Редактирование: Адренергические рецепторы и синапсы
Внимание! Вы не авторизовались на сайте. Ваш IP-адрес будет публично видимым, если вы будете вносить любые правки. Если вы войдёте или создадите учётную запись, правки вместо этого будут связаны с вашим именем пользователя, а также у вас появятся другие преимущества.
Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{Клинфарм1}} | {{Клинфарм1}} | ||
− | + | ком. Как бы то ни было, непрямые симпатомиметики не вызывают выхода из окончания дофамин-0-монооксигеназы и могут действовать в бескальциевой среде — значит, их эффект не связан с экзоцитозом. | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
Существует также система экстранейронального захвата катехоламинов (захват 2-го типа), обладающая низким сродством к норадреналину, несколько более высоким — к адреналину и еше более высоким — к изопреналину. Эта система распространена повсеместно: она обнаружена в клетках глии, печени, миокарда и других. Экстранейрональный захват не блокируется имипрамином и кокаином. В условиях ненарушенного нейронального захвата его роль, видимо, невелика (Iversen, 1975; Trendelenburg, 1980). Возможно, он имеет большее значение для удаления катехоламинов крови, чем для инактивации катехоламинов, выделившихся нервными окончаниями. | Существует также система экстранейронального захвата катехоламинов (захват 2-го типа), обладающая низким сродством к норадреналину, несколько более высоким — к адреналину и еше более высоким — к изопреналину. Эта система распространена повсеместно: она обнаружена в клетках глии, печени, миокарда и других. Экстранейрональный захват не блокируется имипрамином и кокаином. В условиях ненарушенного нейронального захвата его роль, видимо, невелика (Iversen, 1975; Trendelenburg, 1980). Возможно, он имеет большее значение для удаления катехоламинов крови, чем для инактивации катехоламинов, выделившихся нервными окончаниями. | ||
− | '''Высвобождение'''. Последовательность событий, в результате которых под действием нервного импульса из адренергических окончаний выделяется адреналин, до конца не ясна. В мозговом веществе надпочечников пусковым фактором является действие выделяемого преганглионарными волокнами ацетилхолина на N-холинорецепторы хромаффинных клеток. При этом возникает локальная деполяризация, в клетку входит Са2\ и содержимое хромаффинных гранул (адреналин, АТФ, некоторые нейропептиды и их предшественники, хромогранины, дофамин- | + | '''Высвобождение'''. Последовательность событий, в результате которых под действием нервного импульса из адренергических окончаний выделяется адреналин, до конца не ясна. В мозговом веществе надпочечников пусковым фактором является действие выделяемого преганглионарными волокнами ацетилхолина на N-холинорецепторы хромаффинных клеток. При этом возникает локальная деполяризация, в клетку входит Са2\ и содержимое хромаффинных гранул (адреналин, АТФ, некоторые нейропептиды и их предшественники, хромогранины, дофамин-Р-монооксигеназа) выбрасывается путем экзо-нитоза. В адренергических окончаниях вход Са2+ по потенциалзависимым кальциевым каналам также играет ключевую роль в сопряжении деполяризации пресинаптической мембраны (потенциала действия) и высвобождения норадреналина. Блокада кальциевых каналов N-типа вызывает снижение АН — видимо, за счет подавления высвобождения норадреналина (Bowersox etal., 1992). В механизмах экзоцитоза, запускаемого кальцием, участвуют высококонсервативные белки, обеспечивающие прикрепление пузырьков к клеточной мембране и их дегрануляцию (Aunis, 1998). Повышение симпатического тонуса сопровождается увеличением концентрации в крови дофамин-β-монооксигеназы и хромогранинов. Это говорит о том, что экзоцитоз пузырьков участвует в высвобождении норадреналина при раздражении симпатических нервов. |
Если синтез и обратный захват норадреналина не нарушены, то даже длительное раздражение симпатических нервов не приводит к истощению запасов этого медиатора. Если же потребности в выделении норадреналина возрастают, то вступают в действие регуляторные механизмы. направленные, в частности, на активацию тирозингидроксилазы и дофамин-β-монооксигеназы (см. выше). | Если синтез и обратный захват норадреналина не нарушены, то даже длительное раздражение симпатических нервов не приводит к истощению запасов этого медиатора. Если же потребности в выделении норадреналина возрастают, то вступают в действие регуляторные механизмы. направленные, в частности, на активацию тирозингидроксилазы и дофамин-β-монооксигеназы (см. выше). | ||
