Медиаторы болевой чувствительности

Содержание
  1. Антиноцицептивная система человека для снижения болевых ощущений
  2. Действие антиноцицептивной системы
  3. Значение наркотических обезболивающих сегодня
  4. Различия между ноцицептивной и антиноцицептивной системами
  5. Как появляется боль и болевой шок?
  6. Структура противоболевой системы организма
  7. Медиаторы и рецепторы боли в антицицептивной системе
  8. Гипоталамус и левое полушарие мозга – активаторы действия
  9. Самоустранение боли в организме
  10. Роль опиоидных и неопиоидных пептидов
  11. Как работает механизм подавления боли?
  12. Какой бывает боль?
  13. Чем грозит боль человеку?
  14. Болевой шок – летальный исход
  15. Механизмы ощущения боли
  16. Воротная теория боли
  17. Феномен сенситизации заднего рога
  18. Боль
  19. Морфология
  20. Функциональные свойства
  21. Место связывания ГАМК
  22. Аллостерическая модуляция: бензодиазепиновый участок
  23. β-субъединицы и ионный канал
  24. Таблицы
  25. Субъединицы ГАМК-А рецептора человека
  26. Примечания

Антиноцицептивная система человека для снижения болевых ощущений

Медиаторы болевой чувствительности

Антиноцицептивная система человеческого организма представляет собой четко разграниченную структуру нервных окончаний, расположенных на всех участках и во всех отделах центральной нервной системы. Их совокупность имеет своеобразную иерархию активных нейрохимических рычагов, имеющих возможность приостановить функциональность болевых структур, входящих в ноцицептивную систему.

Действие антиноцицептивной системы

При антиболевой системе применяется, как правило, опиотергическая регуляционная схема. Она заключается во взаимодействии опиатных рецепторов с лигандами-опиоидами. Медиаторы антиноцицептивной системы способны подавить дискомфортные нестерпимые ощущения на всевозможных уровнях.

Благодаря работе данного механизма боль и дискомфорт не стали преимущественным чувством в жизнедеятельности человека. Даже когда боль наступает, действующие элементы антиноцицептивной системы включаются в работу, что ощутить можно в моменты отступления боли, паузы.

В этом и заключается основная функция данного защитного механизма в организме любого человека.

Значение наркотических обезболивающих сегодня

Интерес к наркотическим веществам, кстати, также породила антиноцицептивная система. Физиология человеческого организма четко обозначила предназначение наркотических веществ в медицине: их применяют в качестве сильнейшего анестезирующего препарата, способного помочь антиноцицептивной системе преодолеть боль или выступить ее заменителем.

На сегодняшний день наркотические вещества – единственный вариант эффективного симптоматического лечения онкологических больных. Этим вполне можно оправдать применение наркотиков, учитывая их обезболивающее действие.

Однако всем известен главный минус таких препаратов: они способны превратить адекватного, психически устойчивого человека в зависимое существо, испытывающее неземные мучения и, вероятно, окончившее свой жизненный путь преждевременно.

Различия между ноцицептивной и антиноцицептивной системами

Антиноцицептивной системой является болевой определитель, гарантирующий стопроцентное восприятие боли. Рассматривая данный термин, различия между этим понятием и термином «сенсорная система» можно определить без труда.

Поскольку основополагающим принимаемым «устройством», т. е.

тем самым определяющим анализатором, можно назвать лишь отдельный фрагмент сенсорной системы, то ноцицептивная и антиноцицептивная системы суммарно представляют собой не просто определитель, а достаточно сложную самоуправляемую соматическую систему.

Чтобы понять, что это значит, необходимо привести пример. Врачебная практика знает редкие случаи отсутствия чувства боли у человека, являющегося врожденным. Между тем основные ноцицептивные пути у них работают как обычно, т. е. механизм предотвращения болевой активности функционирует.

Как появляется боль и болевой шок?

К 70-м годам прошлого века у научных исследователей окончательно сформировалось мнение о такой составляющей ЦНС, как антиноцицептивная система мозга.

В тот период ученым удалось установить ее возможности ограничения болевого возбуждения, профилактику перенапряжения структур ноцицептивного отдела.

[attention type=yellow]

Усиливающееся раздражение в ноцицептивной системе провоцирует активное торможение данного процесса антиболевыми элементами.

