Utama > Hipotensi

2.1.2.2. Obat yang mempengaruhi sinapsis adrenergik

Transmisi eksitasi dari ujung saraf postganglionik sistem saraf simpatis ke sel organ efektor terutama dilakukan oleh norepinefrin. Produk awal biosintesis norepinefrin adalah asam amino esensial fenilalanin, yang dihidroksilasi di hati dan diubah menjadi tirosin (tirosin juga dapat disuplai dengan makanan). Tirosin di sitoplasma ujung saraf dioksidasi menjadi dioksifenilalanin (DOPA) dan dekarboksilasi. Dopamin yang terbentuk di beberapa struktur otak, misalnya, dalam sistem ekstrapiramidal, adalah mediator. Dengan bantuan sistem transportasi khusus, dopamin ditransfer ke vesikel, di mana dopamin hidroksilase mengubahnya menjadi norepinefrin..

Ada tiga fraksi norepinefrin di ujung saraf: dana labil, yang dilepaskan dari vesikel ke sitoplasma, dan kemudian ke celah sinaptik saat impuls saraf tiba; dana stabil (cadangan) yang bertahan sampai dana labil dari vesikel habis, dan fraksi bebas sitoplasma, yang terdiri dari norepinefrin tidak disimpan di vesikel (saat mereka jenuh). Yang terakhir ini juga diisi ulang oleh molekul mediator yang diserap kembali dari celah sinaptik ("reuptake").

Di ujung saraf, biosintesis diakhiri dengan norepinefrin. Sel adrenal kromafin memetilasi norepinefrin, mengubahnya menjadi adrenalin.

Adrenalin, norepinefrin, dopamin dan amina sejenis lainnya yang mengandung gugus oksi pada posisi 3, 4 pada cincin benzen disebut katekolamin ("katekol" berarti ortoksibenzena).

Fungsi normal dari sinaps sangat bergantung pada sistem transportasi yang mentransfer dopamin dan norepinefrin dari sitoplasma ke vesikel dan membalikkan (atau neuronal) pengambilan norepinefrin (sekitar 70%) oleh ujung adrenergik dari celah sinaptik.

Dalam sitoplasma ujung saraf, norepinefrin dihancurkan (dideaminasi) oleh monoamine oksidase (MAO), kecuali fraksi yang disimpan di vesikel, di celah sinaptik oleh katekolometil transferase (COMT). Yang terakhir juga menghancurkan katekolamin yang beredar di dalam darah.

Lokalisasi, jenis dan fungsi reseptor adrenergik. Reseptor adrenergik terletak sebagian di dalam sel organ efektor yang dipersarafi oleh serabut postganglionik dari sistem saraf simpatis, dan sebagian lagi di luar sinapsis. Bedakan (reseptor a dan b -adrenergik yang masing-masing memiliki 2 jenis - a 1, Sebuah 2 dan B 1, b 2:

Sebuah 1-reseptor adrenergik terlokalisasi dalam membran postsynaptic;

Sebuah 2-reseptor adrenergik - terletak secara prasinaps di sistem saraf pusat dan di ujung adrenergik, serta secara ekstrasynaptik di dinding vaskular.

Sebuah 1-reseptor adrenergik diwakili secara luas:

1) di dalam kapal; kegembiraan mereka mempersempit pembuluh darah, selaput lendir, rongga perut dan meningkatkan tekanan darah;

2) di otot radial iris; ketika diaktifkan, otot berkontraksi dan pupil mengembang, tetapi tekanan intraokular tidak meningkat;

3) di saluran pencernaan - eksitasi reseptor ini mengurangi nada dan motilitas usus, tetapi meningkatkan kontraksi sfingter;

4) di otot polos bronkus distal; stimulasi a 1-reseptor di daerah ini menyebabkan penurunan lumen saluran udara bagian distal.

Sebuah 2-Reseptor adrenergik, melalui mekanisme umpan balik negatif, mengatur pelepasan norepinefrin; saat eksitasi presinaptik sentral a 2-reseptor adrenergik, pusat vasomotor dihambat dan tekanan darah menurun; aktivasi presinaptik perifer a 2-reseptor adrenergik menghambat pelepasan norepinefrin ke celah sinaptik, yang menyebabkan penurunan tekanan darah. Ekstra-sinaptik a 2- reseptor adrenergik terlokalisasi di lapisan dalam pembuluh darah dan dieksitasi oleh adrenalin yang bersirkulasi di dalam darah; pada saat yang sama, pembuluh darah menyempit dan tekanan darah meningkat.

Postsynaptic b 1-reseptor adrenergik terlokalisasi di otot jantung. Kegembiraan mereka meningkatkan semua fungsi jantung: otomatisme, konduksi, rangsangan, kontraktilitas. Frekuensi (takikardia) dan kekuatan kontraksi jantung meningkat, dan konsumsi oksigen oleh miokardium meningkat. Dengan penindasan b 1-reseptor adrenergik mengembangkan efek berlawanan: bradikardia, penurunan kontraktilitas. curah jantung dan kebutuhan oksigen jantung. Postsynaptic b 2-Reseptor adrenergik adalah karakteristik otot bronkus, pembuluh otot rangka, miometrium. Eksitasi b 2-reseptor adrenergik bronkial mengarah ke ekspansi mereka. Mekanisme efek ini adalah sebagai berikut: stimulasi b 2-reseptor adrenergik mengaktifkan adenylate cyclase, mengakumulasi cAMP, yang mengikat kalsium bebas, penurunan kadar kalsium menyebabkan relaksasi otot bronkial. Hal serupa terjadi pada sel mast (pengikatan cAMP kalsium dan blok membran), akibatnya pelepasan mediator alergi (histamin, serotonin, zat anafilaksis yang bereaksi perlahan - LD4 dan sebagainya.). Eksitasi b 2-reseptor adrenergik mendasari vasodilatasi (relaksasi lapisan otot polos) otot rangka, jantung, otak, hati. Mekanisme umpan balik positif diwujudkan dengan presinaptik b 2-reseptor adrenergik: kegembiraannya meningkatkan pelepasan norepinefrin.

Obat adrenergik, dengan analogi obat kolinergik, dibagi menjadi mimetik dan penghambat..

Reseptor dan sinapsis adrenergik

Sumber:
Farmakologi Klinik Goodman & Gilman Volume 1.
Editor: Profesor A.G. Gilman Publishing: Practice, 2006.

Kandungan

  • 1 Transmisi adrenergik
    • 1.1 Sintesis, penyimpanan, pelepasan dan inaktivasi katekolamin
  • 2 Klasifikasi reseptor adrenergik
  • 3 Dasar molekuler dari fungsi reseptor adrenergik
    • 3.1 Struktur reseptor adrenergik
    • 3.2 Reseptor beta-adrenergik
    • 3.3 Reseptor alfa-adrenergik
  • 4 Lokalisasi reseptor adrenergik
  • 5 Desensitisasi
    • 5.1 Desensitisasi heterologis
    • 5.2 Desensitisasi homolog
  • 6 Baca juga

Transmisi adrenergik [sunting | edit kode]

Transmisi efek adrenergik dilakukan dengan menggunakan katekolamin, yang meliputi: 1) mediator sebagian besar serabut postganglionik simpatis dan beberapa neuron sentral norepinefrin, 2) mediator terpenting dari sistem ekstrapiramidal, serta beberapa jalur mesokortikal dan mesolimbik pada mamalia, dopamin, 3) hormon utama adrenal adrenalin.

Dalam beberapa tahun terakhir, sejumlah besar karya telah dikhususkan untuk katekolamin dan senyawa yang dekat dengannya. Hal ini terutama disebabkan oleh fakta bahwa untuk praktik klinis, interaksi antara katekolamin endogen dan sejumlah obat yang digunakan dalam pengobatan hipertensi, gangguan mental, dll. Sangat penting. Obat dan interaksi ini akan dibahas secara rinci pada bab-bab selanjutnya. Di sini kita akan menganalisis fisiologi, biokimia dan farmakologi penularan adrenergik..