Строка 43: | Строка 11: | ||
МАО и КОМТ широко распространены в организме, в том числе в головном мозге. Наиболее высока их концентрация в печени и почках. В то же время в адренергических нейронах КОМТ почти отсутствует. Эти два фермента различаются и по внутриклеточной локализации: МАО преимущественно связана с наружной мембраной митохондрий (в том числе в адренергических окончаниях), а КОМТ находится в цитоплазме. От всех этих факторов зависит, по какому пути будут распадаться катехоламины в разных условиях, а также механизмы действия ряда препаратов. Выявлены 2 изофермента МАО (МАО А и МАО В), причем их соотношение в разных нейронах ЦНС и разных органах широко варьирует. Имеются избирательные ингибиторы этих двух изоферментов (гл. 19). Необратимые ингибиторы МАО А повышают биодоступность тирамина, содержащегося в ряде пищевых продуктов; поскольку тирамин усиливает высвобождение норадреналина из симпатических окончаний, при сочетании этих препаратов с тираминсодержащими продуктами возможен гипертонический криз. Избирательные ингибиторы МАО В (например, селегилин) и обратимые избирательные ингибиторы МАО А (например, моклобемид) реже вызывают это осложнение (Volz and Geiter, 1998; Wouters, 1998). Ингибиторы МАО применяют влечении болезни Паркинсона и депрессии (гл. 19 и 22). | МАО и КОМТ широко распространены в организме, в том числе в головном мозге. Наиболее высока их концентрация в печени и почках. В то же время в адренергических нейронах КОМТ почти отсутствует. Эти два фермента различаются и по внутриклеточной локализации: МАО преимущественно связана с наружной мембраной митохондрий (в том числе в адренергических окончаниях), а КОМТ находится в цитоплазме. От всех этих факторов зависит, по какому пути будут распадаться катехоламины в разных условиях, а также механизмы действия ряда препаратов. Выявлены 2 изофермента МАО (МАО А и МАО В), причем их соотношение в разных нейронах ЦНС и разных органах широко варьирует. Имеются избирательные ингибиторы этих двух изоферментов (гл. 19). Необратимые ингибиторы МАО А повышают биодоступность тирамина, содержащегося в ряде пищевых продуктов; поскольку тирамин усиливает высвобождение норадреналина из симпатических окончаний, при сочетании этих препаратов с тираминсодержащими продуктами возможен гипертонический криз. Избирательные ингибиторы МАО В (например, селегилин) и обратимые избирательные ингибиторы МАО А (например, моклобемид) реже вызывают это осложнение (Volz and Geiter, 1998; Wouters, 1998). Ингибиторы МАО применяют влечении болезни Паркинсона и депрессии (гл. 19 и 22). | ||
− | |||
Большая часть адреналина и норадреналина, поступающих в кровь — будь то из мозгового вещества надпочечников или адренергических окончаний, — метилируется КОМТ с образованием соответственно метанефрина и норметанефрина (рис. 6.5). Норадреналин, выходящий под действием некоторых препаратов (например, резерпина) из пузырьков в аксоплазму, вначале дезаминируется под действием МАО до 3,4-гидроксиминдально-го альдегида; последний восстанавливается альдегидредуктазой до 3,4-дигидроксифенилэтиленгликоля либо окисляется альдегиддегидрогеназой до 3,4-дигидроксиминдальной кислоты. Главный метаболит катехоламинов, выделяемый с мочой, — это З-метокси-4-гидроксиминдальная кислота, которую часто (хотя и неточно) называют ванилилминдальной кислотой. Соответствующий метаболит дофамина, не содержащий гидроксильной группы в боковой цепи, — это гомованилиновая кислота. Другие реакции метаболизма катехоламинов показаны на рис. 6.5. Измерение концентраций катехоламинов и их метаболитов в крови и моче — важный метод диагностики феохромоцитомы (опухоли, секретирующей катехоламины). | Большая часть адреналина и норадреналина, поступающих в кровь — будь то из мозгового вещества надпочечников или адренергических окончаний, — метилируется КОМТ с образованием соответственно метанефрина и норметанефрина (рис. 6.5). Норадреналин, выходящий под действием некоторых препаратов (например, резерпина) из пузырьков в аксоплазму, вначале