 |
юБРНюБРНЛЮРХГЮЖХЪюПУХРЕЙРСПЮюЯРПНМНЛХЪюСДХРаХНКНЦХЪаСУЦЮКРЕПХЪбНЕММНЕ ДЕКНцЕМЕРХЙЮцЕНЦПЮТХЪцЕНКНЦХЪцНЯСДЮПЯРБНдНЛдПСЦНЕфСПМЮКХЯРХЙЮ Х ялххГНАПЕРЮРЕКЭЯРБНхМНЯРПЮММШЕ ЪГШЙХхМТНПЛЮРХЙЮхЯЙСЯЯРБНхЯРНПХЪйНЛОЭЧРЕПШйСКХМЮПХЪйСКЭРСПЮкЕЙЯХЙНКНЦХЪкХРЕПЮРСПЮкНЦХЙЮлЮПЙЕРХМЦлЮРЕЛЮРХЙЮлЮЬХМНЯРПНЕМХЕлЕДХЖХМЮлЕМЕДФЛЕМРлЕРЮККШ Х яБЮПЙЮлЕУЮМХЙЮлСГШЙЮмЮЯЕКЕМХЕнАПЮГНБЮМХЕнУПЮМЮ АЕГНОЮЯМНЯРХ ФХГМХнУПЮМЮ рПСДЮоЕДЮЦНЦХЙЮоНКХРХЙЮоПЮБНоПХАНПНЯРПНЕМХЕоПНЦПЮЛЛХПНБЮМХЕоПНХГБНДЯРБНоПНЛШЬКЕММНЯРЭоЯХУНКНЦХЪпЮДХНпЕЦХКХЪяБЪГЭяНЖХНКНЦХЪяОНПРяРЮМДЮПРХГЮЖХЪяРПНХРЕКЭЯРБНрЕУМНКНЦХХрНПЦНБКЪрСПХГЛтХГХЙЮтХГХНКНЦХЪтХКНЯНТХЪтХМЮМЯШуХЛХЪуНГЪИЯРБНжЕММННАПЮГНБЮМХЕвЕПВЕМХЕщЙНКНЦХЪщЙНМНЛЕРПХЙЮщЙНМНЛХЙЮщКЕЙРПНМХЙЮчПХЯОСМДЕМЙЖХЪ
ингибирование кальциевых каналов, опосредованное G-белками
|
вХРЮИРЕ РЮЙФЕ: |
Другим примером прямого взаимодействия между G-белками и ионными каналами является саморегуляция освобождения норадреналина из нейронов симпатического ганглия лягушки 26). Освобождаемый этими нейронами норадреналин не только активирует рецепторы на постсинаптических клетках-мишенях, но также действует на сами пресинаптические нервные окончания через a2-адренорецепторы (рис. 10.6А). Активация ауторецепторов (autoreceptors) ослабляет выделение медиатора (рис. 10.6В), снижая вероятность открывания N-типа кальциевых каналов (рис. 10.7). (Кальциевые каналы разделяются на несколько классов [L, Т, N, Р, Q и R] по кинетике и фармакологическим свойствам (глава 3). Освобождение медиатора из симпатических нейронов контролируется кальцием, входящим через N-тип кальциевых каналов 27).) Эксперименты с негидролизируемыми производными ГТФ выявили, что ответ на норадреналин опосредован
196 Раздел II. Передача информации в нервной системе
| Рис. 10.6. Пресинаптические ауторецепторы уменьшают освобождение медиатора. (А) Норадреналин (norepinephrine, NE), освобождаемый из симпатических нейронов, связывается с α адренорецепторами (ауторе-цепторами) на мембране нервного окончания и вызывает активацию G-белка Активный bgкомплекс связывается с кальциевыми каналами, что приводит к уменьшению входа кальция и освобождения медиатора. (В) Норадреналин уменьшает освобождение медиатора из симпатических ганглиев. В ганглии был введен радиоактивный норадреналин. Освобождение медиатора вызывалось аппликацией раствора с высокой концентрацией ионов калия (50 ммоль). Добавление в наружный раствор немеченого норадреналина (30 мкмоль) приводило к уменьшению освобождения радиоактивного норадреналина, вызываемого калиевой деполяризацией. Fig. 10.6. Presynaptic Autoreceptors Reduce Transmitter Release. (A) Norepinephrine (NE) released from sympathetic neurons combines with a2-adrenergic receptors in the terminal membrane (called autoreceptors), activating a G protein. The activated bg complex binds to calcium channels, decreasing calcium influx and so limiting further transmitter release. (B) Norepinephrine reduces the release of transmitter from sympathetic ganglia. Ganglia were loaded with radioactive norepinephrine and then enclosed in a perfusion chamber. Transmitter release was evoked by depolarization with a solution containing 50 m M potassium (light bars). Addition of 30 μM unlabeled norepinephrine to the perfusion solution (dark bar) reduced the amount of radiolabeled transmitter released in response to potassium-induced depolarization. (B after Lipscombe, Kongsamut, and Tsien, 1989.) |
