|
|
Материалы по теме « АДРЕНЕРГИЧЕСКИЕ СИНАПСЫ».
Кафедра молекулярной фармакологии и радиобиологии медико-биологического факультета Российского государственного медицинского университета
(Подготовила проф. Карева Е.Н.)
Катехоламины (дофамин, норадреналин (НА) и адреналин (А)) - группа естественных аминов имеющих общую основу - группу катехола (бензольное кольцо с двумя гидроксильными группами) с прикрепленной аминогруппой. Катехоламины не проникают через ГЭБ. НА синтезируется в окончаниях симпатических нервных волокон. А синтезируется в мозговом веществе надпочечников.
Синтез. Исходным продуктом для биосинтеза катехоламинов (КА) является фенилаланин и тирозин. Фенилаланин гидроксилируется, превращаясь в тирозин. Стадией, ограничивающей скорость всего синтеза, является гидроксилирование тирозина Тирозин-гидроксилазой (тирозин-3-монооксидаза, Fe++(альфа-дипиридил – блок фермента через железо)) с образованием дофа (L-дигидроксифенилаланин). Кофактор реакции - тетрагидробиоптерин. Регуляции тирозин-гидроксилазы - ингибирование КА по принципу обратной связи: КА конкурируют с ферментом за птеридиновый кофактор, образуя с последним шиффово основание. Тирозин-гидроксилаза конкурентно ингибируется рядом производных тирозина, в том числе альфа-метилтирозином (блокада избыточной продукции КА при феохромоцитоме). Фермент активируется (фосфорилирование – ПК-А, ПК-С) при стимуляции симп. нейронов или клеток мозгового в-ва. надпочечников + отсроченная активация экспрессии гена ТГ.
Следующая стадия: ДОФА декарбоксилируется образуя дофамин. В отличие от тирозин-гидроксилазы, обнаруживаемой лишь в тканях, способных синтезировать КА, ДОФА- декарбоксилаза присутствует во всех тканях. Кофактор - пиридоксальфосфат. Реакция конкурентно ингибируется соединениями, напоминающими L-ДОФА, например альфа- метил-ДОФА. Галоидзамещенные соединения образуют с L-ДОФА шиффово основание и также ингибируют реакцию декарбоксилирования. Альфа-метил-ДОФА и другие родственные соединения, такие, как 3-гидрокситирамин, альфа-метилтирозин и метараминол, используются для лечения некоторых форм гипертонии. Антигипертензивное действие этих метаболитов обусловлено, по-видимому, их способностью стимулировать альфа-адренергические рецепторы кортикобульбарной системы в ЦНС, что приводит к уменьшению активности периферических симпатических нервов и снижению артериального давления.
Дофамин-бета-гидроксилаза (ДБГ) - оксидаза со смешанной функцией, катализирующая превращение дофамина в норадреналин. ДБГ использует аскорбат в качестве донора электронов, а фумарат - в качестве модулятора; в активном центре фермента содержится медь. ДБГ локализуется в хромафинных гранулах. ДБГ высвобождается из клеток мозгового слоя надпочечников и нервных окончаний вместе с норадреналином, но (в отличие от последнего) не подвергается обратному захвату нервными окончаниями. Дефицит фермента у человека – гипотензия, птоз век, повышение в плазме дофамина. У мышей – 90% эмбр. летальность.
Растворимый фермент фенилэтаноламин - N-метилтрансфераза (ФNMT) катализирует N-метилирование НА с образованием А в цитозоле адреналин-продуцирующих клетках мозгового слоя надпочечников (и некоторых адреналинсодержащих нейронах ствола мозга, а также экспрессируется в сердце и легких). Синтез ФNMT зависит от рН и стимулируется глюкокортикоидными гормонами, проникающими в мозговой слой по внутринадпочечниковой портальной системе. Эта система обеспечивает в 100 раз большую концентрацию стероидов в мозговом слое, чем система артериальной крови. Столь высокая их концентрация в надпочечниках, по-видимому, необходима для индукции ФNMT.
