz.
migreno.
Serotonin povzroča tudi vazodilatacijo, deloma z vezavo
na endotelij žilja, kar stimulira sproščanje NO, deloma pa
z inhibicijo sproščanja noradrenalina iz simpatičnih
terminalov.
Ob intravenoznem injeciranju serotonina pride najprej
do povišanja krvnega tlaka zaradi konstrikcije velikih žil,
nakar pride do padca tlaka zaradi arteriolodilatacije.
Serotonin naj bi imel tudi vlogo v patogenezi pljučne
hipertenzije.
2012
Trombociti. Serotonin povzroča agregacijo trombocitov
z vezavo na 5-HT2A receptorje, agregirani trombociti, ki
se zbirajo v žili, pa potem tudi sami sproščajo serotonin.
Če je žilni endotelij intakten, serotonin, ki se sprošča iz
adherentnih trombocitov, povzroča vazodilatacijo, kar
preprečuje prekinitev pretoka. Če pa je endotelij
poškodovan, serotonin povzroča vazokonstrikcijo ter
prekinitev pretoka (ateroskleroza). Učinki serotonina, ki
se sprošča iz trombocitov, naj bi imeli pomembno vlogo
pri nastanku vaskularnih bolezni.
Živčni končiči. Serotonin stimulira nociceptivne živčne
končiče preko vezave na 5-HT3 receptorje. Serotonin, ki
ga injeciramo v kožo, povzroča bolečino, medtem ko
sistemsko administriran serotonin okrepi številne
avtonomne reflekse preko stimulacije aferentnih vlaken
v srcu in pljučih, kar nazadnje rezultira v kompleksnih
kardiovaskularnih odzivih.
Serotonin inhibira tudi sproščanje transmiterjev iz
adrenergičnih terminalov.
CŽS. Serotonin nekatere nevrone v CŽS ekscitira, druge
inhibira. Prav tako serotonin deluje na presinaptično
membrano, kjer inhibira sproščanje transmiterja iz
terminala. Te učinke mediira obilica receptorjev in
različni membranski mehanizmi.
15.3. SEROTONINSKI RECEPTORJI
Diverziteta serotoninskih receptorjev je obilna, kajti danes poznamo
14 tipov receptorjev, ki jih razdelimo v 7 razredov (5-HT1-7). Vsi
serotoninski receptorji so metabotropični receptorji, vezani z
beljakovino G (GCPR), le 5-HT3 receptor je ionotropični receptor
(ligandno odvisen kationski kanal).
Pri večini receptorjev poteka signalizacija preko adenilat ciklaze, pri
5-HT2 receptorjih pa beljakovina G stimulira fosfolipazo C, ki nato
cepi PIP2 na IP3 in DAG.
5-HT1 receptorji. Ti receptorji so lokalizirani predvsem v CŽS in
delujejo kot inhibitorni presinaptični receptorji.
5-HT1A receptor v možganih je pomemben predvsem v povezavi z
razpoloženjem in vedenjem. 5-HT1B in 5-HT1D receptorja, izražena v
cerebralnih krvnih žilah, sta pomembna pri migreni in sta tarči za
SUMATRIPTAN in ostale triptane, ki so pomembna zdravila za
zdravljenje akutnih napadov migrene. Žal pa je 5-HT1B receptor
izražen tudi v koronarnem žilju ter v žilju v ostalih telesnih regijah, kar
pojasnjuje neželene učinke, povezane z zdravljenjem s triptani.
5-HT1C receptorji ne obstajajo več, saj so jih preimenovali v 5-HT2C
receptorje po tem, ko so ugotovili, da imajo signalizacijo vezano s
fosfolipazo C.
5-HT2 receptorji. Ti receptorji so prisotni v CŽS, vendar so pomembni
predvsem na periferiji. Učinki serotonina na gladko muskulaturo ter
trombocite se mediirajo preko 5-HT2 receptorjev. 5-HT2 receptorji pa
mediirajo tudi vedenjske učinke v CŽS, ki jih povzroči agonist LSD
(lysergic acid diethylamide).
5-HT2 receptorji so vezani na beljakovino G, ki aktivira fosfolipazo C,
ta pa cepi PIP2 na DAG in IP3. Slednji je potem odgovoren za
2+
sproščanje znotrajceličnih zalog Ca ionov.
83
5-HT3 receptorji. Gre za ligandno odvisne kationske kanale, ki
povzročajo direktno ekscitacijo brez sekundarnih prenašalcev. Ti
receptorji se sestojijo iz pentamerne skupine različnih podenot, ki
tvorijo kationski kanal. 5-HT3 receptorji so lokalizirani v perifernem
živčnem sistemu (PŽS), predvsem na nociceptivnih senzoričnih
nevronih ter tudi na avtonomnih in enteričnih nevronih, kjer
serotonin proži močne ekscitatorne učinke. Serotonin povzroča
bolečino ob injeciranju v kožo, ob intravenozni injekciji pa okrepi
številne avtonomne reflekse, ki so posledica ekscitacije senzoričnih
nevronov v žilju, srcu in pljučih.
5-HT3 receptorji se nahajajo tudi v CŽS, največ jih je v predelu
medulle oblongate, ki se imenuje area postrema. To področje je
2012
udeleženo v refleks pri bruhanju, zato se selektivni 5-HT3 antagonisti
(npr. ondansetron) uporabljajo kot antiemetiki.
5-HT4 receptorji. Ti receptorji so lokalizirani v možganih ter v
perifernih organih, kot so GIT, sečni mehur in srce. Najpomembnejši
fiziološki pomen imajo ti receptorji v GIT, kjer povzročajo ekscitacijo
nevronov in mediirajo stimulatorni učinek serotonina na peristaltiko.
5-HT5, 5-HT6 in 5-HT7 receptorji. O teh receptorjih vemo danes zelo
malo. Vsi se nahajajo v CŽS in tudi v ostalih tkivih.
Tabela 15.1. ZNAČILNOSTI SEROTONINSKIH RECEPTORJEV IN ZDRAVILA
Receptor
Lokalizacija
Glavna funkcija
5-HT1A
CŽS
Inhibicija nevronov, vedenjski
učinki (spanje, prehranjevanje,
termoregulacija, anksioznost)
5-HT1B
5-HT1C
5-HT1D
5-HT1E
5-HT1F
5-HT2A
CŽS, gladka
mišičnina žilja,
ostala tkiva
CŽS, limfociti
CŽS, krvne žile
CŽS
CŽS, uterus,
srce, GIT
CŽS, PŽS, gladka
mišičnina,
trombociti
Sistem
signalizacije
G-protein (Gi/Go)
↓cAMP


Ergotamin
(delni agonist)

Metiotepin

/


/

/
Cerebralna vazokonstrikcija,
vedenjski učinki
/
/
G-protein (Gq/G11)
2+
↑IP3, Ca
5-HT2B
Gastrični fundus
Kontrakcija
5-HT2C
CŽS, limfociti
/
5-HT3
PŽS, CŽS
Ekscitacija nevronov (avtonomni,
nociceptivni nevroni), emeza,
vedenjski učinki (anksioznost)
Ligandno odvisen
kationski kanal
5-HT4
PŽS (GIT), CŽS
5-HT5A
CŽS
Ekscitacija nevronov, ↑motiliteta
GIT
Vedenjski odzivi
5-HT6
CŽS, levkociti
Učenje in spomin?
5-HT7
CŽS, GIT, krvne
žile
Termoregulacija?
Cirkadiani ritem?
G-protein (Gs)
↑cAMP
G-protein (Gs)
↑cAMP
G-protein (Gs)
↑cAMP
G-protein (Gs)
↑cAMP
15.4. ZDRAVILA, KI DELUJEJO NA 5-HT RECEPTORJE
V tabeli 15.1. so prikazani nekateri klinično pomembni
agonisti in antagonisti 5-HT receptorjev. Številna zdravila
so le delno selektivna.
Najpomembnejša zdravila, ki delujejo na 5-HT receptorje
na periferiji so naslednja:
 Selektivni 5-HT1A agonisti, kot je 8-hidroksi-2-(di-npropilamino) tetralin, so močni hipotenzivni agensi
(ta učinek dosežejo preko centralnih mehanizmov),
vendar se klinično ne uporabljajo.
Antagonisti



Presinaptična inhibicija, vedenjski
učinki, pljučna vazokonstrikcija
Ekscitacija nevronov, vedenjski
učinki, kontrakcija gladke
muskulature (GIT, bronhiji),
agregacija trombocitov,
vazokonstrikcija/vazodilatacija
Agonisti


Buspiron (delni
agonist)
5-CT
8-OH-DPAT
Ergotamin (delni
agonist)
Triptani
5-CT
Triptani
/

Triptani
/
/



LSD (CŽS)
LSD (periferija)
α-Me-5-HT









LSD
α- Me-5-HT
LSD
α-Me-5-HT
2-Me-5-HT
Klorometilbigvanid


/
Metoklopramid
5-metoksitriptamin
Ketanserin
Ciproheptadin
Pizotifen
(neselektivno
delovanje)
Metilsergid

Metilsergid





/
Dolesatron
Granisetron
Ondansetron
Palonosetron
Tropisetron
/
/



/
Ergotamin
(delni agonist)
/
LSD
5-CT
/
5-HTB/D agonisti (triptani) se uporabljajo za
zdravljenje migrene (glej nadaljevanje teksta).
5-HT2 antagonisti (npr. dihidroergotamin,
metilsergid, ciproheptadin, ketanserin, ketotifen,
pizotifen) delujejo predvsem na 5-HT2A receptorje,
blokirajo pa tudi ostale 5-HT receptorje ter tudi αadrenergične receptorje in histaminske receptorje.
Dihidroergotamin in metilsergid spadata v družino
ergot alkaloidov in se uporabljata predvsem za
profilakso migrene. Ostali 5-HT2 antagonisti se
uporabljajo za zdravljenje karcinoidnih tumorjev.
84


