Механизмы реализации сигнала в эффекторных клетках висцеральных органов при активации рецепторов вегетативной нервной системы Кафедра физиологии человека и животных Биологического ф-та МГУ 2011 г. Медведева Наталия Александровна

Сравнительная анатомическая характеристика эффекторного звена вегетативной нервной и двигательной систем

Основные медиаторы вегетативной нервной системы

Основные рецепторы вегетативной нервной системы Адренергические рецепторы Альфа-рецепторы Альфа1 адрено рецепто ры Альфа2 адреноре цепторы Бета-рецепторы Бета1 адрено рецепт оры Бета2 адреноре цепторы Холинергические рецепторы N-холино- рецепторы М-холино- рецепторы Адьфа 1A, 1B, 1D Адьфа 2A, 2B, 2C Бета 3 рецептор M1, M2, M3, M5 Nn,

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 рецепторыФермент –ассоциированные рецепторы

G-протеин-связанные или метаботропные рецепторы Внутриклеточные рецепторы

Рецепторы вегетативной нервной системы относятся к двум суперсемействам мембранных рецепторов: ионотропные рецепторы 1.Семейство рецепторов, сопряженных с ионным каналом – каналсвязанные или ионотропные рецепторы (Nn-холинорецептор). метаботропные рецепторы 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&C6)

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

Nn-холинорецептор в ЦНС

Система мембранно-рецепторного взаимодействия при активации G-протеин- связанных 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.

Внутриклеточные посредники (вторичные мессенджеры), опосредующие активацию адренергических и холинергических рецепторов на эффекторных клетках висцеральных органов: 1.циклическая аденозинмонофосфорная каслота (цАМФ, cAMP). 2.циклическая гуанозинмонофосфорная кислота (цГМФ, cGMP) 3.инозитолтрифосфат (IP3) 4.диацилглицерол (DAG) 5.ион Са

alpha2 alpha1

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

Бета2-адренорецептор в гладкой мышце сосудов Альфа2-адренорецептор norepinephrin Са Са Расслабление гладкой мышцыСокращение гладкой мышцы

Активация бета1 адренорецепторов в кардиомиоцитах Увеличение внутриклеточной концентрации Са и сокращение кардиомиоцитов

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 цАМФ в кардиомиоцитах приводит к увеличению внутриклеточной концентрации ионов Ca и возрастанию силы сердечных сокрашений Figure 18.22

Эффекты активации бета1- и-бета2-адренорецепторов в кардиомиоцитах

Activation of cAMP-dependent protein kinase (PKA) cAMP 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 [cAMP]. 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 Активация цАМФ-зависимой протеин-киназы (РКА)

АКАР – молекулярные структуры, определяющие локализацию цАМФ-зависимой РКА в эффекторной клетке

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

Усиление сигнала при его проведении

Вторичные посредники DAG и IP3

Внутриклеточный механизм реализации процесса активации альфа1-адренорецептора и М1-М3-М5-холинорецепторов Увеличение концентрации цитозольного Са и сокращение гладкой мышцы

Механизм реализации процесса активации М2- 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 alpha1 smooth muscle IP3 and Ca alpha2 smooth muscle cAMP Ca beta-1-2 smooth muscle, heart сАМР

Активация Са-каналов Внутриклеточный Са Ингибирование входа внешнего Са Активация Са-транспортера