НА находится в нервных окончаниях в виде 3-х фракций:Стабильная фракция (депонированная) - прочно связанная с АТФ.Лабильная фракция, связанная с белком непрочно. Свободная фракция. Между фракциями существуют динамическое равновесие. Синтез продолжается 12 дней.
Синаптический пузырек (хромаффинная гранула) - кроме КА (21% сухого веса), аскорбат, АТФ, белки – хромогранины, дофамин-бета-монооксигеназа, энкефалины, нейропептид γ.
Транспорт КА внутрь синаптического пузырька осуществляется за счет везикулярного транспортера аминов (VMAT-2) – АТФ зависимая протон-транслоказа. Везикулярный транспорт сравнительно неизбирателен – НА, А, дофамин, серотонин. Подавляется резерпином.
Основной путь выделения НА в синаптическое пространство – экзоцитоз. Этот процесс зависит от кальция и подобно другим процессам экзоцитоза стимулируется Н-холинергическими и бета-адренергическими агентами и ингибируется альфа-адренергическими агентами. Деполяризация окончания нейрона (активация Н-ХР на пресинаптической мембране) - вход Са++ через потенциал-зависимые каналы - активируются белки мембраны симп. пузырька (VAMPs- синаптобревин) и пресинаптической мембраны (SNAP – синтаксин, SNAP-25) – экзоцитоз. Все содержимое синаптического пузырька оказывается в синаптическом пространстве. Нейропептид Y активирует собственные рецепторы (Y1-Y5), которые являются GPSR на постсин.мембране и Y2 – на пресинаптической. Метаболизм - пептидазы. АТФ активирует Р2Х (1-7) – рецепторы - ионные каналы и Р2У (GPSR) ан постсинаптической мембране. Метаболизм – нуклеотидазы + аденозин – Р1 рецепторы на пресинаптической мембране.
Пресинаптические альфа2-АР (2а и 2с), Y2, Р1 – отрицательная обратная регуляция высвобождения медиаторов, в т.ч. НА (аналогично пресинаптическим М2 и М4 ХР).
НА в синаптическом простанстве:
• связь с Рецептором
• обратный захват (а.везикулярный транспорт; б. метаболизм (МАО и КОМТ)
• Диффузия - через кровеносное русло попадает в печень, где происходит их разрушение с образованием сложных эфиров серной и глюкуроновой кислот. Часть медиатора разрушается с образованием адренохрома и адренолитина.
Основным фактором завершения действия КА служит обратный захват медиатора в пресинаптические нервные окончания (87% НА – нейрональный захват, 5% экстранейрональный захват и 8% диффузия). Обратный захват медиаторов препятствует истощению пресинаптических запасов медиатора во время ритмической активности. Транспортные системы (как везикулярный захват, так и системы обратного захвата) относятся к семейству белков 12 раз пересекающих мембрану. Специфичность мембранных переносчиков выше, чем везикулярных. Na+-зависимые, селективно блокируются кокаином и трициклическими антидепрессантами (имипрамин). Транспортер НА (NET – кроме пресинаптической мембран, есть в надпочечниках (хромаффинные клетки), печени (эндотелий капилляров), плаценте (синцитиотрофобласт)). NET –высокая специфичность к НА.Транспортер дофамина - DAT - в желудке (париетальные и эндотелиальные клетки), панкреас (протоки), почках (эндотелий)). В отличие от симпатических нервов мозговой слой надпочечников лишен механизма обратного захвата и запасания выделившихся катехоламинов. Секретируемый надпочечниками А попадает в печень и скелетные мышцы и быстро метаболизируется. КА циркулируют в цитоплазме в слабоассоциированном с альбумином виде. Период полужизни составляет 10-30 с.