[/attention]

Болевой шок может возникнуть лишь тогда, когда при чрезмерных воздействиях на организм антиноцицептивной системе не удается подавить силу влияния посторонних факторов. Снижение тормозной функции чревато перевозбуждением ноцицептивной системы и порождением непредвиденных неожидаемых болей психогенного характера в абсолютно нормальных непораженных органах.

Структура противоболевой системы организма

Рассматривая понятие антиноцицепции (антиноцицептивной системы), следует уделить внимание ее отдельным составляющим. Среди них в первую очередь стоит отметить элементы спинного, среднего и продолговатого мозга (серое вещество, ядро ретикулярной формации и ядра шва, желатинозная составляющая спинного мозга).

Благодаря им происходит основное блокирование боли. Человек перестает ощущать болевой синдром тогда, когда устремленный вверх поток ноцицептивного возбуждения поддается угнетению. Данная функция принадлежит нисходящему контролю над болью.

Главными действующими веществами в тормозной работе выступают опиоиды и некоторые гормоны, например, серотонин.

Правильнее называть их модуляторами, поскольку они изменяют первоначальное положение конечных нейронов, при этом не передавая в их направлении никакого возбуждающего эффекта.

Медиаторы и рецепторы боли в антицицептивной системе

Главными и предопределяющими нейронами противоболевой системы являются те, которые располагаются в сером веществе среднего мозга.

Важна здесь и роль аксонов, которые представляют собой восходящие пути к гипоталамусу и другим механизмам левого полушария головного мозга. Они же участвуют и в обратном направлении к спинному мозгу.

Медиаторами указанных нейронов считают пентапептиды, к которым относят подвиды энкефалинов. Такие медиаторы в виде аминокислот должны получить метионин и лейцин.

Энкефалины способны за достаточно короткое время возбудить все опиатные рецепторы.

При опиатергических синапсах такие рецепторы располагаются в основном на мембране, которая выполняет задачи постсинаптической «подушки».

Не участвовавшие в процессе синапсы становятся болевыми, тогда через мембрану должны выделяться медиаторы, направляющие дискомфортное возбуждение от конкретного нейрона к другому.

Эндогенная антиноцицептивная система имеет характерные опиатные рецепторы, которые в большей мере являются метаботропными. Их нередко ассоциируют с биорегулятором, вызывающим ингибирование аденилатциклазы посредством внутриклеточного распознавания.

[attention type=red]

Последствием всего вышеописанного является нарушение в процессе синтеза антиболевой системы. Кроме патологического сокращения поступления кальция в организм человека включаются главные медиаторы болевого синдрома, т. е. организм начинает их вырабатывать самостоятельно.

[/attention]

Самыми распространенными медиаторами боли являются:

  • субстанции P;
  • холецистокинин;
  • соматостатин;
  • глутаминовая кислота.

Гипоталамус и левое полушарие мозга – активаторы действия

К структуре антиболевой системы относятся противоболевые структуры гипоталамуса и соматосенсорной области коры левого мозгового полушария. Безграничность их тормозного воздействия на ноцицептивные механизмы человека достигается благодаря:

  • нисходящему торможению влияния на нейроны спинного мозга;
  • восходящему торможению влияния на нейроны таламуса;
  • активизированному воздействию на вышеуказанную систему нисходящего контроля тормозов.

Самоустранение боли в организме

Ноцицептивная и антиноцицептивная системы организма находятся в непосредственной координации. Последняя вырабатывает опиоидные эндогенные компоненты, которые по факту являются наркотиками внутри нас.

К ним относят эндорфины, динорфины и т. д. Особенностью их химического состава являются обрывистые пептидные последовательности, как у крошечных молекул белка, которые состоят из аминокислот.

Роль опиоидных и неопиоидных пептидов

На преимущественном числе нейронов, которые включает в себя антиноцицептивная система, располагаются специальные рецепторы к таким веществам.

Например, при контакте рецепторов с опиоидами зачастую появляется последующее торможение на уровне работы отдельных нейронов. В этом случае ноцицептивная система боли становится заторможенной и на боль практически не реагирует.

Задачей небольших нейронов противоболевой системы является создание препятствий для передачи и распределения болевого возбуждения по цепочке последующих окончаний.