Sintesis, penyimpanan, pelepasan dan inaktivasi katekolamin [sunting | edit kode]

Perpaduan. Hipotesis tentang sintesis adrenalin dari tirosin dan urutan langkah-langkah sintesis ini (Gambar 6.3) pertama kali dikemukakan oleh Blashko pada tahun 1939. Sejak saat itu, semua enzim yang relevan telah diidentifikasi, dikarakterisasi dan diklon (Nagatsu, 1991). Penting bahwa semua enzim ini tidak memiliki spesifisitas absolut dan oleh karena itu zat dan obat endogen lain juga dapat memasuki reaksi yang dikatalis oleh enzim tersebut. Dengan demikian, dekarboksilase dari asam L-amino aromatik (DOPA-dekarboksilase) dapat mengkatalisasi tidak hanya konversi DOPA menjadi dopamin, tetapi juga 5-hidroksitriptophan menjadi serotonin (5-hidroksitriptamin) dan metildopa menjadi a-metildopamin; yang terakhir, di bawah aksi dopamin-β-monooksigenase (dopamin-β-hidroksilase), berubah menjadi "mediator palsu" - a-methylnoradrenaline.

Reaksi pembatas untuk sintesis katekolamin dianggap hidroksilasi tirosin (Zigmond et al., 1989). Enzim tirosin hidroksilase (tirosin-3-monooksigenase) yang mengkatalisis reaksi ini diaktifkan dengan menstimulasi neuron adrenergik atau sel medula adrenal. Enzim ini berfungsi sebagai subrat dari protein kinase A (tergantung cAMP), protein kinase yang bergantung pada Ca2 + -kalmodulin dan protein kinase C.Diyakini bahwa fosforilasinya oleh protein kinase yang menyebabkan peningkatan aktivitasnya (Zigmond et al., 1989; Daubner et al., 1992)... Ini merupakan mekanisme penting untuk meningkatkan sintesis katekolamin dengan peningkatan aktivitas saraf simpatis. Selain itu, stimulasi saraf-saraf ini disertai dengan peningkatan ekspresi gen tirosin hidroksilase yang tertunda. Ada bukti bahwa peningkatan ini mungkin disebabkan oleh perubahan pada level yang berbeda - transkripsi, pemrosesan RNA, regulasi stabilitas RNA, translasi dan stabilitas enzim itu sendiri (Kumer dan Vrana, 1996). Arti biologis dari efek-efek ini terletak pada kenyataan bahwa dengan peningkatan pelepasan katekolamin, levelnya dipertahankan di ujung saraf (atau sel-sel medula adrenal). Selain itu, aktivitas tirosin hidroksilase dapat ditekan oleh katekolamin melalui mekanisme modifikasi alosterik; dengan demikian, umpan balik negatif sedang bekerja di sini. Mutasi gen hidroksilase tirosin pada manusia telah dijelaskan (Wevers et al., 1999).

Deskripsi untuk fig. 6.3. Sintesis katekolamin. Enzim (dicetak miring) dan kofaktor ditampilkan di sebelah kanan panah. Tahap terakhir (pembentukan adrenalin) hanya terjadi di medula adrenal dan beberapa neuron yang mengandung adrenalin di batang otak.

Pengetahuan kita tentang mekanisme dan lokalisasi proses sintesis, penyimpanan dan pelepasan katekolamin dalam sel didasarkan pada studi organ dengan persarafan simpatis dan medula adrenal. Sedangkan untuk organ dengan persarafan simpatis, hampir semua norepinefrin yang terkandung di dalamnya terlokalisasi di serabut saraf - beberapa hari setelah saraf simpatis dipotong, cadangannya benar-benar habis. Dalam sel-sel medula adrenal, katekolamin ditemukan dalam butiran chromaffin yang disebut (Winkler, 1997; Aunis, 1998). Ini adalah vesikel yang tidak hanya mengandung katekolamin dalam konsentrasi yang sangat tinggi (sekitar 21% dari berat kering), tetapi juga asam askorbat, ATP dan sejumlah protein - chromogranins, dopamine-β-monooxygenase, enkephalins, neuropeptide Y dan lainnya. Menariknya, fragmen N-terminal dari chromogranin A, vasostatin-1, memiliki sifat antibakteri dan antijamur (Lugardon et al., 2000). Di ujung saraf simpatis, ditemukan 2 jenis vesikel: padat elektron besar, sesuai dengan butiran chromaffin, dan yang padat elektron kecil, mengandung norepinefrin, ATP, dan dopamin-β-monooksigenase yang terikat membran..

Mekanisme utama sintesis, penyimpanan, pelepasan, dan inaktivasi katekolamin ditunjukkan pada Gambar. 6.4. Dalam neuron adrenergik, enzim yang bertanggung jawab untuk sintesis norepinefrin dibentuk di dalam tubuh dan diangkut sepanjang akson ke ujung. Hidroksilasi tirosin dengan pembentukan DOPA dan dekarboksilasi DOPA dengan pembentukan dopamin (Gambar 6.3) terjadi di sitoplasma. Kemudian, sekitar setengah dari dopamin yang terbentuk dipindahkan dengan transpor aktif ke dalam vesikel yang mengandung dopamin-β-monooksigenase, dan di sini dopamin diubah menjadi norepinefrin. Sisa dopamin pertama-tama mengalami deaminasi (dengan pembentukan asam 3,4-dihydroxyphenylacetic), dan kemudian O-metilasi (dengan pembentukan asam homovanillic). Di medula adrenal terdapat 2 jenis sel yang mengandung katekolamin: dengan norepinefrin dan adrenalin. Yang terakhir mengandung enzim phenylethanolamine-N-methyltransferase. Dalam sel-sel ini, norepinefrin meninggalkan butiran kromafin ke dalam sitoplasma (tampaknya, melalui difusi) dan di sini ia dimetilasi oleh enzim yang diindikasikan menjadi adrenalin. Yang terakhir memasuki kembali butiran dan disimpan di dalamnya sampai dilepaskan. Pada orang dewasa, adrenalin menyumbang sekitar 80% dari semua katekolamin di medula adrenal; 20% sisanya sebagian besar adalah norepinefrin (von Euler, 1972).

Deskripsi untuk fig. 6.4. Mekanisme utama sintesis, penyimpanan, pelepasan dan inaktivasi katekolamin. Representasi skematis dari akhir simpatik diberikan. Tirosin diangkut dengan transpor aktif ke aksoplasma (A), di mana, di bawah aksi enzim sitoplasma, ia diubah menjadi DOPA, dan kemudian menjadi dopamin (B). Yang terakhir memasuki vesikula, di mana ia berubah menjadi norepinefrin (B). Potensi aksi menyebabkan masuk ke terminal Ca2 + (tidak ditunjukkan), yang mengarah ke fusi vesikel dengan membran presinaptik dan pelepasan norepinefrin (D). Yang terakhir mengaktifkan reseptor α- dan β-adrenergik dari sel postsynaptic (D) dan sebagian memasukinya (penangkapan ekstra-neuronal); dalam kasus ini, tampaknya dinonaktifkan oleh konversi COMT ke normetanephrine. Mekanisme utama inaktivasi norepinefrin adalah penyerapannya kembali oleh terminal presinaptik (E), atau serapan saraf. Norepinefrin yang dilepaskan ke celah sinaptik juga dapat berinteraksi dengan reseptor α2-adrenergik presinaptik (G), menekan pelepasannya sendiri (garis putus-putus). Mediator lain (misalnya, peptida dan ATP) mungkin juga ada di terminal adrenergik - di vesikula yang sama dengan norepinefrin, atau di vesikula terpisah. AR - reseptor adrenergik, YES - dopamin, NA - norepinefrin, NM - normetanephrine, P - peptida

Faktor utama yang mengatur kecepatan sintesis adrenalin (dan oleh karena itu cadangan sekretori medula adrenal) adalah glukokortikoid yang diproduksi oleh korteks adrenal. Hormon-hormon ini, melalui sistem portal adrenal, masuk dalam konsentrasi tinggi langsung ke sel chromaffin medula dan menginduksi sintesis phenylethanolamine-N-methyltransferase di dalamnya (Gbr. 6.3). Di bawah aksi glukokortikoid, aktivitas tirosin hidroksilase dan dopamin-β-monooksigenase juga meningkat di medula (Carroll et al., 1991; Viskupic et al., 1994). Oleh karena itu, stres jangka panjang yang cukup, menyebabkan peningkatan sekresi ACTH, menyebabkan peningkatan sintesis hormon dan kortikal (terutama kortisol) dan medula adrenal..