Экстранейрональный захват - низкое сродство к НА, более высокое к А, и максимальное к изопреналину. Представлен транспортерами органических ионов, блокируется изоцианинами, кортикостероном метанефрином, феноксибензамином. Экстранейрональный захват не блокируется имипрамином и кокаином.
КА – метаболизм - моноаминоксидаза и катехол-О-метилтрансфераза, но даже одновременная блокада обоих путей не ведет к увеличению длительности воздействия медиатора. МАО (ассоциирована с внешней мембраной митохондрий) и КОМТ (цитозоль) широко представлены в организме, наибольшие концентрации в печени и почках. Мало КОМТ в симпатических нервных волокнах на периферии и пресинаптических в ЦНС (много в постсинаптических и глии). В почках КОМТ - в эпителиальных клетках проксимальных трубочек, где синтезируется дофамин и реализует свою местную диуретическую и натрийуретическую активность. МАО - окислительное дезаминирование. Ингибиторы МАО – паргилин и ниаламид – повышают концентрацию НА, дофамина и серотонина в мозге - терапия б-ни Паркинсона и депрессии памяти. КОМТ (катехол-О-метил-трансфераза) - блокируется пирагамолом. Ингибиторы КОМТ – энтакапон и токапон – эфф. при Паркинсонизме.
Фармакологическая регуляция адренергической передачи
1) Биосинтез медиатора. (Блокирует -метилтирозин)
2).Депонирование. (Блокирует метараминол,резерпин).
3).Высвобождение медиатора (Са++-зависимый экзоцитоз). (Блокирует гуанетидин).
4).Взаимодействие медиатора с рецепторами. (Литики, миметики).
5).Инактивация медиатора. (Ингибиторы ферментов; обратный захват – нейрональный (имизин, амитриптилин, кокаин), экстранейрональный – (метанефрин, феноксибензамин)).
Адренорецепторы. Группа адренорецепторов неоднородна. Алквист в 1948 году предложил использовать обозначения альфа- и бета для рецепторов КА, активация которых приводит соответственно к сокращению (альфа) и расслаблению (бета) гладких мышц. Исключение составляют мышцы ЖКТ – активация обоих видов рецепторов обычно вызывает их расслабление. Каждый тип имеет два подтипа. Все адренергические рецепторы имеют классическую для рецепторов, сопряженных с G-белками, структуру - 7 трансмембранных доменов с N-концом полипептида снаружи и с С-концом - внутри клетки
a1-Адренорецепторы. Различают 3 подтипа.
альфа1А (560Аа),>предминантный рецептор вазоконстрикции б-ва сосудов: мезентеральных, печени, селезенки, почек, легких, эпикардиальных сердечных, молочных желез; вен. Кроме того локализация: мозжечек, кора ГМ, простата, легкие; гладкие мышцы ЖКТ, УГТ. Эффекты активации:
· Вместес с альфа1В – гипертрофия сердечной мышцы.
• Гиперполяризация и расслабление мышц ЖКТ,
• сокращение мышц УГТ.
• Гликогенолиз, глюконеогенез.
альфа1В (515Аа): почки, селезенка, легкие, кора ГМ, сосуды. Преимущественный тип в сердце. Доказанный эффект активации - наряду с альфа1А – гипертрофия сердечной мышцы
альфа1D (466Аа): тромбоциты, кора ГМ, простата, гиппокамп, аорта, коронарные артерии. Отвечает за вазоконстрикцию аорты и коронарных артерий
В целом активация Альфа-1- АР:
• Сосуды (чревные, кожи, слизистых) – сокращение;
• Радиальная мышца радужки – сокращение;
• Сердце – положительный инотропный эффект
• Мочеточник -1А- Спазм;
• Семявыводящий проток-1А-Спазм.
