Кіріспе

Ацетилхолин рецепторлары, никотинге селективті байланысу қабілетімен аталған, никотиндік ацетилхолин рецепторлары немесе nAChR – нейротрансмиттер ацетилхолинге жауап беретін рецепторлық полипептидтер. Никотин рецепторлары никотин сияқты агонисттерге де жауап береді. Олар орталық және шеткі жүйке жүйесінде, бұлшық еттерде және көптеген организмдердің көптеген басқа тіндерінде кездеседі. Нейромышектік қосылыста олар бұлшық еттегі негізгі рецептор болып табылады, бұлшық еттің жиырылуын басқаратын қозғалтқыш жүйке-бұлшықет байланысы үшін маңызды. Шеткі жүйке жүйесінде: (1) симпатикалық және парасимпатикалық жүйке жүйесіндегі пресинаптикалық жасушалардан постсинаптикалық жасушаларға шығыс сигналдарын жібереді, және (2) бұлшықет жиырылуы үшін сигнал беру үшін босатылған ацетилхолинді қабылдайтын қаңқа бұлшықеттерінде орналасқан рецепторлар. Иммундық жүйеде nAChR қабыну процестерін реттейді және ерекше жасуша ішкі жолдар арқылы сигнал береді. Жәндіктерде холинергиялық жүйе орталық жүйке жүйесімен шектеледі. Никотин рецепторлары холинергиялық рецепторлар деп есептеледі, себебі олар ацетилхолинге жауап береді. Никотин рецепторлары никотиннен атын алған, ол мускариндік ацетилхолин рецепторларын стимуляцияламайды, керісінше никотин рецепторларына селективті байланысады. Мускариндік ацетилхолин рецепторы да осы рецепторға селективті байланысатын химиялық зат – мускариннен атын алады. Ацетилхолиннің өзі мускариндік және никотиндік ацетилхолин рецепторларына байланысады. Ионотроптық рецепторлар ретінде nAChR иондық каналдармен тікелей байланысты. Жаңа мәліметтер бұл рецепторлар кейбір жағдайларда екінші хабаршыларды (метаботроптық рецепторлар сияқты) пайдалана алатынын көрсетеді. Никотиндік ацетилхолин рецепторлары – ионотроптық рецепторлардың ең жақсы зерттелгендері. Никотин рецепторлары симпатикалық және парасимпатикалық жүйелерге шығыс сигналдарын жіберуге көмектесетіндіктен, гексаметоний сияқты никотин рецепторларының антагонистері осы сигналдардың берілуіне кедергі келтіреді. Осылайша, мысалы, никотин рецепторларының антагонистері жүрекке симпатикалық және парасимпатикалық стимуляция арқылы қалыпқа келтірілетін қан қысымының өзгеруін түзететін барорефлекс кедергі келтіреді.

Құрылымы

Молекулалық массасы 290 кДа болатын никотин рецепторлары орталық тесікке симметриялы түрде орналасқан бес кіші бірліктен тұрады. Омыртқалы жануарларда никотин рецепторлары негізгі экспрессиялық орындарына қарай екі субтипке бөлінеді: бұлшықет типіндегі никотин рецепторлары және нейрондық типтегі никотин рецепторлары. Нейромышектік түйісуде орналасқан бұлшықет типіндегі рецепторларда рецепторлар немесе α1, β1, γ және δ кіші бірліктерінен 2:1:1:1 қатынасында құралған эмбрионалды формада ((α1)2β1γδ), немесе α1, β1, δ және ε кіші бірліктерінен 2:1:1:1 қатынасында құралған ересек формада ((α1)2β1δε) болады. Нейрондық субтиптер – он екі түрлі никотин рецепторларының (α2–α10 және β2–β4) әртүрлі гомомерлік (барлығы бір типті кіші бірлік) немесе гетеромерлік (кем дегенде бір α және бір β кіші бірлік) комбинациялары. Нейрондық субтиптердің мысалдары: (α4)3(β2)2, (α4)2(β2)3, (α3)2(β4)3, α4α6β3(β2)2, (α7)5 және тағы да басқалары. Бұлшықет типіндегі және нейрондық типтегі рецепторларда кіші бірліктер бір-біріне өте ұқсас, әсіресе гидрофобтық аймақтарда.

