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 до цих рецепторів є глутамат — найважливіший збуджувальний нейромедіатор у центральній нервовій системі ссавців[1]. Глутаматні рецептори задіяні у формуванні такого явища як ексайтотоксичнсіть[en] — надмірне збудження клітини, що призводить до його загибелі.

Класифікація[ред. | ред. код]

Виділяють два типи рецепторів до глутамату:

Іонотропні рецептори — це катіонні іонні канали, які пронизують мембрану наскрізь, утворюючи пору. При зв'язуванні рецептору з глутаматом, ворота каналу відчиняються і до клітини потрапляють іони кальцію та натрію, що призводить до деполяризації мембрани.

Метаботропні рецептори у відповідь на приєднання глутамату 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 представлені рецепторами mGluR, яких поділяють на три групи, залежнос від сигнальних шляхів, що вони запускають[2].

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 аденілатциклази 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 глутаматних рецепторів, який взаємодіє з mGluR-рецепторами, але не активує іонотропні рецептори до глутамату.

Загалом метаботропні глутаматні рецептори представлені на мембранах пре- і постсинаптичних нейронів центральної й периферичної нервової системи. Вони відіграють важливу роль у процесах навчання, пам'яті, больових відчуттів, пресинаптичного гальмування синаптичної передачі[2].

Також показано участь метаботропних глутаматних рецепторів, які знаходяться на смакових рецепторах на язику, у формуванні смаку умамі (смаку м'яса)[3].

Іонотропні глутаматні рецептори[ред. | ред. код]

Іонотропні глутаматні рецептори реалізують швидкі ефекти глутамату і після зв'язування з ним відкривають канал для іонів кальцію та/або натрію. Є 3 типи іонотропних глутаматних рецепторів[4] :

  1. NMDA-рецептори, які активуються N-метил-D-аспартатом,
  2. AMPA-рецептори, які активуються альфа-аміно-3-гідроксил-5-метил-4-ізоксозолпропіоновою кислотою,
  3. каїнатні рецептори

Зв'язок між явищем екстайтотоксичністі та глутаматом[ред. | ред. код]

Зв'язування глутамату із NMDA-рецептором на постсинаптичній мембрані призводить до входу кальцію у клітину й, як наслідок, спричиняє збудження у постсинаптичній клітині. Надмірний вхід кальцію у клітину може спричинити явище «ексайтотоксичності» («надмірної збуджувальної токсичності») — ушкодження або загибель клітини внаслідок активації ряду кальцій-залежних процесів[5].

Надмірний вхід Ca2+ в клітину стимулює утворення вільних радикалів (зокрема, синтез нейронною NO-синтазою монооксиду азоту), зміни потенціалу внутрішньої мембрани мітохондрій, втрату ATФ, що призводить до апоптозу чи некрозу нейронів (залежно від розмірів ушкодження і швидкості поповнення пулу АТФ)[6]. Надмірний синтез NO призводить 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 (наприклад, невірно зібраний паркін, мутації якого є причиною спадкових форм хвороби Паркінсона). NO також може руйнувати білки внаслідок його взаємодії із супероксиданіоном з утворенням пероксинітриту[en] (OONO) — украй токсичного агенту, здатного незворотньо нітрувати залишки тирозину в складі білків.

Ексайтотоксичність є частиною патологічних змін, що супроводжуються втратою нейронів за таких нейродегенеративних розладів[en] як хвороба Альцгеймера, Паркінсона, тощо[7].

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. а б Pin,J.-P., Duvoisin R. The metabotropic glutamate receptors: Structure and functions // Neuropharmacology. — 1995. — Vol. 34, № 1. — P. 1–26(англ.)
  3. López Cascales, J.J.; Oliveira Costa, S.D.; de Groot, Bert L.; Walters, D. Eric (2010-11). Binding of glutamate to the umami receptor. Biophysical Chemistry (en) 152 (1-3). с. 139–144. doi:10.1016/j.bpc.2010.09.001. Процитовано 2020-05-31. 
  4. Dingledine R., Borges K., Bowie D., Traynelis S. The Glutamate Receptor Ion Channels // Pharmacological Reviews. — 1999. — Vol. 51, № 1. — P. 7-62(англ.)
  5. Marka L., Prosta R., Ulmera J. et al Pictorial Review of Glutamate Excitotoxicity: Fundamental Concepts for Neuroimaging // AJNR. - 2001. — Vol. 22. — P. 1813—182(англ.)
  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.
  7. 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(англ.)