В регуляционном процессе возникновения болевых ощущений принимают участие не только опиоидные пептиды. Неопиоидные пептиды (например, нейротензин) также оказывают влияние на итоговое болевосприятие человека. Возникая из множества источников, боль способны угнетать ноадреналин, дофамин, серотонин и другие катехоламины.

Как работает механизм подавления боли?

Функционировать антиноцицептивная система организма может несколькими способами:

  1. Механизм срочного действия. Происходит реакция болевого стимула, вследствие чего возникает возбуждение синапсов в системе нисходящего тормозного контроля. В пределах задних рогов спинного мозга в это время можно наблюдать ограничение афферентного ноцицептивного возбуждения. В основной аналгезии участвует именно этот механизм. При подавлении болевого ощущения одновременно действуют два болевых стимула.
  2. Механизм непродолжительного действия. Запуск выполняет гипоталамус, вовлекая системы тормозного контроля нисходящего типа спинного, среднего и продолговатого мозга. Для активизации механизма по ограничению болевого возбуждения на уровне спинного, а иногда и головного мозга, необходимы стрессогенные факторы.
  3. Механизм продолжительного действия. Главные центры расположены в гипоталамусе, активируются при постоянных болевых ощущениях. Восходящий поток болевого возбуждения передается на всех участках нисходящего контроля. К ноцицептивной системе подключается эмоциональная окраска боли. Такое оценивание в большинстве случаев не является объективным.
  4. Тонический механизм. Благодаря ему постоянная активность антиноцицептивной системы поддерживается центрами орбитальной и фронтальной зонами коры головного мозга. Располагаются они в лобной доле, за глазами. Активность ноцицептивной структуры обеспечена постоянным тормозным влиянием. Кстати, данный процесс можно заметить и при полном отсутствии боли.

Какой бывает боль?

Анциноцицептивная система организма, управляющая структурами коры больших полушарий, помогает предварительно подготовиться к болезненному эффекту, после чего принять раздражитель боли с уменьшением неприятных, дискомфортных ощущений.

https://www.youtube.com/watch?v=D1z9rQLWmYw

Из всего вышеуказанного можно сделать простой вывод, что интенсивность и характер боли предопределяются особенностями функционирования двух систем: ноцицептивной и антиноцицептивной. Первая – болевая, вторая – антиболевая. Специфика их взаимодействия предопределяет характер болевых ощущений, испытываемых человеком. Боль может быть разной, а именно:

  • Гипералгезия – состояние при повышенной чувствительности к боли, следствием которого может быть или высокая возбужденность ноцицептивной системы, или низкое возбуждение антиноцицептивной системы.
  • Гипоалгезия – состояние при пониженной чувствительности к боли, возникающее в результате противоположного эффекта: антиноцицептивная система боли повышается, а возбуждение ноцицептивной системы снижается.

Оба состояния могут иметь положительное значение для организма, при этом они во многом зависят от порога боли. Такая величина представляет собой нестатичный подвижный показатель, варьирующийся при особенностях болевой и обезболивающей систем. И антиноцицептивная, и ноцицептивная структуры образуют единый комплекс боли, являясь лишь его элементами.

Чем грозит боль человеку?

Достаточно сложная сенсорная система болевосприятия необходима человеку, чтобы сохранить организм и его отдельные части в целостности. Кроме того, расстройства функций данных систем (болевой и антиболевой) сказываются на жизнедеятельности человека самым негативным образом. При острых непродолжительных или хронических болевых ощущениях происходит следующее:

  1. Нарушения сна.
  2. Отсутствие полового влечения.
  3. Раздражительность, невнимательность.
  4. Уменьшение двигательной активности.
  5. Депрессия, угнетенное психоэмоциональное состояние.

Болевой шок – летальный исход

Интенсивная боль способна замедлить дыхание, иногда даже остановить его полностью, в то время как слабая фоновая боль может повлиять на его учащение. При сильнейших болях частота сердцебиения увеличивается, повышается артериальное давление, что угрожает развитием спазма периферических кровеносных сосудов.

Сначала кожа становится бледной, но при кратковременной боли расширенные сосуды вызывают ее гиперемию. Уменьшается выделение слюны, выработка соков желудка и поджелудочной железы, перистальтика кишечника останавливается, что нередко приводит к анурии. Развитие болевого шока при резкой боли чревато летальным исходом.