5-HT3 antagonisti (npr. dolesatron, granisetron,
ondansetron, palonosetron, tropisetron) so
antiemetiki, ki se uporabljajo predvsem pri močni
navzei in bruhanju, ki nastaneta kot posledica
kemoterapije.
5-HT4 agonisti stimulirajo koordinirano peristaltično
aktivnost in se lahko uporabljajo za zdravljenje
gastrointestinalnih motenj. Primer 5-HT4 agonista je
metoklopramid, ki poleg tega blokira dopaminske
receptorje.
15.5. ERGOT (SECALE) ALKALOIDI
So alkaloidi iz rženih rožičkov (Secale cornutum). Številni
ergot alkaloidi delujejo na 5-HT receptorje, vendar
njihovo delovanje ni selektivno.
Delovanje ergot alkaloidov. Večina učinkov ergot
alkaloidov se mediira preko adrenoreceptorjev, 5-HT ali
dopaminskih receptorjev, nekateri učinki pa se mediirajo
preko ostalih mehanizmov. Vsi alkaloidi stimulirajo
gladko muskulaturo, nekateri so relativno selektivni za
gladko muskulaturo žilja, medtem ko ostali delujejo
predvsem na gladko mišičnino uterusa.
Ergotamin in dihidroergotamin sta delna agonista in
antagonista α-adrenergičnih receptorjev.
Bromokriptin je agonist dopaminskih receptorjev,
predvsem v CŽS.
Metilsergid je antagonist 5-HT2A receptorjev.
Učinki na žilje. Ergotamin aktivira α-adrenergične
receptorje, kar povzroči vazokonstrikcijo ter povišan
arterijski tlak. Vazokonstrikcijski učinek ergotamina je
odgovoren za nastanek periferne gangrene, ki se pri
zastrupitvi z ergotaminom imenuje ergotizem (tudi
ergotoksikoza, St. Anthony’s fire). Metilsergid in
dihidroergotamin povzročata manj intenzivno
vazokonstrikcijo v primerjavi z ergotaminom.
Metilsergid je močan antagonist 5-HT2A receptorjev,
medtem ko ergotamin in dihidroergotamin delujeta
selektivno na 5-HT1 receptorje. Čeprav so ergot alkaloidi
v glavnem antagonisti 5-HT receptorjev, kažejo v
nekaterih tkivih tudi aktivnost delnih agonistov, kar ima
pomen pri zdravljenju migrene.
Klinična uporaba. Ergotamin se v kliniki uporablja le pri
zdravljenju napadov migrene, ki so neodzivni na klasične
analgetike. Metilsergid se občasno uporablja za
profilakso migrene, glavna uporaba metilsergida pa je
zdravljenje simptomov karcinoidnih tumorjev. Ergot
alkaloidi se aplicirajo oralno ali z injekcijo.
Neželjeni učinki. Ergotamin pogosto povzroča navzeo in
bruhanje. Ergotamina se morajo izogibati pacienti s
periferno vaskularno boleznijo zaradi močnega
vazokonstrikcijskega učinka ergotamina.
2012
Metilsergid prav tako povzroča navzeo in bruhanje,
njegov najpomembnejši neželjen učinek pa je
retroperitonealna in mediastinalna fibroza, ki okvari
funkcijo GIT, ledvic, srca in pljuč.
15.6. MIGRENA IN ANTIMIGRENSKA ZDRAVILA
Migrena je pogosta bolezen, ki prizadane okrog 10-15%
ljudi. Čeprav etiologija migrene danes še ni povsem
pojasnjena, naj bi bolezen ‘’orkestrirali’’ tako genetski
kot okoljski dejavniki. Tipični primer napada migrene se
začne kot motnja vida (aura), ki se kaže kot utripajoči
skotom (scintilacijski skotom), ki se postopoma širi po
celotnem vidnem polju. Začetnim motnjam vida sledi 30
minut kasneje močan glavobol, ki se začne unilateralno,
glavobolu pa je pogosto pridružena še fotofobija, navzea
in bruhanje, ki trajajo več ur. Aura se pojavi le pri cca.
20% bolnikih z migreno, pri nekaterih pacientih pa so
namesto aure v iniciacijski fazi migrene prisotne ostale
senzorične motnje. Včasih lahko napade migrene izzove
določena prehrana ali vidni stimulus, vendar se ponavadi
napad migrene pojavi brez razloga. Pri ženskah je
migrena lahko povezana z menstrualnim ciklusom ali
ostalimi reproduktivnimi dogodki. Pri ženskah, ki so bolj
nagnjene k napadom migrene, lahko nagel padec
koncentracije estrogena povzroči napad migrene.
PATOFIZIOLOGIJA MIGRENE
Navkljub kontroverznosti pri patogenezi migrene, so se
do danes najbolj uveljavile tri teorije, ki opisujejo
patogenezo migrene:
Klasična vaskularna teorija. Po tej teoriji naj bi začetno
auro povzročala tkivno mediirana intracerebralna
vazokonstrikcija, nakar naj bi ekstracerebralna
vazodilatacija povzročala glavobol. Ta najstarejša teorija
pa se ne sklada z nekaterimi najnovejšimi raziskavami,
kjer so z neinvazivnimi tehnikami merili pretok krvi pri
pacientih z migreno. Pri epizodah migrene, ki vključujejo
auro, pride namreč do bifazne spremembe v
cerebralnem krvnem pretoku; v obdobju aure se pretok
zmanjša za 20-30%, po koncu aure pa se pretok poveča.
Vendar pa se glavobol ponavadi prične med začetno
vazokonstrikcijo, spremembe v krvnem pretoku pa ne
povzročajo simptomov migrene. Vazokonstrikcija se
začne posteriorno ter postopoma napreduje navzpred
po hemisferi. Zanimivo je tudi, da je vazokonstrikcija
posledica živčne stimulacije in ni mediirana lokalno. Te
spremembe cerebralnega pretoka se dogodijo samo, če
je v epizodi migrene prisotna aura, ki pa se pojavlja samo
pri 20% bolnikih z migreno. Spremembe cerebralnega
pretoka torej niso povezane s fazo glavobola.
Glavobol namreč ne izvira iz samih možganov pač pa iz
ekstracerebralnih struktur, ki ležijo v kranialni votlini in
so inervirane z nociceptivnimi senzoričnimi vlakni n.
trigeminusa (npr. meninge in velike arterije).
85
Vaskularna teorija glavobol pripisuje dilataciji velikih
arterij. Nekatere študije so pokazale unilateralno
dilatacijo srednje cerebralne arterije na hemisferi, kjer je
potekal glavobol, spet druge študije niso pokazale
korelacije med glavobolom in dilatacijo velikih arterij.
Možganska hipoteza. Povezuje migreno s pojavom, ki ga
imenujemo kortikalna širitvena depresija. Ta pojav se
lahko eksperimentalno sproži z lokalnim apliciranjem K+
ionov v korteks, pojavi pa se tudi po pretresu možganov.
Povišana koncentracija K+ ionov povzroči val močne
inhibicije nevronov, ki se širi po korteksu s hitrostjo cca.
2mm/min. V področjih, kjer je prišlo do depresije, pride
do motenj v ionskem ravnovesju z izjemno visoko
zunajcelično koncentracijo K+ ionov, pride pa tudi do
zmanjšanja krvnega pretoka. Obstajajo močni dokazi, da
je faza aure pri napadu migrene v tesni korelaciji z valom
širitvene depresije, čeprav ni znano, kaj sploh sproži val
depresije. Po drugi strani pa ni nikakršnih dokazov, da bi
širitvena depresija povzročala aktivacijo trigeminalnega
aferentnega nitja in s tem sprožala glavobol.
Vnetna teorija. Po tej teoriji je aktivacija aferentnih
vlaken trigeminusa v meningah in ekstrakranialnem žilju
glavni dogodek, ki ‘’orkestrira’’ napad migrene.
Aktivacija nociceptivnih vlaken trigeminusa povzroči
bolečino, kar pa inducira tudi vnetne (inflamatorne)
spremembe, ki so posledica sproščanja nevropeptidov
ter vnetnih mediatorjev iz senzoričnih živčnih
terminalov. Temu procesu pravimo tudi nevrogeno
vnetje.
Vnetno teorijo podpirajo eksperimenti, ki pokažejo, da
se iz terminalov sprošča peptid (calcitonin gene-related
peptide) v meningealno cirkulacijo med napadom
migrene. Eksperimenti so tudi pokazali, da je uporaba
antagonistov tega peptida, kot je npr. telcagepant,
izjemno učinkovita pri prenehanju napadov migrene.
Pomembna sta dva dejavnika, ki vključujeta serotonin v
patogenezi migrene:
1. Med napadom migrene se poveča izločanje 5hidroksiindolocetne kisline (HIAA) z urinom. Pride
tudi do znižanja plazemske koncentracije serotonina,
kar je verjetno posledica izčrpanja serotonina v
trombocitih.
2. Številna zdravila, ki se uporabljajo za zdravljenje
migrene, so agonisti ali antagonisti 5-HT receptorjev.
ANTIMIGRENSKA ZDRAVILA
Pomembno je razlikovati med zdravili, ki se uporabljajo
terapevtsko za zdravljenje akutnih napadov migrene, in
zdravili, ki se uporabljajo profilaktično. Razen
antagonistov 5-HT2 receptorjev, so ostala zdravila, ki se
uporabljajo profilaktično mešana, prav tako pa ne
poznamo njihovega natančnega mehanizma delovanja.
2012
Najpomembnejša zdravila za zdravljenje akutnih
napadov migrene so triptani. Triptani so 5-HT1 agonisti,
ponavadi jih imenujemo 5-HT1B/1D agonisti, ker ne
moremo razlikovati med delovanjem triptanov na 5HT1B ter 5-HT1D receptorje.
15.7. KARCINOIDNI SINDROM
Karcionoidni sindrom je redka motnja povezana z
malignim tumorjem enterokromafinih celic, ki ponavadi
izvira iz tankega črevesa in potem metastazira na jetra.
Tumorji enterokromafinih celic sproščajo številne
kemične mediatorje: serotonin, nevropeptidi (npr.
substanca P), prostaglandini in bradikinin. Sproščanje
teh mediatorjev v cirkulacijo povzroča obilico neprijetnih
simptomov, npr. diarejo, bronhokonstrikcijo in
hipotenzijo, kar lahko povzroča omotičnost ter
omedlevico. Zaradi odpovedi srca lahko pride do
fibrotične stenoze atrioventrikularnih zaklopk. Pri
karcinoidnem sindromu pride tudi do retroperitonealne
in mediastinalne fibroze, kar je posledica povečanega
sproščanja serotonina.
Diagnoza karcinoidnega sindroma vključuje merjenje
koncentracije 5-hidroksiindolocetne kisline (HIAA) v
urinu, ki je pri karcinoidnem sindromu lahko povišana
tudi do 20x, povišana pa je tudi v asimptomatski fazi
tumorja.
Za zdravljenje nekaterih simptomov karcinoidnega
sindroma se uporabljajo 5-HT2 antagonisti, kot je
ciproheptadin. Potencialno zdravilo je tudi oktreotid
(dolgo delujoči analog somatostatina), ki inhibira
izločanje hormonov iz nevroendokrinih celic in tudi iz
karcinoidnih celic.
15.8. PLJUČNA HIPERTENZIJA
Pljučna hipertenzija je izjemno resna bolezen, ki se kaže
kot progresivna remodelacija pljučnega žilja, kar
povzroča povišanje pulmonalnega arterijskega tlaka, ki
ob odsotnosti zdravljenja neizogibno vodi v odpoved
desnega srca in smrt.
Vloga serotonina v tej patologiji je postala pojasnjena,
ko so odkrili, da so supresorji apetita (npr.
dexfenfluramin) povzročili nastanek pljučne hipertenzije.
Supresorji apetita so se včasih predpisovali kot zdravila
za hujšanje. Ta zdravila naj bi blokirala SERT, povišana
koncentracija serotonina pa povzroča rast in proliferacijo
gladkih mišic v pulmonalnih arterijah, prav tako pa je
serotonin odgovoren za nastanek vazokonstrikcije. Ta
teorija nikdar ni bila dokazana, vendar lahko trdimo, da
serotonin igra pomembno vlogo v patogenezi pljučne
hipertenzije.
86
2012
16. POGLAVJE: PURINI
Nukleozidi (predvsem adenozin) in nukleotidi (predvsem
ADP in ATP) imajo pomembno vlogo pri sintezi DNA/RNA
in energetskem metabolizmu. Prav tako pa purini prožijo
širok spekter farmakoloških učinkov (npr. injeciran
adenozin povzroča bradikardijo, hipotenzijo,
vazodilatacijo in inhibicijo motilitete GIT). Purini namreč
sodelujejo v številnih fizioloških regulacijskih
mehanizmih, kot so regulacija koronarnega krvnega
pretoka in funkcije miokarda, agregacija trombocitov ter
imunski odziv, prav tako pa purini delujejo kot
nevrotransmiterji v CŽS in PŽS.
V ta namen se je v zadnjih letih močno povečal interes za
farmakologijo purinov, ki vključuje potencialne
purinergične agense za zdravljenje bolečine in številnih
motenj trombotičnega in respiratornega izvora.
16.1. PURINERGIČNI RECEPTORJI
Purini prožijo svoje učinke preko treh družin receptorjev:
1. ADENOZINSKI RECEPTORJI (A1, A2A, A2B in A3): so Gproteinski receptorji s signalizacijo, vezano na cAMP.
2. P2Y METABOTROPIČNI RECEPTORJI (P2Y1-14): so
receptorji vezani z beljakovino G, signalizacija pa je
vezana bodisi na cAMP ali na fosfolipazo C. Ligandi
teh receptorjev so adeninski nukleotidi, receptorji pa
preferirajo vezavo ATP pred vezavo ADP ali AMP.
3. P2X IONOTROPIČNI RECEPTORJI (P2X1-7): so
multimerični ATP-odvisni kationski kanali.
V vsaki družini je mogoče razlikovati med posameznimi tipi
receptorjev na podlagi molekularne strukture ter njihove
selektivnosti za agoniste in antagoniste.
Predvsem je problematična družina P2Y receptorjev, kjer so odkrili
številne receptorje, katerih ligandi še niso poznani in se zato
imenujejo ‘’orfanski receptorji’’. Nekateri P2Y receptorji vežejo poleg
purinov tudi pirimidine (npr. UTP In UDP) in se zato imenujejo
pirimidinoceptorji. Vendar pa funkcija pirimidinov v celični
signalizaciji danes ostaja neznana.
Danes je poznanih bolj malo terapevtskih agensov, ki
delujejo na P2Y receptorje. Izjema je clopidogrel, ki je
antagonist P2Y12 receptorjev in je antitrombotik.
16.2. ADENOZIN KOT MEDIATOR
Adenozin najdemo v vseh zunajceličnih tekočinah in v
citosolu vseh celic; transport adenozina med EC in IC
poteka predvsem z membranskimi transporterji. Kako
poteka regulacija EC in IC koncentracije, danes še ni
znano, je pa zunajcelična koncentracija adenozina
ponavadi bistveno nižja kakor znotrajcelična. Tkivni
adenozin izvira delno iz intracelularnih zalog in deloma
tudi iz zunajcelične hidrolize sproščenih ATP in ADP
molekul.
Praktično vse celice izražajo enega ali več A receptorjev,
zato adenozin proži številne farmakološke učinke tako
na periferiji kakor tudi v CŽS. Adenozin ima tudi
sposobnost inhibicije celične funkcije, kar zmanjša
energetske potrebe celice na minimum, to pa pomeni,
da ima adenozin vlogo ‘’akutnega’’ zaščitnega agensa, ki
se sprošča takrat, ko je ogrožena integriteta tkiva (npr.
koronarna ali cerebralna ishemija). Ob manj ekstremnih
pogojih sproščeni adenozin sodeluje pri regulaciji
krvnega pretoka (učinki na karotidni sinus) in respiracije
in omogoča njuno prilagoditev glede na metabolične
potrebe tkiv.
Adenozin in kardiovaskularni sistem. Adenozin inhibira
prevodnost srca, v ta učinek so verjetno vključeni vsi
štirje adenozinski receptorji. Zato se adenozin z
injeciranjem bolusne doze lahko uporablja za prekinitev
supraventrikularne tahikardije. Adenozin je v tem
primeru varnejši kakor ostala zdravila, kot so antagonisti
β-adrenergičnih receptorjev ali verapamil, saj je
delovanje adenozina krajše, ker se že v nekaj sekundah
po intravenozni injekciji razgradi ali privzame v tkiva.
Privzem adenozina (in s tem podaljšanje delovanja
adenozina) blokira dipiridamol, ki je vazodilatator in
antitrombotik.
Adenozin in astma. Adenozinske receptorje najdemo na
vseh celicah, ki sodelujejo pri astmi. Z delovanjem na A1
receptorje, adenozin stimulira sproščanje mediatorjev iz
mastocitov (histamin, LTC4, LTD4, LTE4, SRS-A, ECF, ipd.)
in tako posredno povzroča pospešeno sekrecijo mukusa,
bronhokonstrikcijo in aktivacijo levkocitov.
Metilksantini, predvsem analogi teofilina, so antagonisti
adenozinskih receptorjev. Teofilin se uporablja za
zdravljenje astme (antagonist A1 receptorjev). Vendar pa
metilksantini neodvisno od antagonizma na
adenozinskih receptorjih povzročajo tudi inhibicijo
fosfodiesteraze in s tem zvišajo koncentracijo cAMP, to
pa je ravno nasprotni učinek, kot ga pričakujemo. Zato
so uporabni nekateri derivati teofilina, ki imajo večjo
selektivnost za A1 receptorje kakor za fosfodiesterazo.
Aktivacija A2A receptorjev povzroča zaščitni in
protivnetni učinek.
Aktivacija A2B receptorjev povzroča sproščanje
mediatorjev iz mastocitov. Vloga A3 receptorjev danes še
ni znana. Pozitiven terapevtski učinek za zdravljenje
astme bi dosegli z antagonisti A1 in A2B receptorjev in z
agonisti A2A receptorjev.
Adenozin v CŽS. Z delovanjem na A1 in A2A receptorje
ima adenozin inhibitorne učinke na številne nevrone v
CŽS. Z metilksantini, kot je kofein, dosežemo
stimulatorni učinek CŽS, kajti kofein blokira adenozinske
receptorje v CŽS.
87
16.3. ADP KOT MEDIATOR
ADP je v celicah shranjen v veziklih. Ko se sprosti, proži
svoje učinke z vezavo na P2Y receptorje.
ADP in trombociti. Sekretorni vezikli trombocitov
skladiščijo ATP in ADP molekule v visokih koncentracijah
in jih sproščajo, ko pride do aktivacije trombocitov.
Pomemben učinek ADP je agregacija trombocitov, ki
deluje po mehanizmu pozitivnega feedbacka. Receptor,
ki mediira agregacijo trombocitov, je P2Y12. Antagonisti
P2Y12 receptorja so antitrombotiki, med katerimi so
najpomembnejši clopidogrel, prasugrel in tiklopidin.
16.4. ATP KOT MEDIATOR
ATP proži svoje učinke v glavnem preko P2X receptorjev.
Ekstracelularna domena P2X receptorjev lahko veže 3
molekule ATP. Aktivacija receptorja pomeni odprtje
kationsko-selektivnega kanala, kar ima za posledico
prehod ionov preko membrane, ki potem aktivirajo
intracelularno signalizacijo. ATP se lahko veže tudi na
P2Y receptorje.
Suramin je širokospektralni antagonist P2X in P2Y
receptorjev.
ATP se nahaja v vseh celicah v milimolarnih
koncentracijah in se ob poškodbi celice (npr. ishemija)
sprošča neodvisno od eksocitoze. Iz celic sproščeni ATP
se hitro defosforilira s številnimi tkivno specifičnimi
nukleotidazami, produkta defosforilacij pa sta ADP in
adenozin, ki potem prožita obilico receptorsko
mediiranih učinkov.
2012
Znotrajcelični ATP ima vlogo pri regulaciji membranskih
od ATP odvisnih K+ kanalov, ki so pomembni pri regulaciji
gladke muskulature žilja ter pri sekreciji insulina iz β celic
Langerhansovih otočkov.
ATP kot nevrotransmiter. ATP deluje kot
nevrotransmiter na periferiji, bodisi v vlogi primarnega
mediatorja ali kot ko-transmiter v noradrenergičnih
terminalih. P2X2, P2X4 in P2X6 so glavni receptorji
izraženi v nevronih. V gladki muskulaturi dominira P2X1
receptor.
ATP je uskladiščen v sinaptičnih veziklih tako v
adrenergičnih kot v holinergičnih nevronih in je ob
stimulaciji avtonomičnih nevronov odgovoren za učinke,
ki jih ne pripisujemo acetilholinu ali noradrenalinu. Med
te učinke spadajo npr. relaksacija gladke muskulature
GIT ob stimulaciji simpatikusa ter kontrakcija sečnega
mehurja ob stimulaciji parasimpatikusa.
Adenozin, ki nastane s hidrolizo sproščenega ATP, izvaja
inhibitorni učinek na presinaptično sproščanje
ekscitatornih transmiterjev v CŽS in na periferiji.
Nociceptivna funkcija ATP. Injeciran ATP povzroča
bolečino zaradi aktivacije P2X2 in/ali P2X3 receptorjev na
aferentnih nociceptivnih nevronih.
Vnetni učinek ATP. P2X7 receptor se nahaja na celicah
imunskega sistema. ATP, ki se veže na te receptorje,
povzroča sproščanje citokinov in ostalih mediatorjev
vnetnega odziva iz makrofagov in mastocitov.
Slika 16.1. Purini in mediatorji.
88
2012
17. POGLAVJE: LOKALNI HORMONI
Mediator je definiran kot substanca, ki ustreza
naslednjim kriterijem:
 Receptorji za mediator morajo biti prisotni lokalno.
 Obstajati mora sintetska pot mediatorja in mediator
mora nastajati lokalno.
 Obstajati mora mehanizem za terminacijo učinka
mediatorja.
 Poseganje v sintezo, sproščanje in terminacijo
mediatorja mora modificirati fiziološko reakcijo
mediatorja.
17.1. CITOKINI
Citokin je opredeljen kot proteinski ali polipeptidni
mediator, ki ga sintetizirajo in sproščajo celice
imunskega sistema med vnetjem.
Citokini so zelo pomembni za celokupno koordinacijo
vnetnega odziva. Citokini delujejo na lokalni ravni z
avtokrinimi in parakrinimi mehanizmi. Njihova sinteza se
močno poveča med epizodami vnetja. Za citokine je
značilno tudi, da so ponavadi aktivni pri zelo nizkih (subnanomolarnih) koncentracijah.
Citokini se vežejo na tarčne celice ter aktivirajo
specifične visokoafinitetne receptorje, katerih število se
med vnetjem poveča. Razen kemokinov, ki se vežejo na
G-proteinske receptorje, se večina citokinov veže na
kinazne receptorje, ki s sekundarnimi prenašalci potem
regulirajo kaskade fosforilacij, ki vplivajo na ekspresijo
genov (npr. Jak/Stat kaskada).
Poleg njihovega direktnega delovanja na celice, nekateri
citokini okrepijo vnetje tako, da stimulirajo sintezo
ostalih vnetnih mediatorjev. Citokini torej komunicirajo v
zelo kompleksnem ‘’signalnem jeziku’’, kar privede do
končnega odziva določene imunske celice. Odziv
določene celice pa je odvisen od moči in števila različnih
‘’sporočil’’, ki jih ta celica prejme s signalizacijo citokinov.
Danes je znanih več kot 100 citokinov, ki jih razdelimo v
štiri glavne skupine: interlevkini, kemokini, interferoni in
kolonije-stimulirajoči faktorji.
Interlevkini. Glavna provnetna interlevkina (IL) sta
tumor nekrotizirajoči faktor α (TNF-α) in IL-1. Slednji ni
samostojen citokin, ampak je družina treh citokinov;
dveh agonistov (IL-1α in IL-1β) in endogenega
antagonista IL-1 receptorja (IL-1ra). Mešanica vseh treh
interlevkinov družine IL-1 se sprošča iz makrofagov in
številnih ostalih celic med vnetno reakcijo in stimulirajo
sintezo ter sproščanje kaskade sekundarnih citokinov
(npr. kemokinov).
Nekateri interlevkini so tudi protivnetni, npr. TGF-β, IL-4,
IL-10 in IL-13. Protivnetni interlevkini inhibirajo sintezo
kemokinov, inhibirajo pa tudi odziv Th1 celic.
Neprimerna aktivacija Th1 celic je vključena v
patogenezo številnih bolezni. TNF-α in IL-1 sta
pomembni tarči protivnetnih (antiinflamatornih) zdravil.
Kemokini. Kemokini so opredeljeni kot kemoatraktivni
citokini, ki regulirajo migracijo levkocitov in tako
‘’orkestrirajo’’ promet imunskih celic med vnetno
