ตัวรับ MUSCARINIC: โครงสร้างประเภทและหน้าที่ของพวกมันคู่อริ - ชีววิทยา - 2025

muscarinic ผู้รับเป็นโมเลกุลที่เป็นสื่อกลางในการกระทำของ acetylcholine (เอซี) และมีที่ตั้งอยู่ในเมมเบรน postsynaptic ประสาทซึ่งกล่าวว่าสารสื่อประสาทจะถูกปล่อยออก; ชื่อของมันมาจากความไวต่อมัสคารีนอัลคาลอยด์ที่ผลิตโดยเชื้อรา Amanita muscaria

ในระบบประสาทส่วนกลางมีส่วนประกอบของเซลล์ประสาทหลายตัวที่แอกซอนปล่อยอะซิติลโคลีน บางคนจบลงในสมองเองในขณะที่ส่วนใหญ่สร้างทางเดินมอเตอร์สำหรับกล้ามเนื้อโครงร่างหรือทางเดินของระบบประสาทอัตโนมัติสำหรับต่อมและการเต้นของหัวใจและกล้ามเนื้อเรียบ

acetylcholine neuroreceptor ระหว่างไซแนปส์และตัวรับตามลำดับบนเมมเบรนโพสซิแนปติก (ที่มา: ผู้ใช้: Pancrat ผ่าน Wikimedia Commons)

อะซิทิลโคลีนที่ปล่อยออกมาที่จุดเชื่อมต่อระบบประสาทและกล้ามเนื้อของกล้ามเนื้อโครงร่างจะกระตุ้นตัวรับ cholinergic ที่เรียกว่าตัวรับนิโคตินเนื่องจากความไวต่อนิโคตินอัลคาลอยด์ซึ่งพบได้ในซิแนปส์ปมประสาทของระบบประสาทอัตโนมัติ (ANS)

เซลล์ประสาท postganglionic ของการแบ่งพาราซิมพาเทติกของระบบนี้ทำหน้าที่ของพวกมันโดยการปล่อย acetylcholine ซึ่งทำหน้าที่ในตัวรับ cholinergic ของ muscarinic ที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ effector และทำให้เกิดการปรับเปลี่ยนไฟฟ้าในพวกมันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงการซึมผ่านในช่องไอออนของพวกมัน

โครงสร้างทางเคมีของสารสื่อประสาท acetylcholine (ที่มา: NEUROtiker ผ่าน Wikimedia Commons)

โครงสร้าง

ตัวรับ Muscarinic อยู่ในตระกูลของ metabotropic receptors ซึ่งเป็นคำที่กำหนดตัวรับที่ไม่ใช่ช่องไอออนอย่างถูกต้อง แต่เป็นโครงสร้างของโปรตีนที่เมื่อเปิดใช้งานจะกระตุ้นกระบวนการเผาผลาญภายในเซลล์ที่ปรับเปลี่ยนกิจกรรมของช่องทางที่แท้จริง

คำนี้ใช้เพื่อแยกความแตกต่างจากตัวรับไอออโนโทรปิกซึ่งเป็นช่องไอออนิกที่แท้จริงที่เปิดหรือปิดโดยการกระทำโดยตรงของสารสื่อประสาทเช่นเดียวกับกรณีของตัวรับนิโคตินที่กล่าวถึงในแผ่นเซลล์ประสาทของกล้ามเนื้อโครงร่าง

ภายในตัวรับ metabotropic ตัวรับ muscarinic จะรวมอยู่ในกลุ่มที่เรียกว่า G-protein ตัวรับคู่เนื่องจากขึ้นอยู่กับชนิดของพวกมันการกระทำของพวกมันจะถูกสื่อกลางโดยโปรตีนบางชนิดเช่น Gi ตัวยับยั้ง adenyl cyclase และ Gq หรือ G11 ซึ่ง เปิดใช้งาน phospholipase C (PLC)

Muscarinic receptors เป็นโปรตีนเมมเบรนที่มีความยาว พวกมันมีเซกเมนต์ทรานส์เมมเบรน 7 ส่วนซึ่งประกอบด้วยแอลฟาเฮลิกส์ซึ่งเรียงตามลำดับระหว่างเมมเบรนไขมันเมมเบรน ภายในด้านไซโตพลาสซึมพวกมันเชื่อมโยงกับโปรตีน G ที่สอดคล้องกันซึ่งถ่ายทอดปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวรับลิแกนด์

ประเภทของตัวรับ muscarinic และหน้าที่ของมัน

มีการระบุตัวรับ muscarinic อย่างน้อย 5 ชนิดและกำหนดโดยใช้ตัวอักษร M ตามด้วยตัวเลข ได้แก่ M1, M2, M3, M4 และ M5