Mekanisme ini hanya bekerja pada mamalia (termasuk manusia) di mana sel chromaffin medula seluruhnya dikelilingi oleh sel-sel korteks. Pada burbot, misalnya, chromaffin dan sel-sel yang mensekresi steroid terletak di kelenjar terpisah yang tidak terhubung satu sama lain, dan adrenalin tidak disekresikan. Pada saat yang sama, phenylethanolamine-N-methyltransferase pada mamalia ditemukan tidak hanya di kelenjar adrenal, tetapi juga di sejumlah organ lain (otak, jantung, paru-paru), yaitu sintesis adrenalin ekstra-adrenal dimungkinkan (Kennedy dan Ziegler, 1991; Kennedy et al., 1993).

Cadangan norepinefrin di ujung serat adrenergik diisi ulang tidak hanya karena sintesisnya, tetapi juga karena pengambilan ulang norepinefrin yang dilepaskan. Di sebagian besar organ, pengambilan ulanglah yang memastikan penghentian aksi norepinefrin. Di pembuluh darah dan jaringan lain, di mana celah sinaptik sinapsis adrenergik cukup lebar, peran reuptake norepinefrin tidak begitu besar - sebagian besar tidak diaktifkan oleh serapan neuron ekstra (lihat di bawah), pembelahan enzimatik dan difusi. Baik pengambilan ulang norepinefrin ke ujung adrenergik dan masuk ke vesikel sinaptik dari aksoplasma bertentangan dengan gradien konsentrasi mediator ini, dan oleh karena itu dilakukan menggunakan dua sistem transpor aktif yang mencakup pembawa yang sesuai. Penyimpanan. Karena fakta bahwa katekolamin disimpan dalam vesikula, pelepasannya dapat dikontrol dengan sangat tepat; Selain itu, mereka tidak terpengaruh oleh enzim sitoplasma dan tidak bocor ke lingkungan. Sistem transportasi monoamina biogenik dipelajari dengan baik (Schuldiner, 1994). Penyerapan katekolamin dan ATP oleh butiran chromaffin yang diisolasi tampaknya disebabkan oleh pH dan gradien potensial yang dibuat oleh H + -ATPase. Transfer gelembung dari satu molekul monoamine disertai dengan pelepasan dua proton (Browstein dan Hoffman, 1994). Pengangkutan monoamina relatif tidak selektif. Misalnya, sistem yang sama mampu mengangkut dopamin, norepinefrin, adrenalin, serotonin, serta meta-1'1-benzylguanidine, zat yang digunakan untuk diagnosis isotop tumor dari sel chromaffin pheochromocytoma (Schuldiner, 1994). Transpor vesikuler amina dihambat oleh reserpin; di bawah pengaruh zat ini di ujung simpatik dan otak, cadangan katekolamin habis. Beberapa cDNA yang terkait dengan sistem transpor vesikuler telah diidentifikasi dengan metode kloning molekuler. Mereka mengungkapkan kerangka membaca terbuka, menunjukkan pengkodean protein dengan 12 domain transmembran. Protein ini harus homolog dengan protein transpor lain, misalnya protein pembawa yang memediasi resistensi obat pada bakteri (Schuldiner, 1994). Perubahan ekspresi protein ini mungkin memainkan peran penting dalam regulasi transmisi sinaptik (Varoqui dan Erickson, 1997).

Katekolamin (misalnya, norepinefrin), yang dimasukkan ke dalam darah hewan, dengan cepat menumpuk di organ dengan persarafan simpatis yang melimpah, khususnya di jantung dan limpa. Dalam hal ini, katekolamin berlabel ditemukan di ujung simpatik; organ simpatis tidak mengakumulasi katekolamin (lihat review oleh Browstein dan Hoffman, 1994). Data ini dan data lainnya menunjukkan adanya sistem transpor katekolamin dalam membran neuron simpatis. Ternyata sistem ini bergantung pada Na + dan secara selektif dihalangi oleh beberapa obat, termasuk kokain dan antidepresan trisiklik, seperti imipramine. Ia memiliki afinitas tinggi untuk norepinefrin dan agak kurang untuk adrenalin. Isoprenalin beta-adrenostimulan sintetis tidak dapat ditoleransi oleh sistem ini. Serapan katekolamin neuronal juga telah disebut serapan tipe 1 (Iversen, 1975). Pemurnian protein dan kloning molekuler telah mengidentifikasi beberapa pengangkut mediator yang sangat spesifik, khususnya pengangkut afinitas tinggi dopamin, norepinefrin, serotonin, dan sejumlah asam amino (Amara dan Kuhar, 1993; Browstein dan Hoffman, 1994; Masson et al., 1999). Semuanya termasuk dalam famili protein yang luas, yang memiliki kesamaan, misalnya, 12 domain transmembran. Rupanya, spesifisitas pembawa membran lebih tinggi daripada yang vesikuler. Selain itu, pembawa ini berfungsi sebagai titik masuk untuk zat seperti kokain (pengangkut dopamin) dan fluoxetine (pengangkut serotonin).

Apa yang disebut simpatomimetik tidak langsung (misalnya, efedrin dan tiramin) memberikan efeknya secara tidak langsung, biasanya dengan menyebabkan norepinefrin keluar dari ujung simpatis. Jadi, prinsip aktif dalam pengangkatan obat ini adalah norepinefrin itu sendiri. Mekanisme kerja simpatomimetik tidak langsung sangat kompleks. Semuanya mengikat ke pembawa yang memberikan serapan katekolamin ke saraf, dan bersama-sama dengan mereka masuk ke aksoplasma; dalam hal ini, pembawa bergerak ke permukaan bagian dalam membran dan dengan demikian tersedia untuk norepinefrin (pertukaran yang difasilitasi pertukaran). Selain itu, obat ini menginduksi pelepasan norepinefrin dari vesikula, bersaing dengannya untuk sistem transportasi vesikuler. Reserpin, yang menghabiskan simpanan norepinefrin vesikuler, juga menghalangi transportasi vesikuler, tetapi, tidak seperti simpatomimetik tidak langsung, masuk ke terminal melalui difusi sederhana (Bonish dan Trendelenburg, 1988).

Kecanduan (takifilaksis, desensitisasi) sering diamati saat meresepkan simpatomimetik tidak langsung. Jadi, dengan administrasi berulang tyramine, efektivitasnya menurun agak cepat. Sebaliknya, pemberian norepinefrin berulang tidak disertai dengan penurunan efektivitas. Selain itu, kecanduan tyramine dihilangkan. Tidak ada penjelasan pasti untuk fenomena ini, meskipun beberapa hipotesis telah diungkapkan. Salah satunya adalah fraksi norepinefrin yang dipindahkan oleh simpatomimetik tidak langsung lebih kecil dibandingkan dengan total cadangan neurotransmitter ini di terminal adrenergik. Diasumsikan bahwa fraksi ini sesuai dengan vesikel yang terletak di dekat membran, dan dari situlah norepinefrin dipindahkan oleh simpatomimetik tidak langsung yang kurang aktif. Bagaimanapun, simpatomimetik tidak langsung tidak menyebabkan keluarnya dari ujung dopamin-β-monooksigenase dan dapat bekerja dalam lingkungan bebas kalsium, yang berarti bahwa efeknya tidak terkait dengan eksositosis.

Ada juga sistem serapan katekolamin ekstra neuron (kejang tipe 2), yang memiliki afinitas rendah untuk norepinefrin, sedikit lebih tinggi untuk adrenalin, dan bahkan lebih tinggi untuk isoprenalin. Sistem ini ada di mana-mana: ditemukan di sel glia, hati, miokardium, dan lainnya. Kejang ekstraneuronal tidak diblokir oleh imipramine dan kokain. Dalam kondisi pengambilan neuronal utuh, perannya tampaknya tidak signifikan (Iversen, 1975; Trendelenburg, 1980). Mungkin itu lebih penting untuk menghilangkan katekolamin darah daripada untuk inaktivasi katekolamin yang dilepaskan oleh ujung saraf..