G-белками. Ингибирование активности кальииевых каналов в cell-attached конфигурации наблюдается лишь тогда, когда норадреналин добавляется в регистрирующую пипетку, а не снаружи, что предполагает прямое взаимодействие между G-белками и кальциевыми каналами. При повышенной экспрессии или просто инъекции a- и bg -субъединиц в клетки было обнаружено, что кальциевые каналы N-типа блокируются bg -субъединицей 28· 29). Такой тормозный эффект является быстрым и локальным механизмом для регуляции выброса медиатора 27).
§ 3. Активация G-белками внутриклеточных вторичных посредников
Многие G-белки взаимодействуют с ионными каналами не напрямую, а через модуляцию активности ферментов, вовлеченных в цитоплазматические системы вторичных посредников: аденилатциклазы, фосфолипазы С, фосфолипазы А2, фосфодиэстеразы и фосфатидилинозитол 3-киназы. Продукты этих ферментов, в свою очередь, оказывают воздействие на мишени, которые влияют на активность ионных каналов и других внутриклеточных процессов. В отличие от быстрых и локальных ответов, вызываемых прямым взаимодействием субъединиц G-белков с ионными каналами, ответы, опосредованные цитоплазматическими системами вторичных посредников, более медленные и имеют больший радиус действия.
b -Адренорецепторы активируют кальциевые каналы через G-белки и аденилатциклазу
Одним из наиболее хорошо изученных примеров непрямой синаптической передачи, опосредованной внутриклеточными вторичными посредниками, является активация b -адренорецепторов в сердечной мышце под действием
Глава 10. Механизмы непрямой синоптической передачи 197
| Рис. 10.7. Норадреналин ингибиру ет активность кальциевых каналов. Токи через одиночные ионные каналы регистрировались в конфигурации cell-attached. Каналы активировались деполяризацией мембраны. При добавлении норадреналина в пэтч электрод амплитуда токов не изменялась, однако каналы начинали открываться реже и на более короткое время. Fig. 10.7. Norepinephrine Inhitijts Calcium Channel Activity. Single-channel currents were recorded in cell-attached patches; channels were activated with | 
a depolarizing pulse (top trace). When norepinephrine was included in the patch electrode, the unitary currents did not change in size, but channel openings were less frequent and of shorter duration. (After Lipscombe Kongsamut, and Tsien, 1989.)
|
| Рис. 10.8. Активация b-- адренорецепторов приводит к увеличению кальциевого тока в сердечной мышце. (А) Увеличение кальциевого тока, вызываемое активацией b -адренорецепторов, приводит к увеличению амплитуды и длительности потенциала действия и силы сокращения мышечных клеток сердца. (В) Вольтамперная характеристика кальциевого тока в миокардиоцитах измеренная в условиях фиксации потенциала в контроле и после добавления адреналина — агониста b -адренорецепторов. Fig. 10.8. Activation of b -Adrenergic Receptors in Cardiac Muscle Increases Calcium Current. (A) The increase in calcium current produced by activation of b -adrenergic | 
receptors, in this case by addition of 10--6 Η norepinephrine, increases action potential amplitude and duration and the tension produced by cardiac muscle cells. (B) Current-voltage relationship of calcium current in a myocardial cell measured under voltage clamp conditions in the absence and presence of 0,5 μΜ epinephrine, a b -adrenergic receptor agonist. (A after Reuter et al., 1983; В after Reuter, 1974.)
