МУСКАРИНОВИ РЕЦЕПТОРИ: СТРУКТУРА, ВИДОВЕ И ТЕХНИТЕ ФУНКЦИИ, АНТАГОНИСТИ - БИОЛОГИЯ - 2024

На мускаринови рецептори са молекули, които медиират действията на ацетилхолин (ACh) и са разположени в постсинаптичната мембрана на синапси в които споменатите невротрансмитер се освобождава; името му идва от чувствителността му към алкалоида мускарин, произведен от гъбата Amanita muscaria.

В централната нервна система има няколко невронни сборки, чиито аксони освобождават ацетилхолин. Някои от тях се оказват в самия мозък, докато повечето съставят двигателните пътища за скелетния мускул или ефекторните пътища на автономната нервна система за жлезите и сърдечните и гладките мускули.

Неврорецепторът ацетилхолин по време на синапса и съответните му рецептори в постсинаптичната мембрана (Източник: потребител: Pancrat чрез Wikimedia Commons)

Ацетилхолинът, отделен в нервно-мускулните кръстовища на скелетния мускул, активира холинергичните рецептори, наречени никотинови рецептори, поради тяхната чувствителност към алкалоидния никотин и които също се намират в ганглионните синапси на автономната нервна система (ANS).

Постганглионните неврони на парасимпатиковото разделение на тази система упражняват своите функции, като освобождават ацетилхолин, който въздейства върху мускариновите холинергични рецептори, разположени върху мембраните на ефекторните клетки, и предизвиква електрически модификации в тях поради промени в пропускливостта на техните йонни канали.

Химична структура на невротрансмитер ацетилхолин (Източник: NEUROtiker през Wikimedia Commons)

структура

Мускариновите рецептори принадлежат към семейството на метаботропните рецептори, термин, който обозначава онези рецептори, които не са правилно йонни канали, а по-скоро протеинови структури, които, когато се активират, задействат вътреклетъчните метаболитни процеси, които променят активността на истинските канали.

Терминът се използва за разграничаването им от йонотропните рецептори, които са истински йонни канали, които се отварят или затварят при директното действие на невротрансмитера, както е в случая с никотиновите рецептори, споменати в нервно-мускулните плочи на скелетния мускул.

В рамките на метаботропните рецептори, мускариновите рецептори са включени в групата, известна като рецептори, свързани с G-протеин, тъй като в зависимост от вида им действието им се медиира от някои варианти на споменатия протеин, като Gi, инхибитор на аденилциклазата и Gq или G11, които активирайте фосфолипаза С (PLC).

Мускариновите рецептори са дълги интегрални протеини на мембраната; Те имат седем трансмембранни сегмента, съставени от алфа спирали, които последователно пресичат мембранния липиден двуслоен. Вътре, от страна на цитоплазмата, те се свързват със съответния G протеин, който трансдуцира лиганд-рецепторното взаимодействие.

Видове мускаринови рецептори и техните функции

Най-малко 5 вида мускаринови рецептори са идентифицирани и обозначени с буквата М, последвана от число, а именно: М1, М2, М3, М4 и М5.

М1, М3 и М5 рецепторите образуват М1 семейството и се характеризират с връзката си с Gq или G11 протеини, докато рецепторите М2 и М4 са от семейство М2 и са свързани с Gi протеина.

- М1 приемници

Те се намират главно в централната нервна система, в екзокринните жлези и в ганглиите на автономната нервна система. Те са свързани с протеин Gq, който активира ензима фосфолипаза С, който превръща фосфатидил инозитол (PIP2) в инозитол трифосфат (IP3), който освобождава вътреклетъчния Са ++, и диацилглицерол (DAG), който активира протеин киназата С.

- M2 приемници

Те се намират главно в сърцето, главно в клетките на синоатриалния възел, върху които действат, намалявайки честотата на разреждане, както е описано по-долу.

Сърдечен автоматизъм

М2 рецепторите са изследвани в по-голяма дълбочина на нивото на синоатриалния (SA) възел на сърцето, място, където обикновено се проявява автоматичността, която периодично произвежда ритмичните възбуждания, отговорни за сърдечната механична активност.

Клетките на синоатриалния възел след всеки потенциал за действие (AP), който задейства сърдечна систола (свиване), реполяризират и се връщат на нивото от около -70 mV. Но напрежението не остава при тази стойност, а се подлага на прогресивна деполяризация до прагово ниво, което задейства нов потенциал за действие.

Тази прогресивна деполяризация се дължи на спонтанни промени в йонни токове (I), които включват: намаляване на изход K + (IK1), поява на входен ток Na + (If) и след това вход на Ca ++ (ICaT), докато тя достига прага и се задейства друг Ca ++ ток (ICaL), отговорен за потенциала на действие.