Melepaskan. Urutan peristiwa sebagai akibat pelepasan adrenalin dari ujung adrenergik di bawah aksi impuls saraf tidak sepenuhnya jelas. Di medula adrenal, faktor pemicunya adalah aksi asetilkolin yang disekresikan oleh serat preganglionik pada reseptor N-kolinergik sel chromaffin. Dalam kasus ini, terjadi depolarisasi lokal, Ca2 memasuki sel, dan isi butiran chromaffin (adrenalin, ATP, beberapa neuropeptida dan prekursornya, kromogranin, dopamin-β-monooksigenase) dilepaskan oleh eksonitosis. Di terminal adrenergik, Ca2 + masuk melalui saluran kalsium dengan gerbang tegangan juga memainkan peran kunci dalam mengkonjugasikan depolarisasi membran presinaptik (potensial aksi) dan pelepasan norepinefrin. Blokade saluran kalsium tipe-N menyebabkan penurunan AN, tampaknya dengan menekan pelepasan norepinefrin (Bowersox et al., 1992). Mekanisme eksositosis yang dipicu oleh kalsium melibatkan protein yang sangat terkonservasi yang memastikan perlekatan vesikel ke membran sel dan degranulasinya (Aunis, 1998). Peningkatan tonus simpatis disertai dengan peningkatan konsentrasi dopamin-β-monooksigenase dan kromogranin dalam darah. Hal ini menunjukkan bahwa eksositosis vesikel terlibat dalam pelepasan norepinefrin saat saraf simpatis teriritasi..

Jika sintesis dan pengambilan kembali norepinefrin tidak terganggu, bahkan iritasi yang berkepanjangan pada saraf simpatis tidak menyebabkan penipisan cadangan neurotransmitter ini. Jika kebutuhan pelepasan norepinefrin meningkat, maka mekanisme pengaturan ikut berperan. ditujukan, khususnya, pada aktivasi tirosin hidroksilase dan dopamin-β-monooksigenase (lihat di atas).

Inaktivasi. Penghentian kerja norepinefrin dan adrenalin disebabkan oleh: 1) pengambilan kembali oleh ujung saraf, 2) difusi dari celah sinaptik dan pengambilan saraf ekstra, 3) pembelahan enzimatik. Yang terakhir ini disebabkan oleh dua enzim utama, MAO dan COMT (Axelrod, 1966; Kopin, 1972). Selain itu, katekolamin terdegradasi oleh sulfotransferase (Dooley, 1998). Pada saat yang sama, peran pelepasan enzimatik di sinapsis adrenergik jauh lebih sedikit daripada di sinaps kolinergik, dan pengambilan kembali memainkan tempat pertama dalam inaktivasi katekolamin. Hal ini terbukti, misalnya, dari fakta bahwa penghambat reuptake katekolamin (kokain, imipramine) secara signifikan meningkatkan efek norepinefrin, sementara MAO dan penghambat COMT hanya sangat lemah. MAO berperan dalam penghancuran norepinefrin yang terperangkap di aksoplasma. COMT (terutama di hati) sangat penting untuk inaktivasi katekolamin darah endogen dan eksogen.

MAO dan COMT tersebar luas di tubuh, termasuk otak. Konsentrasinya paling tinggi di hati dan ginjal. Pada saat yang sama, COMT hampir tidak ada di neuron adrenergik. Kedua enzim ini juga berbeda dalam lokalisasi intraselulernya: MAO terutama berhubungan dengan membran luar mitokondria (termasuk di ujung adrenergik), dan COMT terletak di sitoplasma. Semua faktor ini menentukan cara katekolamin akan terdegradasi dalam kondisi yang berbeda, serta mekanisme kerja sejumlah obat. Dua isoenzim MAO (MAO A dan MAO B) telah diidentifikasi, dan rasionya dalam neuron yang berbeda dari sistem saraf pusat dan organ yang berbeda sangat bervariasi. Ada inhibitor selektif dari kedua isoenzim ini (Bab 19). Penghambat MAO A yang tidak dapat diubah meningkatkan ketersediaan hayati tyramine, yang ditemukan di sejumlah makanan; karena tyramine meningkatkan pelepasan norepinefrin dari ujung simpatis, krisis hipertensi mungkin terjadi jika obat ini dikombinasikan dengan produk yang mengandung tyramine. Inhibitor MAO B selektif (misalnya, selegiline) dan inhibitor MAO A selektif reversibel (misalnya, moclobemide) cenderung menyebabkan komplikasi ini (Volz dan Geiter, 1998; Wouters, 1998). Penghambat MAO digunakan untuk mengobati penyakit Parkinson dan depresi (bab 19 dan 22).

Sebagian besar adrenalin dan norepinefrin yang memasuki aliran darah - baik dari medula adrenal atau ujung adrenergik - dimetilasi oleh COMT untuk membentuk metanephrine dan normetanephrine, masing-masing (Gambar 6.5). Norepinefrin, dilepaskan di bawah aksi obat tertentu (misalnya, reserpin) dari vesikel ke aksoplasma, awalnya dideaminasi oleh MAO menjadi 3,4-hidroksi aldehida; yang terakhir direduksi oleh aldehida reduktase menjadi 3,4-dihidroksienletilen glikol atau dioksidasi oleh aldehida dehidrogenase menjadi asam 3,4-dihidroksimandelik. Metabolit utama katekolamin yang diekskresikan dalam urin adalah asam 3-metoksi-4-hidroksimandelat, yang sering (meskipun tidak tepat) disebut asam mandelat vanilil. Metabolit dopamin yang sesuai, yang tidak mengandung gugus hidroksil di rantai samping, adalah asam homovanillic. Reaksi lain dari metabolisme katekolamin ditunjukkan pada Gambar. 6.5. Mengukur konsentrasi katekolamin dan metabolitnya dalam darah dan urin merupakan metode penting untuk mendiagnosis pheochromocytoma (tumor yang mensekresi katekolamin).

Penghambat MAO (misalnya, pargyline dan nialamide) dapat menyebabkan peningkatan konsentrasi norepinefrin, dopamin, dan serotonin di otak dan organ lain, yang memanifestasikan dirinya dalam berbagai efek fisiologis. Penekanan aktivitas COMT tidak disertai dengan reaksi yang mencolok. Pada saat yang sama, penghambat COMT entacapone telah terbukti cukup efektif pada penyakit Parkinson (Chong dan Mersfelder, 2000; lihat juga bab 22).

Deskripsi untuk fig. 6.5. Metabolisme katekolamin. Baik MAO dan COMT terlibat dalam inaktivasi katekolamin, tetapi urutan aksinya bisa berbeda. Dalam kasus pertama, metabolisme katekolamin dimulai dengan deaminasi oksidatif oleh MAO; Dalam kasus ini, adrenalin dan norepinefrin pertama-tama diubah menjadi 3,4-hidroksi-aldehida, yang kemudian direduksi menjadi 3,4-dihidroksifenletilen glikol, atau dioksidasi menjadi 3,4-dihidroksi-aldehida. Reaksi pertama dari jalur kedua adalah metilasinya dengan COMT menjadi metanephrine dan normetanephrine. Kemudian enzim kedua bekerja (dalam kasus pertama - COMT, yang kedua - MAO), dan metabolit utama yang diekskresikan dalam urin terbentuk - 3-methoxy-4-hydroxyphenylethylene glycol dan 3-methoxy-4-hydroxymindal (vanilyl mandelic) acid. 3-methoxy-4-hydroxyphenylethylene glycol gratis sebagian besar diubah menjadi asam mandelic vanillyl. 3,4-dihydroxyphenyl-ethylene glycol dan, sampai batas tertentu, O-methylated amine dan katekolamin dapat dikonjugasikan dengan sulfat atau glukuronida. Axelrod, 1966, dll..

Klasifikasi reseptor adrenergik [sunting | edit kode]

Untuk menavigasi berbagai efek katekolamin dan zat adrenergik lainnya yang menakjubkan, perlu diketahui dengan baik klasifikasi dan sifat reseptor adrenergik. Penjelasan sifat-sifat ini dan proses biokimia dan fisiologis yang dipengaruhi oleh aktivasi reseptor adrenergik yang berbeda membantu untuk memahami reaksi beragam dan terkadang tampak kontradiktif dari berbagai organ terhadap katekolamin. Semua reseptor adrenergik secara struktural mirip satu sama lain (lihat di bawah), tetapi mereka terkait dengan sistem perantara kedua yang berbeda, dan oleh karena itu aktivasi mereka mengarah pada konsekuensi fisiologis yang berbeda (Tabel 6.3 dan 6.4).