дезаминируется под действием МАО до 3,4-гидроксиминдально-го альдегида; последний восстанавливается альдегидредуктазой до 3,4-дигидроксифенилэтиленгликоля либо окисляется альдегиддегидрогеназой до 3,4-дигидроксиминдальной кислоты. Главный метаболит катехоламинов, выделяемый с мочой, — это З-метокси-4-гидроксиминдальная кислота, которую часто (хотя и неточно) называют ванилилминдальной кислотой. Соответствующий метаболит дофамина, не содержащий гидроксильной группы в боковой цепи, — это гомованилиновая кислота. Другие реакции метаболизма катехоламинов показаны на рис. 6.5. Измерение концентраций катехоламинов и их метаболитов в крови и моче — важный метод диагностики феохромоцитомы (опухоли, секретирующей катехоламины). | ||
Ингибиторы МАО (например, паргилин и ниаламид) могут вызвать повышение концентрации норадреналина, дофамина и серотонина в головном мозге и других органах, проявляющееся разнообразными физиологическими эффектами. Подавление активности КОМТ не сопровождается какими-либо яркими реакциями. В то же время ингибитор КОМТ энтакапон оказался достаточно эффективным при болезни Паркинсона (Chong and Mersfelder, 2000; см. также гл. 22). | Ингибиторы МАО (например, паргилин и ниаламид) могут вызвать повышение концентрации норадреналина, дофамина и серотонина в головном мозге и других органах, проявляющееся разнообразными физиологическими эффектами. Подавление активности КОМТ не сопровождается какими-либо яркими реакциями. В то же время ингибитор КОМТ энтакапон оказался достаточно эффективным при болезни Паркинсона (Chong and Mersfelder, 2000; см. также гл. 22). | ||
− | |||
− | |||
== Классификация адренорецепторов == | == Классификация адренорецепторов == | ||
− | |||
Для того чтобы ориентироваться в удивительном многообразии эффектов катехоламинов и других адренергических веществ, необходимо хорошо знать классификацию и свойства адренорецепторов. Выяснение этих свойств и тех биохимических и физиологических процессов, на которые влияет активация разных адренорецепторов, помогло разобраться в разнообразных и порой, казалось бы, противоречивых реакциях разных органов на катехоламины. Все адренорецепторы по своей структуре близки между собой (см. ниже), но они сопряжены с разными системами вторых посредников, и поэтому их активация приводит к разным физиологическим последствиям (табл. 6.3 и 6.4). | Для того чтобы ориентироваться в удивительном многообразии эффектов катехоламинов и других адренергических веществ, необходимо хорошо знать классификацию и свойства адренорецепторов. Выяснение этих свойств и тех биохимических и физиологических процессов, на которые влияет активация разных адренорецепторов, помогло разобраться в разнообразных и порой, казалось бы, противоречивых реакциях разных органов на катехоламины. Все адренорецепторы по своей структуре близки между собой (см. ниже), но они сопряжены с разными системами вторых посредников, и поэтому их активация приводит к разным физиологическим последствиям (табл. 6.3 и 6.4). | ||
− | |||
Впервые предположение о существовании разных типов адренорецепторов было высказано Алквистом (Ahlquist, 1948). Этот автор основывался на различиях в физиологических реакциях на адреналин, норадреналин и другие близкие к ним вещества. Было известно, что эти агенты могут, в зависимости от дозы, органа и конкретного вещества, вызывать как сокращение, так и расслабление гладких мышц. Так, норадреналин оказывает на них мощный стимулирующий эффект, но слабый — тормозный, а изопреналин — наоборот; адреналин оказывает оба эффекта. В связи с этим Алквист предложил использовать обозначения а и β для рецепторов, активация которых приводит соответственно к сокращению и расслаблению гладких мышц. Исключение составляют гладкие мышцы ЖКТ — активация обоих типов рецепторов обычно вызывает их расслабление. Активность адреностимуляторов в отношении β-адренорецепторов убывает в ряду изопреналин > адреналин норадреналин, а в отношении а-адренорецепторов — в ряду адреналин > норадреналин » изопреналин (табл. 6.3). Эта классификация была подтверждена тем, что некоторые блокаторы (например, феноксибензамин) устраняют влияние симпатических нервов и адреностимуляторов только на а-адренорецепторы, а другие (например, пропранолол) — на β-адренорецепторы. | Впервые