Grundlegendes zu Benzodiazepinen:

Geschichte:
1960: Einführung von Chlordiazepoxid
1977: Diazepam (Valium) bindet spezifisch und mit hoher Affinität an eine best. Rezeptorpopulation im Gehirn
seit ca.1990: Anxiolytika der „zweiten Generation“, die auf andere Rezeptorpopulationen wirken als die Benzodiazepine

Der GABA_A-Rezeptor:
Die Wirkung der Benzodiazepine beruht auf einer spezifischen Bindung an den GABA_A-Rezeptor. Der Rezeptor besteht aus je 5 Untereinheiten, die eine zentrale Pore bilden (Chloridkanal).
Bei einer Aktivierung durch GABA gelangen Chlorid-Ionen in die Zelle, was zu einer Hyperpolarisation führt. Die Zelle ist also weniger leicht erregbar.
Der Rezeptor besteht aus verschiedenen Untereinheiten; die Benzodiazepine binden an die Rezeptoren, die die Untereinheiten α1, α2, α3 oder α5 enthalten.
Die Benzodiazepin-Bindestelle befindet sich neben der GABA-Bindungsstelle und eine Bindung verstärkt den GABA-induzierten Anstieg der Durchlässigkeit des Chloridionenkanals, wodurch erregende synaptische Wirkungen auf die Nervenzelle gehemmt werden.
Binden Benzodiazepin-Antagonisten, so führt dies zu einer Veränderung der GABA-Bindestelle, wodurch die GABA-Bindung reduziert wird und die Chlorid-Kanäle geschlossen bleiben.

Pharmakokinetik:
Es gibt in Deutschland mehr als 20 Benzodiazepinderivate, die als Sedativa, Anxiolytika, Muskelrelaxantien, Injektionsnarkotika, Antikonvulsiva eingesetzt werden. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Lipidlöslichkeit, in der Geschwindigkeit ihrer Metabolisierung zu pharmakologisch wirksamen Zwischenprodukten und in ihrer Plasmahalbwertzeit.
Benzodiazepine werden meist oral verabreicht, da eine gute Resorption und Verteilung erfolgt. Es finden sich Höchstkonzentrationen im Plasma nach ca. einer Stunde.

Nach der Einnahme werden einige Benzodiazepine zu unwirksamen wasserlöslichen Produkten umgewandelt und mit dem Urin ausgeschieden; aus anderen entstehen Zwischenprodukte, die pharmakologisch wirksam sind und für den Hauptanteil der Wirkung verantwortlich sind.
Die unterschiedlichen „Neigungen“ der verschiedenen Benzodiazepine an bestimmte Subtypen zu binden, ist für die leichten Verschiebungen in ihren Wirkungsspektren verantwortlich.

Nebenwirkungen und Toxizität:
Nebenwirkungen treten durch dosisabhängige Übersteigerungen der beabsichtigten Wirkungen auf, wie Sedierung, Störungen der Bewegungskoordination, Lethargie, geistige Verwirrtheit und Desorientierung, undeutliche Sprache, Amnesie und Auslösen oder Verstärken von Demenzsymptomen. Bei hohen Dosen können keine ernsthaften Beeinträchtigungen der Atmung oder anderer lebenserhaltenen Funktionen entstehen, jedoch können tödliche Substanzwechselwirkungen in Verbindung mit Alkohol vorkommen. Desweiteren wird das Schlafmuster verändert, sowie die geistige Leistunsfähigkeit, Gedächtnis und Denken und die motorischen Fähigkeiten beeinträchtigt.

Toleranz und Abhängigkeit:
Bei Langzeitanwendung entwickeln sich Abhängigkeitserscheinungen. Nach Absetzen der Substanz sind die Symptome häufig in intensiverer Ausprägung wieder vorhanden und es kann zu folgenden Entzugssymptomen kommen: Schlaflosigkeit, Unruhe, Erregung, Reizbarkeit, Muskelspannung, selten Halluzinationen, Psychosen und/oder Krampfanfällen. Die meisten Entzugssymptome bilden sich jedoch nach ein bis vier Wochen zurück.

„Benzodiazepine actions mediated by specific γ-aminobutyric acid_A receptor subtypes“:
Uwe Rudolph et al.

Einleitung
Es wurden transgene Mäuse gezüchtet, bei denen durch eine Punktmutation im entsprechenden Gen die Benzodiazepin-sensitven-α1-Rezptoren Benzodiazepin-insensitiv wurden. Es wurde an die Position 101 das Histidin durch ein Arginin ersetzt, das bei endogenen Benzodiazepin-unempfindlichen-Rezeptoren vorkommt. Bei solchen Mutationen ist es wichtig, die physiologischen Bedingungen zu erhalten, d.h. daß die Regulation durch GABA nicht beeinträchtigt werden darf und die Anzahl der Rezeptoren sich nicht ändert, sowie die Verteilung der Rezeptoren im Gewebe gleich bleiben muß.
In der Arbeit wurde geprüft, welche Wirkungen bzw. Nebenwirkungen von den α1-Rezptoren vermittelt werden.

Einleitung (Abbildung 1):
Das Mutant-Allel-1 entstand durch die Transformation embryonaler Stammzellen mit einem Vektor, der die entsprechende Punktmutation (Exon4) und einen Neo-Marker (Intron4) enthielt. Die erfolgreich transformierten ESZ wurden in Blastocysten injiziert. Mutant-Allel-2 entstand in den Mäusen mit Mutant-Allel-1, bei denen das Intron mit dem Neo-Marker in der Keimbahn eliminiert wurde. In Abbildung 1 wurde durch Southernblot und Sequenzanalyse das Ergebnis überprüft.

Einleitung (Abbildung 2):

Es wurden die Expressionslevel der verschiedenen Subtypen des GABA_A-Rezeptors beim Wildtyp und der Mutante 2 untersucht, um zu prüfen, ob die physiologischen Bedingungen erhalten blieben. Außerdem wurde die Verteilung, die Affinität gegenüber Benzodiazepin-Liganden, sowie die Leitfähigkeit für Chlorid der Rezeptoren getestet.

Abb.1: Struktur der mutierten Gene

Abb.3: Aktivität und Ausweichverhalten bei Diazepamgabe

Abb.4: Verhaltenstests unter Diazepameinfluß