reakcijo. Nomenklatura in klasifikacija kemokinov je
kompleksna, kajti poleg kemokinov uravnavajo migracijo
levkocitov tudi nekateri ne-citokinski mediatorji (C5a,
LTB4, f-Met-Leu-Phe, itn.). Številni kemokini prožijo tudi
druge učinke, npr. stimulacija degranulacije mastocitov,
stimulacija angiogeneze, itn.
Danes je znanih več kot 40 kemokinov, ki se med seboj
ločijo po konfiguraciji cisteinskih ostankov v njihovi
polipeptidni verigi. Kemokini z enim cisteinom se
imenujejo C-kemokini. Če sta v polipeptidni verigi
kemokina dva zaporedna cisteinska ostanka, potem
govorimo o C-C kemokinih. Ostali kemokini imajo
cisteinske ostanke ločene z enim (C-X-C kemokini) ali s
tremi aminokislinskimi ostanki (C-XXX-C kemokini).
C-X-C kemokini (npr. IL-8) delujejo na nevtrofilce in so
pomembni pri akutnem vnetju.
C-C kemokini (npr. eotaksin, MCP-1 in RANTES) delujejo
na monocite, eozinofilce in ostale celice in sodelujejo pri
kroničnem vnetju.
Interferoni. Poznamo tri razrede interferonov: IFN-α,
IFN-β in IFN-γ. IFN-α ni samostojen interferon, ampak je
to družina 20 proteinov s podobno aktivnostjo. IFN-α in
IFN-β imata protivirusno aktivnost, IFN-α deluje tudi
protitumorsko. IFN-α in IFN-β se sproščata iz virusno
okuženih celic in aktivirata protivirusne mehanizme v
sosednjih celicah. IFN-γ se sprošča iz celic Th1 in je tako
udeležen v odzivih, ki jih prožijo celice Th1.
IFN-α se uporablja za zdravljenje kroničnega hepatitisa B
in C, pozitivni terapevtski učinek pa ima tudi pri okužbah
z virusom herpes zoster ter pri preprečevanju prehlada.
IFN-α deluje tudi protitumorsko pri nekaterih limfomih.
IFN-β se uporablja pri pacientih z multiplo sklerozo.
IFN-γ se uporablja pri kroničnih granulomatoznih
boleznih hkrati z antibakterijskimi zdravili.
89
17.2. HISTAMIN
Histamin je lokaliziran v vseh tkivih in se skupaj z
ostalimi mediatorji sprošča med preobčutljivostno
(anafilaktično) reakcijo.
Sinteza in skladiščenje histamina. Histamin spada med
biološko aktivne amine in nastane z dekarboksilacijo
histidina, reakcijo katalizira histidinska dekarboksilaza.
Histamin najdemo v vseh tkivih, v višjih koncentracijah
pa se histamin nahaja v pljučih, koži in GIT. Na celičnem
nivoju najdemo histamin predvsem v mastocitih
(koncentracija je cca. 0,1-0,2 pmol/celico), krvnih
bazofilcih (0,01 pmol/celico), ‘’histaminocitih’’ v želodcu
ter v histaminergičnih nevronih CŽS. V mastocitih in
krvnih bazofilcih je histamin uskladiščen v granulah, kjer
tvori komplekse s kislimi proteini in heparinom
(makroheparin).
Sproščanje histamina. Histamin se z eksocitozo sprošča
iz mastocitov med vnetno ali alergično reakcijo. Za
sproščanje histamina iz mastocitov so potrebni
stimulusi, med katere spada vezava molekul C3a in C5a
na specifične membranske receptorje ter vezava
antigena na površinske imunoglobuline IgE. Tako kot pri
večini sekretornih procesov, je za iniciacijo sproščanja
histamina potrebna zvišana znotrajcelična koncentracija
Ca2+ ionov, za kar poskrbijo signalne kaskade stimulusov.
Pri eksocitozi (degranulaciji) mastocitov, se poleg
histamina sproščajo tudi proteoglikan heparin, LTC4,
LTD4, LTE4, počasi reagirajoča substanca anafilaksije
(SRS-A) ter eozinofilce kemotaktični faktor (ECF).
Številna bazična zdravila, kot sta morfij in tubokurarin,
povzročijo sproščanje histamina brez delovanja na
receptorje. Agensi, ki povišajo znotrajcelično
koncentracijo cAMP (npr. agonisti β2-adrenergičnih
receptorjev), zavirajo sproščanje histamina. Obnavljanje
zalog histamina v mastocitih in krvnih bazofilcih je
počasen proces, ki traja nekaj dni ali tednov, medtem ko
je metabolično obračanje (turnover) histamina v
gastričnih histaminocitih zelo hiter proces.
Razgradnja histamina poteka s histaminazami in/ali z
metilacijskim encimom imidazol N-metiltransferazo.
Histaminski receptorji. Histamin se veže na receptorje,
vezane z beljakovino G. Poznamo štiri histaminske
receptorje, ki vsi sodelujejo v vnetni reakciji.
Selektivni antagonisti H1, H2 in H3 receptorjev so
mepiramin, cimetidin in tioperamid.
Selektivna agonista H2 in H3 receptorjev sta dimaprit in
(R)-metilhistamin.
Antagonisti H1 receptorja so osnovni antihistaminiki, ki
se uporabljajo za zdravljenje vnetja (npr. rinitis).
O receptorju H4 danes vemo bolj malo.
2012
UČINKI HISTAMINA
Gladka muskulatura. Histamin, ki se veže na H1
receptorje, povzroča kontrakcijo gladke muskulature
ileuma, bronhijev, bronhiolov in uterusa. Histamin je
pomemben v 1. fazi (spazmogeni fazi) bronhialne astme.
Kardiovaskularni sistem. Histamin z vezavo na H1
receptorje povzroči vazodilatacijo žilja. Vazodilatacija je
pri nekaterih žilah odvisna od endotelija. Histamin z
vezavo na H2 receptorje, ki se nahajajo na srcu, povzroči
pozitivni kronotropični in inotropični učinek.
Sekrecija želodčne kisline. Histamin stimulira izločanje
želodčne kisline z vezavo na H2 receptorje. V kliničnem
smislu je to najpomembnejši učinek histamina, kajti
histamin sodeluje pri patogenezi peptične ulkusne
razjede želodca.
Srbenje. Pojavi se, če se histamin injecira v kožo.
Histamin namreč stimulira senzorične živčne končiče z
vezavo na H1 receptorje.
CŽS. Histamin je transmiter v CŽS.
17.3. EIKOZANOIDI
Za razliko od histamina se eikozanoidi ne skladiščijo v
celicah, ampak se sintetizirajo iz fosfolipidnih
prekurzorjev, ko je to potrebno. Eikozanoidi sodelujejo
pri regulaciji številnih fizioloških procesov in spadajo
med najpomembnejše mediatorje in modulatorje vnetne
reakcije ter so zato tudi zelo pomembna tarča zdravil.
Struktura in biosinteza eikozanoidov. Glavni prekurzor
za sintezo eikozanoidov je arahidonska kislina
(5,8,11,14-eikozatetranojska kislina), ki je nenasičena
maščobna kislina z 20 C atomi in vsebuje 4 dvojne vezi. V
večini celic se arahidonska kislina zaestri na membranske
fosfolipide (ang. ‘’pool’’), zato je koncentracija proste
arahidonske kisline v celicah nizka.
Osnovni eikozanoidi so prostaglandini, tromboksani in
levkotrieni, poznamo pa tudi ostale derivate
arahidonata, kot so npr. lipoksini. Prostaglandine in
tromboksane s skupnim izrazom imenujemo prostanoidi.
V večini primerov je začetna reakcija pri sintezi
eikozanoidov odcepitev arahidonata, ki jo katalizira
fosfolipaza A2. Ta reakcija je enostopenjska in določa
hitrost sinteze eikozanoidov. Eikozanoidi lahko nastanejo
tudi v večstopenjski reakciji, ki jo katalizira fosfolipaza C
ali D skupaj z diacilglicerol lipazo.
Obstaja več vrst fosfolipaze A2 (PLA2), med katerimi je
najpomembnejša citosolna PLA2, ki je zelo natančno
regulirana. PLA2 pa ni pomembna le pri sintezi
arahidonske kisline (in s tem eikozanoidov) ampak
90
katalizira tudi nastanek lizogliceril-fosforilholina (lizoPAF), ki je prekurzor trombocitnega aktivacijskega
faktorja, ki je pomemben vnetni mediator.
Citosolna PLA2 se aktivira s fosforilacijo, ki se dogodi ob
signalni kaskadi, ki jo prožijo številni stimulusi, npr.
trombin, ki deluje na trombocite, C5a na nevtrofilce,
bradikinin na fibroblaste in antigen, ki se veže na IgE na
membrani mastocitov. PLA2 se aktivira tudi ob poškodbi
celice.
Prosta arahidonska kislina lahko vstopa v več metabolnih
poti:
 Ciklooksigenaza maščobnih kislin (COX). Dve glavni
izoobliki, COX-1 in COX-2, pretvorita arahidonsko
kislino v prostaglandine in tromboksane.
 Lipooksigenaze. Sodelujejo pri sintezi levkotrienov,
lipoksinov ter ostalih mediatorjev.
17.4. PROSTANOIDI
COX-1 je lokalizirana v večini celic kot konstitutiven
encim, ki katalizira nastanek prostanoidov, ki so
pomembni pri regulaciji homeostaze (npr. modulacija
vaskularnih odzivov), medtem ko COX-2 ni konstitutivno
aktivna, ampak jo inducirajo vnetni stimulusi in je zato
pomembna tarča protivnetnih (antiinflamatornih)
zdravil.
Obe izoobliki COX katalizirata vgraditev dveh molekul O2
v molekulo arahidonske kisline, česar posledica je
nastanek visoko nestabilnih endoperoksidov PGG2 in
PGH2. Ti endoperoksidi se z izomerazami ali sintazami
hitro pretvorijo v PGE2, PGI2, PGD2, PGF2α in TXA2, ki so
osnovni bioaktivni končni produkti te reakcije. Razmerje
koncentracij eikozanoidov variira med različnimi tkivi
zaradi različnega tkivnega izražanja endoperoksidnih
izomeraz ter sintaz. V trombocitih tako prevladuje TXA2,
medtem ko je v žilnem endoteliju glavni produkt PGI2.
Makrofagi, nevtrofilci in mastociti sintetizirajo mešanico
vseh eikozanoidov.
Substrat za COX je poleg arahidonske kisline lahko tudi
eikozatrienojska kislina (3 dvojne vezi), kjer nastane
PGE1 z eno dvojno vezjo, ali pa eikozapentanojska kislina
(5 dvojnih vezi), kjer nastane PGE3 s tremi dvojnimi
vezmi.
Eikozapentanojska kislina je pomembna, ker se pogosto nahaja v
ribjem olju, zato prehrana, ki vsebuje ribje olje, prispeva velik delež
celičnih maščobnih kislin. Povišane koncentracije eikozapentanojske
kisline povzročijo zmanjšano sintezo provnetnega PGE2 ter TXA2, zato
ima prehrana, ki vsebuje ribje olje, protivnetne učinke.
Katabolizem prostanoidov. Gre za večstopenjsko
reakcijo. Po privzemu prostanoidov v celice s
specifičnimi transporterji se večina prostaglandinov hitro
inaktivira s ‘’specifičnimi prostaglandinskimi’’ encimi,
inaktivirani produkti pa se potem oksidirajo z
2012
nespecifičnimi maščobnokislinskimi oksidirajočimi
encimi. Specifični prostaglandinski encimi so v visokih
koncentracijah lokalizirani v pljučih. Razpolovni čas
večine prostaglandinov v cirkulaciji je manj kot 1 min.
PGI2 in TXA2 sta po naravi nestabilna in sta v bioloških
tekočinah podvržena hitremu in spontanemu razpadu (5
min, 30 s). Produkta njunega razpada sta 6-keto-PGF1α in
TXB2, ki potem vstopata v nadaljnji metabolizem.
Prostanoidni receptorji. Poznamo 5 glavnih razredov
prostanoidnih receptorjev, ki so vsi receptorji vezani z
beljakovino G. To so DP, FP, IP, EP in TP receptorji,
katerih ligandi so PGD, PGF, PGI, PGE ali TXA.
UČINKI PROSTANOIDOV
Prostanoidi prožijo v večini tkiv osupljiv spekter učinkov:
 PGD2 povzroča vazodilatacijo, inhibicijo agregacije
trombocitov, relaksacijo muskulature GIT in uterusa
in modifikacijo sproščanja hipotalamo-hipofiznih
hormonov. PGD2 povzroča tudi bronhokonstrikcijo z
vezavo na TP receptorje.
 PGF2α povzroča kontrakcijo miometrija.
 PGI2 povzroča vazodilatacijo, inhibicijo agregacije
trombocitov, sproščanje renina in natriurezo (preko
učinkov na tubularno reabsorpcijo Na+).
 TXA2 povzroča vazokonstrikcijo, agregacijo
trombocitov in rahlo bronhokonstrikcijo.
 PGE2 ima naslednje učinke:
- Z vezavo na EP1 receptorje povzroča
kontrakcijo gladke muskulature bronhijev in
GIT.
bronhodilatacijo, vazodilatacijo, stimulacijo
sekrecije intestinalne tekočine ter
relaksacijo gladke muskulature GIT.
kontrakcijo gladke muskulature GIT,
inhibicijo sekrecije želodčne kisline,
stimulacijo sekrecije mukusa v želodcu,
inhibicijo lipolize, inhibicijo sproščanja
avtonomnih nevrotransmiterjev ter
stimulacijo kontrakcije uterusa med
nosečnostjo.
VLOGA PROSTANOIDOV PRI VNETJU
Pri vsaki vnetni reakciji pride do sproščanja
prostanoidov, med katerimi dominira PGE2, čeprav je
pomemben tudi PGI2. Na področjih akutnega vnetja se
PGE2 in PGI2 sintetizirata v lokalnih tkivih ter v krvnih
žilah, medtem ko mastociti sintetizirajo pretežno PGD2.
Pri kroničnem vnetju so pomembne celice
mononuklearno-fagocitnega sistema, ki sintetizirajo
PGE2 in TXA2. Prostanoidi pri vnetju povzročajo neke
vrste ‘’yin-yang’’ učinke, saj se nekateri odzivi
stimulirajo, ostali pa inhibirajo.
91
2012
PGE2, PGI2 in PGD2 so močni vazodilatatorji in so v
sinergizmu z ostalimi vnetnimi vazodilatatorji, kot sta
histamin in bradikinin. Zaradi dilatacijskega učinka na
prekapilarne arteriole pride na mestu akutnega vnetja
do značilne pordelosti ter povečanega pretoka krvi.
Prostanoidi direktno ne povečajo permeabilnosti
postkapilarnih venul, ampak zgolj okrepijo ta učinek, h
kateremu največ prispevata histamin in bradikinin. Prav
tako prostanoidi direktno ne povzročajo bolečine,
ampak zgolj okrepijo bolečino, za katero je odgovoren
bradikinin z delovanjem na živčne končiče aferentnih C
vlaken.
Ko pride do povišanja plazemske koncentracije endogenih pirogenov,
ti stimulirajo endotelijske celice v organum vasculosum laminae
terminalis k sintezi PGE2, ki nato difundira v termoregulacijski center
(preoptično jedro anteriornega hipotalamusa), kar ima za posledico
izločanje noradrenalina, ki z vezavo na β-adrenergične receptorje
povzroči zvišanje koncentracije cAMP. Ravno povišana koncentracija
cAMP pa naj bi bila odgovorna za zvišanje nastavitvene točke (ang.
‘’set point’’) termostata. To zvišanje potem termostat ‘’razume’’ kot
stanje hipotermije po tem, ko primerja senzorični ‘’input’’ perifernih
termoreceptorjev z nastavitveno točko, in začne s kompenzatornimi
mehanizmi, ki so v glavnem mediirani preko simpatikusa.
Prostaglandini serije E imajo tudi pirogeni učinek in
prispevajo k endogeni hipertermiji. Visoke koncentracije
prostaglandinov E najdemo v cerebrospinalnem likvorju
med infekcijo. Dokazano je, da je s pirogenimi citokini
(IL-1, TNF-α, IFN-α in IL-6) stimuliran PGE2 končni
mediator pri povišanju telesne temperature.
Nekateri prostaglandini v posebnih okoliščinah prožijo
tudi protivnetne učinke. Tako npr. PGE2 inhibira
sproščanje lizosomalnih encimov ter sintezo reaktivnih
kisikovih spojin (ROS) v nevtrofilcih, poleg tega pa
inhibira tudi sproščanje histamina iz mastocitov.
Nekateri prostaglandini se uporabljajo tudi v terapevtske
namene.
NSAID delujejo antipiretično, saj inhibirajo sintezo PGE2
v endotelijskih celicah organum vasculosum laminae
terminalis.
Slika 17.1. Mediatorji vnetja, ki se sintetizirajo iz fosfolipidov, ter njihovi učinki.
17.5. LEVKOTRIENI
Levkotrieni se sintetizirajo iz arahidonske kisline po
lipooksigenazni poti. Citosolne lipooksigenaze so
lokalizirane predvsem v pljučih, trombocitih, mastocitih
ter levkocitih. Najpomembnejši encim iz skupine
lipooksigenaz je 5-lipooksigenaza. Ob ustreznem
stimulusu, ki z znotrajcelično signalno kaskado aktivira 5lipooksigenazo, se le-ta translocira na nuklearno
membrano, kjer se veže na protein FLAP (five-
lipoxygenase activating protein). 5-lipooksigenaza
katalizira vgraditev hidroperoksi skupine na C5 atom
arahidonske kisline, kjer potem nastane 5hidroperoksitetranojska kislina (5-HPETE), ki se naprej
pretvori v nestabilen produkt levkotrien (LT)A4. (LT)A4 se
po samostojni poti encimsko pretvori v LTB4, obstaja pa
tudi druga pot, kjer se (LT)A4 pretvori v levkotriene, ki
vsebujejo cistenil (sulfopeptidni levkotrieni); LTC4, LTD4,
LTE4 in LTF4. Iz mešanice sulfopeptidnih levkotrienov
92
nastane počasi reagirajoča substanca anafilaksije (SRSA). Ta substanca nastane med anafilaktično reakcijo,
predvsem je pomembna pri astmi.
LTB4 se sintetizira predvsem v nevtrofilcih, sulfopeptidni
levkotrieni pa nastajajo v eozinofilcih, mastocitih, krvnih
bazofilcih ter makrofagih.
Lipoksini in ostali aktivni produkti se prav tako
sintetizirajo iz arahidonske kisline po tej poti.
LTB4 se metabolizira s specifičnim membransko vezanim
citokromom P450 v nevtrofilcih, nakar poteče še
oksidacija do končnega produkta 20-karboksi-LTB4. LTC4
in LTD4 se metabolizirata v LTE4, ki se izloča z urinom.
Levkotrienski receptorji. Levkotrienski receptorji za LTB4
se imenujejo BLT, za sulfopeptidne ligande pa se
imenujejo CysLT. LTB4 se veže na specifične LTB4
receptorje, ki so definirani s selektivnimi agonisti in
antagonisti. Signalizacija poteka po IP3 poti, kar ima za
posledico povišano znotrajcelično koncentracijo Ca2+
ionov.
UČINKI LEVKOTRIENOV
Sulfopeptidni levkotrieni prožijo pomembne učinke v
respiratornem in kardiovaskularnem sistemu. Na podlagi
številnih selektivnih agonistov so odkrili tudi specifične
receptorje za LTD4. Antagonisti Cys-LT receptorjev
zafirlukast in montelukast se danes uporabljajo za
zdravljenje astme. Sulfoproteinski levkotrieni verjetno
mediirajo kardiovaskularne spremembe pri akutni
anafilaktični reakciji. Agensi, ki inhibirajo 5lipooksigenazo, so zaenkrat še v razvoju in bodo
pomembno prispevali kot antiastmatični ter protivnetni
agensi. Inhibitor 5-lipooksigenaze zileuton je sicer že
dostopen, vendar njegova uporaba še ni razširjena.
2012
muskulature bronhijev. LTE4 proži manj intenzivne
učinke kakor LTC4 in LTD4, vendar imajo njegovi učinki
daljšo latenco. Vsi sulfopeptidni levkotrieni povzročajo
povečano sekrecijo vlecljive snovi (mukusa) v dihalnih
poteh. Ob aplikaciji sulfopeptidnih levkotrienov v obliki
aerosola, povzročijo zmanjšanje prevodnosti zraka v
dihalnih poteh ter maksimalni ekspiratorni pretok; ta
učinek sulfopeptidnih levkotrienov ima daljšo latenco v
primerjavi s histaminom.
Kardiovaskularni sistem. Ob intravenozni injekciji nizkih
koncentracij LTC4 ali LTD4, le-ta povzročita nagel in
kratkolatenten padec arterijskega tlaka ter intenzivno
konstrikcijo malih koronarnih upornih žil. Ob podkožnem
injeciranju, LTC4 ali LTD4 povzročata podobne učinke kot
histamin. Z nosnim sprejem apliciran LTD4 povzroči
povečanje nosnega krvnega pretoka in povečanje
lokalne žilne permeabilnosti.
Vloga levkotrienov pri vnetni reakciji. LTB4 je močan
kemotaktični agens za nevtrofilce in makrofage. LTB4 v
nevtrofilcih povzroča tudi povečano izražanje genov za
adhezijske molekule ter stimulira sintezo reaktivnih
kisikovih spojin (ROS) in granulacijskih encimov. LTB4
stimulira tudi proliferacijo makrofagov in limfocitov ter
stimulira sproščanje citokinov. LTB4 najdemo v vnetnih
ekudatih in tkivih, ki so podvržena vnetju, npr.
revmatoidni artritis, psoriaza ter ulcerativni kolitis.
Biološko aktivne koncentracije sulfopeptidnih
levkotrienov najdemo v sputumu pri pacientih s
kroničnim bronhitisom. Dokazano je, da sulfopeptidni
levkotrieni prispevajo k nastanku nespecifične povečane
bronhialne odzivnosti pri astmi. Sulfopeptidni levkotrieni
naj bi spadali med glavne mediatorje tako zgodnje kot
pozne faze astme.
Respiratorni sistem. Sulfopeptidni levkotrieni so močni
spazmogeni, ker povzročijo kontrakcijo gladke
93
2012
Slika 17.2. Biosinteza levkotrienov iz arahidonske kisline.
17.6. LIPOKSINI IN RESOLVINI
Lipoksini spadajo v skupino trihidroksi metabolitov
arahidonske kisline. Njihova sintezo ‘’orkestrirajo’’ 5- in
12- ali 15-lipooksigenaze med vnetno reakcijo. Lipoksini
delujejo na polimorfonuklearne levkocite ter prožijo
nasproten učinek, kakor ga izvajajo proinflamatorni
stimulusi. Njihov učinek deluje kot nekakšen ‘’stop
signal’’ za vnetje. Zanimivo je, da aspirin, ki sicer blokira
COX, stimulira sintezo lipoksinov, kajti COX-2 lahko
sintetizira hidroksi maščobne kisline navkljub inhibiciji z
aspirinom, ki sicer inhibira sintezo prostaglandinov.
Sinteza lipoksinov še dodatno okrepi protivnetne učinke
aspirina.
Resolvini so substance, ki prožijo podobne učinke kakor
lipoksini, vendar nastanejo iz eikozapentanojske kisline.
Tu velja še enkrat omeniti pomembnost konzumiranja
prehrane, ki je bogata z ribjim oljem. Ribje olje je namreč
bogato z eikozapentanojsko kislino, ki se ob
konzumiranju akumulira v celicah in se zato poveča
sinteza resolvinov, ki prožijo pozitivne protivnetne
učinke.
17.7. TROMBOCITNI AKTIVACIJSKI FAKTOR
Trombocitni aktivacijski faktor PAF (platelet-activating
factor), imenovan tudi PAF-aceter ali AGEPC (acetylgliceril-eter-fosforilholin), je biološko aktiven lipid, ki
lahko proži svoje učinke pri izjemno nizkih
koncentracijah (manj kot 10-10 mol/l). PAF delujena
številne tarčne celice in naj bi bil pomemben mediator
pri akutnih in kroničnih alergijskih ter vnetnih reakcijah.
PAF se sintetizira iz acil-PAF v dvostopenjski reakciji.
Delovanje fosfolipaze A2 (PLA2) na acil-PAF rezultira v
nastanku lizo-PAF, ki se potem acetilira v PAF. Možna je
tudi obratna reakcija, kjer se PAF deacetilira v neaktivni
lizo-PAF. PAF se pod vplivom trombina in/ali aktiviranih
vnetnic sintetizira v trombocitih.
Učinki in vloga PAF pri vnetni reakciji. Z delovanjem na
specifične receptorje je PAF sposoben izzvati številne
znake in simptome vnetja. Lokalno injeciran PAF
povzroči vazodilatacijo (in nastanek eritema) ter
povečano žilno permeabilnost. Višje doze PAF-a
povzročajo hiperalgezijo. PAF je tudi močan kemotaksin
za nevtrofilce in monocite, povzroča pa tudi kemotakso
eozinofilcev v bronhialno mukozo v pozni fazi astme. PAF
lahko aktivira PLA2 in na ta način stimulira sintezo
eikozanoidov.
PAF stimulira obračanje (ang. ‘’turnover’’) arahidonata in
sinteze TXA2 v trombocitih, kar rezultira v povečanem
sproščanju substanc v trombocitnih granulah. Ta učinek
je pomemben pri hemostazi in trombozi. PAF ima tudi