предположение о существовании разных типов адренорецепторов было высказано Алквистом (Ahlquist, 1948). Этот автор основывался на различиях в физиологических реакциях на адреналин, норадреналин и другие близкие к ним вещества. Было известно, что эти агенты могут, в зависимости от дозы, органа и конкретного вещества, вызывать как сокращение, так и расслабление гладких мышц. Так, норадреналин оказывает на них мощный стимулирующий эффект, но слабый — тормозный, а изопреналин — наоборот; адреналин оказывает оба эффекта. В связи с этим Алквист предложил использовать обозначения а и β для рецепторов, активация которых приводит соответственно к сокращению и расслаблению гладких мышц. Исключение составляют гладкие мышцы ЖКТ — активация обоих типов рецепторов обычно вызывает их расслабление. Активность адреностимуляторов в отношении β-адренорецепторов убывает в ряду изопреналин > адреналин норадреналин, а в отношении а-адренорецепторов — в ряду адреналин > норадреналин » изопреналин (табл. 6.3). Эта классификация была подтверждена тем, что некоторые блокаторы (например, феноксибензамин) устраняют влияние симпатических нервов и адреностимуляторов только на а-адренорецепторы, а другие (например, пропранолол) — на β-адренорецепторы. | ||
В дальнейшем β-адренорецепторы были подразделены на подтипы β1 (в частности, в миокарде) и β2 (в гладких мышцах и большинстве других клеток). Это было основано на том, что адреналин и норадреналин одинаково действуют на β1-адренорецепторы, но адреналин в 10— 50 раз сильнее действует на β2-адренорецепторы (Lands et al., 1967). Были разработаны избирательные блокаторы β1- и β2-адренорецепторов (гл. 10). В дальнейшем был выделен ген, кодирующий третий подтип β-адренорецепторов, — β3 (Emorine et al., 1989; Granneman et al., 1993). Поскольку β3-адренорецепторы примерно в 10 раз чувствительнее к норадреналину, чем к адреналину, и сравнительно устойчивы к действию блокаторов типа пропранолола, именно они могут отвечать за атипичные реакции некоторых органов и тканей на катехоламины. К таким тканям относится, в частности, жировая. В то же время роль β3-адренорецепторов в регуляции липолиза у человека пока не ясна (Rosenbaum et al., 1993; Kriefctal., 1993; Lonnqvist et al., 1993). Существует гипотеза, что с полиморфизмом гена данного рецептора может быть связана предрасположенность к ожирению или инсулинонезависимому сахарному диабету у некоторых групп населения (Агпег and HofTstedt, 1999). Интерес представляет возможность использования избирательных β3-адреноблокаторов в лечении этих заболеваний (Weyeretal., 1999). | В дальнейшем β-адренорецепторы были подразделены на подтипы β1 (в частности, в миокарде) и β2 (в гладких мышцах и большинстве других клеток). Это было основано на том, что адреналин и норадреналин одинаково действуют на β1-адренорецепторы, но адреналин в 10— 50 раз сильнее действует на β2-адренорецепторы (Lands et al., 1967). Были разработаны избирательные блокаторы β1- и β2-адренорецепторов (гл. 10). В дальнейшем был выделен ген, кодирующий третий подтип β-адренорецепторов, — β3 (Emorine et al., 1989; Granneman et al., 1993). Поскольку β3-адренорецепторы примерно в 10 раз чувствительнее к норадреналину, чем к адреналину, и сравнительно устойчивы к действию блокаторов типа пропранолола, именно они могут отвечать за атипичные реакции некоторых органов и тканей на катехоламины. К таким тканям относится, в частности, жировая. В то же время роль β3-адренорецепторов в регуляции липолиза у человека пока не ясна (Rosenbaum et al., 1993; Kriefctal., 1993; Lonnqvist et al., 1993). Существует гипотеза, что с полиморфизмом гена данного рецептора может быть связана предрасположенность к ожирению или инсулинонезависимому сахарному диабету у некоторых групп населения (Агпег and HofTstedt, 1999). Интерес представляет возможность использования избирательных β3-адреноблокаторов в лечении этих заболеваний (Weyeretal., 1999). | ||
+ | |||