Untuk pertama kalinya, asumsi keberadaan berbagai jenis reseptor adrenergik dibuat oleh Alquist (Ahlquist, 1948). Penulis ini didasarkan pada perbedaan reaksi fisiologis terhadap adrenalin, norepinefrin, dan zat lain yang dekat dengannya. Telah diketahui bahwa agen-agen ini dapat, tergantung pada dosis, organ dan zat tertentu, menyebabkan kontraksi dan relaksasi otot polos. Jadi, norepinefrin memiliki efek stimulasi yang kuat pada mereka, tetapi lemah - penghambatan, dan isoprenalin - sebaliknya; adrenalin memiliki kedua efek tersebut. Dalam hal ini, Alqvist menyarankan penggunaan sebutan a dan β untuk reseptor, aktivasi yang masing-masing mengarah pada kontraksi dan relaksasi otot polos. Pengecualiannya adalah otot polos saluran pencernaan - aktivasi kedua jenis reseptor biasanya menyebabkan relaksasi. Aktivitas adrenostimulan dalam kaitannya dengan reseptor β-adrenergik menurun pada seri isoprenalin> norepinefrin adrenalin, dan dalam hubungannya dengan reseptor α-adrenergik - dalam seri adrenalin> norepinefrin ”isoprenalin (Tabel 6.3). Klasifikasi ini dikonfirmasi oleh fakta bahwa beberapa penghambat (misalnya, fenoksibenzamin) menghilangkan efek saraf simpatis dan adrenostimulan hanya pada reseptor α-adrenergik, sementara yang lain (misalnya, propranolol) - pada reseptor β-adrenergik.

Selanjutnya, reseptor β-adrenergik dibagi lagi menjadi subtipe β1 (khususnya, di miokardium) dan β2 (di otot polos dan sebagian besar sel lainnya). Hal ini didasarkan pada fakta bahwa adrenalin dan norepinefrin memiliki efek yang sama pada reseptor β1-adrenergik, tetapi adrenalin bekerja 10-50 kali lebih kuat pada reseptor β2-adrenergik (Lands et al., 1967). Penghambat selektif reseptor β1- dan β2-adrenergik telah dikembangkan (Bab 10). Selanjutnya, sebuah gen diisolasi yang mengkode subtipe ketiga dari reseptor β-adrenergik, β3 (Emorine et al., 1989; Granneman et al., 1993). Karena reseptor β3-adrenergik sekitar 10 kali lebih sensitif terhadap norepinefrin daripada adrenalin, dan relatif resisten terhadap aksi penghambat seperti propranolol, mereka mungkin bertanggung jawab atas reaksi atipikal beberapa organ dan jaringan terhadap katekolamin. Jaringan semacam itu termasuk, khususnya, jaringan adiposa. Pada saat yang sama, peran reseptor β3-adrenergik dalam regulasi lipolisis pada manusia belum jelas (Rosenbaum et al., 1993; Kriefctal., 1993; Lonnqvist et al., 1993). Ada hipotesis bahwa kecenderungan obesitas atau diabetes mellitus non-insulin-dependent di beberapa kelompok populasi mungkin terkait dengan polimorfisme gen reseptor ini (Arner dan HofTstedt, 1999). Yang menarik adalah kemungkinan menggunakan bloker β3-adrenergik selektif dalam pengobatan penyakit ini (Weyeretal., 1999).

Reseptor alfa-adrenergik juga diklasifikasikan menjadi subtipe. Alasan pertama untuk subdivisi ini adalah bukti bahwa norepinefrin dan α-adrenostimulan lainnya dapat secara dramatis menekan pelepasan norepinefrin dari neuron (Starke, 1987; lihat juga Gambar 6.4). Sebaliknya, beberapa α-blocker menyebabkan peningkatan signifikan jumlah norepinefrin yang dilepaskan selama stimulasi saraf simpatis. Ternyata mekanisme penekanan pelepasan norepinefrin ini sesuai dengan prinsip umpan balik negatif dimediasi oleh reseptor a-adrenergik, yang berbeda dalam sifat farmakologisnya dari yang terletak pada organ efektor. Reseptor adrenergik presinaptik ini dinamai a2, dan reseptor adrenergik postsynaptic klasik dinamai a (Langer, 1997). Klonidin dan beberapa adrenostimulan lain memiliki efek yang lebih kuat pada reseptor α2-adrenergik, dan, misalnya, fenilefrin dan metoksamin, pada reseptor α1-adrenergik. Ada sedikit data tentang keberadaan reseptor α1-adrenergik presinaptik di neuron sistem saraf otonom. Pada saat yang sama, reseptor α2-adrenergik telah ditemukan di banyak jaringan dan pada struktur postsynaptic, dan bahkan di luar sinapsis. Jadi, aktivasi reseptor a2-adrenergik postsynaptic di otak menyebabkan penurunan tonus simpatis dan, tampaknya, sangat menentukan efek hipotensi dari klonidin dan obat serupa (Bab 10). Dalam hal ini, konsep reseptor a2-adrenergik presinaptik eksklusif dan reseptor a1-adrenergik postsynaptic harus dianggap usang (Tabel 6.3).

Beberapa subkelompok lagi telah diidentifikasi dengan metode kloning molekuler dalam kedua subtipe reseptor α-adrenergik (Bylund, 1992). Ditemukan tiga subkelompok a, -adrenoreseptor (a1A, a1B dan a1D; Tabel 6.5), yang berbeda dalam sifat farmakologis, struktur dan distribusinya dalam tubuh. Pada saat yang sama, fitur fungsionalnya hampir tidak pernah dipelajari. Di antara reseptor a2-adrenergik, 3 subkelompok a2B dan a2C juga dibedakan; tab. 6.5), berbeda dalam distribusi di otak. Ada kemungkinan bahwa setidaknya reseptor a2A-adrenergik dapat memainkan peran autoreseptor presinaptik (Aantaa et al., 1995; Lakhlani et al., 1997).

Dasar molekuler dari fungsi reseptor adrenergik [sunting | edit kode]

Rupanya, reaksi terhadap aktivasi semua jenis reseptor adrenergik dimediasi oleh G-protein, yang menyebabkan pembentukan pembawa pesan kedua atau perubahan permeabilitas saluran ion. Seperti yang dibahas di Ch. 2, sistem tersebut mencakup 3 komponen protein utama - reseptor, protein G dan enzim atau saluran efektor. Konsekuensi biokimia dari aktivasi reseptor adrenergik sebagian besar sama dengan reseptor M-kolinergik (lihat di atas dan Tabel 6.4).

Struktur reseptor adrenergik [sunting | edit kode]

Reseptor adrenergik adalah keluarga protein terkait. Selain itu, secara struktural dan fungsional serupa dengan sejumlah besar reseptor lain yang digabungkan dengan G-protein (Lefkowitz, 2000), dari reseptor M-kolinergik hingga protein fotoreseptor rhodopsin (Bab 2). Studi pengikatan ligan, penggunaan label spesifik, dan mutagenesis yang ditargetkan telah menunjukkan bahwa domain transmembran yang dilestarikan adalah kunci penting untuk afinitas reseptor untuk ligan (Strader et al., 1994; Hutchins, 1994). Rupanya, mereka membuat semacam kantong ligan, mirip dengan yang dibentuk oleh domain transmembran rhodopsin untuk retinal yang terikat secara kovalen padanya. Dalam model yang berbeda, katekolamin ditempatkan di kantong ini baik sejajar (Strader et al., 1994) atau tegak lurus (Hutchins, 1994) ke permukaan membran. Menguraikan struktur kristal rhodopsin memungkinkan untuk mengkonfirmasi sejumlah hipotesis mengenai struktur reseptor yang digabungkan dengan G-protein (Palczewski et al., 2000).

Reseptor beta-adrenergik [sunting | edit kode]

Urutan asam amino dari domain transmembran (membentuk kantong putatif untuk adrenalin dan norepinefrin) dari ketiga subtipe reseptor β-adrenergik adalah 60% serupa. Metode mutagenesis terarah pada reseptor β2-adrenergik mengungkapkan asam amino yang berinteraksi dengan gugus fungsi individu molekul katekolamin.