Источник: https://FB.ru/article/256718/antinotsitseptivnaya-sistema-cheloveka-dlya-snijeniya-bolevyih-oschuscheniy

Механизмы ощущения боли

Медиаторы болевой чувствительности

Посмотреть статьи >> Посмотреть все услуги >>

Все люди рано или поздно сталкиваются с болью, но мало кто знает где и как формируется болевое ощущение.

В данной статье нам хотелось бы приоткрыть завесу тайны механизмов передачи боли.

Как мы чувствуем боль? Давайте на минутку представим себе, что кто-то, конечно же, не Вы, порезал палец острым кухонным ножом… По какому же пути необходимо пройти болевому импульсу от поврежденного пальца, чтобы достигнуть головного мозга, где в конечном итоге и формируется ощущение боли?

Болевые рецепторы, находящиеся в коже в результате травмы активируются, благодаря выходу из поврежденных клеток различных химических веществ, таких как гистамин, субстанцию Р, серотонин (5HT), брадикинин и простагландины.

Болевые импульсы, генерируемые этими рецепторами, передаются затем по чувствительным спинномозговым (сенсорным) нервам, клеточные тела которых сгруппированы в небольшое образование, именуемое спинномозговым ганглием (узлом).

Поступившие в спинной мозг болевые импульсы обрабатываются в заднем роге, после чего ответно формируются импульсы, летящие через двигательные нервы к мышцам руки, приводя к её быстрому отдергиванию от повреждающего агента, в данном случае лезвия ножа. Такую основу имеет под собой безусловный (автоматический) рефлекс, не требующий участия головного мозга, или сознательной деятельности.

https://www.youtube.com/watch?v=L6CWQSZoKpM

В зависимости от функционального состояния заднего рога спинного мозга (см. о воротной теории боли и феномене сенситизации заднего рога ниже), болевые сигналы вместе с тем направляются вверх по спино-таламическому пути спинного мозга к специфической структуре головного мозга, называемой таламус.

В дальнейшем, таламус, обработав посупившие к нему импульсы, отправляет специфические сигналы в центры, контролирующие кровяное давление, пульс, дыхание и эмоции.

Вот почему в случае остро возникшей боли происходит учащение сердцебиения и дыхания, повышается кровяное давление, а также происходят знакомые всем нам эмоциональные и поведенческие изменения: появляется болезненная гримаса, человек дует на поврежденный палец или быстро трясет им в воздухе.

Между тем, болевые импульсы не останавливаются в таламусе, а передаются дальше в первичную сенсорную кору – специфическую область полушарий головного мозга, где происходит конечная обработка полученных сигналов.

Принято считать, что в таламусе все же происходит частичное восприятие поступающих болевых импульсов, однако их наиболее тонкая дискриминация (распознавание), происходит в первичной сенсорной коре полушарий головного мозга.

Важно отметить, что сперва, сразу после воздействия болевого раздражителя, формируется острое, с мгновенным началом, кратковременное болевое ощущение, передаваемое от области повреждения к задним рогам спинного мозга по толстым быстропроводящим сенсорным (чувствительным) волокнам – А-дельта волокнам.

За ним следует тупая, имеющая медленное начало, более длительная боль, передающаяся от травмированного участка в задний рог по волокнам меньшего диаметра с низкой скоростью проведения – C волокнам. Почему это важно? Предлагаем Вам ознакомиться с воротной теорией боли.

Воротная теория боли

Почему, получив то или иное повреждение мы незамедлительно потираем травмированный участок?

Потирание поврежденного участка приводит к возбуждению тактильных рецепторов (реагирующих на прикосновение) кожи, которые активируются и начинают посылать импульсы в задний рог спинного мозга через А-бета волокна. Эти сигналы, поступив в спинной мозг, блокируют проведение болевых импульсов, поступающих по С-волокнам, то есть закрывают ворота на боль.

На механизме блокирования ворот на боль основаны многие методы лечения, такие как иглоукалывание – стимулирут А-дельта волокна, а также ряд физиопроцедур (чрезкожная нейростимуляция, электромышечная стимуляция и т.д.). Ниже хотелось бы рассмотреть еще один, обратный воротному механизму феномен – сенситизацию заднего рога.

Феномен сенситизации заднего рога

В течение часа после травмы, происходят специфические изменения в заднем роге спинного мозга, получившие название феномена сенситизации, основной смысл которого заключается в том, что все поступающие в спинной мозг стимулы более легко проводятся по спинному мозгу в головной, а не блокируются на уровне заднего рога, препятствуя тем самым информационной перегрузке головного мозга.