+ | Рисунок 6.5. Метаболизм катехоламинов. В инактивации катехоламинов участвуют и МАО, и КОМТ, но очередность их действия может бьггь различной. В первом случае метаболизм катехоламинов начинается с окислительного дезаминирования под действием МАО; адреналин и норадреналин при этом сначала превращаются в 3,4-гидроксиминдальный альдегид, который затем либо восстанавливается до 3,4-дигидроксифенилэтиленгликоля, либо окисляется до 3,4-дигидроксиминдальной кислоты. Первой реакцией второго пути служит их метилирование КОМТ до метанефрина и норметанефрина соответственно. Затем действует второй фермент (в первом случае — КОМТ, во втором — МАО), и образуются основные метаболиты, выделяющиеся с мочой, — 3-меток-си-4-гидроксифенилэтиленгликоль и З-метокси-4-гидроксиминдальная (ванилилминдальная) кислота. Свободный 3-меток-си-4-гидроксифенилэтиленгликоль в значительной степени превращается в ванилилминдальную кислоту. 3,4-дигидроксифенил-этиленгликоль и, в известной степени, О-метилированные амины и катехоламины могут конъюгироваться с сульфатами или глюкуронидами. Axelrod, 1966, и др. | ||
Альфа-адренорецепторы также подразделяются на подтипы. Первым основанием для такого подразделения послужили данные о том, что норадреналин и другие а-адреностимуляторы могут резко подавлять высвобождение норадреналина из нейронов (Starke, 1987; см. также рис. 6.4). Напротив, некоторые а-адреноблокаторы приводят к значительному повышению количества норадреналина, выделяемого при раздражении симпатических нервов. Оказалась, что этот механизм подавления высвобождения норадреналина по принципу отрицательной обратной связи опосредован а-адренорецепторами, по своим фармакологическим свойствам отличающимися oт расположенных на эффекторных органах. Эти пресинаптические адренорецепторы были названы а2, а классические постсинаптические адренорецепторы — a, (Langer,1997). Клонидин и некоторые другие адреностимуляторы сильнее действуют на а2-адренорецепторы, а, например, фенилэфрин и метоксамин — на а1-адренорецепторы. Данных о наличии в нейронах вегетативной нервной системы пресинаптических а1-адренорецепторов мало. В то же время а2-адренорецепторы были обнаружены во многих тканях и на постсинаптических структурах, и даже вне синапсов. Так, активация постсинаптических а2-адренорецепторов в головном мозге приводит к снижению симпатического тонуса и, видимо, в значительной степени обусловливает гипотензивное действие клонидина и подобных ему препаратов (гл. 10). В связи с этим представления об исключительно пресинаптических а2-адренорецепторах и постсинаптических а1-адренорецепторах надо считать устаревшими (табл. 6.3). | Альфа-адренорецепторы также подразделяются на подтипы. Первым основанием для такого подразделения послужили данные о том, что норадреналин и другие а-адреностимуляторы могут резко подавлять высвобождение норадреналина из нейронов (Starke, 1987; см. также рис. 6.4). Напротив, некоторые а-адреноблокаторы приводят к значительному повышению количества норадреналина, выделяемого при раздражении симпатических нервов. Оказалась, что этот механизм подавления высвобождения норадреналина по принципу отрицательной обратной связи опосредован а-адренорецепторами, по своим фармакологическим свойствам отличающимися oт расположенных на эффекторных органах. Эти пресинаптические адренорецепторы были названы а2, а классические постсинаптические адренорецепторы — a, (Langer,1997). Клонидин и некоторые другие адреностимуляторы сильнее действуют на а2-адренорецепторы, а, например, фенилэфрин и метоксамин — на а1-адренорецепторы. Данных о наличии в нейронах вегетативной нервной системы пресинаптических а1-адренорецепторов мало. В то же время а2-адренорецепторы были обнаружены во многих тканях и на постсинаптических структурах, и даже вне синапсов. Так, активация постсинаптических а2-адренорецепторов в головном мозге приводит к снижению симпатического тонуса и, видимо, в значительной степени обусловливает гипотензивное действие клонидина и подобных ему препаратов (гл. 10). В связи с этим представления об исключительно пресинаптических а2-адренорецепторах и постсинаптических а1-адренорецепторах надо считать устаревшими (табл. 6.3). | ||
− | |||
− | Методами молекулярного клонирования были выявлены еще несколько подгрупп в пределах обоих подтипов а-адренорецепторов (Bylund, 1992). Обнаружены три подгруппы а,-адренорецепторов (а1А, а1B и а1D; табл. 6.5), различающиеся про фармакологическим свойствам, структуре и распределению в организме. В то же время их функциональные особенности почти не изучены. Среди a2-адренорецепторов также были выделены 3 подгруппы а2В и а2С; табл. 6.5), различающиеся по распределению в головном мозге. Возможно, по крайней мере а2А-адренорецепторы могут играть роль пресинаптических ауторецепторов (Aantaa et al., 1995; Lakhlani et al., 1997). | + | Таблица 6.4. Системы вторых посредников, сопряженные с адренорецепторами |