Міндетті

Барлық лигандпен жабылатын иондық арналар сияқты, nAChR арнасының тесігін ашу үшін химиялық хабаршының байланысуы қажет. Рецепторлармен байланысатын молекулаларды атау үшін бірнеше терминдер қолданылады, мысалы, лиганд, агонист немесе трансмиттер. Эндогендік агонист ацетилхолинмен қатар, nAChR агонисттеріне никотин, эпибатидин және холин жатады. Рецепторды бұғаттайтын никотиндік антагонисттерге мекамиламин, дигидро β-эритроидин және гексаметоний жатады. Бұлшықет типіндегі nAChR-ларда ацетилхолин байланысу орындары α және ε немесе δ суббөлімшелерінің арасында орналасқан. Нейрондық nAChR-ларда байланысу орны α және β суббөлімшелерінің арасында немесе α7 рецепторларының жағдайында екі α суббөлімшесінің арасында орналасқан. Байланысу орны N-терминалына жақын, жасушадан тыс доменде орналасқан. Агонист орынға байланысқанда, барлық суббөлімшелер конформациялық өзгеріске ұшырайды, арна ашылады және диаметрі шамамен 0,65 нм болатын тесік пайда болады. Арнаның ашылуы оң зарядталған иондардың одан өтуіне мүмкіндік береді; атап айтқанда, натрий жасушаға еніп, калий жасушадан шығады. Оң зарядталған иондардың таза ағыны ішке қарай бағытталған. nAChR – селективті емес катиондық арна, яғни бірнеше түрлі оң зарядталған иондар одан өтуге болады. Арналардың тесігі арқылы өткізетін натрий мен калий мөлшері (өткізгіштігі) 50-ден 110 пС-қа дейін өзгереді, ал өткізгіштігі нақты суббөлімшелік құрамға және өткізетін ионға байланысты. Көптеген нейрондық nAChR басқа нейротрансмиттерлердің босатылуына әсер етуі мүмкін. Осы зерттеулер жылан уларының және ACh-ның nAChR-ға байланысу механизмдерінің сипатын болжауға көмектесті. Бұл зерттеулер ACh байланысынан туындаған бұрылыс сияқты қозғалыс тесіктің ашылуына жауапты болуы мүмкін екенін, ал α-бунгаротоксиннің бір немесе екі молекуласы (немесе басқа ұзын тізбекті α-нейротоксин) осы қозғалысты тоқтатуға жеткілікті екенін көрсетті. Улар көршілес рецептор суббөлімшелерін бірге бекітіп, бұрылысты тежеп, осылайша ашылу қозғалысын тоқтатады.

Әсерлер

Никотин рецепторларын қозу нейрондардың күйін екі негізгі механизм арқылы өзгертеді. Бір жағынан, катиондардың қозғалысы плазмалық мембрананың деполяризациясына (яғни нейрондарда оңтайлы постсинаптикалық потенциалға) алып келеді, осының нәтижесінде вольтажға сезімтал иондық каналдар қозады. Екінші жағынан, кальцийдің кіруі тікелей немесе жанама түрде әртүрлі жасуша ішіндегі каскадтарға әсер етеді. Бұл, мысалы, кейбір гендердің активтілігін реттеуге немесе нейротрансмиттерлердің босатылуына себеп болады.

Десенсибилизация

Лиганд байланысқан рецепторлардың сезімталдығының төмендеуі алғаш рет Кац және Теслеффтың никотиндік ацетилхолин рецепторында сипатталды. Ұзақ немесе қайталамалаған стимул әсері көбінесе сол рецептордың стимулға жауап беру қабілетінің төмендеуіне әкеледі, бұл сезімталдық жоғалту деп аталады. nAChR функциясы екінші хабаршыға тәуелді протеинкиназалардың белсенділігі арқылы фосфорилирлеу арқылы реттелуі мүмкін. PKA және тирозинкиназалар nAChR-ды фосфорилдейді, нәтижесінде оның сезімталдығы төмендейді. Хабарланғандай, агонистке ұзақ уақыт әсер еткеннен кейін, агонисттің өзі рецепторда агонист тудырған конформациялық өзгеріске алып келеді, бұл рецептордың сезімталдығын төмендетуге әкеледі. Сезімталдығы төмендеген рецепторлар, егер агонист оң аллостериялық модулятордың, мысалы PNU 120,596 болуымен байланысса, ұзаққа созылған ашық күйге қайта оралуы мүмкін. Сондай-ақ, нақты шаперон молекулаларының осы рецепторларға реттеуші әсер ететінін көрсететін дәлелдер бар.