spazmogene učinke na gladko muskulaturo bronhijev in
ileuma.
94
K protivnetnim učinkov glukokortikoidov veliko prispeva
inhibicija sinteze PAF. Kompetitivni antagonisti PAF in/ali
specifični inhibitorji lizo-PAF acetiltransferaze bi se v
prihodnosti lahko uporabljali kot protivnetna in/ali
antiastmatična zdravila. Antagonist PAF lexipafant je
zaenkrat še v fazi kliničnih raziskav, saj bi se lahko
uporabljal za zdravljenje akutnega pankreatitisa.
Rupatidin je kombiniran H1 in PAF antagonist, ki se v
nekaterih državah uporablja za zdravljenje simptomov
alergij, vendar njegova uporaba še ni razširjena.
17.8. BRADIKININ
Bradikinin in lizil bradikinin (kalidin) sta aktivna peptida,
ki nastaneta s proteolitično cepitvijo kininogenov
(proteini v cirkulaciji), ki jo katalizira kaskada proteaz.
Izvor in sinteza bradikinina. Bradikinin nastane s
proteolitično cepitvijo visokomolekularnega kininogena
v plazmi, reakcijo katalizira serinska proteaza imenovana
kalikrein. Kininogen je plazemski α-globulin, ki obstaja
tako v visokomolekularni (Mr 110 000) kakor tudi v
nizkomolekularni (Mr 70 000) obliki. Kalikrein nastane iz
neaktivnega prekurzorja prekalikreina pod vplivom
faktorja XII (Hagemanov faktor). Faktor XII se aktivira ob
kontaktu z negativno nabitimi površinami, kot so npr.
kolagen, bazalna membrana, bakterijski lipopolisaharidi,
kristali urata, itn. Faktor XII, prekalikrein ter kininogeni
‘’uhajajo’’ iz žil med vnetno reakcijo zaradi povečane
žilne permeabilnosti, kar povzroči aktivacijo faktorja XII
zaradi izpostavitve negativnim površinam, aktiviran
faktor XII pa potem tvori interakcije s prekalikreinom in
ga aktivira. Aktivni kalikrein s proteolitično cepitvijo
kininogenskega prekurzorja katalizira nastanek
bradikinina. Za kalikrein je značilno tudi, da lahko
aktivira komplementni sistem ter pretvarja plazminogen
v plazmin.
Poleg plazemskega kalikreina obstajajo tudi ostali kininformirajoči izoencimi, ki so lokalizirani v pankreasu,
žlezah slinavkah, kolonu ter v koži, in se imenujejo tkivni
kalikreini. Le-ti imajo za substrate tako
visokomolekularne kot tudi nizkomolekularne
kininogene, ki jih s proteolitično cepitvijo pretvarjajo v
kalidin (lizil bradikinin), ki proži podobne učinke kakor
bradikinin v plazmi.
Metabolizem in inaktivacija bradikinina. Specifični
encimi, ki inaktivirajo bradikinin in podobne kinine, se
imenujejo kininaze. Mednje spada tudi kininaza II, ki je
peptidilna dipeptidaza (C-terminalna eksopeptidaza) in
inaktivira kinine s cepitvijo dveh C-terminalnih
aminokislin. Kininaza II je vezana na luminalni membrani
endotelijskih celic in je identična angiotenzin konvertazi
(ACE, angiotensin-converting enzyme). Angiotenzin
konvertaza s cepitvijo dveh C-terminalnih AK pretvarja
2012
angiotenzin I v aktivni vazokonstriktorski peptid
angiotenzin II. Kininaza II torej inaktivira vazodilatacijski
peptid ter aktivira vazokonstriktorski peptid. Inhibitorji
angiotenzin konvertaze povzročijo povišano
koncentracijo bradikinina v plazmi, kar zaradi
močnejšega delovanja bradikinina privede do značilnih
stranskih učinkov teh inhibitorjev (npr. kašelj).
Kinini se metabolizirajo tudi z ostalimi manj specifičnimi
peptidazami, med katere spada tudi serumska
karboksipeptidaza, ki iz molekule bradikinina odcepi Cterminalni arginin, pri čemer nastane des-Arg9bradikinin, ki je specifični agonist bradikininskih B1
receptorjev.
Slika 17.3. Sinteza in inaktivacija bradikinina.
Bradikininski receptorji. Poznamo dva tipa
bradikininskih receptorjev, B1 in B2. Oba tipa receptorjev
sta vezana z beljakovino G ter mediirata zelo podobne
učinke. B1 receptorji imajo v normalnih pogojih zelo
nizko stopnjo ekspresije, v vnetih ali poškodovanih tkivih
pa se njihovo število močno poveča zaradi delovanja
citokinov, kot je IL1. B1 receptorji imajo za ligand desArg9-bradikinin, ne vežejo pa bradikinina. Znani so tudi
številni selektivni peptidni in ne-peptidni antagonisti B1
receptorjev. B1 receptorji imajo namreč pomembno
vlogo pri vnetni reakciji ter hiperalgeziji, zato bi
morebiten razvoj antagonistov veliko doprinesel k
zdravljenju kašlja in nevroloških motenj.
B2 receptorji so konstitutivno prisotni v številnih
normalnih celicah in se aktivirajo ob vezavi bradikinina in
kalidina, ne vežejo pa des-Arg9-bradikinina. Razvili so se
tudi peptidni in ne-peptidni antagonisti B2 receptorji,
med katerimi je najpomembnejši bradikininski analog
icatibant, ki je nedavno postal uveljavljen za zdravljenje
akutnih napadov pri hereditarnem angioedemu
(pomanjkanje C1-esteraznega inhibitorja, ki normalno
preprečuje aktivacijo komplementa).
95
Učinki in vloga bradikinina pri vnetni reakciji. Bradikinin
povzroča vazodilatacijo ter povečano žilno
permeabilnost. Vazodilatacijski učinek bradikinina je
delno posledica sinteze PGI2 ter sproščanja NO.
Bradikinin na senzoričnih nevronih povzroča bolečino, ki
se še dodatno okrepi pod vplivom prostaglandinov (ki se
sproščajo pod vplivom bradikinina). Bradikinin proži tudi
spazmogene učinke na gladko muskulaturo GIT, uterusa
ter bronhijev. Kontrakcija gladke muskulature
povzročena z bradikininom je počasna ter ima dolgo
latenco v primerjavi s histaminom.
Čeprav je bradikinin odgovoren za številne znake in
simptome vnetja, danes njegova vloga pri vnetni in
alergijski reakcija še ni natančno definirana, kajti učinki
bradikinina pogosto sestavljajo le del kompleksne
kaskade dogodkov, ki jih sprožijo mediatorji. Povečana
sinteza bradikinina povzroča diarejo in pri alergijskem
rinitisu stimulira nazofaringealno sekrecijo. Bradikinin
prispeva tudi h klinični sliki pankreatitisa. V fizioloških
pogojih sproščen bradikinin s tkivnim kalikreinom
2012
omogoča regulacijo pretoka krvi v določenih eksokrinih
žlezah in s tem regulira žlezno sekrecijo. Bradikinin
stimulira tudi ionski transport in sekrecijo tekočin v
nekaterih epitelijih, kot so GIT epitelij, respiratorni
epitelij ter epitelij žolčnika.
17.9. NEVROPEPTIDI
Nevropeptidi, sproščeni iz senzoričnih nevronov,
povzročajo nevrogeno vnetje. Med najpomembnejše
nevropeptide spadajo substanca P, nevrokinin A ter
CGRP (calcitonin gene related peptide). Substanca P in
nevrokinin A (spada v družino tahikininov) delujeta na
mastocite, kjer stimulirata sproščanje histamina in
ostalih mediatorjev, ter povzročata kontrakcijo gladke
muskulature in stimulirata sekrecijo mukusa. CGRP je
močan vazodilatator. Nevrogeno vnetje sodeluje v
patogenezi številnih vnetnih stanj, npr. pozna faza
astme, alergijski rinitis in nekatere vrste artritisov.
96
2012
37. POGLAVJE: AMINOKISLINSKI TRANSMITERJI
37.1. EKSCITATORNE AMINOKISLINE V CŽS
L-glutamat je glavna ter ubikvitarna ekscitatorna
aminokislina v CŽS. L-aspartat igra podobno vlogo v
določenih regijah v možganih ter verjetno tudi
homocisteat, katerega funkcija pa danes še ni poznana.
Metabolizem in sproščanje aminokislin
Glutamat je široko in enakomerno porazdeljen v CŽS,
kjer so njegove koncentracije precej višje kakor v ostalih
tkivih. Nevrotransmiterski in metabolni zbiri (ang. pools)
so povezani s transaminazami, ki v procesu
metaboličnega obračanja (ang. turnover) katalizirajo
pretvorbo α-ketoglutarata v glutamat in obratno. Glavni
vir glutamata v CŽS je glukoza, katere produkti vstopajo
v Krebsov cikel, kjer nastaja tudi α-ketoglutarat. Manjši
vir glutamata v CŽS je tudi glutamin, ki se sintetizira v
astrocitih (pretvorba glutamata v glutamin z glutamin
sintazo) ter se nato s specifičnimi glutaminskimi
prenašalci (GlnT) transportira v sinapso, od tam pa z
istimi prenašalci v nevrone. V nevronih deaminacijo
glutamina v glutamat katalizira encim glutaminaza. Zelo
malo glutamata pride v CŽS iz periferije.
Medsebojne interakcije, ki jih tvorijo biosintetske poti
ekscitatornih (EAK) in inhibitornih (IAK) aminokislin,
povzročajo nemalo težav pri eksperimentalnem
manipuliranju s sintezo transmiterjev pri raziskovanju
funkcije posamezne aminokisline. Vsako poseganje v
metabolizem namreč vpliva tako na ekscitatorne kakor
tudi na inhibitorne mediatorje.
znotrajcelične koncentracije Ca2+ iona. Sproščeni
glutamat se privzame nazaj v nevrone s specifičnimi
glutamatnimi transporterji (GluT) skupaj z Na+/H+/K+
ioni. Iz citosola se glutamat akumulira v sinaptične
vezikle z vezikularnimi transporterji, ki za transport
glutamata izkoriščajo energijo elektrokemijskega
gradienta H+ protonov.
Terminacija transmisije glutamata torej poteka s
privzemom glutamata v terminale ter tudi v astrocite v
bližini terminala. Transport glutamata pa v posebnih
patoloških pogojih (npr. depolarizacija zaradi povišane
zunajcelične koncentracije K+ ionov) lahko poteka tudi v
obratno smer (iz terminala v sinapso) in tako predstavlja
dodaten vir glutamata. Ta proces se dogodi v patoloških
pogojih, kot je npr. ishemija.
Glutamat, ki ga privzamejo astrociti, se z glutamin
sintazo pretvori v glutamin, ki se z glutaminskimi
transporterji (GlnT) reciklira nazaj v nevrone, ki z
glutaminazo pretvorijo glutamin nazaj v glutamat.
Glutamin, ki za razliko od glutamata ne poseduje
farmakološke aktivnosti, tako služi kot zbir inaktivnega
transmiterja pod regulatorno kontrolo astrocitov.
Slika 37.2. Transport glutamata (Glu) in glutamina (Gln) v nevronih in
astrocitih.
37.2. GLUTAMAT
Glutamat in sorodne ekscitatorne aminokisline aktivirajo
tako ionotropične receptorje (ligandno odvisni kationski
kanali) kakor tudi metabotropične receptorje (z
beljakovino G vezani receptorji).
Slika 37.1. Metabolizem transmiterskih aminokislin v možganih.
Kakor velja za večino transmiterjev, je tudi glutamat
uskladiščen v sinaptičnih veziklih in se sprošča v
sinaptično špranjo z eksocitozo, ki jo mediira zvišanje
Ionotropični glutamatni receptorji
Na podlagi študij s selektivnimi agonisti in antagonisti
poznamo tri vrste ionotropičnih glutamatnih
receptorjev: NMDA, AMPA in kainatni receptorji, ki se
97
imenujejo po njihovih specifičnih agonistih; NMDA (Nmetil-D-aspartat), AMPA (α-amino-3-hidroksi-5metilizoksazol-4-propanojska kislina) ter kainat. Ti
receptorji so ligandno odvisni kationski kanali in se
sestojijo iz homomerične ali heteromerične skupine
štirih transmembranskih podenot, ki tvorijo poro.
Pri NMDA receptorjih poznamo 7 različnih podenot (GluN1, GluN2A,
GluN2B, GluN2C, GluN2D, GluN3A, GluN3B). Podenote, ki tvorijo
AMPA receptorje (GluA1-4) in kainatne receptorje (GluK1-5), so
podobne aminokislinske sestave, vendar se močno razlikujejo od
aminokislinske sestave GluN podenot. Heterogenost ionotropičnih
receptorjev, ki se sestojijo iz različnih podenot, ima za posledico
heterogenost receptorjev tudi v smislu farmakoloških in fizioloških
značilnosti. Tako imajo npr. AMPA receptorji, ki ne vsebujejo GluA2
podenote, mnogo višjo permeabilnost za Ca2+ ione kakor ostali
receptorji, kar povzroča pomembne funkcionalne posledice.
AMPA receptorji in v določenih možganskih regijah tudi
kainatni receptorji mediirajo hitro ekscitatorno
2012
sinaptično transmisijo v CŽS in so tako esencialni za
možgansko funkcijo. NMDA receptorji, ki so poleg AMPA
in kainatnih receptorjev izraženi na postsinaptičnih
membranah, pa so počasna komponenta ekscitatornega
sinaptičnega potenciala.
NMDA in kainatni receptorji so lokalizirani tudi na
presinaptični membrani terminalov, kjer stimulirajo ali
inhibirajo sproščanje transmiterjev.
NMDA in AMPA receptorji so lokalizirani tudi na
astrocitih.
Ionotropični glutamatni receptorji so najbolj pogosti v
cerebralnem korteksu, bazalnih ganglijih ter senzoričnih
poteh. NMDA in AMPA receptorji so na postsinaptičnih
membranah ponavadi izraženi skupaj, kainatni receptorji
pa samo v določenih regijah v možganih.
Slika 37.3. Mehanizmi dolgoročne potenciacije (LTP).
98
Molekularna sestava
Endogeni agonisti
Ostali agonisti
Antagonisti
Ostali modulatorji
Blokatorji kanala
Efektorski mehanizem
Lokalizacija
Funkcija
NMDA
Tetrameri, ki se sestojijo iz
GluN1-3 podenot
Glutamat (receptorsko mesto)
Aspartat (receptorsko mesto
Glicin (glicinsko mesto)
D-serin (glicinsko mesto)
NMDA (receptorsko mesto)
Cikloserin (glicinsko mesto)
AP-5 (receptorsko mesto)
CPP (receptorsko mesto)
7-kloro-kinurenska kislina (gly)
HA-466 (gly)
Poliamini (spermin, spermidin),
2+
2+
Mg , Zn
Dizocilpin
Fenciklidin
Ketamin
Remacemid
Memantin
2+
Mg
Ligandno odvisen kationski kanal
(počasna kinetika, visoka
2+
permeabilnost za Ca ione)
Postsinaptično (nekaj tudi
presinaptično, tudi glia)
Počasni EPSP, sinaptična
plastičnost, ekscitotoksičnost
Značilnosti NMDA rceptorjev
 So visoko permeabilni za Ca2+ ione in ostale katione,
zato aktivacija NMDA receptorjev povzroča
prehajanje Ca2+ ionov v intracelular.
 V mirovnem stanju jih blokirajo Mg2+ ioni
(napetostno odvisna blokada). Blokada se pojavi pri
fizioloških koncentracijah Mg2+ iona, ko je celica
polarizirana, vendar izgine pri depolarizaciji.
 Za aktivacijo NMDA receptorjev je poleg glutamata
potreben glicin. Vezavno mesto za glicin na NMDA
receptorju se razlikuje od vezavnega mesta za
glutamat. Za aktivacijo receptorja je potrebno, da
sta zasedeni obe vezavni mesti. Koncentracija
glicina, ki je potrebna za aktivacijo NMDA
receptorjev, je odvisna od podenot iz kateih se
sestoji NMDA receptor; pri nekaterih NMDA
receptorjih fiziološke koncentracije glicina zgolj
regulirajo kanal, pri ostalih pa povzročijo polno
aktivacijo receptorja. Kompetitivni antagonisti
vezavnega mesta za glicin posredno inhibirajo
delovanje glutamata in NMDA receptorja. Na
vezavno mesto za glicin se veže tudi D-serin, ki se
sintetizira in sprošča iz astrocitov.
 Določeni anestetiki in prihotomimetiki, kot sta npr.
ketamin in fenciklidin, so selektivni blokatorji NMDA
kanalov (molekula blokatorja fizično zapre kanal).
Enako velja tudi za eksperimentalno zdravilo
dizocilpin.
 Nekateri endogeni poliamini (npr. spermin,
spermidin) se vežejo na akcesorno mesto na NMDA
2012
AMPA
GluA1-4 podenot
Glutamat
Kainatni receptorji
GluK1-5 podenot
Glutamat
AMPA
Quisqualat
NBQX
Kainat
Domoat
NBQX
ACET
Ciklotiazid (negativni modulator)
Piracetam (negativni m.)
CX-516 (Ampalex) (negativni m.)
/
/
(hitra kinetika, kanali z GluR2A
podenotami imajo nizko
2+
Postsinaptično (tudi glia)
(hitra kinetika, nizka
2+
Hitri EPSP
Hitri EPSP, presinaptična
inhibicija
/
Pre-in postsinaptično
kanalu in so pozitivni modulatorji kanala. Delovanje
spermina in spermidina blokirata eksperimentalni
zdravili ifenprodil in eliprodil.
Metabotropični glutamatni receptorji
Poznamo 8 različnih metabotropičnih glutamatnih
receptorjev (mGlu1-8), ki so z beljakovino G vezani
receptorji. Ti receptorji se sestojijo iz dveh enakoh
podenot (homodimeri), ki sta na ekstracelularnih
domenah povezani z S-S vezjo. mGlu receptorji se na
podlagi homologije njihove aminokislinske sestave,
pripadajoče beljakovine G ter farmakologije razdelijo v
tri skupine; 1 (mGlu1, mGlu5), 2 (mGlu2, mGlu3), 3
(mGlu4, mGlu6, mGlu7, mGlu8).
Distribucija mGlu receptorjev v CŽS je široka. Lokalizirani
so na nevronih, kjer regulirajo njihovo ekscitabilnost in
sinaptično transmisijo. mGlu najdemo tudi na glia
celicah. mGlu iz skupine 1, ki so sklopljeni z beljakovino
Gq, so lokalizirani postsinaptično (somatidendritsko) in
so ekscitatorni. Z višanjem znotrajcelične koncentracije
Ca2+ ionov receptorje iz skupine 1 modificirajo odzive
ionotropičnih glutamatnih receptorjev. mGlu receptorji
iz skupine 2 in 3, ki so sklopljeni z beljakovino Gi/Go, so
večinoma lokalizirani presinaptično (mGlu iz skupine 2 so
lokalizirani tudi somatodendritsko postsinaptično).
Aktivacija mGlu iz skupine 2 in 3 povzroča zmanjšanje
sinaptične transmisije in ekscitabilnosti nevrona. Ti
receptorji so lahko avtoreceptorji, ki inhibirajo
sproščanje glutamata, ali pa heteroreceptorji, ki
inhibirajo sproščanje ostalih transmiterjev (npr. GABA).
99
37.3. SINAPTIČNA PLASTIČNOST IN DOLGOROČNA
POTENCIACIJA (LTP)
V splošnem velja, da imajo pri dolgoročnih adaptivnih in patoloških
spremembah v možganih pomembno vlogo NMDA in mGlu
receptorji. AMPA receptorji so v glavnem odgovorni za hitro
ekscitatorno transmisijo, ki je esencialna za osnovno možgansko
funkcijo. Možganska funkcija zato popolnoma odpove, če so AMPA
receptorji popolnoma blokirani. AMPA receptorji poelg NMDA in
mGlu receptorjev tudi sodelujejo pri sinaptični plastičnosti.
Receptorji za glutamat sodelujejo pri dveh pomembnih
patofizioloških mehanizmih; sinaptična plastičnost (glej nadaljnji
tekst) in ekscitotoksičnost (39. poglavje).
Sinaptična plastičnost je termin, ki opredeljuje dolgoročne
spremembe v sinaptični povezanosti in učinkovitosti, ki so posledica
fizioloških sprememb v nevronski aktivnosti (npr. učenje in spomin)
ali patoloških okvar (npr. epilepsija, kronična bolečina ali odvisnost).
Sinaptična plastičnost je osnova za nastanek možganske funkcije. Pri
sinaptični plastičnosti sodeluje obilica mehanizmov, med katere
spada tudi dolgoročna potenciacija (ang. long-term potentiation). Pri
dolgoročni potenciaciji (LTP) osrednjo vlogo igrajo AMPA in NMDA
receptorji.
LTP je opredeljena kot podaljšano (ure in vitro, dnevi ali tedni in vivo)
povečanje sinaptične transmisije, ki se dogodi v številnih sinapsah
CŽS. Povečana sinaptična transmisija je posledica visokofrekvenčne
presinaptične stimulacije. Ravno obratno se dogodi pri dolgoročni
depresiji (ang. long-term depression), ki nastane v tistih sinapsah, ki
so podvržene nizkofrekvenčni presinaptični stimulaciji. Raziskave LTP
in LTD so potekale na številnih sinapsah v CŽS, predvsem v
hippocampusu, ki igra osrednjo vlogo pri učenju in spominu. Za
nastanek spomina je potrebna tako presinaptična kakor tudi
postsinaptična stimulacija. LTP namreč ne more nastati, če
presinaptična aktivnost ne more ekscitirati postsinaptičnega nevrona
ali če je postsinaptični nevron aktiviran neodvisno od presinaptičnega
stimulusa. Iniciacija LTP vključuje tako presinaptične kot tudi
postsinaptične komponente in je posledica povečane aktivacije
postsinaptičnih AMPA receptorjev in verjetno tudi povečanega
sproščanja glutamata iz presinaptičnega terminala. Poleg AMPA
receptorjev pa k nastanku LTP prispevajo tudi NMDA kanali ter mGlu
receptorji.
Pri LTP pride do povečanega odziva AMPA receptorjev na glutamat,
ker pride do fosforilacije podenot AMPA receptorja z raznimi
2+
kinazami, med katerimi sta najpomembnejši Ca /kalmodulin
odvisna proteinska kinaza (CaMKII) in proteinska kinaza C (PKC).
Fosforilacije podenot AMPA receptorja rezultirajo v povečani
prepustnosti AMPA kanala, poveča pa se tudi število AMPA
receptorjev na postsinaptični membrani zaradi povečane ekspresije
gena za AMPA.
2+
Pri LTD se dogodi ravno obratno; zaradi zmanjšanega prehajanja Ca
iona v postsinaptični terminal se aktivirajo fosfataze, ki zmanjšujejo
fosforilacije AMPA kanala in zmanjšajo ekspresijo gena za AMPA.
Poleg AMPA receptorjev pri LTP sodelujejo tudi NMDA receptorji,
katerih najpomembnejši značilnosti sta, da so v fazi polarizirane
2+
2+
membrane blokirani z Mg ioni ter da so visoko permeabilni za Ca
2+
ione. Pri LTP se zaradi depolarizacije, ki jo povzroča prehajanje Ca
2+
ionov skozi AMPA kanale, odstrani Mg blok in tedaj so tudi NMDA
2+
receptorji permeabilni za Ca ione.
Pri LTP sodelujejo tudi mGlu receptorji, katerih aktivacija prav tako
2+
prispeva k povišani znotrajcelični koncentraciji Ca ionov. Glavni
mGlu receptorji, ki sodelujejo pri LTP spadajo v skupino 1 in so
sklopljeni z beljakovino Gq, ki preko IP3 poti povzroči dvig
2+
znotrajceličnega Ca , ki se potem veže na kalmodulin, ta pa aktivira
CaMKII. Preko beljakovine Gq nastaja tudi DAG, ki aktivira PKC.
CaMKII in PCK sta potem odgovorni za fosforilacije AMPA
2+
receptorjev, kar povzroči povečanje njihove permeabilnosti za Ca
ione.
2012
37.4. ZDRAVILA, KI DELUJEJO NA GLUTAMATNE
RECEPTORJE
Antagonisti ionotropičnih glutamatnih receptorjev
Za njih je značilno, da so selektivni za določen tip
receptorja, vendar ne za podtipe. Številni od teh agensov
so zelo uporabni kot eksperimentalna zdravila in vivo,
vendar so zaradi nezmožnosti prehajanja
hematoencefalne bariere neučinkoviti ob sistemski
aplikaciji.
NMDA receptorji potrebujejo za aktivacijo poleg
glutamata tudi glicin, zato je blokada vezavnega mesta
za glicin alternativni način za dosego antagonizma.
Antagonista vezavnega mesta za glicin na NMDA
receptorjih sta kinurenična kislina in njen močnejši
analog 7-kloro-kinurenična kislina.
Poznamo tudi agense, ki so blokatorji NMDA kanala:
ketamin, fenciklidin, dizocilpin, remacemid in
memantin. Ti agensi so lipidotopni in zato prehajajo