• Печень – гликогенолиз,
• Гладкие мышцы ЖКТ - гиперполяризация, расслабление
ММД. Все альфа1-рецепторы стимулируют фосфоинозитидный обмен (высвобождение Са++ из внутриклеточного депо - ИФ3). В зависимости от клеточного контекста (наличие и соотношение в клетке представителей системы вторичных посредников) увеличение внутриклеточного Са++ приводит: 1. к сокращению через активацию кальмодулинзависимых ферментов (киназа легких цепей миозина) - б-во вазомиоцитов и гл\мышечных органов; 2. или релаксации за счет активации Са++-зависимых К+-каналов в гл/м ЖКТ и гиперполяризации.
Кроме того активация альфа1-АР сопровождается: стимуляцией ФЛА2 – арахидонат – ПГ и лейкотриены; ФЛД – ФХ на фосфатидную кислоту, которая сама высвобождает Са++ из внутриклеточных депо + метаболит ДАГ; активация МАРК и других киназ (PI3-киназа) – рост и пролиферация. Длит стимуляция альфа1-АР – гипертрофия кардиомиоцитов и гл/мышечных клеток сосудов.
Селективный антагонист альфа1-рецепторов- празозин.
a2-адренорецепторы. В отличие от первого типа локализованы не только на пост-, но и на пресинаптической мембране и внесинаптически. Различают 3 подтипа. Пресинаптические a2-адренорецепторы по принципу отрицательной обратной связи регулируют высвобождение норадреналина.
альфа2А (450Аа, 10 хромосома): тромбоциты, кора ГМ, спинной мозг, симпатические нейроны, вегетативные ганглии; бета-клетки панкреас. Эффекты активации: агрегация, ингибиторный ауторецептор; вазоконстрикция; отвечает за антиноцицептивный, седативный, гипотензивный и гипотермический эффекты центральных альфа2-агонистов (клонидин), снижение секреции инсулина.
альфа2В (450Аа, 2 хромосома): печень, почки, сосуды. Доказано: вазоконстрикция
альфа2С (461Aa, 4 хромосома): кора ГМ, вентральный и дорзальный стриатум и гиппокамп, надпочечники. Эффекты активации: модуляция высвобождения дофамина; основной тормозной рецептор мозгового слоя надпочечников
В целом активация Альфа2АР:
• сосуды – уменьшение просвета;
• тромбоциты - агрегация
• адипоциты – ингибирование липолиза
• бета-клетки поджелудочной железы – ингибирование секреции инсулина
• симпатические ганглии - гиперполяризация
• пресинаптические – отрицательная ауто- и гетерорегуляция высвоб.медиаторов (НА, серотонин, дофамин, АХ).
ММД. Все альфа2-рецепторы ингибируют аденилатциклазу. В зависимости от клеточного контекста происходит либо активация процессов (сокращение, агрегация), либо их торможение (снижение секреции, торможение ганглионарного проведения, отрицательная ауторегуляция). В случае активации процессов: цАМФ в гл\мышечной клетке осуществляет сдерживающую сокращение функцию через цАМФ-зависимую протеинкиназу (ПК-А), которая фосфорилируя киназу легких цепей миозина инактивирует ее. Альфа2-АР связан с Gi белком, который при активации рецептора диссоциирует на альфа- и бета-гамма субъединицы. Альфа ингибирующая связывается с аденилатциклазой и снижает ее активность. Тем самым, снимается тормозной сигнал в регуляции сокращения. Основной эффект сужение кровеносных сосудов. В случае торможения процессов: альфа2А-АР - Gi-белок-зависимое (бета-гамма) активирование К+-каналов, гиперполяризация; альфа2А- и альфа2В-рецепторы - Gi-белок зависимое ингибирование Cа++-каналов.
Кроме того показано, что активация альфа2-АР сопряжена с усилением Na+\Н+ обмена, стимуляцией ФЛ-Сбета2, мобилизацией арахидоновой к-ты. В дополнение альфа2-АР активируют МАРК через бета-гамму Gi. Активируются тирозинкиназы рецепторов ростовых факторов.
