Ionikanavien häiriöt (kanavahäiriöt) tunnistetaan yhä useammin, mikä tekee tästä nopeasti laajenevan neurologian alueen. Ionikanavien toimintaa voidaan ohjata jännitteen muutoksilla (voltage gated), kemiallisella vuorovaikutuksella (ligand gated) tai mekaanisella häiriöllä. Ensimmäiset kanavapatioiksi tunnistetut sairaudet olivat jänniteohjatut kanavapatiot, jotka aiheuttavat perinnöllisiä lihassairauksia: ei-dystrofiset myotoniat ja familiaaliset jaksoittaiset halvaukset. Paramyotonia congenita johtuu natriumkanavan α1-alayksikköä koodaavan geenin mutaatioista, kun taas Thomsenin tauti (autosomaalinen dominoiva myotonia congenita) ja Beckerin tauti (autosomaalinen resessiivinen myotonia congenita) ovat allelisia sairauksia, jotka liittyvät luurankolihaksen kloridikanavaa koodaavan geenin mutaatioihin. Perinnöllinen hyperkalaeminen jaksoittainen halvaus johtuu mutaatioista samassa natriumkanavan geenissä kuin paramyotonia congenita -taudissa, kun taas perinnöllinen hypokalaeminen jaksoittainen halvaus johtuu mutaatioista geenissä, joka koodaa luurankolihaksen kalsiumkanavan α1-alayksikköä.1
Ensimmäinen osoitus siitä, että kanavapatiat voivat vaikuttaa sekä hermoihin että lihaksiin, saatiin vuonna 1995, kun tutkijat havaitsivat, että episodinen ataksia tyyppi 1, harvinainen autosomaalinen dominantti sairaus, johtuu mutaatioista yhdessä kaliumkanavageenissä.2 Normaalisti hermojen kiihtyvyyttä rajoittavan kaliumkanavan toiminnan heikkeneminen johtaa tässä taudissa havaittavaan kasvojen ja raajojen lihasten aaltoilevuuteen (myokymia). Episodiseen ataksiaan tyypin 2, joka on myös autosomaalisesti dominoiva, ei liity myokymiaa, mutta se reagoi dramaattisesti asetatsolamidiin, mikä on odottamaton piirre, joka on yhteinen monien kanavapatioiden kanssa. Epäilys siitä, että sekin saattaisi olla kanavapatia, vahvistui, kun löydettiin mutaatioita aivoille spesifisen kalsiumkanavan α1-alayksikköä koodaavassa geenissä.3 Saman geenin mutaatiot voivat aiheuttaa myös familiaalista hemiplegista migreeniä ja spinocerebellar degeneration tyyppi 6:ta.4 On epäselvää, miten saman geenin eri mutaatiot voivat aiheuttaa näin erilaisia fenotyyppejä. Myotonia congenitan ja familiaalisen hyperekpleksian tapauksessa saman geenin pistemutaatiot voivat johtaa joko autosomaaliseen resessiiviseen tai dominoivaan periytymiseen.
Viime aikoina kuvattuja ligandiohjattavia kanavapatioita ovat muun muassa familiaalinen hätkähdystauti, joka johtuu glysiinireseptorin α1-alayksikön mutaatioista, ja dominoiva yöllinen otsalohkoepilepsia, joka johtuu nikotiinisen asetyylikoliinireseptorin α4-alayksikön mutaatioista.5,6,6 Familiaalisen paroksismaalisen koreoatetoosin geeni on kartoitettu kromosomin 1p alueelle, jossa sijaitsee kaliumkanavageenien klusteri.7
Kanavahäiriöt voivat olla sekä hankittuja että perinnöllisiä. Tunnistettuja syitä ovat muun muassa toksiinit ja autoimmuuni-ilmiöt. Kaloja ja äyriäisiä saastuttava meritoksiini kiguatoksiini on voimakas natriumkanavan salpaaja, joka aiheuttaa nopeasti alkavaa puutumista, voimakasta parestesiaa ja dysaestesiaa sekä lihasheikkoutta.8 Perifeeristen hermojen kaliumkanavien vasta-aineet voivat aiheuttaa neuromyotoniaa (Isaacin oireyhtymä).9 Lambert-Eatonin myastenia, joka liittyy 60 prosentissa tapauksista keuhkojen pienisoluiseen karsinoomaan, johtuu autovasta-aineista, jotka kohdistuvat neuromuskulaarisen liitoksen presynaptista kalsiumkanavaa vastaan ja keuhkosyövän solujen ilmentämiä useita kalsiumkanavia vastaan.10. Guillain-Barrén oireyhtymässä, kroonisessa tulehduksellisessa demyelinoivassa polyneuropatiassa ja multippeliskleroosissa havaitut neurofysiologiset poikkeavuudet, joita on perinteisesti pidetty demyelinaation tuloksena, voitaisiin myös selittää natriumkanavien toimintahäiriöllä. Joidenkin oireiden ohimenevä luonne multippeliskleroosissa ja nopea toipuminen, jota joskus nähdään multippeliskleroosissa ja Guillain-Barrén oireyhtymässä, sopivat paremmin yhteen vasta-aineiden välittämän tilapäisen kanavapatian kuin pidemmän demyelinaatio- ja remyelinaatioprosessin kanssa. Itse asiassa Guillain-Barrén oireyhtymää tai kroonista tulehduksellista demyelinoivaa polyneuropatiaa sairastavien potilaiden aivo-selkäydinneste aiheuttaa ohimenevää hermosolujen natriumvirtojen vähenemistä.11,12
Kaikkien näiden kanavapatioiden kliiniset piirteet ovat yllättävän samanlaisia. Tyypillisesti esiintyy paroksismaalisia halvauskohtauksia, myotoniaa, migreeniä ja ataksiaa, joita fysiologiset stressit saavat aikaan. Kanavelopatia voi aiheuttaa epänormaalia toiminnan lisääntymistä (kuten myokymia, myotonia ja epilepsia) tai epänormaalia toiminnan heikkenemistä (kuten heikkous tai tunnottomuus) riippuen siitä, johtaako kanavatoiminnan menetys kalvon liialliseen kiihtyvyyteen vai kalvon kiihtymättömyyteen.
Ionikanavat koostuvat useista alayksiköistä, joilla kullakin on hyvin samanlainen rakenne mutta erilaiset elektrofysiologiset ominaisuudet. Näiden alayksiköiden erilainen ilmentyminen hermosoluissa ja niiden yhdistäminen komplekseiksi aiheuttaa valtavan monimuotoisuuden ionikanavien ominaisuuksissa ja jakautumisessa, mikä näkyy neurologisten kanavapatioiden muodostamien sairauksien moninaisuudessa. Monet kanavataudit reagoivat ennustettavasti kalvoja stabiloiviin lääkkeisiin, kuten meksilitiiniin, sekä asetatsolamidiin. Ionikanavien hermosähköinen spesifisyys antaa mahdollisuuden kohdennettuun lääkehoitoon, joka muistuttaa tällä hetkellä saatavilla olevia selektiivisiä reseptoriagonisteja ja -antagonisteja: Kaliumkanavien salpaaja 3,4-diaminopyridiini voi lievittää oireita Lambert-Eatonin oireyhtymää sairastavilla potilailla ja parantaa jalkojen voimaa multippeliskleroosia sairastavilla potilailla.13,14 Erityisiä kanavia moduloivia lääkeaineita kehitetään parhaillaan migreeniin, krooniseen kipuun ja sydämen rytmihäiriöihin, ja niistä voi olla hyötyä neurologisissa kanavapatioissa.