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.
Muscarinic acetylcholine receptors, or mAChRs, are acetylcholine receptors that form G protein coupled receptor complexes in the cell membranes of certain neurons and other cells. They play several roles, including acting as the main end receptor stimulated by acetylcholine released from postganglionic fibers in the parasympathetic nervous system. Muscarinic receptors are so named because they are more sensitive to muscarine than to nicotine. Their counterparts are nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs), receptor ion channels that are also important in the autonomic nervous system. Many drugs and other substances (for example pilocarpine and scopolamine) manipulate these two distinct receptors by acting as selective agonists or antagonists.
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).