+ | |||
+ | Методами молекулярного клонирования были выявлены еще несколько подгрупп в пределах обоих подтипов а-адренорецепторов (Bylund, 1992). Обнаружены три подгруппы а,-адренорецепторов (а1А, а1B и а1D; табл. 6.5), различающиеся про фармакологическим свойствам, структуре и распределению в организме. В то же время их функциональные особенности почти не изучены. Среди a2-адренорецепторов также были выделены 3 подгруппы а2В и а2С; табл. 6.5), различающиеся по распределению в головном мозге. Возможно, по крайней мере а2А-адренорецепторы могут играть роль пресинаптических ауторецепторов (Aantaa et al., 1995; Lakhlani et al., 1997). | ||
== Молекулярные основы функционирования адренорецепторов == | == Молекулярные основы функционирования адренорецепторов == | ||
Строка 79: | Строка 45: | ||
Активация всех β-адренорецепторов приводит к повышению активности аденилатциклазы через белок Gs (гл. 2; Taussig and Gilman, 1995). При этом накапливается цАМФ, активируется протеинкиназа А, фосфорилируются и активируются многочисленные клеточные белки (см. ниже). Кроме того, белок Gs непосредственно действует на медленные кальциевые каналы поверхностной мембраны клеток сердца и скелетных мышц, повышая вероятность их открывания. Это создает дополнительную возможность для регуляции функции этих органов. | Активация всех β-адренорецепторов приводит к повышению активности аденилатциклазы через белок Gs (гл. 2; Taussig and Gilman, 1995). При этом накапливается цАМФ, активируется протеинкиназа А, фосфорилируются и активируются многочисленные клеточные белки (см. ниже). Кроме того, белок Gs непосредственно действует на медленные кальциевые каналы поверхностной мембраны клеток сердца и скелетных мышц, повышая вероятность их открывания. Это создает дополнительную возможность для регуляции функции этих органов. | ||
+ | |||
+ | Таблица 6.5. Подгруппы адренорецепторов | ||
Протеинкиназа А (цАМФ-зависимая протеинкиназа) обычно считается основной мишенью цАМФ. В неактивном виде она представляет собой тетрамер из двух регуляторных (R) и двух каталитических (С) субъединиц — Связывание с ней цАМФ приводит к снижению сродства регуляторных субъединиц к каталитическим в 10 000—100 000 раз, отсоединению регуляторных субъединиц и активации каталитических субъединиц (Francis and Corbin, 1994; Smith et al., 1999). Активная протеинкиназа А фосфорилирует различные клеточные белки, что и приводит к характерным для активации β-адренорецепторов эффектам. После прекращения действия протеинкиназы А белки дефосфорилируются фосфопротеидфосфатазами. Специфичность реакций, катализируемых протеинкиназой А, обусловлена тем, что она связана с определенными участками клеточных мембран. Эта связь, в свою очередь, опосредована так называемыми якорными белками протеинкиназы A (Edwards and Scott, 2000). | Протеинкиназа А (цАМФ-зависимая протеинкиназа) обычно считается основной мишенью цАМФ. В неактивном виде она представляет собой тетрамер из двух регуляторных (R) и двух каталитических (С) субъединиц — Связывание с ней цАМФ приводит к снижению сродства регуляторных субъединиц к каталитическим в 10 000—100 000 раз, отсоединению регуляторных субъединиц и активации каталитических субъединиц (Francis and Corbin, 1994; Smith et al., 1999). Активная протеинкиназа А фосфорилирует различные клеточные белки, что и приводит к характерным для активации β-адренорецепторов эффектам. После прекращения действия протеинкиназы А белки дефосфорилируются фосфопротеидфосфатазами. Специфичность реакций, катализируемых протеинкиназой А, обусловлена тем, что она связана с определенными участками клеточных мембран. Эта связь, в свою очередь, опосредована так называемыми якорными белками протеинкиназы A (Edwards and Scott, 2000). | ||
Строка 88: | Строка 56: | ||