Aktivasi semua reseptor β-adrenergik menyebabkan peningkatan aktivitas adenylate cyclase melalui protein Gs (Bab 2; Taussig dan Gilman, 1995). Pada saat yang sama, cAMP terakumulasi, protein kinase A diaktifkan, dan banyak protein seluler difosforilasi dan diaktifkan (lihat di bawah). Selain itu, protein Gs secara langsung bekerja pada saluran kalsium lambat dari membran permukaan sel jantung dan otot rangka, meningkatkan kemungkinan pembukaannya. Ini menciptakan peluang tambahan untuk pengaturan fungsi organ-organ ini..

Protein kinase A (protein kinase yang bergantung pada cAMP) umumnya dianggap sebagai target utama cAMP. Dalam bentuk tidak aktif, ini adalah tetramer dari dua subunit regulator (R) dan dua subunit katalitik (C) - Pengikatan cAMP ke sana menyebabkan penurunan 10.000-100.000 kali lipat dalam afinitas subunit regulasi untuk subunit katalitik, detasemen subunit regulator dan aktivasi subunit katalitik (Francis dan Corbin, 1994; Smith et al., 1999). Protein kinase A aktif memfosforilasi berbagai protein seluler, yang mengarah pada karakteristik efek aktivasi reseptor β-adrenergik. Setelah penghentian aksi protein kinase A, protein mengalami defosforilasi oleh fosfatase fosfoprotein. Kekhususan reaksi yang dikatalisis oleh protein kinase A disebabkan oleh fakta bahwa ia terkait dengan area tertentu dari membran sel. Tautan ini, pada gilirannya, dimediasi oleh apa yang disebut protein jangkar dari protein kinase A (Edwards dan Scott, 2000).

Contoh khas dan terkenal dari urutan reaksi ini adalah aktivasi fosforilase hati. Enzim ini mengkatalisis reaksi pembatas laju glikogenolisis - konversi glukosa menjadi glukosa-1-fosfat. Aktivasinya terjadi sebagai berikut: protein kinase A memfosforilasi fosforilase kinase, dan kemudian, memfosforilasi dan dengan demikian mengaktifkan fosforilase. Karena kaskade reaksi fosforilasi ini, peningkatan sinyal yang signifikan terjadi: cukup untuk mengaktifkan hanya beberapa reseptor β-adrenergik, sehingga setelah waktu yang singkat sejumlah besar molekul fosforilase aktif terbentuk.

Bersamaan dengan aktivasi fosforilase hati, protein kinase A memfosforilasi dan dengan demikian menonaktifkan enzim lain, sintetase glikogen. Enzim ini mengkatalisis transfer residu glukosa dari UDP-glukosa ke glikogen, dan inaktivasinya disertai dengan penghambatan pembentukan glikogen. Jadi, cAMP tidak hanya meningkatkan pembentukan glukosa dari glikogen, tetapi juga menekan sintesisnya; keduanya mengarah pada mobilisasi glukosa dari hati.

Reaksi serupa mengarah pada aktivasi lipase yang sensitif terhadap hormon (trigliserida lipase) dan mobilisasi asam lemak bebas dari jaringan adiposa. Lipase ini terfosforilasi dan dengan demikian diaktifkan oleh protein kinase A. Jadi, katekolamin menyebabkan pelepasan substrat tambahan untuk metabolisme oksidatif..

Di jantung, aktivasi reseptor β-adrenergik memiliki efek inotropik dan kronotropik positif. Ketika reseptor ini distimulasi dalam kardiomiosit, konsentrasi cAMP meningkat dan fosforilasi protein seperti troponin dan fosfolamban ditingkatkan. Ini dapat mempengaruhi fluks Ca3 + intraseluler dan efek ion ini. Selain itu, protein Gs dapat bekerja langsung pada saluran kalsium yang lambat, meningkatkan kemungkinan pembukaannya..

Reseptor alfa-adrenergik [sunting | edit kode]

Urutan asam amino dari semua 6 subkelompok reseptor α-adrenergik ditetapkan berdasarkan struktur tiga gen reseptor α1-adrenergik (α1A, α1B, dan α1D; Zhong dan Miimeman, 1999) dan tiga gen α2-adrenergik reseptor (aM, a2B dan a2C); Ternyata urutan ini konsisten dengan skema luas reseptor dengan tujuh domain transmembran, ditambah dengan G-protein. Meskipun reseptor α-adrenergik tidak dipelajari sebaik reseptor β-adrenergik, struktur dan hubungannya dengan afinitas ligan dan aktivasi protein G umumnya sama dengan reseptor β-adrenergik (lihat di atas) dan reseptor lain yang digabungkan dengan G-protein (Bab 2). Urutan asam amino dari domain transmembran dari ketiga subkelompok reseptor, -adrenergik dan ketiga subkelompok reseptor a2-adrenergik adalah 75% serupa..

Pada saat yang sama, reseptor ar dan a2-adrenergik tidak lebih mirip satu sama lain daripada reseptor a- dan β-adrenergik (masing-masing sebesar 30 dan 40%).

Reseptor alfa2-adrenergik. Seperti yang bisa Anda lihat dari tabel. 6.4, reseptor a2-adrenergik dapat dikaitkan dengan berbagai efektor (Aantaa et al., 1995; Bylund, 1992). Efek pertama yang ditemukan dari aktivasi reseptor ini adalah penghambatan adenylate cyclase. Namun, dalam beberapa kasus, sebaliknya, peningkatan aktivitas enzim ini diamati, dimediasi baik oleh subunit Py dari protein G, atau oleh stimulasi langsung yang lemah dari protein Gs. Peran fisiologis dari peningkatan aktivitas adenylate cyclase tidak jelas. Aktivasi reseptor a2-adrenergik menyebabkan terbukanya saluran kalium yang bergantung pada protein-G dan, sebagai akibatnya, menjadi hiperpolarisasi. Aktivasi reseptor a2-adrenergik juga dapat disertai dengan penurunan kemungkinan pembukaan saluran kalsium yang lambat; mekanisme ini dimediasi oleh protein G0. Efek lain dari aktivasi reseptor ini termasuk percepatan pertukaran Na + / H +, peningkatan aktivitas fosfolipase Cp2 dan pembentukan asam arakidonat, peningkatan hidrolisis fosfoinositil, dan peningkatan konsentrasi Ca intraseluler. Mekanisme terakhir ini disebabkan oleh kontraksi otot polos di bawah pengaruh a2-adrenostimulan. Selain itu, telah dibuktikan bahwa aktivasi a2-adrenoreseptor dapat menyebabkan stimulasi mitogen-aktivasi protein kinase, tampaknya dengan pelepasan kompleks Py dari protein-G yang sensitif terhadap toksin pertusis (Della Rocca et al., 1997; Richman dan Regan, 1998) ). Mekanisme ini dan yang serupa menyebabkan aktivasi tirosin kinase dan seluruh rantai peristiwa berikutnya (mirip dengan reseptor peptida yang digabungkan dengan tirosin kinase). Dengan demikian, reseptor a2-adrenergik dapat memicu beberapa sistem transmisi sinyal intraseluler, tetapi peran masing-masing dari mereka dalam konsekuensi aktivasi reseptor ini masih belum jelas. Peran paling penting dalam penghambatan pelepasan norepinefrin dari ujung simpatis dan dalam penurunan pesan simpatis sentral (yang mengarah ke penurunan tekanan darah) dimainkan oleh a2A-adrenoreyeptors (MacMillan et al., 1996; Docheity, 1998; Kable et al., 2000). Selain itu, reseptor ini sebagian memediasi efek sedatif a2-adrenostimulan selektif dan kemampuannya untuk mengurangi dosis anestesi inhalasi yang diperlukan (Lakhlani et al., 1997).