Сенситизация обусловлена активацией Н-метил-Д-аспартам (NMDA) рецепторов. На блокаде этих рецепторов основан обезболивающий эффект ряда лекарственных препаратов.

Клинически сенситизация проявляется снижением порога восприятия как болевой, так и любой другой, будь то температурной, тактильной, вибрационной чувствительности в той области, за которую ответственен сенситизированный задний рог.

Порог болевой чувствительности изменяется по двум направлениям:

Стимулы, которые ранее расценивались как безболезненные, воспринимаются как боль;

Самые незначительные болевые импульсы воспринимаются как интенсивная боль.

[attention type=green]

Обычно, после травмы, явления сенситизации проходят одновременно с заживленинем поврежденных тканей. Напротив, у определенной части людей она сохраняется гораздо дольше, что в определенной степени можеть объяснять развитие хронических болевых синдромов.

[/attention]

В ряде случаев, длительная сенситизация объясняется сохранением активного очага в поврежденной когда-то ткани, который посылает болевые импульсы в спинной мозг, поддерживая тем самым произошедшие в нем перестройки. В других – точная причина этого феномена неизвестна.

Однако замечено, что существует тесная взаимосвязь между эмоциями и феноменом сенситизации заднего рога.

Наличие у человека тревожных и депрессивных расстройств приводит к ослаблению нисходящих тормозных влияний на спинной мозг со стороны головного, что может приводить к поддержанию сенситизации.

Исходя из выше сказанного, методами лечения хронических болевых синдромов являются:

  • Блокада нерва, проводящего болевой импульс с периферии к центральным церебральным структурам или введение в ткани, генерирующие болевые импульсы кортикостероидных препаратов;
  • Уменьшение уровня сенситизации применением обезболивающих препаратов, физиопроцедур, акупунктуры, методов мануальной терапии;
  • Улучшение нисходящих тормозных влияний головного мозга путем осознания человеком доброкачественности его болевых ощущений, лечения тревоги, депрессии, возвращения человека к работе, занятию любимым делом.

Нет опубликованных отзывов

Источник: https://www.clinicaboli.ru/articles/golova/mekhanizmy-oshchushcheniya-boli/

Боль

Медиаторы болевой чувствительности

ГАМКА-рецептор — лиганд-зависимый ионный канал в химических синапсах нервной системы, который тормозит передачу нервного возбуждения и управляется с помощью ГАМК (основного нейротрансмиттера мозга).

Это, наряду сГАМКС-рецептором, один из двух ионотропных ГАМК-рецепторов, отвечающий за реакцию организма на гамма-аминомасляную кислоту.

Помимо места, связывающего ГАМК, рецепторный комплекс содержит аллостерические сегменты, способные связывать бензодиазепины, барбитураты, этанол, фуросемид, нейростероиды и пикротоксин.

Морфология

Схема строения субъединицы ГАМКA-рецептора.
Слева — топология субъединицы. Большой внеклеточный N-концевой домен несёт характеристический цистеиновый мостик (Cys-Cys), который присутствует во всех пентамерных ионных каналах, и места связывания агонистов и модуляторов.

Трансмембранные домены показаны в виде цилиндров (1-4) с доменом ТМ2, выстилающим ионный канал (оранжевый). Крупнейшая внутриклеточная петля (между доменами ТМ3 и ТМ4) несёт места связывания многочисленных внутриклеточных модуляторов и сегменты, участвующие в стабилизации и фиксации рецептора в клеточной мембране.

В процентах показаны относительные пропорции молекулы субъединицы рецептора, которые находятся по разные стороны плазматической мембраны и внутри неё.
Справа — четвертичная структура рецептора.

Пентамерный комплекс субъединиц формирует нативный ГАМКА-рецептор, при этом домены ТМ2 каждой субъединицы расположены так, что формируют ионный канал, по которому проходят анионы Cl- и НСО3-после активации рецептора агонистом (ГАМК).

Ионотропные ГАМКА-рецепторы впервые были выделены из бычьего мозга в 1987 году, и их структура тогда была определена как состоящая из двух субъединиц. Но позже, благодаря методикам молекулярного клонированиябыло выделено большое количество разных субъединиц, которые могут входить в состав этого рецептора.

