Введение

Ацетилхолиновые рецепторы, названные в честь их селективного связывания с мускарином, — это ацетилхолиновые рецепторы, формирующие комплексы с G-белком в клеточных мембранах определенных нейронов и других клеток. Они выполняют несколько функций, включая роль основного конечного рецептора, стимулируемого ацетилхолином, высвобождаемым из постганглионарных волокон парасимпатической нервной системы. Мускариновые рецепторы получили свое название из-за большей чувствительности к мускарину, чем к никотину. Их противоположностью являются никотиновые ацетилхолиновые рецепторы (nAChR) — рецепторные ионные каналы, также важные для автономной нервной системы. Многие лекарственные препараты и другие вещества (например, пилокарпин и скополамин) воздействуют на эти два различных рецептора, выступая в качестве селективных агонистов или антагонистов.

Рецепторы восстановления

АХ всегда используется в качестве нейротрансмиттера в автономном ганглии. Никотиновые рецепторы на постганглионном нейроне отвечают за начальную быструю деполяризацию (быстрая EPSP) этого нейрона. В связи с этим никотиновые рецепторы часто упоминаются как рецепторы на постганглионных нейронах в ганглии. Однако последующая гиперполяризация (IPSP) и медленная деполяризация (медленная EPSP), представляющие собой восстановление постганглионного нейрона после стимуляции, фактически опосредованы мускуриновыми рецепторами типов M2 и M1 соответственно (обсуждается ниже). Периферические автономные волокна (симпатические и парасимпатические волокна) анатомически классифицируются как преганглионные или постганглионные, а затем обобщаются как адренергические волокна, выделяющие норадреналин, или холинергические волокна, выделяющие ацетилхолин и экспрессирующие ацетилхолиновые рецепторы. И преганглионные симпатические, и преганглионные парасимпатические волокна являются холинергическими. Большинство постганглионных симпатических волокон являются адренергическими: их нейротрансмиттером является норадреналин, за исключением постганглионных симпатических волокон, иннервирующих потовые железы, пилоэректильные мышцы и артериолы скелетных мышц, которые не используют адреналин/норадреналин. Надпочечниковый мозг рассматривается как симпатический ганглий и, как и другие симпатические ганглии, снабжается холинергическими преганглионными симпатическими волокнами: ацетилхолин является нейротрансмиттером, используемым в этом синапсе. Хромаффинные клетки надпочечников действуют как «модифицированные нейроны», высвобождая адреналин и норадреналин в кровоток в качестве гормонов, а не нейротрансмиттеров. Остальные постганглионные волокна периферической автономной системы принадлежат к парасимпатической дивизии; все они являются холинергическими волокнами и используют ацетилхолин в качестве нейротрансмиттера.

Постганглионные нейроны

Еще одна роль этих рецепторов заключается в области соединения иннервируемых тканей с постганглионарными нейронами в парасимпатической части автономной нервной системы. Здесь ацетилхолин вновь выступает в качестве нейромедиатора, а мускариновые рецепторы являются основными рецепторами на иннервируемой ткани.

Иннервированная ткань

Очень немногие части симпатической нервной системы используют холинергические рецепторы. В потовых железах рецепторы относятся к мускариновому типу. Симпатическая нервная система также имеет некоторые преганглионарные нервы, оканчивающиеся на хромаффинных клетках в мозговом слое надпочечников, которые секретируют эпинефрин и норэпинефрин в кровь. Некоторые полагают, что хромаффинные клетки являются модифицированными постганглионарными волокнами центральной нервной системы. В мозговом слое надпочечников ацетилхолин используется в качестве нейромедиатора, а рецептор относится к никотиновому типу. Соматическая нервная система использует никотиновый рецептор для ацетилхолина в нейромышечном синапсе.

Высшая центральная нервная система

Мускариновые ацетилхолиновые рецепторы также присутствуют и распространены по всей локальной нервной системе, как в постсинаптических, так и в пресинаптических позициях. Кроме того, имеются данные о наличии постсинаптических рецепторов на симпатических нейронах, что позволяет парасимпатической нервной системе подавлять симпатические эффекты.