Рөлдер

Никотиндік рецепторлардың суббірліктері көп гендік отбасыға жатады (адамда 16 мүше) және суббірліктердің комбинацияларының құрастырылуы көптеген әртүрлі рецепторлардың пайда болуына әкеледі (толығырақ ақпарат алу үшін Лигандтық иондық каналдар деректер базасын қараңыз). Бұл рецепторлардың өте өзгергіш кинетикалық, электрофизиологиялық және фармакологиялық қасиеттері бар, олар никотинге әртүрлі жауап береді, әртүрлі тиімді концентрацияларда. Бұл функционалдық әртүрлілік оларға нейротрансмиссияның екі негізгі түріне қатысуға мүмкіндік береді. Классикалық синапстық беріліс (байланыс берілісі) тікелей жақын орналасқан рецепторларға әсер ететін нейротрансмиттердің жоғары концентрациясын босату арқылы жүзеге асырылады. Керісінше, паракриндік беріліс (көлемдік беріліс) аксондық ұштардан босатылатын нейротрансмиттерлерді қамтиды, олар кейін клеткалық орта арқылы таралып, алыс орналасқан рецепторларына жетеді. Никотиндік рецепторлар әртүрлі синапстық локацияларда да табылуы мүмкін; мысалы, бұлшықеттің никотиндік рецепторы әрқашан постсинаптық түрде жұмыс істейді. Рецептордың нейрондық формалары постсинаптық (классикалық нейротрансмиссияға қатысады) және пресинаптық жерлерде кездеседі, онда олар бірнеше нейротрансмиттерлердің босатылуын ықпалдастыра алады.

CHRNA5/A3/B4

Маңызды nAchR гендер кластері (CHRNA5/A3/B4) α5, α3 және β4 кішібірліктерін кодтайтын гендерді қамтиды. Генетикалық зерттеулер осы үш nAChR генін кодтайтын хромосомалық локустағы бір нуклеотидтік полиморфизмдерді (СНП) никотинге тәуелділік, өкпе қатерлі ісігі, созылмалы обструктивті өкпе ауруы, алкоголизм және перифериялық артериялық аурудың қауіп факторлары ретінде анықтады. CHRNA5/A3/B4 гендері көптеген жасуша түрлерінде бірге экспрессияланады және үш геннің промоторлық аймақтарының транскрипциялық белсенділігі көптеген бірдей транскрипциялық факторлармен реттеледі, бұл олардың кластерленуі ген экспрессиясын бақылауға байланысты болуы мүмкін. Ми аймақтарында, әсіресе вентральді тегментальді аймақта және қара затта экспрессияланатын α6 немесе β3 кішібірліктерін қамтитын никотин рецепторлары допаминді босатудағы рөліне байланысты есірткіге қатысты мінез-құлық үшін маңызды. Бұл гендердің генетикалық вариациясы ақуыздың аминокислоталық құрылымын өзгерту немесе транскрипциялық және трансляциялық реттеуде өзгерістер тудыру сияқты көптеген жолдармен есірткіге деген сезімталдықты өзгерте алады. Бұл екі nAChR кішібірлігі де мида кездеседі және осы екі кішібірліктегі мутациялар жалпыланған эпилепсия түріне әкелуі мүмкін. Мысалы, түнгі ұстамалармен және психикалық аурулармен байланысты CHRNA4 енгізу мутациясы 776ins3, ал CHRNB2 мутациясы I312M эпилепсияны ғана емес, сонымен қатар оқу және есте сақтау тапшылығы сияқты нақты танымдық жетіспеушіліктерге де себеп болуы мүмкін. Бұл екі ген арасында табиғи генетикалық вариация бар және бір нуклеотидтік полиморфизмдерді (СНП) және басқа гендік модификацияларды талдау CHRNA4 генінде CHRNB2 генінен гөрі жоғары вариацияны көрсетеді, бұл CHRNB2 генімен кодталатын nAChR β2 ақуызы α4-тен көбірек кішібірліктермен байланысады дегенді білдіреді. CHRNA2 де түнгі фронтальді бөлік эпилепсиясының үшінші үміткері ретінде қарастырылған. Сонымен қатар, шизофрениямен ауыратын адамдарда темекі шегу көрсеткіші айтарлықтай жоғары, бұл никотинге тәуелділік өзін-өзі емдеудің бір түрі болуы мүмкін екенін көрсетеді.