Reseptor alfa1-adrenergik. Reseptor ini juga terkait dengan berbagai mekanisme pensinyalan intraseluler. Yang terpenting di antaranya adalah pelepasan Ca2 * dari retikulum endoplasma ke dalam sitoplasma. Tampaknya, hal ini disebabkan oleh aktivasi fosfolipase Cβ oleh protein Gq. Pada gilirannya, fosfolipase Cβ menyebabkan hidrolisis membran fosfoinositida dengan pembentukan dua mediator kedua, DAG dan IF3. Yang terakhir, bekerja pada reseptor yang sesuai, menyebabkan pelepasan Ca dari retikulum endoplasma; DAH merupakan aktivator kuat dari protein kinase C (Berridge, 1993), yang juga diaktivasi oleh kalsium. Perubahan aktivitas protein kinase - tidak hanya protein kinase C, tetapi juga, misalnya, sejumlah protein kinase yang bergantung pada Ca2 + -calmodulin (Dempsey et al., 2000; Braun dan Schulmanm, 199S) - merupakan komponen penting dari respons terhadap aktivasi reseptor a1-adrenergik. Jadi, pada beberapa spesies hewan, reseptor a1-adrenergik merangsang mobilisasi glukosa dari hati; ini dilakukan, pertama, karena aktivasi fosforilase kinase oleh kalsium yang dilepaskan, dan kedua, karena fosforilasi oleh protein kinase C dan, sebagai akibatnya, inaktivasi sintetase glikogen. Secara umum, protein kinase C memfosforilasi banyak substrat, termasuk protein membran yang membentuk saluran ion, pompa, dan penukar (misalnya, Ca2 + -ATPase). Mungkin mekanisme ini terlibat dalam regulasi permeabilitas ionik..

Stimulasi reseptor a1-adrenergik juga mengarah pada aktivasi fosfolipase A2 dan pembentukan asam arakidonat. Metabolisme oleh jalur siklooksigenase dan lipoksigenase disertai dengan pembentukan prostaglandin dan leukotrien, masing-masing (Bab 26). Alfa1-adrenostimulan (termasuk adrenalin) menyebabkan peningkatan aktivitas fosfolipase A2 di banyak jaringan dan kultur sel, yang menunjukkan pentingnya jalur ini. Asam fosfatidat terbentuk dari lesitin (fosfatidilkolin) di bawah aksi fosfolipase D. Yang terakhir itu sendiri dapat memainkan peran sebagai mediator kedua, menyebabkan pelepasan kalsium dari retikulum endoplasma, tetapi sebagai tambahan, ia berubah menjadi DAG. Baru-baru ini, telah ditunjukkan bahwa fosfolipase D berfungsi sebagai titik penerapan ADP-ribosylating factor (ARF), yang berarti dapat berperan dalam regulasi transpor makromolekul intraseluler. Akhirnya, ada bukti bahwa pada otot polos, aktivasi reseptor a-adrenergik mempengaruhi saluran kalsium lambat melalui protein-G..

Pada sebagian besar otot polos, peningkatan konsentrasi Ca + intraseluler menyebabkan penurunan akibat aktivasi protein kinase yang bergantung pada kalsium, misalnya, Ca2 + -ccalmodulin-dependent kinase dari rantai ringan miosin (pada otot polos, kontraksi dipicu secara tepat oleh fosforilasi rantai ini; Stull et al., 1990). Di sisi lain, pada otot polos saluran cerna, peningkatan konsentrasi Ca3 * intraseluler setelah aktivasi reseptor a1-adrenergik, sebaliknya, mengarah ke relaksasi - sebagai akibat dari pembukaan saluran kalium yang bergantung pada Ca2 + dan hiperpolarisasi (McDonald et al., 1994).

Seperti dalam kasus reseptor α2-adrenergik, terdapat cukup bukti untuk meyakini bahwa stimulasi reseptor α1-adrenergik mengarah pada aktivasi yang diaktifkan oleh mitogen dan protein kinase lainnya (misalnya, phosphatidylinositol-3-kinase) yang mengatur pertumbuhan dan proliferasi sel (Dorn dan Brown, 1999; Gutkind, 1998). Dengan demikian, stimulasi reseptor yang berkepanjangan meningkatkan pertumbuhan kardiomiosit dan otot polos pembuluh darah..

Lokalisasi reseptor adrenergik [sunting | edit kode]

Reseptor a2- dan β2-adrenergik presinaptik memainkan peran penting dalam regulasi pelepasan norepinefrin dari terminal simpatis. Selain itu, reseptor a2-adrenergik presinaptik dapat menekan pelepasan mediator lain dari neuron pusat dan perifer. Reseptor a2- dan β2-adrenergik postsynaptic ditemukan pada banyak jenis neuron di otak. Di pinggiran, reseptor a2-adrenergik postsynaptic ditemukan di otot polos pembuluh darah dan organ lain (aktivasi reseptor ini menyebabkan kontraksi otot polos), liposit, dan sel epitel sekretori (di usus, ginjal, dan kelenjar endokrin). Reseptor β2-adrenergik postsynaptic hadir di miokardium yang bekerja (aktivasi mereka disertai dengan efek inotropik positif), pada otot polos pembuluh darah dan organ lain (aktivasi disertai dengan relaksasi). Reseptor a2- dan β2-adrenergik sering terletak di daerah yang jauh dari terminal adrenergik. Paling sering, reseptor ekstrasinaptik seperti itu ditemukan pada otot polos pembuluh darah dan sel darah (trombosit dan leukosit); mereka dapat diaktifkan terutama oleh katekolamin darah (adrenalin).

Reseptor a1- dan β1-adrenergik postsynaptic, sebaliknya, pada organ perifer biasanya terletak langsung di daerah ujung adrenergik dan oleh karena itu diaktifkan terutama oleh mediator yang dilepaskan dari ujung ini. Mereka juga berlimpah di otak mamalia..

Distribusi subkelompok individu reseptor a1- dan a2-adrenergik (lihat di atas) tidak sepenuhnya dipahami. Dengan metode hibridisasi fluoresensi in situ untuk mendeteksi reseptor RNA dan menggunakan antibodi khusus untuk subkelompok reseptor individu, ditunjukkan bahwa reseptor a2A-adrenergik di otak dapat berupa presinaptik dan postsinaptik. Ini dan data lain menunjukkan bahwa reseptor dari subkelompok ini memainkan peran autoreseptor presinaptik di neuron adrenergik sentral (Aantaa et al., 199S; Lakhlani et al., 1997). Dengan metode serupa, ditemukan bahwa reseptor a1A-adrenergik mendominasi di otot polos prostat (Walden et al., 1997).

Desensitisasi [sunting | edit kode]

Efek jangka panjang pada jaringan katekolamin disertai dengan penurunan respons secara bertahap. Fenomena ini, yang disebut adiksi, refractoriness, tachyphylaxis dan desensitization, secara signifikan membatasi durasi dan efektivitas katekolamin dan zat serupa (Bab 2). Desensitisasi diketahui secara luas, tetapi mekanismenya tidak sepenuhnya dipahami. Mereka telah dipelajari secara rinci pada contoh reseptor β-adrenergik, aktivasi yang mengarah pada pembentukan cAMP..

Ada bukti bahwa besarnya respon jaringan terhadap katekolamin diatur pada berbagai tingkatan, termasuk reseptor, G-protein, adenylate cyclase, dan fosfodiesterase. Jadi, desensitisasi dapat disebabkan oleh mekanisme yang berbeda; karenanya, ia dapat memanifestasikan dirinya dalam berbagai cara. Kadang-kadang (terutama dengan perubahan pada tingkat reseptor) itu hanya menyangkut β-adrenostimulan. Inilah yang disebut desensitisasi homolog. Dalam kasus lain, sebagai respons terhadap aksi adrenostimulan-β, respons terhadap banyak zat yang meningkatkan sintesis cAMP yang digabungkan reseptor menurun. Desensitisasi ini disebut heterologous; itu juga dapat disebabkan oleh perubahan pada tingkat reseptor, tetapi dapat mempengaruhi tahap lain dari kaskade pensinyalan intraseluler.

Salah satu mekanisme terpenting untuk pengaturan cepat fungsi reseptor β-adrenergik adalah fosforilasi reseptor ini ketika distimulasi oleh ligan. Akibatnya, sensitivitas reseptor terhadap katekolamin menurun. Fosforilasi ini mungkin disebabkan oleh protein kinase yang berbeda, tetapi konsekuensinya sama - pengikatan reseptor ke protein Gs terlepas dan, sebagai konsekuensinya, aktivasi adenilat siklase menurun..