Пресинаптическая мембрана нейромышечного соединения

Известно, что мускариновые ацетилхолиновые рецепторы также присутствуют на пресинаптической мембране соматических нейронов в нейромышечном соединении, где они участвуют в регуляции высвобождения ацетилхолина.

Форма мускариновых рецепторов

Мускариновые ацетилхолиновые рецепторы относятся к классу метаботропных рецепторов, использующих G-белки в качестве сигнального механизма. В этих рецепторах сигнальная молекула (лиганд) связывается с мономерным рецептором, имеющим семь трансмембранных доменов; в данном случае, лигандом является АХ. Этот рецептор связан с внутриклеточными белками, известными как G-белки, которые запускают каскад передачи информации внутри клетки. Рецепторы M1, M3 и M5 соединены с Gq-белками, а рецепторы M2 и M4 – с Gi/o-белками. Существуют и другие системы классификации. Например, препарат пирензепин является мускариновым антагонистом (уменьшает эффект АХ), который значительно более эффективен в отношении рецепторов M1, чем других подтипов. Открытие различных подтипов происходило в числовом порядке, поэтому в более ранних источниках могли быть описаны только подтипы M1 и M2, в то время как более поздние исследования выявили подтипы M3, M4 и, наиболее недавно, M5.

Генетические различия

Между тем, генетики и молекулярные биологи охарактеризовали пять генов, которые, по-видимому, кодируют мускариновые рецепторы, обозначенные как m1–m5 (строчные буквы m; без нижнего индекса). Они кодируют фармакологические типы M1–M5. Рецепторы m1 и m2 были идентифицированы на основе частичного секвенирования белков рецепторов M1 и M2. Остальные были обнаружены путем поиска гомологии с использованием биоинформатических методов.

Рецептор M2

Мускариновые рецепторы М2 расположены в сердце и легких. В сердце они замедляют сердечный ритм, снижая его ниже нормального синусового ритма, за счет замедления скорости деполяризации. У человека в состоянии покоя вагальная активность преобладает над симпатической. Следовательно, блокада M2-рецепторов (например, атропином) приводит к увеличению частоты сердечных сокращений. Они также умеренно снижают силу сокращения предсердной сердечной мышцы и уменьшают скорость проведения импульса в предсердно-желудочковом узле (АВ-узле). Кроме того, они незначительно снижают силу сокращения желудочковой мышцы. M2-мускариновые рецепторы действуют через Gi-белок, что вызывает снижение уровня цАМФ в клетке, ингибирование кальциевых каналов, активируемых потенциалом, и усиление выхода калия, что в целом приводит к ингибирующему эффекту.

Рецептор М3

М3 мускариновые рецепторы расположены во многих областях организма. Они находятся в гладких мышцах кровеносных сосудов, а также в легких. Поскольку рецептор M3 сопряжен с Gq-белком и опосредует увеличение внутриклеточного кальция, он обычно вызывает сокращение гладкой мускулатуры, как, например, при бронхоконстрикции и опорожнении мочевого пузыря. Однако, в отношении сосудистой системы, активация M3 на клетках сосудистого эндотелия приводит к усиленному синтезу оксида азота, который диффундирует в соседние клетки гладкой мускулатуры сосудов и вызывает их расслабление, тем самым объясняя парадоксальный эффект парасимпатомиметиков на сосудистый и бронхиолярный тонус. Фактически, при прямой стимуляции гладкой мускулатуры сосудов, M3 опосредует вазоконстрикцию при заболеваниях, сопровождающихся нарушением целостности сосудистого эндотелия. Рецепторы M3 также расположены во многих железах, способствуя стимуляции секреции, например, в слюнных железах, а также в других железах организма. Подобно M1 мускариновым рецепторам, M3 рецепторы являются Gq-белками, которые активируют фосфолипазу С и, следовательно, инозитолтрифосфат и внутриклеточный кальций в качестве сигнального пути. Атропин (для расширения зрачка), скополамин (применяется для профилактики морской болезни) и ипратропия бромид (используется при лечении ХОБЛ).