Глутаматні рецептори

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 — надмірне збудження клітини, що призводить до його загибелі.

Класифікація

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

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 (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

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

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 (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 як хвороба Альцгеймера, Паркінсона, тощо[7].

Примітки
  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(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 (англ.) 152 (1-3). с. 139–144. doi:10.1016/j.bpc.2010.09.001. Процитовано 31 травня 2020.
  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.)
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.