Селективный антагонист альфа2-рецепторов – иохимбин и раувольфцин.
b1-Адренорецепторы обнаруживаются преимущественно в клетках сердца и тонкого кишечника.
Бета- 1 – АР (477Аа)
• сердце – положительный ино- и хронотропный эффекты
• адипоциты- липолиз
• ЮГА – увеличение секреции ренина
• гладкие мышцы ЖКТ- расслабление
• эпифиз - усиление синтеза мелатонина
• слюнные железы - усиление секреции
все бета-рецепторы активируют аденилатциклазу
ММД. Активация бета1-АР в сердце через Gs аденилатциклазы приводит к открытию протеинкиназаА-зависимых Са++ каналов – усиление сокращения, проведения, возбудимости. В тонком кишечнике – фосфорилирование киназы легких цепей (см. альфа2АР) – релаксация.
b2-адренорецепторы (413Аа) Основные эффекты активации:
• расширение кровеносных сосудов;
• расслабление гладких мышц бронхов;
• снижение тонуса и ритмической сократительной активности миометрия;
• кроме того: гладкие мышцы кишечника – расслабление; глаз - расширение зрачка; b-клетки островков панкреас - усиление секреции инсулина; тироциты – стимуляция секреции гормонов; адипоциты- липолиз; гепатоциты- гликогенолиз; скелетные мышцы – гликогенолиз, сокращение;
• пресинаптические -> *+* обратная связь выделения НА.
ММД. В гладких мышцах – цАМФ-зависимое фосфорилирование киназы легких цепей миозина – ее инактивация – релаксация. В скелетных мышцах и кардиомиоцитах Gs прямо активирует Са++ каналы – увеличение концентрации Са++ в клетке - сокращение. Стимуляция бета2-АР вызывает преходящее увеличение ЧСС с дальнейшим длительным снижением. Коклюшный токсин (блок Gi) снимает отрицательное хронотропное действие бета2-активации.
Следует иметь в виду, что преимущественная локализация тех или иных бета-адренорецепторов приводится для упрощения материала. Вместе с тем во многих тканях сосуществуют оба типа рецепторов. Так, например, показано, что в сердце человека и ряда животных наряду с бета1-адренорецепторами имеется значительное содержание и бета2-адренорецепторов. С другой стороны, в бронхах, помимо бета2-адренорецепторов, обнаружены также бета1-адренорецепторы. Норадреналин действует преимущественно на иннервируемые бета1-адренорецепторы, а адреналин, находящийся в крови, - на бета2-адренорецепторы, не имеющие иннервации. Этим объясняется и то, что нейротропные эффекты реализуются в основном через бета1-адренорецепторы посредством норадреналина, а гуморальные влияния, например, циркулирующего адреналина - за счет бета2-адренорецепторов.
b3-адренорецепторы – преимущественная локализация – адипоциты. Эффект активации – липолиз. Практически не чувствительны к бета-адреноблокаторам. Полиморфизм гена рецептора связан с ожирением и диабетом 2-го типа.
Литература.
1. Машковский М.Д. Лекарственные средства, М., “Медицина”, 2000.
2. П.В.Сергеев, П.А.Галенко-Ярошевский, Н.Л.Шимановский. Очерки биохимической фармакологии, «Фармаединфо», 1996
3. Hess G.P. Regulation of intracellular signal transmition. New approaches to chemical kinetic measurments. In “Proc. NATO Adv. Nicotinic Acetilcholini receptor”, pp 159-176., 1986.
4. Сергеев П.В., Шимановский Н.Л., Петров В.И., Рецепторы, Москва-Волгоград., “Семь ветров ” 1999, стр. 56-85.
5. Харкевич Д.А. Фаракология, М., 2002
The pharmacological basis of therapeutics – Goodman&Gylman’s (11 ed), 2006.
|
| |