Сходные реакции приводят к активации гормон-чувствительной липазы (триглицеридлипазы) и мобилизации свободных жирных кислот из жировой ткани. Эта липаза фосфорилируется и тем самым активируется протеинкиназой А. Так катехоламины приводят к высвобождению дополнительных субстратов для окислительного метаболизма. | Сходные реакции приводят к активации гормон-чувствительной липазы (триглицеридлипазы) и мобилизации свободных жирных кислот из жировой ткани. Эта липаза фосфорилируется и тем самым активируется протеинкиназой А. Так катехоламины приводят к высвобождению дополнительных субстратов для окислительного метаболизма. | ||
− | В сердце активация β-адренорецепторов оказывает положительный инотропный и хронотропный эффекты. При стимуляции этих рецепторов в кардиомиоцитах возрастает концентрация цАМФ и усиливается фосфорилирование таких белков, как тропонин и фосфоламбан. Это может влиять как на внутриклеточные потоки Са3+, так и на эффекты этого иона. Кроме того, белок Gs может непосредственно действовать на медленные кальциевые каналы, повышая вероятность их открывания. | + | В сердце активация β-адренорецепторов оказывает положительный инотропный и хронотропный эффекты. При стимуляции этих рецепторов в кардиомиоцитах возрастает концентрация цАМФ и усиливается фосфорилирование таких белков, как тропонин и фосфоламбан. Это может влиять как на внутриклеточные потоки Са3+, так и на эффекты этого иона. Кроме того, белок Gs может непосредственно действовать на медленные кальциевые каналы, повышая вероятность их открывания. |
=== Альфа-адренорецепторы === | === Альфа-адренорецепторы === | ||
Строка 123: | Строка 91: | ||
=== Гетерологичная десенситизация === | === Гетерологичная десенситизация === | ||
− | |||
Одна из протеинкиназ, фосфорилирующих сопряженные с G-белками рецепторы, — это протеинкиназа А. Как уже говорилось, она активируется цАМФ, образующимся под действием аденилатциклазы; последняя, в свою очередь, активируется при стимуляции β-адренорецепторов. Таким образом, протеинкиназа А обеспечивает отрицательную обратную связь: в ответ на стимуляцию β-адренорецепторы фосфорилируются и десенситизируются (Hausdorff et al., 1990). Показано, что фосфорилирование β2-адренорецепторов происходит в области дистального участка третьей внутриклеточной петли и проксимального участка внутриклеточного (С-концевого) домена (рис. 6.6). Гетерологичная десенситизация обусловлена фосфорилированием участка третьей внутриклеточной петли (Clark et al., 1989). Видимо, при этом изменяется конформация рецептора и, как следствие, нарушается его связь с белком Gs. | Одна из протеинкиназ, фосфорилирующих сопряженные с G-белками рецепторы, — это протеинкиназа А. Как уже говорилось, она активируется цАМФ, образующимся под действием аденилатциклазы; последняя, в свою очередь, активируется при стимуляции β-адренорецепторов. Таким образом, протеинкиназа А обеспечивает отрицательную обратную связь: в ответ на стимуляцию β-адренорецепторы фосфорилируются и десенситизируются (Hausdorff et al., 1990). Показано, что фосфорилирование β2-адренорецепторов происходит в области дистального участка третьей внутриклеточной петли и проксимального участка внутриклеточного (С-концевого) домена (рис. 6.6). Гетерологичная десенситизация обусловлена фосфорилированием участка третьей внутриклеточной петли (Clark et al., 1989). Видимо, при этом изменяется конформация рецептора и, как следствие, нарушается его связь с белком Gs. | ||
− | |||
− | |||
=== Гомологичная десенситизация === | === Гомологичная десенситизация === | ||
Строка 134: | Строка 99: | ||
Домен, связывающий комплекс Ру, имеется также у киназы GRK3. Киназы GRK4 и GRK6 содержат остаток пальмитиновой кислоты, а киназа GRK5 — два основных фосфолипидсвязываюших домена (Krupnick and Benovic, 1998). Киназы семейства GRK фосфорилируют и множество других рецепторов, сопряженных с G-белками (в том числе а1А- и а2А-адренорецепторы, рецепторы тромбина, ангиотензиновые рецепторы), и некоторые другие белки. Ингибиторы киназ семейства GRK могут уменьшать выраженность десенситизации, а избыточная экспрессия киназ семейства GRK в кардиомиоцитах снижает их реакцию на β-адреностимуляторы (Koch et al., 1995). Интересно, что снижение этой реакции часто бывает при сердечной недостаточности, и есть данные, что у таких больных увеличена экспрессия киназ семейства GRK в миокарде (Lingerer et al.1993). | Домен, связывающий комплекс Ру, имеется также у киназы GRK3. Киназы GRK4 и GRK6 содержат остаток пальмитиновой