hematoencefalno bariero.
Potencialni terapevtski interes za antagoniste
ionotropičnih glutamatnih receptorjev je pomemben pri
zmanjševanju poškodb, ki jih povzroča možganska kap in
ostale poškodbe možganov, prav tako pa tudi za
zdravljenje epilepsije in Alzheimerjeve bolezni.
Antagonisti ionotropičnih glutamatnih receptorjev naj bi
bili primerni tudi za zdravljenje odvisnosti in shizofrenije.
V kliniki se uporabljata samo dva antagonista NMDA
receptorjev; ketamin (anestezija in analgezija) in
memantin (Alzheimerjeva bolezen).
Študije so pokazale, da bi bili selektivni antagonisti za
NMDA receptorje z GluN2B podenoto, ki je visoko
permeabilna za Ca2+ ione, učinkoviti za zdravljenje
nevrodegeneracije in bi imeli manj stranskih učinkov na
CŽS. Antagonisti vezavnega mesta za glicin naj bi tudi
povzročali manj neželjenih učinkov, zato so jih že
klinično testirali za zdravljenje možganske kapi ter
epilepsije, vendar raziskave niso bile uspešne.
Antagonisti AMPA receptorja so neprimerni za klinično
uporabo, ker povzročajo celotno depresijo CŽS, vključno
z respiratorno depresijo, zmanjšanjem kognitivnih
funkcij ter zmanjšanjem motorične koordinacije.
Antagonisti AMPA receptorjev bi se lahko uporabljali v
kliniki le, če bi bili selektivni za določen podtip AMPA
receptorja, vendar takšni antagonisti zaenkrat še ne
obstajajo.
Za klinično uporabo pa so bolj obetavni antagonisti
kainatnih receptorjev, predvsem antagonisti za GluK1
podenoto, ki kažejo potencial za zdravljenje bolečine,
migrene, epilepsije, možganske kapi in anksioznosti.
100
Agonisti in pozitivni modulatorji ionotropičnih
glutamatnih receptorjev
V smislu klinične uporabe so interesi usmerjeni
predvsem v pozitivne modulatorje AMPA receptorjev za
izboljšanje spomina in kognitivnih funkcij. Primeri
pozitivnih modulatorjev AMPA receptorjev so
ciklotiazid, piracetam in CX-516 (Ampalex). Ti pozitivni
modulatorji, imenovani tudi ampakini, so alosterični
modulatorji, ki na različne načine povzročajo povečanje
odzivne amplitude, upočasnjeno deaktivacijo ter
zmanjšanje desenzitizacije sinaptičnih tokov AMPA
receptorjev. Pozitivni modulatorji AMPA receptorjev
tako povečajo AMPA mediirane sinaptične odzive, prav
tako pa okrepijo LTP ter povečajo sintezo nevronskih
rastnih faktorjev, kot je npr. BDNF (brain-derived
neurotrophic factor). Pozitivni modulatorji AMPA
receptorjev imajo terapevtski potencial za povečanje
kognitivnih funkcij, uporabni pa so tudi za zdravljenje
shizofrenije, depresije, sindroma ADHD (attention deficit
hyperactivity disorder) in Parkinsonove bolezni.
2012
nevroni občutljivi na inhibitorne učinke GABE, je
manifestacija ubikvitarne funkcije GABE v CŽS.
GABAA receptorji
So pentameri, ki se sestojijo iz različnih podenot.
Poznanih je 19 različnih podenot, ki tvorijo GABAA receptorje (α1-6,
β1-3, γ1-3, δ, ε, θ, π in ρ1-3). Najbolj pogoste podenote so α1β2γ2,
α2β3γ2 in α3β1-3γ2.
Vsak receptor se sestoji iz 2 α, 2 β in 1 γ podenot, ki so
urejene v krog v zaporedju α-β-α-β-γ in tvorijo poro.
GABA se veže med α in β podenoto, medtem ko se
benzodiazepini vežejo med α/γ podenoto. Receptorji, ki
vsebujejo različne α in γ podenote, so različno občutljivi
na benzodiazepine in mediirajo različne vedenjske
odzive sprožene z benzodiazepini.
37.5. γ-AMINOBUTIRIČNA KISLINA (GABA)
GABA je glavni inhibitorni transmiter v možganih. V
hrbtenjači in možganskem deblu je kot inhibitorni
transmiter pomemben tudi glicin.
Sinteza, skladiščenje in funkcija
GABA je lokalizirana v možganih človeka, pri ostalih
sesalcih pa jo najdemo le v sledovih. GABA se v visokih
koncentracijah (10μmol/g tkiva) nahaja v nigrostriatnem
sistemu, v nižjih koncentracijah (2-5μmol/g tkiva) pa se
nahaja v sivi možganovini.
GABA nastane z dekarboksilacijo glutamina, ki jo
katalizira encim GABA dekarboksilaza (GAD), ki je
lokaliziran v GABA-ergičnih nevronih v možganih. V
sinapso sproščena GABA se privzame v GABA-ergične
nevrone ter astrocite s specifičnimi transporterji, kar
omogoča terminacijo transmisije. Inhibitorji GABA
transporterjev so: guvacin, nipekotična kislina in
tiagabin. Tiagabin se klinično uporablja za zdravljenje
epilepsije. Razgradnja GABE poteka s transaminacijo,
kjer se amino skupina iz GABE prenese na αketoglutarat, pri čemer nastaneta sukcinski aldehid (ki se
pretvori v sukcinat) in glutamat. Reakcijo transaminacije
GABE katalizira GABA transaminaza, ki je lokalizirana le v
astrocitih. Inhibitor GABA transaminaze je vigabatrin, ki
se klinično uporablja za zdravljenje epilepsije.
GABA deluje kot inhibitorni transmiter v številnih poteh
CŽS. Približno 20% vseh nevronov v CŽS je GABAergičnih; večina izmed njih je kratkih internevronov,
obstaja pa tudi nekaj dolgih GABA-ergičnih tractusov,
npr. iz striatuma v substantio nigro in globus pallidus.
Široka distribucija GABA-GABA služi kot transmiter v
približno 30% sinaps v CŽS. Dejstvo, da so praktično vsi
Slika 37.4. Glavna mesta delovanja zdravil na NMDA in GABA A
receptorjih.
GABAA receptorji so primarno lokalizirani postsinaptično
in mediirajo hitri inhibitorni postsinaptični potencial
(IPSP). GABAA kanali so selektivno permeabilni za Clione. Ker je ravnotežni membranski potencial za Cl- ion
bolj negativen v primerjavi z mirovnim membranskim
potencialom (MMP), povečanje permeabilnosti
membrane za Cl- ione povzroči hiperpolarizacijo celice
zaradi prehajanja Cl- ionov v intracelular, kar zmanjša
ekscitabilnost postsinaptičnega nevrona.
GABAA receptorji so lokalizirani tako sinaptično kakor
tudi ekstrasinaptično, kar omogoča, da GABA deluje ne
101
samo kot transmiter ampak tudi kot nevromodulator.
Ekstrasinaptični GABAA receptorji so tonično aktivirani z
GABO, ki difundira iz mesta njene sprostitve.
Ekstrasinaptični GABAA receptorji vsebujejo α4, α5 in α6
podenote in tudi δ podenoto. Ekstrasinaptični GABAA
receptorji so visoko občutljivi na splošne anestetike in
etanol, imajo višje afinitete za GABO ter imajo manjšo
desenzitizacijo. Gaboxadol je selektivni GABAA agonist s
preferenco za GABAA receptorje, ki vsebujejo δ
podenoto.
GABAB receptorji
So lokalizirani presinaptično in postsinaptično. So
metabotropični receptorji sklopljeni z beljakovino Gi/Go
in prožijo inhibitorni učinek z inhibicijo napetostno
odvisnih Ca2+ kanalov, aktivacijo K+ kanalov ter inhibicijo
adenilatne ciklaze.
Zdravila, ki delujejo na GABAA receptorje
GABAA receptorji so podobni NMDA receptorjem v tem,
da lahko zdravila na te receptorje delujejo na različnih
mestih. Vezavna mesta zdravil na GABAA receptorjih so
naslednja:
 GABA vezavno mesto
 Modulatorna vezavna mesta
 Ionski kanal
GABAA receptorji so tarča številnih pomembnih zdravil,
ki delujejo na CŽS; benzodiazepini, barbiturati,
nevrosteroidi in številni splošni anestetiki.
Muscimol, ki je derivat halucinogenih gob, je močan
agonist GABAA receptorja. Sintetični analog, gaboxadol,
je delni agonist GABAA receptorja in deluje kot hipnotik.
Bicuculin je naravni konvulzant in je specifični antagonist
GABAA receptorja. Gabazin, sintetični analog, je prav
tako antagonist GABAA receptorja. Ti agonisti in
antagonisti GABAA receptorjev se uporabljajo zgolj
eksperimentalno.
Benzodiazepini, ki imajo močne sedativne, anksiolitične
in antikonvulzivne učinke, selektivno okrepijo učinke
GABE na nekaterih GABAA receptorjih. Delovanje
benzodiazepinov je odvisno od podenot, iz katerih se
sestojijo GABAA receptorji. Benzodiazepini se z visoko
afiniteto vežejo na akcesorno mesto (‘’benzodiazepinski
receptor’’) na GABAA receptorju. Konformacija, ki
nastane z vezavo benzodiazepinov na akcesorno mesto,
okrepi vezavo GABE ter njen agonistični učinek.
Nasprotno delujejo na benzodiazepinski receptor
inverzni agonisti, ki zmanjšajo vezavo GABE in so zato
anksiogeni in prokonvulzivni in se seveda ne uporabljajo
v kliniki.
Modulatorji, ki tudi okrepijo delovanje GABE, vendar se
vežejo na druga vezavna mesta kakor benzodiazepini, se
2012
imenujejo modulatorji GABAA kanala. Mednje
peištevamo ostale depresorje CŽS kot so barbiturati,
anestetični agensi in nevrosteroidi. Nevrosteroidi so
agensi, ki so po strukturi podobni steroidnim
hormonom, vendar se poleg intracelularnih steroidnih
receptorjev vežejo tudi na akcesorna mesta na GABAA
kanalu in tako okrepijo vezavo GABE. Med nevrosteroide
spadajo metaboliti progesterona in androgenov, ki se
sintetizirajo v CŽS in imajo verjetno fiziološki pomen.
Primer sintetičnega nevrosteroida je alfaxolon, ki je
anestetični agens.
Pikrotoksin je konvulzant, ki deluje tako, da fizično
blokira GABAA kanal in tako blokira postsinaptični
inhibitorni učinek GABE. Pikrotoksina se v terapevtske
namene ne uporablja.
Zdravila, ki delujejo na GABAB receptorje
Pomemben agonist GABAB receptorja je baklofen, ki se v
kliniki uporablja za zdravljenje spastičnosti in ostalih
motoričnih motenj, uporaben pa naj bi bil tudi za
zdravljenje odvisnosti.
Kompetitivni antagonist GABAB receptorja je npr. 2-hidroksisaklofen. Ti antagonisti se uporabljajo v eksperimentalne namene.
Testiranja na poskusnih živalih so pokazala, da antagonisti GABAB
receptorja povzročajo šibke učinke v CŽS (za razliko od močnih
konvulzivnih učinkov antagonistov GABAA receptorja).
Najpomembnejši učinek antagonistov GABAB receptorja na poskusnih
živalih je paradoksalno antiepileptično delovanje in povečanje
kognitivnih funkcij. Kompetitivni antagonisti GABAB receptorja se v
kliniki ne uporabljajo.
γ-hidroksibutirat (GHB)
Je naravno prisoten v možganih kot stranski produkt
sinteze GABA. Kot sintetično zdravilo so ga včasih
uporabljali body-builderji zaradi njegovega
stimulatornega učinka na sproščanje rastnega hormona
(GH). Veliko se ga uporablja tudi na raznih zabavah
zaradi evforičnih in disinhibitoričnih učinkov. Kakor
številne droge, GHB aktivira ‘’poti nagrajevanja’’ v
možganih in spada zato pod prepovedane substance v
večini držav. Farmakološke značilnosti GHB-ja danes še
niso raziskane, predvideva pa se, da je GHB šibek delni
agonist GABAB receptorjev in se veže na specifično GHB
vezavno mesto na GABAB kanalu.
37.6. GLICIN
Glicin se v visokih koncentracijah (5μmol/g) nahaja v sivi
substanci hrbtenjače in povzroča inhibitorno
hiperpolarizacijo nevronov. Strihnin, ki je konvulzivni
toksin in deluje predvsem na hrbtenjačo, blokira tako
sinaptični inhibitorni odziv kakor tudi odziv na glicin.
β-alanin, ki je tudi endogeni transmiter, ima podobne
farmakološke učinke in lokalizacijo kakor glicin, vendar
se njegovega delovanja ne more blokirati s strihninom.
102
Tetanus toksin, bakterijski toksin podoben botulinum
toksinu, deluje selektivno tako, da preprečuje sproščanje
glicina iz inhibitornih internevronov v hrbtenjači, kar
povzroča intenzivno refleksno hiperekscitabilnost ter
močne spazme skeletne muskulature.
Glicin se iz ekstracelularja odstranjuje z dvema
transporterjema; GlyT1 in GlyT2. GlyT1 transporterji so
primarno lokalizirani na astrocitih in se nahajajo v vseh
regijah v CŽS. GlyT2 transporterji so lokalizirani na
2012
glicinergičnih nevronih v hrbtenjači, možganskem deblu
in cerebellumu. Poleg vloge inhibitornega transmiterja je
glicin tudi ko-agonist z glutamatom na NMDA
receptorjih. Inhibicija privzema glicina z GlyT1
transporterji rezultira v povišani koncentraciji
ekstracelularnega glicina v možganih, kar bi se lahko s
potenciacijo NMDA mediiranih učinkov lahko izkoriščalo
za zdravljenje shizofrenije. Inhibitorji glicinskih
transporterjev bi se lahko uporabljali tudi kot analgetiki.
103
2012
38. POGLAVJE: OSTALI TRANSMITERJI IN
MODULATORJI
38.1. NORADRENALIN
Perikarioni noradrenergičnih nevronov v CŽS so zbrani v
majhnih jedrih v ponsu in medulli ter od tam pošiljajo
zelo razvejane aksone v številne predele možganov in
hrbtenjače. Najbolj izrazito jedro noradrenergičnih
nevronov je locus coeruleus (LC), ki je lokalizirano v
ponsu. Čeprav vsebuje zgolj 10.000 nevronov, se njihovi
aksoni razvejijo v več milijonov terminalov, ki se
projicirajo v korteks, hippocampus, talamus,
hipotalamus in cerebellum. Ti terminali ne tvorijo
izrazitih sinaptičnih kontaktov, ampak sproščajo
noradrenalin konfuzno. Nevroni locus coeruleusa se
projicirajo tudi v hrbtenjačo in so udeleženi v
descendentno kontrolo bolečine.
Nevroni pa izhajajo tudi iz lateralne tegmentalne aree
(LTA). Za njih je značilno, da sproščajo adrenalin in
vsebujejo encim feniletanolamin N-metiltransferazo
(PNMT), ki katalizira N-metilacijo noradrenalina v
adrenalin. Ti adrenergični nevroni se projicirajo v
medullo, pons, hipotalamus in hrbtenjačo in so
pomembni pri regulaciji krvnega tlaka.
Funkcija noradrenalina v CŽS
Vsi adrenoreceptorji (α1A, α1B, α1D, α2A, α2B, α2C, β1 in β2),
razen β3 receptorjev, so izraženi v CŽS. Za njih je
značilno, da so metabotropični receptorji sklopljeni z
beljakovino G. Značilnosti adrenoreceptorjev v CŽS so
naslednje:
 α1 adrenoreceptorji. V CŽS imajo široko distribucijo
in so lokalizirani na postsinaptični membrani
nevronov in glia celic. Verjetno sodelujejo pri
motorični kontroli, kogniciji in strahu.
 α2 adrenoreceptorji. So lokalizirani na
noradrenergičnih nevronih (somatodendritsko in
na terminalih), kjer delujejo kot inhibitorni
avtoreceptorji. Lokalizirani so tudi na
postsinaptičnih membranah ne-noradrenergičnih
nevronov. Udeleženi so v regulaciji krvnega tlaka,
sedaciji in analgeziji.
 β1 adrenoreceptorji. Lokalizirani so v korteksu,
striatumu in hippocampusu.
 β2 adrenoreceptorji. Predvsem so lokalizirani v
cerebellumu.
Prebujanje in razpoloženje
Aktivnost nevronov v LC je nizka med spanjem in naraste
ob prebujenju. Ti nevroni se ekscitirajo tudi na ‘’wakeup’’ stimuluse (neznani ali ogrožujoči stimulusi), medtem
ko se na znane stimuluse ne ekscitirajo tako intenzivno.
Amfetaminom podobna zdravila, ki stimulirajo
sproščanje noradrenalina v sinapso, povečajo budnost,
pozornost in eksploratorno aktivnost zaradi povečanja
frekvence AP, ki jih prožijo nevroni LC. Vendar pa
frekvenca AP sčasoma začne upadati zaradi feedback
mehanizmov, zato se tudi vedenjski vzorec spremeni.
Obstaja močna korelacija med razpoloženjem in stanjem
budnosti; depresivni posamezniki so ponavadi zaspani in
neodzivni na zunanje stimuluse. Kateholaminska
hipoteza depresije pravi, da je depresija posledica
deficience noradrenalina v določenih možganskih
regijah, medtem ko je manija posledica zvišanih
koncentracij noradrenalina. Raziskave so sicer potrdile
kateholaminsko teorijo, vendar pa naj bi k razpoloženju
največ prispeval 5-HT.
Regulacija krvnega tlaka
Pomen centralnih in perifernih noradrenergičnih sinaps
pri regulaciji krvnega tlaka lahko prikažemo z
delovanjem hipotenzivnih zdravil, kot sta klonidin (delni
agonist α2 adrenoreceptorjev) in metildopa (vpliva na
sintezo NA), ki zmanjšata tonus simpatikusa, ki izvira iz
CŽS. Ob injeciranju teh dveh agensov lokalno v medullo
ali IV. ventrikel, pride do hipotenzije že pri zelo nizkih
dozah v primerjavi z dozami, ki so potrebne za nastanek
hipotenzije ob sistemski aplikaciji. Noradrenergične
sinapse v medulli so najbrž del tractusov
baroreceptorskega refleksa, kajti stimulacija ali
antagonizem na α2 adrenoreceptorjih v medulli ima
močan vpliv na baroreceptorski refleks.
Ascendentna noradrenergična vlakna potekajo v
hipotalamus, descendentna pa potekajo v cornu laterale
medulle spinalis in delujejo tako, da povečujejo tonus
simpatikusa na periferiji. Domneva se, da ti regulatorni
nevroni ne sproščajo noradrenalina ampak adrenalin,
kajti inhibicija encima feniletanolamin Nmetiltransferaze (PNMT) rezultira v oslabljenem
baroreceptorskem refleksu.
Slika 38.1. Noradrenergične poti v možganih.
104
38.2. DOPAMIN
Dopamin je precej pomemben v nevrofarmakologiji, ker
je vključen v patofiziologijo številnih motenj možganske
funkcije; Parkinsonova bolezen, shizofrenija, motnja
pomanjkanja pozornosti, odvisnost in določene
endokrine motnje. Številna zdravila, ki se klinično
uporabljajo za zdravljenje teh motenj, delujejo tako, da
vplivajo na transmisijo dopamina.
Distribucija dopamina v možganih je bolj omejena kakor
pri noradrenalinu. Dopamin v najvišjih koncentracijah
najdemo v corpus striatumu (bazalnih ganglijih), ki je
del ekstrapiramidnega tractusa in je vključen v
koordinacijo gibanja. Visoke koncentracije dopamina so
lokalizirane tudi v frontalnem korteksu, limbičnem
sistemu ter hipotalamusu.
Slika 38.2. Glavne poti metabolizma dopamina v možganih.
Sinteza dopamina poteka po enaki poti kakor sinteza
noradrenalina; najprej poteče hidroksilacija L-tirozina v
L-DOPO z L-tirozin hidroksilazo (določa hitrost sinteze
dopamina), nakar se L-DOPA dekarboksilira v dopamin z
ubikvitarno DOPA dekarboksilazo. Dopaminergični
nevroni ne vsebujejo dopamin β-hidroksilaze, zato je
dopamin končni produkt sinteze kateholaminov.
V sinapso sproščen dopamin se privzame nazaj v
terminale s specifičnimi dopaminskimi transporterji, ki
spadajo v družino monoaminskih transporterjev.
Razgradnja dopamina poteka podobno kot pri ostalih
kateholaminih; najprej poteče oksidativna deaminacija
dopamina v aldehid z MAO, nakar poteče oksidacija
aldehida v dihidroksifenilocetno kislino (DOPAC), ki jo
katalizira aldehidna dehidrogenaza.
Dihidroksifenilocetna kislina se s katehol-Ometiltransferazo (COMT) pretvori tudi v metoksi
produkt, homovanilično kislino (HVA). Končna produkta
katabolizma dopamina sta torej DOPAC in HVA.
Koncentracija HVA v možganih je dober indikator
metaboličnega obračanja (ang. turnover) dopamina.
DOPAC, HVA ter njuni sulfatni konjugati se izločijo z
2012
urinom, njihova koncentracija v urinu pa je uporaben
indikator sproščanja dopamina.
6-hidroksidopamin, ki selektivno povzroči uničenje
dopaminergičnih terminalov, se uporablja v
eksperimentalne namene. 6-hidroksidopamin se v
dopaminergične terminale akumulira z monoaminskimi
transporterji in se znotraj terminalov pretvori v
reaktivne kinone, ki povzročijo oksidativno
citotoksičnost.
Dopaminergične poti v CŽS
Poznamo štiri glavne dopaminergične poti v možganih:
1. Nigrostriatna pot. V njej je lokaliziranega 75%
dopamina v možganih. Perikarioni dopaminergičnih
nevronov se nahajajo v regiji mezencephalona
imenovani substantia nigra, aksoni pa se projicirajo
v corpus striatum (bazalne ganglije). Nigrostriatna
pot je del ekstrapiramidalnega tractusa, vključena v
koordinacijo gibanja. Pomanjkanje dopamina v
nigrostriatni poti je vključeno v patofiziologijo
Parkinsonove bolezni.
2. Mezolimbična pot. Perikarioni dopaminergičnih
nevronov so lokalizirani v ventralni tegmentalni arei
(VTA), aksoni pa se projicirajo v limbični korteks,
predvsem v nucleus accumbens in amigdaloidni
korpus.
3. Mezokortikalna pot. Perikarioni dopaminergičnih
nevronov so prav tako lokalizirani v ventralni
tegmentalni arei (VTA), aksoni pa se projicirajo v
frontalni korteks.
4. Tuberohipofizealna (tuberoinfundibularna) pot.
Dopaminergični nevroni so parvicelularni
nevrosekretorični nevroni, lokalizirani v ventralnem
hipotalamusu, ki iz terminalov v bližini mediane
eminence sproščajo dopamin v hipotalamo-hipofizni
portalni obtok. Dopamin se po hipotalamohipofiznem portalnem obtoku transportira v
adenohipofizo, kjer se veže na laktotropne celice in
inhibira sproščanje prolaktina.
Slika 38.3. Dopaminergične poti v možganih.
105
Dopaminski receptorji
Poznamo 5 vrst dopaminskih receptorjev, ki se razvrstijo
v 2 družini; D1 in D2. V družino D1 spadajo receptorji D1 in
D5, v družino D2 pa receptorji D2, D3 in D4.
Vsi dopaminski receptorji so metabotropični receptorji sklopljeni z
beljakovino G. D1 in D5 receptorja sta sklopljena s stimulatorno G
beljakovino (Gs), ki stimulira adenilatno ciklazo, ki prispeva k
povišanju znotrajcelične koncentracije cAMP. D2, D3 in D4 receptorji
so sklopljeni z inhibitorno beljakovino G (Gi/Go); beljakovina Gi
inhibira adenilatno ciklazo, medtem ko beljakovina Go inhibira
2+
+
napetostno odvisne Ca kanale ter aktivira K kanale iK1 (inwardly
+
rectifying K channels). Ključni dogodek pri znotrajcelični signalizaciji
je protein DARP-32 (32-kDa dopamine- and cAMP-regulated
phosphoprotein). Pri zvišani koncentraciji cAMP, ki jo povzroči
aktivacija D1 in D5 receptorjev, pride do aktivacije proteinske kinaze A
(PKA) in fosforilacije proteina DARP-32. Fosforilirani DARP-32 je
inhibitor fosfataz, npr. proteinska fosfataza-1 in kalcinevrin. Protein
DARP-32 z inhibicijo fosfataz favorizira fosforilacije raznih proteinov.
Aktivacija D2, D3 in D4 receptorjev je nasprotna znotrajceličnemu
učinku, ki ga proži aktivacija D1 in D5 receptorjev.