Перечень субъединиц включает семь различных семей, многие из которых насчитывают более чем один вид белка. Это семьи, α (6 изоформ), β (три изоформы), γ (три изоформы), а также δ, ε, π и θ (одна изоформа в каждой). Гомология (сходство) в последовательностях аминокислот между изоформами одной семьи достигает по меньшей мере 70 %, в то время как между представителями разных семей — меньше чем 40 %; подробнее о свойствах рецепторов, которые образуются различными комбинациями субъединиц, см. в таблице 1.

Каждый функционирующий ГАМКА-рецептор представляет собой гетеропентамер, где все пять субъединиц имеют одинаковую третичную структуру.

Эта структура состоит в наличии большого N-терминального домена, характеристическим признаком которого для этого типа рецепторов является дисульфидный мостик между двумя остатками цистеина (так называемая «cys-cys-петля») — черта, присущая всем ионно-канальным рецепторам.

Также на N-терминальном домене находятся многочисленные места связывания различных лигандов и участок, который активирует рецептор при связывании с ним молекул ГАМК.

За N-терминальным доменом идут четыре трансмембранных домена (ТМ1-4), среди которых ТМ2 вводит внутреннюю выстилку просвета ионного канала.

Между доменами ТМ3 и ТМ4 находится большой внутриклеточный регион, который содержит сегменты, применяемые для фосфорилирования с помощью протеин-киназ, а также места присоединения многочисленных фиксирующих и проводящих протеинов.

За доменом ТМ4 расположен очень короткий С-терминал. В целом, количество аминокислотных остатков, которые составляют третичную структуру одной субъединицы, равно примерно 400.

[attention type=yellow]

Большое количество типов субъединиц ГАМКА-рецептора (всего 16) приводит к большому количеству структурно отличных ГАМКА-рецепторов, которые могут быть теоретически ими сформированы. Но практически in vivoуровень многообразия функциональных ГАМКА-рецепторов является намного меньшим.

[/attention]

Благодаря комплексным молекулярно-биологическим исследованиям было установлено, какие именно комбинации субъединиц могут формировать функциональные ГАМКА-рецепторы — см. Таблицу 1.

При этом надо заметить, что не все искусственно синтезированные нормально функционирующие формы рецепторов, приведенные в таблице, в настоящее время найдены в мозге.

Функциональные свойства

Исследования рекомбинантных ГАМКА-рецепторов показали, что функциональные свойства ГАМКА-рецепторов во многом определяются составом субъединиц рецептора. В целом, доказанными могут считаться следующие закономерности:

  • Отсутствие β-субъединицы в составе рецептора заметно уменьшает или даже полностью блокирует чувствительность к ГАМК;
  • Создание комбинаций α-β увеличивает чувствительность к ГАМК, но полученные таким образом каналы имеют относительно низкую проводимость (12-18 pS). Также эти рецепторы нечувствительны к бенздиазепинам и могут быть ингибированы с помощью низких концентраций Zn2+ (~100-200 нМ);
  • Привлечение γ-субъединицы, что приводит к формированию комбинаций α-β-γ, незначительно снижает чувствительность ГАМК сравнению с α-β-рецепторами; также таким рецепторам присуща аллостерическая модуляция бенздиазепинами и заметно меньшая чувствительность к ионам Zn2+ (Около 200—500 μМ). Проводимость ионного канала у рецепторов с таким составом субъединиц примерно на 30 % выше (28-31 pS), чем у форм α-β. Наличие субъединицы γ2, кроме того, стимулирует формирование кластеров (тесных групп) рецепторов на постсинаптической мембране химических синапсов.

Место связывания ГАМК

Места связывания ГАМК и бенздиазепинов на ГАМКА-рецепторе Пентамерная структура протеина демонстрирует расположение α, β и γ-субъединиц в большинстве ГАМКА-рецепторов. Участки связывания агонистов (синие) формируются на контактной поверхности между субъединицами разных семей, включая в себя несколько аминокислотных остатков как α, так и β субъединиц.

Аналогично сформирован единый участок, где связываются бензодиазепины (красный) между α и β субъединицами. Показаны аминокислотные остатки, которые причастны к формированию указанных участков связывания.

В настоящее время считается, что в состав сегмента связывания ГАМК на ГАМКА-рецепторе входят аминокислотные остатки как от α-, так и β-субъединицы.

