характеристика холинорецепторов
Холинорецепторами називають молекули клітини, які реагують на медіатор ацетилхолін. Холінорецептори за своєю природою є глікопротеїнами і складаються з декількох субодиниць. Більшість холинорецепторов клітини є мовчати (надлишковими): в скелетних м'язах кількість надлишкових рецепторів коливається від 40 до 99%, а в клітинах гладеньких м'язів від 90 до 99%.
У 1914 р сер HenryDaleустановіл, що в тканинах є 2 типу холинорецепторов. Рецептори, які стимулювалися мускарином (отрутою мухомораAmanitamuscaria) отримали назву мускаринових (М-холінорецепторів). Рецептори, які стимулював нікотин (отрута табакаNicotianatabacum) отримали назву нікотинових (Н-холінорецепторів).
Нікотинові холінорецептори. Є пентамернимі білками, тобто складаються з 5 субодиниць і відносяться до сімейства мембранних рецепторів, пов'язаних з іонними каналамі.-субодиниця рецептора містить активний центр для зв'язування ацетилхоліну і воротні механізми, які відкривають і закривають іонний канал. Суб'едініци, , іформіруют сам іонний канал в мембрані, який пропускає іони натрію. До складу рецептора завжди входять 2-субодиниці і 3 канальних суб'дініци білка. Методом молекулярного клонування було встановлено, що є 2 активних центру Н-холінорецепторів (тому активація рецептора відбувається тільки після того, як з ним зв'яжеться 2 молекули ацетилхоліну):
НН -холінорецептори - розташовуються в мембранах нейронів, складаються з 2і 3суб'едініц.
НМ -холінорецептори - розташовуються в скелетних м'язах, складаються з 2-субодиниць і канального комплекса, , .
Мускаринові холінорецептори. Відносяться до сімейства мембранних рецепторів, пов'язаних СG-білками. Методом молекулярного клонування було встановлено, що є 5 типів М-холінорецепторів, які можуть бути об'єднані в 2 групи:
Сімейство М1. М3. М5 -холінорецепторов - пов'язано сGq -белком і передає сигнал на фосфоліпазу С, яка гідролізує фосфатидилинозитол біфосфат (PIP2) до инозитол трифосфата (IP3) і діацілгліцерола (DAG). У дальнейшемIP3 забезпечує мобілізацію іонів кальцію з внутрішньоклітинних депо і активацію кальцій-залежних ферментів, аDAGактівірует протеїн С, яка фосфорилирует ряд внутрішньоклітинних білків, змінюючи їх активність.
Сімейство М2 і М4 рецепторів пов'язано СGI -белкамі, які знижують активність аденілатциклази, а через-субодиниці ці білки активують К + -канали і блокують роботу Са 2+ -каналів клітини.
Детальна характеристика холинорецепторов, а також специфічних ефекти їх активації представлені в таблиці 2.
Основні етапи холінергічної передачі та їх фармакологічна корекція
1. Синтез і депонування медіатора. Ацетилхолін синтезується в пресинаптичних закінченнях з ацетил-КоА і холіну. У цитоплазмі пресинаптичного закінчення міститься велика кількість мітохондрій, тут шляхом окисного декарбоксілірованія-кетокислот синтезується ацетил-КоА. Холін надходить в клітку ззовні завдяки спеціальному трансмембранному переносники. Транспорт холіну в нейрон пов'язаний з переносом іонів натрію і може бути блокований геміхоліном.
Таблиця 2. Порівняльна характеристика холинорецепторов клітини.
Примітка: -бунгаротоксін - отрута тайванської гадюки Bungarismulticintus і кобри Najanaja.
АВУ - атріовентрикулярний вузол
САУ - Синоаурикулярна вузол
Синтез ацетилхоліну проводить особливий фермент холінацетилтрансферази, шляхом ацетилювання холіну. Утворився ацетилхолін надходить в везикули за допомогою антіпортера переносника в обмін на протон. Робота цього переносника може бути заблокована векзаміколом. Зазвичай в кожній везикул міститься від 1.000 до 50.000 молеукл ацетилхоліну, а загальне число везикул в пресинаптическом закінчення досягає 300.000.
2. Виділення медіатора. Під час фази спокою, через пресинаптичних мембрану виділяються поодинокі кванти медіатора (виливається вміст 1 везикули). Одна молекула ацетилхоліну здатна викликати зміну потенціалу мембрани всього на 0,0003 мВ, а то кількість, яке міститься в 1 везикули - на 0,3-3,0 мВ. Такі мініатюрні зрушення не викликають розвитку біологічної відповіді, але підтримують фізіологічну реактивність, тонус тканини-мішені.