|
норадреналина 2, 30). Норадреналин вызывает учашение сердцебиения и усиление сокращений сердечной мышцы (рис. 10.8А). Увеличение сократительной силы отчасти обусловлено увеличением амплитуды и длительности фазы плато сердечного потенциала действия, что связано с увеличением лежащего в его основе кальциевого тока (рис. 10.8В). Регистрация одиночных каналов в кардиомиоцитах в конфигурации cell-attached подтвердила, что стимуляция b -адренорецепторов агонистами (норадреналином или изопротеренолом) вызывает увеличение активности кальциевых каналов (рис. 10.9). Более того, оказалось, что для получения ответа не обязательно добавлять агонист во внутрипипеточный раствор. Добавление изопротеренола в наружный раствор также вызывает увеличение активности кальциевых каналов в самом исследуемом кусочке (пэтче) мембраны, что является диагностическим тестом для ответов, опосредованных диффундирующими внутриклеточными вторичными посредниками 31, 32).
Активация b -адренорецепторов связана с увеличением кальциевой проводимости посредством внутриклеточного вторичного
198 Раздел II. Передача информации в нервной системе
|
| Рис. 10.9. Активация b -адренорецепторов вызывает увеличение активности кальциевых каналов. (А) Регистрация производилась в конфигурации cell-attached от небольшого участка мембраны, содержащего два кальциевых канала. (В) Добавление в наружный раствор изолротеренола (b -адренергический агонист) вызывает увеличение вероятности открывания кальциевого канала при деполяризации мембраны. Fig. 10.9. b- Adrenergic Agonists Cause an Increase in Calcium Channel Activity during a depolarizing pulse. (A) Recordings are from a voltage-clamped cell-attached patch. (B) Consecutive records of the activity of a patch containing two calcium channels. Addition of 14 μΜ isoproterenoL a bg adrenergic agonist to the bath causes an increase in the probability that the calcium channel will open when the cell is depolarized. (After Tsien, 1987.) |
посредника циклического АМФ (цАМФ). Как проиллюстрировано на рис. 10.10, связывание норадреналина с b -адренорецепторами на клетках сердца активирует G-белок (Gs), освобождая его a - и bg -субъединицы. В данном случае как a, так и bg -субъединицы связываются и активируют фермент аденилатциклазу; стимулирующий эффект a -субьединицы намного сильнее, чем bg -субъединицы (эффекты различных G0- и Gbg-субъединиц на различные изоформы аденилатциклазы значительно различаются 33· 34)). Аденилатциклаза превращает АТФ в цАМФ — быстро диффундирующий внутриклеточный вторичный посредник, который активирует другой фермент — цАМФ-зависимую протеинкиназу. Каталитическая субъединица этой протеинкиназы опосредует перенос фосфата с АТФ на гидроксильные группы серина и треонина в различных ферментах и каналах, таким образом модулируя их активность.
В пользу этой схемы b -адренергической стимуляции кальциевой проводимости в кардиомиоцитах свидетельствует целая серия наблюдений 2). Например, активность кальциевых каналов увеличивается под действием форсколина, ингибиторов фосфодиэстеразы, мембранопроницаемых производных цАМФ, а также при прямой внутриклеточной инъекции цАМФ. Внутриклеточная инъекция каталитической субъединицы цАМФ-зависимой протеинкиназы также приводит к увеличению кальциевых токов, в то время как инъекция избыточного количества регуляторной субъединицы или ингибиторов протеинкиназы блокирует адренергическую стимуляцию кальциевых токов. ATP g S (аналог АТФ) усиливает адренергическую активацию кальциевых каналов путем образования стабильных фосфорилированных белков, в то время как внутриклеточная инъекция фосфатаз предотвращает адренергическую стимуляцию кальциевых токов или даже приводит к ее подавлению путем удаления фосфатных групп с фосфорилированных белков.
оНХЯЙ ОН ЯЮИРС: