Механизмы реализации сигнала в эффекторных клетках висцеральных органов

Механизмы реализации сигнала в эффекторных клетках висцеральных органов при активации рецепторов вегетативной нервной системы Медведева Наталия Александровна Кафедра физиологии человека и животных Биологического ф-та МГУ 2012

Сравнительная анатомическая характеристика эффекторного звена вегетативной нервной и двигательной систем

Основные медиаторы вегетативной нервной системы

Основные рецепторы вегетативной нервной системы Адренергические рецепторы Холинергические рецепторы Альфа-рецепторы N-холинорецепторы Альфа 1 адрено рецепто ры Альфа 2 адреноре цепторы Адьфа 1 A, 1 B, 1 С Адьфа 2 A, 2 B, 2 C Бета-рецепторы Бета 1 адрено рецепто ры Бета 2 адреноре цепторы Бета 3 рецептор Nn, М-холинорецепторы M 1, M 2, M 3, М 4, M 5

Классификация клеточных рецепторов по расположению на клетке 1. Внутриклеточные или ядерные рецепторы (рецепторы к стероидным или тиреоидным гормонам). 2. Мембранные рецепторы – опосредуют взаимодействие с не проникающими внутрь клетки агентами и действующими на нее с поверхности (катехоламины, ацетилхолин, аденозин, АТФ, пептиды, белковые гормоны и т. д. )

Типы клеточных рецепторов Канал-связанные рецепторы Фермент –ассоциированные рецепторы

G-протеин-связанные или Внутриклеточные рецепторы метаботропные рецепторы

Рецепторы вегетативной нервной системы относятся к двум суперсемействам мембранных рецепторов: 1. Семейство рецепторов, сопряженных с ионным каналом – каналсвязанные или ионотропные рецепторы (Nn-холинорецептор). 2. G-сопряженные трансмембранные рецепторы, активация которых приводит к образованию внутриклеточного вторичного посредника, запускающего каскадные реакции, приводящие к изменению метаболизма эффекторной клетки и активации или ингибированию ионных каналов – метаботропные рецепторы (М-холинорецепторы, альфа-и-бета-адренорецептора).

Ionotropic Metabotropic

Передача сигнала в вегетативном ганглии Основной медиатор – ацетилхолин; основной рецептор - Nn-холинорецептор (селективный блокатор: mecamylamine, TEA&C 6)

Схематическое изображение Nn холинорецептора в вегетативном ганглии Медиатор -АЦХ Неспецифиче ский Na, K канал Отличие от Nm рецептора в конфигурации субъединиц -2 : 3 Вход Na в постганглионарный нейрон приводит к его

Механизм передачи информации в вегетативном ганглии

Nn-холинорецептор в ЦНС

Система мембранно-рецепторного взаимодействия при активации G-протеинсвязанных или метаботропных рецепторов является двухкомпонентной: 1. Активация рецепторов, путем взаимодействия физиологически активного вещества с рецептором. 2. Образование или вхождение внутриклеточных посредников (вторичных мессенджеров), которые полностью или в значительной мере воспроизводят эффекты физиологически активных веществ с помощью каскадных реакций.

Система мембранно-рецепторного взаимодействия является двухкомпонентной: 1. Активация рецепторов, путем взаимодействия физиологически активного вещества с рецептором. 2. Образование или вхождение внутриклеточных посредников (вторичных мессенджеров), которые полностью или в значительной мере воспроизводят эффекты физиологически активных веществ с помощью каскадных реакций.

Внутриклеточные посредники (вторичные мессенджеры), опосредующие активацию адренергических и холинергических рецепторов на эффекторных клетках висцеральных органов: 1. циклическая аденозинмонофосфорная каслота (ц. АМФ, c. AMP). 2. циклическая гуанозинмонофосфорная кислота (ц. ГМФ, c. GMP) 3. инозитолтрифосфат (IP 3) 4. диацилглицерол (DAG) 5. ион Са

alpha 2 alpha 1

Эффекторный путь активации G-протеинсвязанных или метаботропных рецепторов медиатор рецептор G-белок Эффекторн ый белок Вторичный посредник Эффекторн ые белки Изменение метаболизма клетки

Аденилатциклаза

Бета 2 -адренорецептор в гладкой мышце сосудов Альфа 2 -адренорецептор norepinephrin Расслабление гладкой мышцы Са Са Сокращение гладкой мышцы

Активация бета 1 адренорецепторов в кардиомиоцитах Увеличение внутриклеточной концентрации Са и сокращение кардиомиоцитов

АКАР – молекулярные структуры, определяющие локализацию ц. АМФ-зависимой РКА в эффекторной клетке

Механизм частотной регуляции сокращений кардиомиоцитов при участии бета-алренорецепторов

Механизм увеличение сократительной активности кардиомиоцитов при активации симпатической системы • При стимуляции симпатической системы из симпатических окончаний выделяется норадреналин, который через активацию аденилатциклазы и увеличение содержания ц. АМФ в кардиомиоцитах приводит к возрастанию силы и частоты сердечных сокрашений Figure 18. 22

Эффекты активации бета 1 - и-бета 2 -адренорецепторов в кардиомиоцитах

Activated PKA enters the nucleus and phosphorylates CREB (c. AMP Response Element Binding protein). Once phosphorylated, CREB recruits the coactivator CBP (CREB Binding Protein). This complex binds to the CREB-binding element to stimulate gene transcription. Molecular Biology of the Cell, 2002 How Increased Intracellular c. AMP Leads to Increased Gene Transcription.

Molecular Biology of the Cell, 2002 Activation of c. AMP-dependent protein kinase (PKA) Активация ц. АМФ-зависимой протеин-киназы (РКА) c. AMP binds to the PKA regulatory subunits conformational changes, which causes their dissociation from the catalytic subunits kinase activation. Release of the catalytic subunits requires the binding of more than two cyclic AMP molecules greatly sharpening the response of the kinase to changes in [c. AMP]. PKA is a Ser/Thr kinase with discrete substrate specificity, thus facilitating a cascade of highly regulated protein phosphorylations.

Molecular Biology of the Cell, 2002 Activation of c. AMP-dependent protein kinase (PKA) c. AMP binds to the PKA regulatory subunits conformational changes, which causes their dissociation from the catalytic subunits kinase activation. Release of the catalytic subunits requires the binding of more than two cyclic AMP molecules greatly sharpening the response of the kinase to changes in [c. AMP]. PKA is a Ser/Thr kinase with discrete substrate specificity, thus facilitating a cascade of highly regulated protein phosphorylations.

Теория каскадного действия вегетативных медиаторов и других вазоактивных соединений на примере адреналина

Усиление сигнала при его проведении

Внутриклеточный механизм реализации процесса активации альфа 1 -адренорецептора и М 1 -М 3—холинорецепторов в гладкой мышце сосудов Увеличение концентрации цитозольного Са и сокращение гладкой мышцы

Механизм реализации процесса активации М 2 холинорецептора в гладкой мышце гиперполяризация

Кооперативность активации рецепторов в ткани эффекторного органа

Семейство аденозиновых рецепторов в ЦНС – пример кооперативного действия на активность аденилатциклазы

Механизмы регуляции внутриклеточной концентрации кальция

Catecholamine receptors alpha 1 smooth muscle alpha 2 smooth muscle beta-1 -2 smooth muscle, heart IP 3 and Ca c. AMP с. АМР Ca