кислоты, а киназа GRK5 — два основных фосфолипидсвязываюших домена (Krupnick and Benovic, 1998). Киназы семейства GRK фосфорилируют и множество других рецепторов, сопряженных с G-белками (в том числе а1А- и а2А-адренорецепторы, рецепторы тромбина, ангиотензиновые рецепторы), и некоторые другие белки. Ингибиторы киназ семейства GRK могут уменьшать выраженность десенситизации, а избыточная экспрессия киназ семейства GRK в кардиомиоцитах снижает их реакцию на β-адреностимуляторы (Koch et al., 1995). Интересно, что снижение этой реакции часто бывает при сердечной недостаточности, и есть данные, что у таких больных увеличена экспрессия киназ семейства GRK в миокарде (Lingerer et al.1993). | ||
+ | |||
+ | Рисунок 6.6. Участки фосфорилирования р2-адренорецептора. С внеклеточной стороны показаны предполагаемые дисуль-фидные мостики между двумя внеклеточными петлями и — в области внеклеточного (N-концевого) домена — два характерных участка гликозилирования аспарагиновой кислоты (ЧР). С цитоплазматической стороны изображены участки фосфорилирования протеинкиназой А и киназой Р-адренорецепторов. Фосфорилирование внутриклеточного (С-концевого) домена киназой p-адренорецепторов приводит к соединению с рецептором p-аррестина и нарушению связи рецептора с белком G,. Этот механизм лежит в основе гомологичной десенситизации, тогда как фосфорилирование протеинкиназой А приводит к гетерологичной десенситизации (см. текст). Зигзагообразной фигурой изображена пальмитоиловая группа, ковалентно связанная в р2-адренорецепторе с Цис341. КБА — киназа Р-адреноре-цепторов, ПКА — протеинкиназа A. Collins et al., 1992. | ||
Если фосфорилирование сопряженного с G-белком рецептора протеинкиназой А непосредственно приводит к десенситизации, то самого по себе фосфорилирования киназами семейства GRK, очевидно, недостаточно. Полагают, что должна происходить еще одна реакция, при которой некий белок соединяется с фосфорилированным рецептором и путем аллосте-рической модификации блокирует его взаимодействие с G-бел-ком. На самом деле речь идет о целом семействе белков, действующих сходным образом во многих рецепторах (Krupnick and Benovic, 1998; Lefkowitz, 1998). В случае рецепторов, сопряженных с G-белками, этот белок называется p-аррестином (от англ. arrest — задерживать, останавливать), а в случае фоторецепторных клеток — просто аррестином. Фосфорилирование рецептора резко ускоряет его связывание с аррестинами. Это связывание играет важнейшую роль в регулировании клеточных реакций на активацию рецепторов. | Если фосфорилирование сопряженного с G-белком рецептора протеинкиназой А непосредственно приводит к десенситизации, то самого по себе фосфорилирования киназами семейства GRK, очевидно, недостаточно. Полагают, что должна происходить еще одна реакция, при которой некий белок соединяется с фосфорилированным рецептором и путем аллосте-рической модификации блокирует его взаимодействие с G-бел-ком. На самом деле речь идет о целом семействе белков, действующих сходным образом во многих рецепторах (Krupnick and Benovic, 1998; Lefkowitz, 1998). В случае рецепторов, сопряженных с G-белками, этот белок называется p-аррестином (от англ. arrest — задерживать, останавливать), а в случае фоторецепторных клеток — просто аррестином. Фосфорилирование рецептора резко ускоряет его связывание с аррестинами. Это связывание играет важнейшую роль в регулировании клеточных реакций на активацию рецепторов. | ||
Строка 140: | Строка 107: | ||
Есть данные об интернализации и о снижении количества а2-адренорецепторов, хотя у разных их подгрупп эти процессы сильно различаются (Saunders and Limbird, 1999; Heck and Bylund, 1998). Кроме того, в ряде работ обнаружены интернализация и фосфорилирование после активации стимулятором и а-адренорецепторов (Wang et al., 1997; Diviani et al., 1997; Garcia-Sainz et al., 2000). | Есть данные об интернализации и о снижении количества а2-адренорецепторов, хотя у разных их подгрупп эти процессы сильно различаются (Saunders and Limbird, 1999; Heck and Bylund, 1998). Кроме того, в ряде работ обнаружены интернализация и фосфорилирование после активации стимулятором и а-адренорецепторов (Wang et al., 1997; Diviani et al., 1997; Garcia-Sainz et al., 2000). | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− |