D1 receptorji so najbolj razširjeni postsinaptično v
možganskih regijah, ki prejemajo dopaminergično
inervacijo (striatum, limbični korteks, talamus,
hipotalamus).
D2 receptorji so prav tako pogosti postsinaptično na
ne-dopaminergičnih nevronih ter na laktotropnih
celicah hipofize, lokalizirani pa so tudi na
dopaminergičnih nevronih (somatodendritsko in na
terminalih), kjer služijo kot inhibitorni
avtoreceptorji.
D3 receptorji so lokalizirani v limbičnem sistemu,
vendar ne v striatumu.
D4 receptorji so slabše izraženi in jih najdemo
predvsem v korteksu in limbičnem korteksu.
Dopamin deluje tako presinaptično kakor tudi postsinaptično.
Presinaptično so lokalizirani D2 receptorji in sicer na dopaminergičnih
nevronih (npr. striatum, limbični korteks), kjer aktivacija teh
receptorjev rezultira v inhibiciji sproščanja dopamina. Antagonisti D2
receptorjev povečajo sintezo in sproščanje dopamina ter povzročijo
akumulacijo dopamina v teh možganskih regijah. Antagonsiti D2
receptorjev povečajo tudi frekvenco proženja AP dopaminergičnih
nevronov zaradi blokade somatodendritskih D2 receptorjev, ki
aktivirani sicer inhibirajo tonus dopaminergičnih nevronov.
Dopaminski receptorji D1 mediirajo tudi številne učinke
na periferiji, npr. renalna vazodilatacija in povečana
kontraktilnost miokarda (dopamin se uporablja klinično
za zdravljenje cirkulacijskega šoka).
Funkcija dopamina v CŽS
 Motorična kontrola (nigrostriatna pot)
 Vedenjski učinki (mezolimbična in mezokortikalna
pot)
 Endokrina kontrola (tuberoinfundibularna pot)
Dopamin in motorični sistemi
Z deficienco dopamina v nigrostriatni poti je povezana
patofiziologija Parkinsonove bolezni.
2012
Pri zdravljenju motenj CŽS je zaželjeno, da se določen
receptor aktivira ali inhibira le v določeni možganski
regiji. Tu pa nastane problem, kajti zdravila so redkokdaj
selektivna za možgansko regijo in zato vplivajo na
receptorje v vseh možganskih regijah. Npr. številni
antipsihotiki so antagonisti D2 receptorja (npr.
klorpromazin) in povzročajo željeni učinek z blokado D2
receptorjev v mezolimbični poti. Vendar pa antagonizem
na D2 receptorjih povzroča tudi stranske učinke
povezane z blokado D2 receptorjev v nigrostriatni poti,
kar se izraža kot motorične motnje.
Vedenjski učinki
Aplikacija amfetamina podganam povzroči sproščanje
tako dopamina kakor tudi noradrenalina, kar povzroči
prekinitev normalnega vedenjskega vzorca
(eksploratorna aktivnost) ter pojav ponavljajočega
‘’stereotipnega’’ vedenjskega vzorca (razburjenost), ki ni
povezan z zunanjimi stimulusi. Te amfetaminsko
inducirane motorične motnje pri podganah so posledica
hiperaktivnosti v nigrostriatnem dopaminergičnem
sistemu in jih lahko preprečimo z antagonisti
dopaminergičnih receptorjev ali z destrukcijo
dopaminergičnih nevronov v mezencephalonu (6hidroksidopamin), ne moremo pa jih preprečiti z
inhibicijo noradrenergičnega sistema.
Amfetamin in kokain (ki inhibirata monoaminski
dopaminski transporter) in tudi ostale droge aktivirajo
mezolimbične poti nagrajevanja, kar se pri ljudeh izraža
kot občutek evforije. Glavni receptorji, ki so udeleženi v
stimulacijo poti nagrajevanja v mezolimbični poti, so
postsinaptični D1 receptorji.
Nevroendokrina funkcija
Tuberoinfundibularna dopaminergična pot je vključena v
regulacijo sekrecije prolaktina iz laktotropičnih celic
adenohipofize. Hipotalamus sprošča številne mediatorje
(predvsem majhne peptide), ki regulirajo sekrecijo
številnih hormonov iz adenohipofize. Endokrini del
hipotalamusa se sestoji iz parvicelularnih in
magnocelularnih nevrosekretoričnih nevronov. Slednji
imajo zelo dolge aksone, ki se zaključijo v nevrohipofizi
in vanjo izločajo ADH in oksitocin, parvicelularni nevroni
pa imajo kratke aksone, ki v predelu mediane eminence
v hipotalamo-hipofizni portalni obtok izločajo
sprostitvene hormone ali liberine (CRH, TRH, GhRH,
GnRH), somatostatin ter dopamin. Slednji se potem veže
na D2 receptorje na laktotropnih celicah adenohipofize
in inhibira izločanje prolaktina.
Številni antipsihotiki z blokado D2 receptorjev stimulirajo
sproščanje prolaktina, kar rezultira v povečanih prsih ter
laktaciji tako pri ženskah, kakor tudi moških. Do
povečane sekrecije prolaktina pride tudi pri tumorjih
hipofize. Bromokriptin, ki je secale alkaloid in agonist D2
receptorjev, se klinično uporablja za inhibicijo sproščanja
prolaktina pri tumorjih hipofize.
106
Sinteza rastnega hormona (GH) se pod vplivom
dopamina poveča. Bromokriptin (agonist D2 receptorjev)
paradoksalno inhibira intenzivno sekrecijo GH, ki je
odgovoren za akromegalijo (najbrž zaradi desenzitizacije
dopaminskih receptorjev), in je zato uporaben za
zaviranje rasti. Vendar pa je potrebno bromokriptin
aplicirati še preden pride do intenzivne rasti. Danes se
bromokriptin redkokdaj uporablja za zaviranje rasti, saj
so dostopna bolj učinkovita zdravila. Bromokriptin in
ostali agonisti dopaminskih receptorjev, kot je
cabergolin, okrepijo libido in seksualno aktivnost.
Bruhanje
Dopaminergični nevroni imajo najbrž vlogo tudi pri
nastanku navzee in bruhanja, kajti skoraj vsi agonisti
dopaminskih receptorjev (npr. bromokriptin) in ostala
zdravila, ki stimulirajo sproščanje dopamina v možganih
(npr. levodopa), povzročajo navzeo in bruhanje kot
stranska učinka. Po drugi strani pa imajo številni
antagonisti dopaminskih receptorjev (npr. fenotiazini,
metoklopramid) antiemetični učinek. D2 receptorji so
namreč lokalizirani v kemoreceptorski sprožilni coni v
medulli, ki je udeležena v iniciacijo bruhanja.
38.3. SEROTONIN
Sinteza, skladiščenje in sproščanje serotonina je
podobna kakor pri noradrenalinu. Prekurzor sinteze
serotonina je triptofan (aminokislina, ki je derivat dietnih
proteinov), katerega plazemska koncentracija je odvisna
od prehrane ter od dela dneva. Triptofan se aktivno
transportira v nevrone, kjer se s triptofan hidroksilazo
hidroksilira v 5-hidroksitriptofan. Triptofan hidroksilazo
se lahko ireverzibilno inhibira z p-klorofenilalaninom
(PCPA). Razpoložljivost triptofana in aktivnost triptofan
hidroksilaze sta ključna faktorja, ki regulirata sintezo
serotonina. 5-hidroksitriptofan se potem dekarboksilira
v 5-hidroksitriptamin, reakcijo katalizira ubikvitarna
DOPA dekarboksilaza. V sinapso sproščen serotonin se
privzame nazaj v terminale s specifičnim serotoninskim
transporterjem (SERT), ki spada v družino monoaminskih
transporterjev in je podoben, vendar ne identičen
noradrenalinskemu in dopaminskemu transporterju.
Ponovni privzem serotonina specifično inhibirajo
selektivni inhibitorji ponovnega privzema serotonina
(SSRI), kot je fluoxetin in številna ostala zdravila, ki
inhibirajo privzem kateholaminov (npr. triciklični
antidepresivi). SSRI so pomembna skupina
antidepresivov. Razgradnja serotonina poteka z
monoaminsko oksidazo (MAO), ki katalizira oksidativno
deaminacijo serotonina v 5-hidroksiindol acetaldehid. 5hidroksiindol acetaldehid se potem z aldehidno
dehidrogenazo oksidira v 5-hidroksiindolocetno kislino
(5-HIAA), ki se izloča z urinom.
2012
Serotonergične poti v CŽS
Distribucija serotonergičnih nevronov v CŽS je podobna
kakor pri noradrenalinu. Perikarioni serotonergičnih
nevronov so grupirani v raphe nuclei, ki so lokalizirani v
ponsu in zgornji medulli. Iz rostralno lokaliziranih
nucleusov se serotonergični nevroni projicirajo v
korteks, hippocampus, bazalne ganglije, limbični sistem
in hipotalamus. Iz kavdalno lokaliziranih nucleusov se
serotonergični nevroni projicirajo v cerebellum, medullo
in hrbtenjačo.
5-HT receptorji v CŽS
Vsi 5-HT receptorji so metabotropični receptorji
sklopljeni z beljakovino G, razen 5-HT3 receptorjev, ki so
ligandno odvisni kationski kanali. Vsi 5-HT receptorji so
izraženi v CŽS.