Ако изходът на K + (IK1) е много нисък и входните токове Na + (Ако) и Ca ++ (ICaT) са високи, деполяризацията става по-бързо, потенциалът на действие и свиването се появяват по-рано, а честотата сърдечната честота е по-висока. Обратните модификации в тези токове понижават честотата.

Метаботропните промени, предизвикани от норепинефрин (симпатик) и ацетилхолин (парасимпатик), могат да променят тези течения. CAMP директно се активира Ако каналите, протеин киназата A (PKA) фосфорилира и активира Ca ++ каналите на ICaT, а βγ групата на Gi протеин активира K + изхода.

Мускариново действие М2

Когато ацетилхолинът, освободен от постганглионните окончания на сърдечните вагални (парасимпатикови) влакна, се свързва с М2 мускариновите рецептори на клетките на синоатриалния възел, αi субединицата на Gi протеина обменя своя БВП за GTP и се отделя, освобождавайки блока. βγ.

Суединицата αi инхибира аденилциклазата и намалява продукцията на cAMP, което намалява активността на каналите If и PKA. Този последен факт намалява фосфорилирането и активността на Са ++ каналите за ICaT; резултатът е намаляване на деполяризиращите токове.

Групата, образувана от βγ субединици на Gi протеина, активира външен K + ток (IKACh), който има тенденция да противодейства на входовете на Na + и Ca ++ и понижава скоростта на деполяризация.

Общият резултат е намаляване на наклона на спонтанната деполяризация и намаляване на сърдечната честота.

- M3 приемници

Мускаринов М3 рецептор схематично (Източник: Takuma-sa чрез Wikimedia Commons)

Те могат да бъдат открити в гладката мускулатура (храносмилателна система, пикочен мехур, кръвоносни съдове, бронхи), в някои екзокринни жлези и в централната нервна система.

Освен това те са свързани с Gq протеин и на белодробното ниво могат да причинят бронхоконстрикция, докато действат върху съдовия ендотел, те отделят азотен оксид (NO) и причиняват вазодилатация.

- M4 и M5 приемници

Тези рецептори са по-малко характеризирани и изучени от предишните. Съобщава се за присъствието му в централната нервна система и в някои периферни тъкани, но функциите му не са ясно установени.

антагонисти

Универсалният антагонист на тези рецептори е атропин, алкалоид, извлечен от растението Atropa belladonna, който се свързва с тях с висок афинитет, който представлява критерий за разграничаването им от никотиновите рецептори, които са нечувствителни към тази молекула.

Има голям брой други вещества-антагонисти, които се свързват с различни видове мускаринови рецептори с различен афинитет. Комбинацията от различни стойности на афинитет за някои от тях служи точно за включването на тези рецептори в една или друга от описаните категории.

Частичен списък на други антагонисти включва: пирензепин, метоктрамин, 4-DAMP, химбазин, AF-DX 384, тритритрамин, дарифенацин, PD 102807, AQ RA 741, pFHHSiD, MT3 и MT7; токсини, които се съдържат в отровите на зелените и черните мамби, съответно.

М1 рецепторите например имат висока чувствителност към пирензепин; М2 чрез триптрамин, метоктрамин и химбазин; M3s от 4-DAMP; М4 са тясно свързани с токсина MT3, а също и с химбацин; M5 са много подобни на M3, но по отношение на тях те са по-малко свързани с AQ RA 741.

Препратки

1. Ganong WF: Невротрансмитери и невромодулатори, в: Преглед на медицинската физиология, 25 изд. Ню Йорк, Образование McGraw-Hill, 2016.
2. González JC: Роля на мускариновите рецептори в модулирането на GABAergic предаването в хипокампуса. Памет, за да се квалифицира за степен на лекар. Автономен университет в Мадрид. 2013.
3. Guyton AC, Hall JE: Ритмично възбуждане на сърцето, в: Учебник по медицинска физиология, 13-то издание; AC Guyton, JE Hall (eds). Филаделфия, Elsevier Inc., 2016.
4. Piper HM: Herzerregung, в: Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31-то издание; RF Schmidt et al. (Eds). Хайделберг, Springer Medizin Verlag, 2010.
5. Schrader J, Gödeche A, Kelm M: Das Hertz, в: Physiologie, 6th ed; R Klinke et al (eds). Щутгарт, Georg Thieme Verlag, 2010.
6. Siegelbaum SA, Clapham DE, Schwartz JH: Модулация на синаптичната трансмисия: Втори пратеници, В: Принципи на нервната наука, 5-то издание; E Kandel et al. (Eds). Ню Йорк, McGraw-Hill, 2013.