При этом в составе β-субъединицы для формирования участка связывания ГАМК критическими являются два домена, содержащие аминокислоты YGYT (однобуквенный код, см.

статью «аминокислота») — остатки 157—160 субъединицы β2 (здесь и далее буква обозначает однобуквенный код аминокислоты, цифра — номер остатка в цепи молекулы, начиная с N-конца); и, также,YGSY — остатки 202—205.

Однако, согласно некоторым теориям, последний домен может быть ассоциирован с механизмом конформационной передачи в процессе открытия ионного канала, а не собственно с участком связывания ГАМК. Перечисленные выше остатки взаимодействуют с остатками F64, R66, S68, R120 субъединицы α1 — таким образом, сегмент связывания ГАМК сформирован на поверхности контакта α- и α-субъединиц.

Аллостерическая модуляция: бензодиазепиновый участок

Исследования рекомбинантных рецепторов показали, что одновременное наличие α- и γ-субъединиц является необходимым для возможности аллостерического регулирования[en] ГАМКА-рецептора с помощьюбензодиазепинов. При этом были идентифицированы несколько критически важных аминокислотных остатков —Н101 у α1-субъединицы и F77 γ2-субъединицы — которые влияют на активность связывания.

Кроме того, важную роль играет остаток Т142 у субъединицы γ2, который влияет на эффективность бензодиазепинов.

Интересно, что остаток F77 у субъединицы γ2 гомологичен F64 субъединицы α1, что имеет активное влияние на эффект ГАМК.

Таким образом, сегмент связывания бензодиазепинов, локализованный на поверхности между субъединицами α и γ, возможно, эволюционно возник из участка связывания агониста (то есть ГАМК).

[attention type=red]

Набор субъединиц, который формирует нативный рецептор, особенно что касается различных изоформ γ и α субъединиц, может оказывать влияние и на фармакологию бенздиазепинов.

[/attention]

Лиганды бенздиазепинового ряда могут действовать как частичные или полные агонисты, потенцирующие действие ГАМК; как антагонисты, которые не имеют никакого влияния на действие ГАМК, но предотвращают действие агонистов-бензодиазепинов; и как частичные или полные обратные агонисты, которые ингибируют активацию рецептора с помощью ГАМК, действуя на бенздиазепиновый участок. Эффекты обратных агонистов могут быть ингибированы антагонистами бензодиазепинового ряда. Рецепторы, которые включают α1- и βіγ2 субъединицы (где i=1-3), имеют высокое родство к бензодиазепинам, диазепаму, CL218872, изолпидему (часто называются рецепторами или лигандами первого типа). CL218872 и золпидем имеют гораздо более низкое сродство с рецепторами, содержащими α2-α3 и α5βіγ2 субъединицы (рецепторы второго типа). Следующая группа рецепторов, α4- и α6βіγ2 — рецепторы, является диазепам-нечувствительной, но способной связывать частичный обратный агонист, Ro-15-4513. В субъединицах α4 и α6 отсутствует критически важный для α1 аминокислотный остаток Н101, который заменен наагринин. Такие диазепам-чувствительные рецепторы называются рецепторами третьего типа.

β-субъединицы и ионный канал

β-субъединицы рецептора сначала считались фармакологически пассивными; тем не менее, недавние исследования показали, что их наличие в составе нативного рецептора является критически необходимым условием для его функционирования, а различные конформации β-субъединиц могут влиять на эффект лигандов, которые с этими субъединицами непосредственно не связаны (например, на эффекты лореклезола). Во всех известных на настоящее время случаях воздействия на эффекты лигандов ГАМКA-рецептора со стороны его β-субъединиц разница в рецепторном ответе обусловлена мутациями (то есть заменами) одного и того же аминокислотного остатка — на позиции 290 в сегменте ТМ2. В случае β1-субъединицы это место занимает серин, и эффект лореклезола при этом не меняется или ингибируется; в случае β2-субъединицы на этом месте находится аспарагин, который заметно потенцирует (увеличивает) эффект лореклезола и ряда других соединений.

Другой остаток, который сильно влияет на чувствительность αβ-вмещающих ГАМКA-рецепторов — это Н267, который находится на внешней части домена ТМ2. Этот остаток гистидина формирует часть сегмента связывания Zn2+, делая рецептор чувствительным к ингибированию ионами цинка в концентрации около 100 нМ.