5-HT1 receptorji. Njihovi učinki so predvsem
inhibitorni. 5-HT1A receptorji so lokalizirani
postsinaptično: a) somatodendritsko na
serotonergičnih nevronih (avtoreceptorji) v raphe
nuclei, kjer inhibirajo proženje AP teh celic, b) v
limbičnem korteksu, kjer so pomembna tarča SSRI.
5-HT1B in 5-HT1D receptorji so lokalizirani
presinaptično na serotonergičnih nevronih in tudi
ostalih terminalih v bazalnih ganglijih in korteksu,
kjer prožijo inhibitorne učinke. Agonisti perifernih 5HT1B in 5-HT1D receptorjev (sumotriptan, ergotamin)
se uporabljajo za zdravljenje migrene.
5-HT2 receptorji (5-HT2A in 5-HT2C ). So najbolj
pogosti v korteksu in limbičnem sistemu, kjer so
lokalizirani presinaptično in postsinaptično. Ti
receptorji lahko prožijo ekscitatorne ali inhibitorne
učinke s stimulacijo sproščanja glutamata in GABE. Ti
receptorji so tudi tarča nekaterih antidepresivov ter
številnih halucinogenih drog (LSD). Klinično so 5-HT2A
receptorski antagonisti (metilsergid) pomembni za
zdravljenje profilakse migrene in karcinoidnega
sindroma.
5-HT3 receptorji. So pentamerni ligandno odvisni
kationski kanali, ki so lahko homomerni ali
heteromerni kompleksi, ki se sestojijo iz različnih
podenot. V možganih najdemo 5-HT3 receptorje v
arei postremi (regija v medulli udeležena v refleks
pri bruhanju), ostalih predelih možganskega debla
ter v cornu posterior medulle spinalis. Prav tako so
5-HT3 receptorji lokalizirani v določenih regijah
korteksa in v PŽS (aferentna nociceptivna vlakna,
avtonomni senzorični nevroni, itn.).Učinek 5-HT3
receptorjev je neposredna ekscitacija postsinaptične
membrane, ki ne vključuje sekundarnih prenašalcev.
Specifični antagonisti 5-HT3 receptorja, kot je
ondansetron (tudi dolesatron, granisetron,
palonosetron in tropisetron), se uporabljajo za
zdravljenje navzee in bruhanja, ki nastaneta kot
posledica kemoterapije.
107