ตัวรับ M1, M3 และ M5 สร้างขึ้นในตระกูล M1 และมีลักษณะการเชื่อมโยงกับโปรตีน Gq หรือ G11 ในขณะที่ตัวรับ M2 และ M4 มาจากตระกูล M2 และเกี่ยวข้องกับโปรตีน Gi

- เครื่องรับ M1

ส่วนใหญ่พบในระบบประสาทส่วนกลางในต่อมนอกท่อและในปมประสาทของระบบประสาทอัตโนมัติ พวกมันจับคู่กับโปรตีน Gq ซึ่งกระตุ้นเอนไซม์ฟอสโฟลิเปส C ซึ่งจะแปลงฟอสฟาติดิลทอโนซิทอล (PIP2) เป็นอิโนซิทอลไตรฟอสเฟต (IP3) ซึ่งปล่อย Ca ++ ภายในเซลล์และไดอะซิลกลีเซอรอล (DAG) ซึ่งจะกระตุ้นโปรตีนไคเนสซี

- เครื่องรับ M2

ส่วนใหญ่พบในหัวใจโดยส่วนใหญ่อยู่ในเซลล์ของโหนดซิโนเอเทรียลซึ่งทำหน้าที่ลดความถี่ในการปลดปล่อยตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง

หัวใจอัตโนมัติ

ตัวรับ M2 ได้รับการศึกษาในเชิงลึกมากขึ้นในระดับของโหนด sinoatrial (SA) ของหัวใจซึ่งเป็นสถานที่ที่ความเป็นอัตโนมัติที่ก่อให้เกิดการกระตุ้นจังหวะที่รับผิดชอบต่อการทำงานของหัวใจโดยปกติ

เซลล์ของโหนด sinoatrial หลังจากแต่ละ action potential (AP) ที่กระตุ้นให้เกิด cardiac systole (การหดตัว) ทำให้ repolarize และกลับสู่ระดับประมาณ -70 mV แต่แรงดันไฟฟ้าจะไม่คงอยู่ที่ค่านั้น แต่ได้รับการลดขั้วแบบก้าวหน้าจนถึงระดับเกณฑ์ที่ทำให้เกิดการกระทำใหม่

การลดขั้วแบบโปรเกรสซีฟนี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเองของกระแสไอออนิก (I) ซึ่งรวมถึงการลดลงของเอาต์พุต K + (IK1) การปรากฏของกระแสอินพุตของ Na + (If) และอินพุตของ Ca ++ (ICaT) จนถึง ถึงเกณฑ์และกระแส Ca ++ (ICaL) อื่นจะถูกทริกเกอร์รับผิดชอบต่อศักยภาพในการดำเนินการ

ถ้าเอาต์พุต K + (IK1) ต่ำมากและกระแสอินพุต Na + (If) และ Ca ++ (ICaT) สูงการลดขั้วจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นศักยภาพในการกระทำและการหดตัวจะเกิดขึ้นก่อนหน้านี้และความถี่ อัตราการเต้นของหัวใจสูงขึ้น การดัดแปลงที่ตรงกันข้ามในกระแสเหล่านั้นทำให้ความถี่ลดลง

การเปลี่ยนแปลง metabotropic ที่เกิดจาก norepinephrine (sympathy) และ acetylcholine (parasympathetic) สามารถเปลี่ยนแปลงกระแสเหล่านี้ได้ CAMP เปิดใช้งานช่องสัญญาณโดยตรงหากโปรตีนไคเนส A (PKA) ฟอสโฟรีเลตและเปิดใช้งานช่อง Ca ++ ของ ICaT และกลุ่มβγของโปรตีน Gi จะเปิดใช้งานเอาต์พุต K +

Muscarinic action M2

เมื่ออะซิติลโคลีนที่ปล่อยออกมาโดยการสิ้นสุด postganglionic ของเส้นใย cardiac vagal (กระซิก) จับกับตัวรับ M2 muscarinic ของเซลล์ของโหนด sinoatrial หน่วยย่อยαiของโปรตีน Gi จะเปลี่ยน GDP สำหรับ GTP และแยกออกจากกันทำให้บล็อกเป็นอิสระ βγ.