Desensitisasi heterolog [sunting | edit kode]

Salah satu protein kinase yang memfosforilasi reseptor berpasangan G-protein adalah protein kinase A. Seperti yang telah disebutkan, protein ini diaktivasi oleh cAMP, yang diproduksi oleh adenylate cyclase; yang terakhir, pada gilirannya, diaktifkan oleh stimulasi reseptor β-adrenergik. Dengan demikian, protein kinase A memberikan umpan balik negatif: sebagai respons terhadap stimulasi, reseptor β-adrenergik difosforilasi dan tidak peka (Hausdorff et al., 1990). Telah ditunjukkan bahwa fosforilasi reseptor β2-adrenergik terjadi di daerah distal loop intraseluler ketiga dan di daerah proksimal domain intraseluler (C-terminal) (Gambar 6.6). Desensitisasi heterologus disebabkan oleh fosforilasi daerah loop intraseluler ketiga (Clark et al., 1989). Rupanya, ini mengubah konformasi reseptor dan, sebagai konsekuensinya, mengganggu hubungannya dengan protein Gs..

Deskripsi untuk fig. 6.6. Situs fosforilasi adrenoreseptor β2. Di sisi ekstraseluler, jembatan disulfida putatif antara dua loop ekstraseluler dan, di wilayah domain ekstraseluler (N-terminal), dua situs karakteristik glikosilasi asam aspartat (PR) ditampilkan. Sisi sitoplasma menunjukkan lokasi fosforilasi oleh reseptor protein kinase A dan kinase P-adrenergik. Fosforilasi domain intraseluler (C-terminal) oleh kinase reseptor p-adrenergik menyebabkan pengikatan pada reseptor p-arrester dan mengganggu pengikatan reseptor ke protein G. Mekanisme ini mendasari desensitisasi homolog, sedangkan fosforilasi oleh protein kinase A mengarah pada desensitisasi heterolog (lihat teks). Gambar zigzag menunjukkan gugus palmitoyl terkait secara kovalen dalam reseptor p2-adrenergik dengan Cis341. KBA - kinase dari reseptor β-adrenergik, PKA - protein kinase A. Collins et al., 1992.

Desensitisasi homolog [sunting | edit kode]

Sebuah protein kinase khusus, kinase reseptor β-adrenergik, hanya memfosforilasi reseptor ini dan hanya ketika stimulan dikaitkan dengannya (Benovic et al., 1986). Ternyata itu milik keluarga setidaknya enam reseptor kinase yang digabungkan dengan G-protein. Kinase ini, yang membentuk keluarga G-protein-coupled receptor kinase (GRK), memfosforilasi dan dengan demikian mengatur fungsi berbagai reseptor dalam keluarga ini. Karena kinase dari keluarga GRK hanya bekerja pada reseptor aktif yang terkait dengan stimulan, mereka memberikan desensitisasi homolog - spesifik ligan -. Struktur semua kinase dari keluarga GRK serupa (Krupnick dan Benovic, 1998; Pitcher et al., 1998). Contoh kinase tersebut adalah GRK1 kinase, sebelumnya disebut rhodopsin kinase. Enzim ini mengatur fungsi protein fotoreseptor rhodopsin. Kinase GRK1 ditemukan terutama di batang dan kerucut, dan, misalnya, GRK2 kinase ditemukan di berbagai macam sel. Untuk kemalasan yang sesungguhnya, GRKI kinase adalah satu-satunya kinase dari famili ini yang dengannya substrat (rhodopsin) telah terbentuk; untuk sisa keluarga GRK, tidak ada hubungan yang jelas dengan satu atau reseptor lain yang ditemukan. Β-adrenoreseptor yang diaktivasi oleh stimulan berinteraksi dengan protein Gs, menyebabkan peluruhannya menjadi subunit a, dan kompleks Py (Bab 2). Yang terakhir tetap melekat pada membran sel melalui residu lipid (geranyl-geranyl) dan, pada saat yang sama, tampaknya mempromosikan pengikatan pada membran kinase reseptor β-adrenergik (GRK I kinase) atau menstabilkan ikatan ini. Hal ini memastikan fosforilasi reseptor β-adrenergik yang terikat stimulator dan teraktivasi, yang terjadi di daerah beberapa residu serin dekat fragmen terminal-C (Gbr. 6.6).

Domain yang mengikat kompleks Ru juga ada di GRK3 kinase. Kinase GRK4 dan GRK6 mengandung residu asam palmitat, dan kinase GRK5 mengandung dua domain pengikat fosfolipid utama (Krupnick dan Benovic, 1998). Kinase dari keluarga GRK memfosforilasi banyak reseptor berpasangan G-protein lainnya (termasuk reseptor adrenergik a1A dan a2A, reseptor trombin, reseptor angiotensin) dan beberapa protein lainnya. Inhibitor keluarga kinase GRK dapat mengurangi keparahan desensitisasi, dan ekspresi berlebih dari kinase keluarga GRK di kardiomiosit mengurangi respons mereka terhadap β-adrenostimulan (Koch et al., 1995). Menariknya, penurunan respons ini biasa terjadi pada gagal jantung, dan terdapat bukti bahwa pasien tersebut mengalami peningkatan ekspresi family kinase GRK di miokardium (Lingerer et al. 1993).

Jika fosforilasi reseptor berpasangan G-protein oleh protein kinase A secara langsung mengarah pada desensitisasi, maka fosforilasi dengan sendirinya oleh kinase dari keluarga GRK jelas tidak cukup. Diyakini bahwa reaksi lain harus terjadi, di mana protein tertentu bergabung dengan reseptor terfosforilasi dan, dengan modifikasi alosterik, menghalangi interaksinya dengan G-protein. Faktanya, kita berbicara tentang seluruh keluarga protein yang bertindak dengan cara yang sama di banyak reseptor (Krupnick dan Benovic, 1998; Lefkowitz, 1998). Dalam kasus reseptor yang digabungkan dengan protein-G, protein ini disebut p-arrester (dari bahasa Inggris arrest - untuk menahan, untuk menghentikan), dan dalam kasus sel fotoreseptor, cukup dengan arrester. Fosforilasi reseptor secara dramatis mempercepat pengikatannya ke arrester. Pengikatan ini memainkan peran penting dalam mengatur respons seluler terhadap aktivasi reseptor..

Selain itu, efek stimulan pada reseptor menyebabkan internalisasi reseptor yang cepat (dalam beberapa menit) reversibel dan penurunan jumlah mereka lebih lambat (dalam beberapa jam). Arti internalisasi tidak sepenuhnya jelas. Ada bukti bahwa itu berperan dalam beberapa (Daaka et al., 1998) tetapi tidak dalam semua kasus stimulasi mitogen-activated protein kinase sebagai respons terhadap aktivasi reseptor berpasangan G-protein (Schramm dan Limbird, 1999; Pierce et al., 2000). Dari sudut pandang kuantitatif, signifikansi internalisasi untuk desensitisasi mungkin kecil, khususnya, karena di banyak sel, pada tahap antara aktivasi reseptor β-adrenergik dan reaksi akhir protein efektor, peningkatan sinyal yang signifikan terjadi. Namun demikian, terdapat bukti bahwa, selama internalisasi, reseptor dapat terdefosforilasi dan dikembalikan ke sensitivitasnya terhadap stimulan. Penurunan jumlah reseptor menyebabkan desensitisasi jangka panjang. Tidak diragukan lagi bahwa hal itu dimediasi oleh beberapa mekanisme, termasuk perubahan tingkat pergantian reseptor, transkripsi gen mereka, dan stabilitas mRNA mereka. Proses ini kompleks dan tidak sepenuhnya dipahami (Collins et al., 1992).

Terdapat bukti internalisasi dan penurunan jumlah reseptor a2-adrenergik, meskipun proses ini sangat berbeda untuk subkelompok yang berbeda (Saunders dan Limbird, 1999; Heck dan Bylund, 1998). Selain itu, sejumlah penelitian telah menemukan internalisasi dan fosforilasi setelah aktivasi oleh reseptor stimulan dan α-adrenergik (Wang et al., 1997; Diviani et al., 1997; Garcia-Sainz et al., 2000).