Локализация этого аминокислотного остатка внутри хлорного канала рецептора и тот факт, что двувалентный катион цинка может проникать в канал, приспособленный для прохождения одновалентных анионов, независимо от того, активирован рецептор или нет, являются признаками локализации ион-селектирующей части рецепторной молекулы и механизма открытия канала на противоположном конце рецептора.

Таблицы

Таблица 1. Формы ГАМКA-рецепторов, найденные в нервной системе

Комбинация субъединицРаспространение и свойства
α1βγ2Самая обыкновенная изоформа, ~40% всех ГАМКА-рецепторов; широко распространена в химических синапсах нервной системы.
α2βγ2Довольно обычная, также широко распространена.
α3βγ2Не такая обычная, как две предыдущие, широко распространена.
α4βγ2/δОтносительно редкая, найдена в гиппокампе и таламусе. Возможно, является внесинаптическим рецептором.
α5βγ2Относительно редкая, найдена в гиппокампе.
α6βγ2/δНайдена лишь в гранулярном слое мозжечка и в нервных клетках улитке уха. Возможно, является внесинаптическим рецептором.
α1α2-6βγ2Рецепторы, которые содержат две разные формы α-субъединицы, вероятно, являются очень редкими, если вообще такая комбинация способна формировать функциональный рецептор. Об их существовании можно утверждать, основываясь на результатах иммунных реакций с использованием селективных сывороток.
α2α3-6βγ2Относительно редкая, если вообще способна формировать функциональные рецепторы.
α3α4-6βγ2Относительно редкая, если вообще способна формировать функциональные рецепторы.

Таблица 2. Свойства ГАМКA-рецепторов

Субъединицы ГАМК-А рецептора человека

Существуют следующие субъединицы[1]:

  • Шесть α субъединиц (GABRA1, GABRA2, GABRA3, GABRA4, GABRA5, GABRA6)
  • Три β субъединицы (GABRB1, GABRB2, GABRB3)
  • Три γ субъединицы (GABRG1, GABRG2, GABRG3)
  • δ-субъединица (GABRD), ε-субъединица (GABRE), π-субъединица (GABRP), θ-субъединица (GABRQ)

Примечания

  1.  Martin IL and Dunn SMJ. GABA receptors A review of GABA and the receptors to which it binds. Tocris Cookson LTD.
  • Bormann J (2000): The «ABC» of GABA receptors. Trends Pharmacol Sci 21:16-19.
  • Feigenspan A, Wassle H, Bormann J (1993): Pharmacology of GABA receptor Cl- channels in rat retinal bipolar cells. Nature 361:159-162.
  • Fritschy J-M, Mohler H (1995): GABAA receptor heterogeneity in the adult rat brain: differential regional and cellular distribution of seven major subunits. J Comp Neurol359:154-194.
  • Hosie AM, Aronstein K, Sattelle DB, Ffrench-Constant RH (1997): Molecular biology of insect neuronal GABA receptors. Trends Neurosci. 20:578-583.
  • Jones A, Korpi ER, McKernan RM, Pelz R, et al. (1997): Ligand-gated ion channel subunit partnerships: GABAA receptor 6 subunit gene inactivation inhibits delta subunit expression. J Neurosci 17:1350-1362.
  • Korpi ER, Grunder G, Luddens H (2002): Drug interactions at GABAA receptors. Prog Neurobiol 67:113-159.
  • Moss SJ, Smart TG (1996): Modulation of amino acid-gated ion channels by protein phosphorylation. Int Rev Neurobiol 39:1-52.
  • Rabow LE, Russek SJ, Farb DH (1996): From ion currents to genomic analysis: Recent advances in GABAA receptor research. Synapse 21:189-274.
  • Rudolph U, Crestani F, Benke D, Brunig I, et al. (1999): Benzodiazepine actions mediated by specific γ-aminobutyric acid (A) receptor subtypes. Nature 401:796-800.
  • Smith GB, Olsen RW (1995): Functional domains of GABAA receptors. Trends Pharmacol Sci 16:162-168.
  • Whiting PJ, McKernan RM, Wafford KA (1995): Structure and pharmacology of vertebrate GABAA receptor subtypes. Int Rev Neurobiol 38:95-138.

Источник: https://edu.volgmed.ru/mod/book/tool/print/index.php?id=3889

Медик
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: