Лекция 13. ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА, ВЛИЯЮЩИЕ НА ХОЛИНЕРГИЧЕСКИЕ СИНАПСЫ. ХОЛИНОМИМЕТИКИ ФУНКЦИИ ХОЛИНЕРГИЧЕСКИХ СИНАПСОВ
Холинергические синапсы локализованы в ЦНС (здесь ацетилхолин регулирует моторику, пробуждение, память, обучение), а также в вегетативных ганглиях, мозговом слое надпочечников, области каротидных клубочков, скелетных мышцах и внутренних органах, получающих постганглионарные парасимпатические волокна.
В скелетных мышцах синапсы занимают 0,1% поверхности сарколеммы и изолированы друг от друга. В верхнем шейном ганглии около 100 000 синапсов сосредоточены в объеме 2-3 мм3.
Ацетилхолин синтезируется в аксоплазме холинергических окончаний из ацетил-КоА (митохондриального происхождения) и незаменимого аминоспирта холина при участии фермента холинацетилтрансферазы (холинацетилазы). Иммуноцитохимический метод определения этого фермента позволяет установить локализацию холинергических нейронов.
Ацетилхолин депонируется в синаптических пузырьках (везикулах) в связи с АТФ и нейропептидами (вазоактивным интестинальным пептидом, нейропептидом Y). Транспорт в синаптические пузырьки обеспечивается энергией электрохимического протонного градиента. Ацетилхолин квантами выделяется при деполяризации пресинаптической мембраны и активирует холинорецепторы. В окончании двигательного нерва находится около 300 000 синаптических пузырьков, в каждом из них депонировано от 1000 до 50 000 молекул ацетилхолина.
Весь ацетилхолин, находящийся в синаптической щели, очень быстро подвергается гидролизу ферментом ацетилхолинэстеразой (истинной холинэстеразой) с образованием холина и ацетата. Одна молекула медиатора инактивируется в течение 150-200 мкс (6х105 молекул за 1 мин). Ацетилхолинэстераза локализована на пре- и постсинаптической мембранах, в аксонах, дендритах, перикарионе.
Холин в 1000-10 000 раз менее активен по сравнению с ацетилхолином. Около 50% его молекул подвергается нейрональному захвату и вновь участвует в синтезе ацетилхолина. Ацетат окисляется в цикле трикарбоновых кислот и участвует в синтетических процессах.
Бутирилхолинэстераза (псевдохолинэстераза) крови и печени выполняет рудиментарную функцию: катализирует гидролиз эфиров растительного происхождения и лекарственных средств. Бутирилхолин-эстераза нейроглии участвует в центральной холинергической регуляции.
ХОЛИНОРЕЦЕПТОРЫ
Холинорецепторы по химической структуре представляют собой гликопротеины, состоящие из нескольких субъединиц. Большинство холинорецепторов являются резервными. На постсинаптической мембране в нервно-мышечном синапсе расположено до 100 млн холинорецепторов, из них не функционируют 40-99%. В холинергическом синапсе на гладкой мышце находится около 1,8 млн холинорецепторов, из них резервными являются 90-99%.
В 1914 г. Генри Дейл установил, что эфиры холина могут оказывать мускариноили никотиноподобное действие. В соответствии с химической чувствительностью холинорецепторы классифицируют на мускариночувствительные (м) и никотиночувствительные (н) (табл. 13-1). Ацетилхолин имеет гибкую молекулу, способную в различных стерео-конформациях активировать как м-, так и н-холинорецепторы.
М-холинорецепторы
Метаботропные м-холинорецепторы активируются ядом мухомора мускарином и блокируются атропином. М-холинорецепторы локализованы в нервной системе, эндотелии и внутренних органах, получающих парасимпатическую иннервацию. При активации м-холинорецепторов угнетается сердечная деятельность, сокращаются гладкие мышцы внутренних органов, расширяются сосуды, активируется секреторная функция экзокринных желез (см. табл. 9-3 в лекции 9). М-холинорецепторы ассоциированы с G-белками и имеют типичное строение: состоят из 7 доменов, пронизывающих, как серпантин, клеточную мембрану.
С помощью метода молекулярного клонирования было выделено 5 типов м-холинорецепторов.
• М-холинорецепторы: расположены в ЦНС (активируют лимбическую систему, базальные ганглии, ретикулярную формацию) и вегетативных ганглиях (вызывают поздний постсинаптический потенциал).
• М2-холинорецепторы: расположены в сердце, уменьшают ЧСС и потребность миокарда в кислороде, ухудшают атриовентрикулярную проводимость, ослабляют сокращения предсердий.
• М3-холинорецепторы:
- гладких мышц внутренних органов - вызывают сужение зрачков (миоз), спазм аккомодации, бронхоспазм, спазм желчевыводящих путей, мочеточников, сокращение мочевого пузыря, матки, усиливают перистальтику кишечника, расслабляют сфинктеры;
- экзокринных желез - вызывают слезотечение, потоотделение, обильное отделение жидкой, бедной белком слюны, секрецию бронхиальной слизи и кислого желудочного сока;
- внесинаптические - находятся в эндотелии сосудов, повышают образование сосудорасширяющего фактора - NO.
• М4- и м5-холинорецепторы имеют меньшее функциональное значение.
Таблица 13-1.Холинорецепторы
| Рецепторы
| Агонисты
| Антагонисты
| Локализация
| Функции
| Эффекторный механизм
| | Мускариночувствительные
| | | Оксотреморин
| Пирензепин
| цнс
| Контроль психических и двигательных функций, пробуждение, обучение
| Активация фосфолипазы С при участии Gq/11-белка
| | Вегетативные ганглии
| Деполяризация (поздний постсинаптический потенциал)
| | м2
| | Атропин, трипитрамин
| Сердце:
| Ингибирование аденилатциклазы при участии G.-белка, активация калиевых каналов, блокада кальциевых каналов
| | синусный узел
| Замедление спонтанной диастолической деполяризации, гиперполяризация
| | предсердия
| Укорочение потенциала действия, уменьшение сократимости
| | атриовентрикулярный узел
| Уменьшение проводимости
| | желудочки
| Незначительное уменьшение сократимости
| | м3
| | Атропин, дарифенацин
| Гладкие мышцы
| Сокращение
| Аналогичен механизму Mj-холинорецепторов
| | Экзокринные железы
| Стимуляция секреции
| | Эндотелий
| Выделение N0 и расширение сосудов
| Окончание табл. 13-1
| Рецепторы
| Агонисты
| Антагонисты
| Локализация
| Функции
| Эффекторный механизм
| | м4
| -
| Тропикамид
| Альвеолы легких
| -
| Аналогичен механизму м2-холинорецепторов
| | м5
| | | ЦНС (черная субстанция среднего мозга, гиппокамп)
| | Аналогичен механизму Mj-холинорецепторов
| | Никотиночувствительные
| | Η (нейрональные)
| Никотин, цитизин
| Азаметония бромид
| ЦНС
| Аналогичны функциям M1-холинорецепторов ЦНС
| Повышенте входа в клетки Na+, Са2+ и выхода К+
| | Вегетативные ганглии
| Быстрая деполяризация и активация постганглионарных нейронов
| | Мозговой слой надпочечников
| Секреция адреналина и норадреналина
| | Окончания каротидной ветви языкоглоточного нерва
| Рефлекторное поддержание тонуса дыхательного центра
| | Η (мышечные)
| Никотин
| Атракурия безилат, α-бунгаротоксин
| Скелетные мышцы
| Деполяризация концевой пластинки, сокращение
| М1-, м3- и м5-холинорецепторы связаны с Gq/11-белком, активируют фосфолипазу С и увеличивают синтез вторичных мессенджеров ИФ3 и ДАГ. ИФ3 стимулирует выделение Ca2+ из ЭПР, ДАГ активирует протеинкиназу C.
М2- и м4-холинорецепторы при участии Gi-белка ингибируют аденилатциклазу (тормозят синтез цАМФ); м2-холинорецепторы также блокируют вход ионов кальция и повышают калиевую проводимость.
Дополнительные эффекты м-холинорецепторов - мобилизация арахидоновой кислоты и активация гуанилатциклазы.
Н-холинорецепторы
Н-холинорецепторы чувствительны к алкалоиду табака никотину: в малых дозах никотин их активирует, в больших - блокирует. Биохимическая идентификация и выделение н-холинорецепторов стали возможны благодаря обнаружению их селективных высокомолекулярных блокаторов - α-нейротоксинов. Они содержатся в яде змей: индийской (очковой) кобры (Naja naja) и южнокитайского многополосого крайта(Bungarus multicinctus).
Н-холинорецепторы - пентамеры, образованные гомологичными субъединицами (в скелетных мышцах - α2βεδ). Субъединицы имеют вне- и внутриклеточную части, соединяются, как лепестки цветка, и образуют структуру, окружающую ионные каналы для Na+, K+ и Ca2+. Ацетилхолин и другие лиганды связываются с н-холинорецепторами в местах стыков субъединиц. В течение миллисекунд активированный н-холинорецептор повышает проницаемость канала, и через него лавинообразно устремляется поток ионов. Так, через один канал мембраны скелетной мышцы за 1 с проходит 50 000 ионов натрия.
Различают н-холинорецепторы нейронального и мышечного типа. Нейрональные н-холинорецепторы локализованы:
• в коре больших полушарий, продолговатом мозге, клетках Реншо спинного мозга, нейрогипофизе (повышают секрецию вазопрессина);
• в вегетативных ганглиях (участвуют в быстром проведении потенциалов действия с преганглионарных волокон на постганглионарные);
• в мозговом слое надпочечников (повышают секрецию адреналина и норадреналина);
• на окончаниях каротидной ветви языкоглоточного нерва (участвуют в рефлекторном тонизировании дыхательного центра).
Мышечные н-холинорецепторы повышают тонус и сократимость скелетных мышц.
Пресинаптические м-холинорецепторы тормозят, а пресинаптические н-холинорецепторы стимулируют выделение ацетилхолина из нервных окончаний.
|