หน่วยย่อยαiยับยั้ง adenyl cyclase และลดการผลิตแคมป์ซึ่งจะลดการทำงานของช่อง If และ PKA ข้อเท็จจริงสุดท้ายนี้ช่วยลด phosphorylation และกิจกรรมของช่อง Ca ++ สำหรับ ICaT ผลลัพธ์ที่ได้คือการลดลงของกระแสที่ลดขั้ว

กลุ่มที่สร้างขึ้นโดยหน่วยย่อยβγของโปรตีน Gi กระตุ้นกระแส K + ภายนอก (IKACh) ซึ่งมีแนวโน้มที่จะต่อต้านอินพุตของ Na + และ Ca ++ และลดอัตราการลดขั้ว

ผลโดยรวมคือการลดความชันของการลดขั้วที่เกิดขึ้นเองและอัตราการเต้นของหัวใจลดลง

- เครื่องรับ M3

แผนผังตัวรับ Muscarinic M3 (ที่มา: Takuma-sa ผ่าน Wikimedia Commons)

สามารถพบได้ในกล้ามเนื้อเรียบ (ระบบย่อยอาหารกระเพาะปัสสาวะหลอดเลือดหลอดลม) ในต่อมนอกท่อและในระบบประสาทส่วนกลาง

นอกจากนี้ยังจับคู่กับโปรตีน Gq และในระดับปอดอาจทำให้เกิดการหดตัวของหลอดลมในขณะที่ทำหน้าที่ในเยื่อบุผนังหลอดเลือดพวกมันจะปล่อยไนตริกออกไซด์ (NO) และทำให้เกิดการขยายตัวของหลอดเลือด

- ตัวรับ M4 และ M5

ตัวรับเหล่านี้มีลักษณะและการศึกษาน้อยกว่าตัวก่อนหน้า มีรายงานการปรากฏตัวของมันในระบบประสาทส่วนกลางและในเนื้อเยื่อส่วนปลายบางส่วน แต่ยังไม่มีการระบุหน้าที่อย่างชัดเจน

คู่อริ

คู่อริสากลสำหรับตัวรับเหล่านี้คือ atropine ซึ่งเป็นอัลคาลอยด์ที่สกัดจากพืช Atropa belladonna ซึ่งผูกมัดกับพวกมันด้วยความสัมพันธ์ที่สูงซึ่งแสดงถึงเกณฑ์ที่จะแยกความแตกต่างจากตัวรับนิโคตินที่ไม่ไวต่อโมเลกุลนี้

มีสารที่เป็นปฏิปักษ์อื่น ๆ จำนวนมากที่จับกับตัวรับ muscarinic ประเภทต่างๆที่มีความสัมพันธ์กันต่างกัน การรวมกันของค่าความสัมพันธ์ที่แตกต่างกันสำหรับบางค่าได้ทำหน้าที่อย่างแม่นยำสำหรับการรวมตัวรับเหล่านี้ไว้ในหมวดหมู่ที่อธิบายไว้อย่างใดอย่างหนึ่ง

รายชื่อบางส่วนของคู่อริอื่น ๆ ได้แก่ : pirenzepine, methoctramine, 4-DAMP, himbazine, AF-DX 384, tripitramine, darifenacin, PD 102807, AQ RA 741, pFHHSiD, MT3 และ MT7; สารพิษที่มีอยู่ในพิษของแมมบาสสีเขียวและสีดำตามลำดับ

ตัวอย่างเช่นตัวรับ M1 มีความไวสูงสำหรับ pirenzepine M2s โดย tryptramine, methoctramine และ himbazine M3s โดย 4-DAMP; M4 มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสารพิษ MT3 และฮิบาซินด้วย M5 นั้นคล้ายกับ M3s มาก แต่ในแง่ของพวกเขานั้นมีความเกี่ยวข้องน้อยกว่าโดย AQ RA 741

อ้างอิง

1. Ganong WF: สารสื่อประสาทและสารสื่อประสาทใน: การทบทวนสรีรวิทยาทางการแพทย์, 25th ed. นิวยอร์ก, McGraw-Hill Education, 2016
2. González JC: บทบาทของตัวรับ muscarinic ในการปรับการถ่ายทอด GABAergic ในฮิปโปแคมปัส หน่วยความจำเพื่อให้มีคุณสมบัติเหมาะสมสำหรับการศึกษาระดับปริญญาเอก มหาวิทยาลัยอิสระแห่งมาดริด พ.ศ. 2556.
3. Guyton AC ฮอลล์ JE: การกระตุ้นหัวใจด้วยวิธีทางเคมีใน: ตำราสรีรวิทยาทางการแพทย์ฉบับที่ 13; AC Guyton, JE Hall (eds) ฟิลาเดลเฟีย Elsevier Inc. , 2016
4. ไพเพอร์ HM: Herzerregung ใน: Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, 31th ed; RF Schmidt et al (eds) ไฮเดลเบิร์ก Springer Medizin Verlag, 2010
5. Schrader J, Gödeche A, Kelm M: Das Hertz ใน: Physiologie, 6th ed; R Klinke et al (eds) สตุ๊ตการ์ท, เฟรดธีมีเวอร์, 2010
6. Siegelbaum SA, Clapham DE, Schwartz JH: Modulation of Synaptic Transmission: Second Messengers, In: Principles of Neural Science, 5th ed; E Kandel et al (eds) นิวยอร์ก, McGraw-Hill, 2013