2149
правок
Изменения
→Механизм действия
Четвертичные аналоги местных анестетиков блокируют проведение лишь при введении внутрь перфузируе-мого гигантского аксона кальмара; при воздействии на аксон снаружи проведение не нарушается. Это позволяет предположить, что точка приложения местных анестетиков достижима лишь со стороны цитоплазмы (Narahashi and Frazier, 1971; Strichartz and Ritchie, 1987). Таким образом, для того, чтобы эти препараты оказывали свое действие, они должны пройти через мембрану.
[[Image:Gud_15_2.jpg|300px|thumb|right|Рисунок 15.2. Строение и функция быстрого Натриевого канала.]]
Существовали различные гипотезы молекулярного механизма действия местных анестетиков (Courtney and Strichartz, 1987). Однако в настоящее время общепринято, что местные анестетики взаимодействуют с одним или более специфическими рецепторами внутри быстрых натриевых каналов (Butterworth and Strichartz, 1990). Биохимические, биофизические и молекулярно-биологические исследования двух последних десятилетий существенно расширили представления о строении и функции этих и других потенциалзависимых каналов (гл. 12; Catterall,2000). Натриевые каналы головного мозга млекопитающих — это гетеротримерные комплексы гликозилированных белков. В этих комплексах, общая молекулярная масса которых превышает 300 000, различают а-субъединицу (молекулярная масса — 260 000), β1субъединицу (молекулярная масса — 36 000) и β2-субъединицу (молекулярная масса — 33 000). Альфа-субъединица состоит из четырех гомологичных доменов (I—IV), каждый из которых содержит шесть трансмембранных а-спирапьных сегментов (SI—S6; рис. 15.2) и внутримембранную петлю. Полагают, что собственно натриевый канал (трансмембранная пора, избирательно пропускающая ионы натрия) располагается в центре почти симметричной структуры, образованной четырьмя указанными доменами. Канал открывается за счет смещения потенциалчув-ствительных (воротных) структур в ответ на изменение мембранного потенциала. Потенциалчувствительные структуры входят в состав четвертых сегментов (S4) всех доменов. Эти сегменты гидрофобны и несут положительный заряд, поскольку содержат положительно заряженные остатки лизина или аргинина в каждом третьем положении. Полагают, что при изменениях мембранного потенциала эти остатки смещаются перпендикулярно плоскости мембраны, запуская ряд последовательных конформационных изменений во всех четырех доменах; это в конечном счете ведет коткрыванию канала (рис. 15.2; Catterall, 1988).
'''''Описание к рис. 15.2.''' Строение и функция быстрого Натриевого канала. А. Двумерное изображение быстрого натриевого канала головного мозга млекопитающих. Вне- и внутриклеточные петли изображены непрерывными линиями соответствующей длины; трансмембранные сегменты представлены в виде цилиндров. Знаком Щ обозначены участки гликозилирования. Видно, что строение всех четырех гомологичных доменов а-субъединицы одинаково. Активация. Сегменты S4 каждого домена а-субъединицы служат по-тенциалчувствительными структурами. Они несут положительный заряд (обозначен «+»), поскольку содержат положительно заряженные аминокислотные остатки в каждом третьем положении. Электрический заряд внутри клетки в покое отрицателен, и поэтому эти остатки притягиваются в направлении внутриклеточной поверхности мембраны. Пора. Трансмембранные сегменты S5 и S6, а также короткая внутримембранная петля между ними (сегменты SS1 и SS2 на рис. 15.3) формируют стенки поры в центре почти симметричного четырехугольника, образованного четырьмя доменами а-субъединицы (см. также рис. 15.2, Б). Аминокислотные остатки, обозначенные кружками в сегменте SS2, играют ключевую роль для проницаемости и избирательности канала, а также для связывания и действия блокаторов натриевых каналов тетродотоксина и сакситоксина. Инактивация. Короткая внутриклеточная петля между доменами 111 и IV играет роль инактивационных ворот. Полагают, что эта петля закрывает внутреннее устье канала через несколько миллисекунд после его открывания. Видимо, основное значение имеют три гидрофобных остатка (Иле— Фен—Мет), отмеченные на рисунке буквой «И»: они проникают во внутреннее устье канала и связываются со специфическим рецептором. Модуляция. Функция быстрого натриевого канала может меняться при фосфорилировании его структур. Так, фосфори-лирование протеинкиназой С инактивационных ворот между доменами III и IV замедляет инактивацию, а фосфорилирование участков внутриклеточной петли между доменами I и II протеинкиназой А или С уменьшает активацию. Б. Схематичное изображение четырехугольного расположения четырех доменов а-субъединицы (вид сверху). Представлена последовательность конфор-мационных изменений натриевого канала во время активации и инактивации. Во время деполяризации каждый из четырех доменов претерпевает конформационные изменения, приводящие к его активации. Как только все четыре домена активированы, канал открывается. Спустя несколько миллисекунд инактивационные ворота между доменами III и IV закрывают внутреннее устье канала, препятствуя дальнейшему току натрия. Catterall, 1988.''
Трансмембранная пора натриевого канала, по-видимому, образована сегментами S5 и S6, а также короткими сегментами SS1 и SS2, расположенными между ними и формирующими внутримембранную петлю. Аминокислотные остатки этих коротких сегментов играют ключевую роль в проводимости и избирательности канала.
Через несколько миллисекунд после открывания натриевые каналы закрываются. Этот процесс называется инактивацией. Инактивационные ворота образованы короткой внутриклеточной петлей, соединяющей домены III и IV (рис. 15.2). При инактивации эта петля прикрывает внутреннее устье канала — возможно, связываясь с рецептором в области краев этого устья.
[[Image:Gud_15_3.jpg|300px|thumb|right|Рисунок 15.3. Рецептор местных анестетиков. ]]
Аминокислотные остатки, участвующие во взаимодействии с местными анестетиками, обнаружены в сегменте S6 IV домена (Ragsdale et al., 1994). Гидрофобные аминокислотные остатки, расположенные в центре и в области внутриклеточного конца сегмента S6, могут непосредственно связываться с местным анестетиком (рис. 15.3). В эксперименте замена большего гидрофобного аминокислотного остатка (изолейцина) на меньший (аланин) в области внеклеточного конца сегмента S6 позволяет ионизированным молекулам местного анестетика пройти из внеклеточной жидкости к рецептору. Все это позволяет предположить, что рецептор, с которым взаимодействует местный анестетик, находится в области внутриклеточного конца натриевого канала и по крайней мере часть его образована аминокислотными остатками сегмента S6IV домена.
Такая частото- и потенциалзависимость действия местного анестетика объясняется следующими моментами: