Глутаматні рецептори

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Глутаматні рецептори — це G-білокспряжені або іонотропні білки-рецептори, розташовані на пре- або постсинаптичній мембрані, лігандом яких є глутамат — найважливіший збуджувальний нейромедіатор у центральній нервовій системі ссавців[1].

Класифікація[ред. | ред. код]

За способом дії виділяють два типи рецепторів до глутамату:

  • іонотропні (або ліганд-залежні іонні канали)
  • метаботропні (або G-білок-спряжені)

Іонотропні являють собою катіонні іонні канали, які при зв'язуванні глутамінової кислоти відчиняють ворота каналу та впускають до клітини вхідний струм іонів кальцію та натрію, деполяризуючи мембрану клітини. Метаботропні у відповідь на приєднання нейромедіатору взаємодіють з G-білками, які запускають каскади внутрішньоклітинних хімічних реакцій, що призводять до відкриття інших іонних каналів та деполяризації клітинної мембрани.

Метаботропні глутаматні рецептори[ред. | ред. код]

Метаботропні глутаматні рецептори[2] представлені рецепторами mGluRs, які за особливостями сигнальних шляхів, ініційованих ними, поділяються на три групи.

І група представлена рецепторами mGluR1 й mGluR5. Вони передають сигнал на Gq-білок і, як наслідок, спричиняють активацію фосфоліпази С і подальшу реалізацію фосфоінозитидного (інозитолфосфатного) каскаду.

До ІІ групи належать рецептори mGluR2 й mGluR3. Вони активують Gs-білок і, як наслідок, стимулюють аденілатциклазу й утворення вторинного посередника цАМФ.

Рецептори ІІІ групи — mGluR4 та mGluR6 — mGluR8, активують Gі-білок, який пригнічує роботу аденілатциклаз і відповідно синтез цАМФ.

Деякі з цих рецепторів додатково поділяються на підтипи (напр, mGluR7a і mGluR7b).

Хімічна сполука аміно-1,3-дикарбоксициклопентан[en] (ACPD) є агоністом глутамату, який взаємодіє з mGluR-рецепторами, але не активує іонотропні рецептори до глутамату.

Загалом метаботропні глутаматні рецептори виявлені на мембранах пре- і постсинаптичних нейронів центральної й периферійної нервової системи, де здійснюють повільні впливи і залучаються у процеси навчання, пам'яті, больові відчуття, пресинаптичне гальмування синаптичної передачі.

Також показано участь метаботропних глутаматних рецепторів у формуванні смаку умамі (смаку м'яса).[джерело?]

Іонотропні глутаматні рецептори[ред. | ред. код]

Іонотропні глутаматні рецептори[3] представлені рецепторами трьох типів — NMDA-рецептор (рецептор, який активується N-метил-D-аспартатом), AMPA-рецептор (рецептор, який активується альфа-аміно-3-гідроксил-5-метил-4-ізоксозолпропіоновою кислотою) і каїнатний рецептор, які реалізують швидкі ефекти глутамату і після зв'язування з глутаматом відкривають канал для іонів кальцію та/або натрію.

Іонотропні глутаматні рецептори та явище ексайтотоксичності[ред. | ред. код]

Сполучення глутамату із NMDA-рецептором постсинаптичної мембрани відкриває у молекулі останнього Ca2+-канал, що спричиняє збудження у постсинаптичній клітині. Надмірний вхід кальцію у клітину внаслідок дії глутамату може спричинити явище "ексайтотоксичності" ("збуджувальної токсичності") - ушкодження або загибель клітини внаслідок активації ряду кальцій-залежних процесів [4]. Ексайтотоксичність є компонентом патологічних змін, що супроводжуються втратою нейронів за таких нейродегенеративних розладів як хвороба Альцгеймера, Паркінсона, тощо [5].

Механізми ексайтотоксичності[ред. | ред. код]

Надмірний вхід Ca2+ в клітину стимулює генерацію вільних радикалів (зокрема, потужний синтез нейрональною NO-синтазою монооксиду азоту), руйнування потенціалу внутрішньої мітохондріальної мембрани, втрату ATФ, що результується у апоптозі чи некрозі нейронів (залежно від розмірів ушкодження і швидкості поповнення пулу АТФ) [6]. Надмірний синтез NO веде до порушення функцій протеасом через обернене нітрозилювання залишків цистеїну в складі їх білкових молекул; при цьому в нейронах накопичуються ті білки, що в нормі руйнуються протеасомами (напр., невірно зібраний паркін, мутації якого є причиною спадкових форм хвороби Паркінсона). NO також може руйнувати білки внаслідок його взаємодії із супероксиданіоном з утворенням пероксинітриту (OONO) - дуже токсичного агенту, здатного необоротно нітрувати залишки тирозину в складі білків.

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Willard S., Koochekpour S. Glutamate, Glutamate Receptors, and Downstream Signaling Pathways // Int J Biol Sci. - 2013. — Vol.9, № 9. — P. 948—959
  2. Pin,J.-P., Duvoisin R. The metabotropic glutamate receptors: Structure and functions // Neuropharmacology. — 1995. — Vol. 34, № 1. — P. 1–26
  3. Dingledine R., Borges K., Bowie D., Traynelis S. The Glutamate Receptor Ion Channels // Pharmacological Reviews. — 1999. — Vol. 51, № 1. — P. 7-62;
  4. Marka L., Prosta R., Ulmera J. et al Pictorial Review of Glutamate Excitotoxicity: Fundamental Concepts for Neuroimaging // AJNR. - 2001. - Vol. 22. - P. 1813-182
  5. Dong X., Wang Y., Qin Z.  Molecular mechanisms of excitotoxicity and their relevance to pathogenesis of neurodegenerative diseases // Acta Pharmacologica Sinica. - 2009. - Vol. 30. - P. 379–387;
  6. Kritis A., Stamoula E., Paniskaki K., Vavilis T. Researching glutamate – induced cytotoxicity in different cell lines: a comparative/collective analysis/study // Front Cell Neurosci. - 2015. - Vol. 9. Artile 91.