5-HT4 receptorji. So pomembni v GIT (povečanje
motilitete GIT), izraženi pa so tudi v možganih,
predvsem v limbičnem korteksu, bazalnih ganglijih,
hippocampusu in substantii nigri. 5-HT4 receptorji
prožijo ekscitatorne učinke in so lokalizirani tako
presinaptično kakor tudi postsinaptično. 5-HT4
receptorji izvajajo presinaptični stimulatorni učinek
predvsem v holinergičnih sinapsah, kjer stimulirajo
sproščanje ACh in s tem okrepijo kognitivno
aktivnost. Aktivacija 5-HT4 receptorjev v medulli
nasprotuje depresorsko-respiratornemu učinku
opioidov.
5-HT5 receptorji. O njih danes ne vemo veliko.
5-HT6 receptorji. Se nahajajo samo v CŽS, predvsem
v hippocampusu, korteksu in limbičnem korteksu.
Predvideva se, da so ti receptorji potencialna tarča
za zdravila, ki bi izboljšala kognitivne funkcije ali
omilila simptome shizofrenije, čeprav takšna zdravila
zaenkrat še ne obstajajo.
5-HT7 receptorji. So lokalizirani v hippocampusu,
korteksu, amigdaloidnem jedru, talamusu in
hipotalamusu. Nahajajo se tudi somatodendritsko in
na terminalih GABA-ergičnih nevronov. Prav tako so
izraženi tudi v krvnih žilah in GIT. Ti receptorji najbrž
sodelujejo pri termoregulaciji in endokrini regulaciji,
vključeni pa naj bi bili tudi v razpoloženje, kognitivne
funkcije in cirkadiani ritem.
Funkcija serotonina v CŽS
 Halucinacije in spremembe vedenjskega vzorca
 Spanje, budnost in razpoloženje
 Prehranjevanje in apetit
 Regulacija senzorične transmisije (predvsem
nociceptivna vlakna)
Halucinogeni učinki
Številne halucinogene droge (npr. LSD) so agonisti 5-HT2A
receptorjev. Do halucinogenega učinka pride najbrž
zaradi pomanjkanja kortikalne inhibicije. Številni
antipsihotiki so antagonisti 5-HT2A receptorjev poleg
tega, da blokirajo tudi dopaminske D2 receptorje.
Psihostimulatorne značilnosti MDMA
(metilendioksimetamfetamin, ekstazi) nastanejo zaradi
indirektne stimulacije sproščanja serotonina. MDMA je
substrat za SERT transporter (tudi za NET in dopaminski
transporter), s pomočjo katerega se akumulira v
terminal. V terminalu je MDMA substrat za vezikularni
transporter, s katerim se akumulira v vezikle in iz njih
izpodriva serotonin. Na ta način MDMA neodvisno od
koncentracije Ca2+ ionov in eksocitoze povzroči
indirektno povišanje koncentracije serotonina v sinapsi.
Spanje, budnost in razpoloženje
Lezije v raphe nuclei ali izčrpanje serotonina zaradi
aplikacije p-klorofenilalanina (inhibitor triptofan
hidroksilaze) povzročijo odsotnost spanja pri
2012
eksperimentalnih živalih, medtem ko injeciranje
serotonina v specifične regije možganskega debla
povzroči spanje. Antagonisti 5-HT7 receptorja inhibirajo
REM fazo ter povečajo latenco začetka REM faze.
Poskusi, da bi insomnio pri človeku zdravili s prekurzorji
serotonina (triptofan ali 5-hidroksitriptofan), so bili
neuspešni. Obstajajo močni dokazi, da naj bi bil
serotonin poleg noradrenalina udeležen v regulacijo
razpoloženja.
Prehranjevanje in apetit
Agonisti 5-HT1A receptorja, kot je 8-hidroksi-2-(di-npropilamino)tetralin, pri eksperimentalnih živalih
povzročijo hiperfagijo, ki vodi v debelost. Antagonisti 5HT2 receptorjev, med katere spadajo tudi številni
antipsihotiki, tudi delujejo oreksogeno ter povzročajo
debelost. Po drugi strani pa antidepresivi, ki inhibirajo
privzem serotonina v terminale, delujejo anoreksogeno.
Senzorična transmisija
Ob lezijah raphe nuclei ali aplikaciji p-klorofenilalanina
(inhibitor L-triptofan hidroksilaze) poskusnim živalim, lete kažejo pretirano odzivnost na številne senzorične
stimuluse. Takšne živali se hitreje preplašijo, hitro pa
razvijejo tudi izognitvene odzive na stimulus, na
katerega bi se sicer odzvale manj intenzivno. Za
normalen odziv na irelevantne stimuluse so torej nujni
intaktni serotonergični tractusi. Senzorični odzivi se
okrepijo tudi ob aplikaciji halucinogenih drog, kot je LSD,
ki je agonist 5-HT2 receptorjev.
Serotonin proži tudi inhibitorni učinek na transmisijo v
nociceptivni poti tako v hrbtenjači kot tudi v možganih in
ima zato skupaj z analgetiki (npr. morfin) sinergistični
učinek. Izčrpanje serotonina z aplikacijo PCPA ali
selektivne lezije descendentnih serotonergičnih
nevronov, ki vodijo v cornu posterior, delujejo
antagonistično na analgetični učinek morfina, medtem
ko inhibitorji privzema serotonina (SSRI) delujejo
sinergistično z učinkom morfina.
Klinično pomembna zdravila
Številni razredi zdravil, ki se uporabljajo v kliniki, vplivajo
na serotonergično transmisijo:
 Inhibitorji ponovnega privzema serotonina (SSRI),
kot je fluoxetin, se uporabljajo kot antidepresivi in
anksiolitiki.
 Agonisti 5-HT1B/D receptorjev, kot je sumatriptan, se
uporabljajo za zdravljenje migrene.
 Buspiron, ki je agonist 5-HT1A receptorja, se
uporablja za zdravljenje anksioznosti.
 Antagonisti 5-HT3 receptorja, kot je ondansetron, se
uporabljajo kot antiemetiki (navzea in bruhanje, ki
nastaneta kot posledica kemoterapije).
 Antipsihotiki (npr. klozapin), ki delujejo tudi na 5-HT
receptorje.
108
2012
38.4. ACETILHOLIN
V CŽS je lokaliziranih ogromno holinergičnih nevronov.
Procesi sinteze, skladiščenja in sproščanja ACh so enaki
kakor na periferiji (glej tudi 13a. poglavje). Za določitev
lokalizacij holinergičnih nevronov v možganih se
uporabljajo številni biokemijski markerji, med katerimi
sta najbolj uporabna encim holin acetiltransferaza, ki je
odgovoren za sintezo ACh, ter holinski transporter.
Imunofluorescenca teh proteinov/encimov omogoča
natančno določanje lokalizacij holinergičnih tractusov v
možganih. Biokemijske študije prekurzorjev ACh in
metabolitov so ponavadi bolj komplicirane kakor pri
ostalih aminskih transmiterjih, ker sta holinergična
metabolita holin in acetat poleg metabolizma
acetilholina vključena tudi v številne ostale procese.
Nikotinski ACh receptorji (nAChR) so ligandno odvisni
kationski kanali, permeabilni predvsem za Na+, K+ in
Ca2+ ione. nAChR so pentameri, ki se sestojijo bodisi iz
homomeričnih ali heteromeričnih α (α2-7) in β (β2-4)
podenot. nAChR imajo v možganih obširno distribucijo in
so lokalizirani predvsem na presinaptični membrani, kjer
ponavadi stimulirajo sproščanje ostalih transmiterjev,
kot so glutamat, dopamin in GABA. Nekaj malega nAChR
je lokaliziranih tudi na postsinaptični membrani, kjer
mediirajo hitri EPSP podobno kakor na periferiji.
Holinergične poti v CŽS
Distribucija acetilholina v možganih je široka.
Holinergični nevroni so lokalizirani v korteksu, talamusu,
hipotalamusu, mezencephalonu, možganskem deblu in
nekaj malega tudi v cerebellumu.
Perikarioni holinergičnih nevronov izvirajo iz
magnocelularnih nucleusov v frontalnem korteksu, med
katerimi sta najpomembnejša nucleus basalis Meynerti
in nucleus septohippocampalis. Aksoni, ki izvirajo iz
nucleus basalis Meynerti, se projicirajo predvsem v
korteks in so ob degeneraciji pomembni pri
patofiziologiji Alzheimerjeve bolezni. Aksoni, ki izvirajo iz
nucleus septohippocampalis, se projicirajo v
hippocampus in sodelujejo pri nastanku spomina.
Poleg nuclei magnocellularis pa so pomembni tudi
holinergični internevroni, ki so lokalizirani v striatumu in
so pomembni pri patofiziologiji Parkinsonove in
Huntingtonove bolezni.
Funkcija acetilholina v CŽS
Glavne funkcije, ki jih prištevamo v holinergične
tractuse, so povezane s prebujanjem, učenjem in
spominom ter motorično kontrolo. Holinergična
projekcija iz nucleus basalis Meyneri v korteks najbrž
mediira prebujanje, medtem ko je septohippocampalni
tractus vključen v učenje in kratkotrajni spomin.
Holinergični internevroni v striatumu so vključeni v
motorično kontrolo.
Muskarinski agonisti so pri eksperimentalnih živalih z
lezijami septohippocampalnega tractusa obnovile učenje
in spomin. Muskarinski antagonist hioscin ob
preanestetični aplikaciji pri človeku oslabi spomin in
povzroči amnezijo.
Acetilholinski receptorji
Acetilholin v CŽS deluje tako na metabotropične
muskarinske (mAChR) kakor tudi na ionotropične
nikotinske receptorje (nAChR). Od muskarinskih
receptorjev v možganih dominirajo stimulatorni
muskarinski receptorji (M1, M3, M5), ki so sklopljeni z
beljakovino Gq. Stimulacija teh receptorjev rezultira v
ekscitaciji zaradi blokade K+ kanalov tipa M. V manjši
meri so zastopani inhibitorni muskarinski receptorji (M2,
M4), ki so sklopljeni z beljakovino Gi/Go in prožijo
inhibitorni učinek z znižanjem znotrajcelične
koncentracije cAMP, inhibicijo napetostno odvisnih Ca2+
kanalov ter aktivacijo K+ kanalov iK1 (inwardly rectifying
K+ channels). mAChR, ki so lokalizirani presinaptično na
holinergičnih terminalih, inhibirajo sproščanje ACh.
Muskarinski antagonisti, ki blokirajo presinaptične
mAChR, stimulirajo sproščanje ACh. Številni vedenjski
učinki, ki so povezani s holinergičnimi tractusi, se
mediirajo z delovanjem ACh na mAChR.
V fazi razvoja so tudi selektivni agonisti M1 receptorja (xanomelin), ki
bi se lahko uporabljali za zdravljenje demence.
Številna zdravila, ki blokirajo nAChR (npr. tubokurarin),
ne prehajajo hematoencefalne bariere. Tudi zdravila, ki
prehajajo hematoencefalno bariero (npr. mekamilamin),
prožijo zgolj šibak učinek v CŽS.
Nikotin, ki je agonist nAChR, poveča budnost ter poveča
funkcije učenja in spomina. Po drugi strani pa CŽS-aktivni
antagonisti, kot je mekamilamin, povzročijo zaznavno
okvaro učenja in spomina.
38.5. PURINI
Tako adenozin kakor tudi ATP delujeta kot transmiterja
in/ali modulatorja v CŽS in na periferiji. Lokalizacija
purinergičnih nevronov je komplicirana, ker se
purinergičnih nevronov ne da zlahka identificirati
histokemično. Adenozin najbrž služi kot nevromodulator
v številnih regijah CŽS, medtem ko ima ATP bolj
specifične sinaptične funkcije kot hitri transmiter in kot
lokalni mediator.
Adenozin nastaja v intracelularju iz ATP in se ne skladišči
v veziklih, ampak se sprošča v ekstracelular z raznimi
transporterji. Ker znotrajcelična koncentracija ATP (nekaj
mM) močno presega koncentracijo adenozina, že rahlo
zmanjšanje razmerja ATP/ADP rezultira v močno
povišani koncentraciji adenozina.
Celica skuša regulirati konstantno koncentracijo ATP s fosforilacijo z
direktnim prenosom fosfatne skupine (kreatin kinaza in adenilatna
kinaza). Adenilatna kinaza (miokinaza) obnavlja zaloge ATP na račun
ADP, zato se pri znižanju koncentracije ATP za 10%, koncentracija
AMP zviša za 400%.
109
2012
ATP se skladišči v veziklih in se sprošča v procesu
eksocitoze kot transmiter, v visokih koncentracijah pa
uhaja v ekstracelular pri tkivnih poškodbah. Pri visokih
koncentracijah lahko ATP deluje kot ekscitotoksin (kakor
glutamat) in povzroča poškodbe nevronov. ATP se v
ekstracelularju hitro pretvori v adenozin, ki pa ima
protektivni učinek. Hitra pretvorba ATP v adenozin je
ključni mehanizem, ki pa do izraza pride šele v patoloških
pogojih, kot je npr. ishemija.
Adenozin proži svoje učinke z vezavo na adenozinske
receptorje, ki so metabotropičnega tipa, sklopljeni z
beljakovino G. ATP se lahko veže bodisi na P2X ali na P2Y
receptorje. P2X receptorji so trimerni ligandno odvisni
kationski kanali, ki so lahko bodisi homomerične ali
heteromerične konfiguracije. P2Y receptorji so
metabotropični receptorji.
Poznamo 4 adenozinske receptorje; A1, A2A, A2B in A3,
katerih distribucija v CŽS je obširna. Učinek adenozina ali
ostalih agonistov A receptorjev je inhibitoren, kar
povzroča zaspanost in sedacijo, motorično
nekoordiniranost, analgezijo in antikonvulzivno
aktivnost. Ksantini (npr. kofein), ki so antagonisti A2
receptorja, povzročajo budnost.
110

SPLOŠNA FARMAKOLOGIJA

Transcription

Similar documents

Metabotropni receptorji-Marjanovic&Kustec

Ionotropni receptorji-Pirman&Mirkovic

Receptorji z lastno encimsko aktivnostjo

Pomembno odkritje slovenskih znanstvenikov

Za več informacij si preberite predstavitev

Brochure - ACH Volley

Starostnik 2014 program:Layout 1.qxd