Активація синапсу відбувається в той момент, коли на пресинаптичних мембрану приходить потенціал дії. Під впливом потенціалу мембрана деполяризуется і це викликає відкриття воротного механізму повільних кальцієвих каналів. Через ці канали іони Са 2+ надходять в пресинаптичне закінчення і взаємодіють з особливим білком в мембрані везикул - сінаптобревіном (VAMP). Сінаптобревін переходить в активований стан і починає виконувати роль своєрідного «гачка» або якоря. Цим якорем везикули фіксуються до пресинаптичної мембрани в тих місцях, де лежать особливі білки -SNAP-25 і сінтаксін-1. В подальшому ці білки ініціюють злиття мембрани везикул з мембраною аксона і виштовхують медіатор в синаптичну щілину подібно до поршня насоса. При проходженні потенціалу дії через пресинаптичних мембрану одночасно спустошуються 2.000-3.000 везикул.
Схема 4. Передача сигналу в холинергическом сінапсе.ХАТ - холінацетилтрансферази, В1 тіамін, Ach- ацетилхолін, М1-Хр - М1-холінорецептори, АХЕ - ацетилхолінестеразою, ФЛС - фосфоліпаза С, PIP2- фосфатидилинозитол біфосфат, IP3- инозитол трифосфат, DAG- диацилглицерол, PkC- протеинкиназа С, Б - білок-фермент, Б-РО4- фосфорілірованний форма білка-ферменту.
Процес виділення медіатора може бути порушений під впливом ботулотоксину (токсин бактерій Clostridiumbotulinum). Ботулотоксин викликає протеоліз білків, що беруть участь у виділенні медіатора (SNAP-25, сінтаксін, сінаптобревін) .-латротоксін - отрута павука «чорна вдова» зв'язується з белкомSNAP-25 (нейрексіном) і викликає спонтанний масивний екзоцитоз ацетилхоліну.
3. Розвиток біологічної відповіді. У синаптичної щілини шляхом дифузії ацетилхолін надходить до постсинаптичні мембрані, де активує холінорецептори. При взаємодії з Н-холинорецепторами відбувається відкриття натрієвих каналів і на постсинаптичні мембрані генерується потенціал дії.
У тому випадку, якщо ацетилхолін активує М-холінорецептори, сигнал передається через систему G-білків на фосфоліпазу С, іонні канали К + і Са 2+ і все це призводить в кінцевому підсумку до зміни поляризації мембрани, процесів фосфорилювання внутрішньоклітинних білків.
Крім постсинаптичної мембрани ацетилхолін може впливати на холінорецептори пресинаптичної мембрани (М1 і М2). При активації ацетилхолином М1 -пресінаптіческого рецептора виділення медіатора посилюється (позитивний зворотний зв'язок). Роль М2 -холінорецепторов на пресінапетіческой мембрані недостатньо ясна, вважають, що вони можуть гальмувати секрецію медіатора.
Розвиток біологічної відповіді можна викликати при введенні лікарських речовин, які стимулюють холінорецептори або запобігти, якщо ввести засоби, які блокують ці рецептров. Вплинути на розвиток ефекту можна і не зачіпаючи рецептори, а впливаючи лише на пострецепторних механізми:
Токсин кашлюку палички може активувати Gi -белок і знижувати активність аденілатциклази на зачіпаючи М-холінорецептор;
Токсин холерного вібріона може активувати Gs -белок і підвищувати активність аденілатциклази;
Дітерпени форсколин з рослини Coleusforskohlii здатний безпосередньо активувати аденілатциклазу в обхід рецепторів і g-білків.
4. Закінчення дії медіатора. Час існування ацетилхоліну в синаптичної щілини становить всього 1 мс, після чого він піддається гідролізу до холіну і залишку оцтової кислоти. Оцтова кислота швидко утилізується в циклі Кребса. Холін в 1.000-10.000 раз менш активний, ніж ацетилхолін, 50% його молекул піддаються зворотному захопленню в аксон для ресинтезу ацетилхоліну, інша частина молекул включається до складу фосфоліпідів.
Гідроліз ацетилхоліну здійснює особливий фермент - холінестераза. В даний час відомо 2 його ізоформи:
Ацетилхолінестеразою (AChE) або справжня холінестераза - здійснює високоспецифічний гідроліз ацетилхоліну і локалізується на постсинаптичні мембрані холинергических синапсів.
Бутирилхолінестераза (ButChE) або псевдохолінестеразой - здійснює нізкоспеціфічний гідроліз ефірів. Локалізується в плазмі крові і перісінаптіческом просторі.
Порівняльна характеристика цих ферментів представлена в таблиці 3.
Таблиця 3. Порівняльна характеристика холінестераз.