- מִבְנֶה
- סוגי קולטנים מוסקריניים ותפקידיהם
- - מקלטים M1
- - מקלטים M2
- אוטומטיזם של הלב
- פעולה מוסקרינית M2
- - מקלטים M3
- - מקלטים M4 ו- M5
- אנטגוניסטים
- הפניות
קולטנים מוסקריניים הם מולקולות אשר מתווכים הפעולות של אצטילכולין (ACH), וממוקמים הממברנה הפוסט-סינפטי של סינפסות שבו אמר הנוירוטרנסמיטר משתחרר; שמו מקורו ברגישותו לאלקלואיד המוסקריני המיוצר על ידי פטריית אמניטה מוסקריה.
במערכת העצבים המרכזית ישנם כמה מכלולים עצביים שהאקסונים שלהם משחררים אצטילכולין. חלקם מסתיימים במוח עצמו, בעוד שרובם מהווים את המסלולים המוטוריים לשרירי השלד או מסלולי האפקטור של מערכת העצבים האוטונומית לבלוטות ולשרירים לבביים וחלקים.
קולטת העצבים לאצטילכולין במהלך סינפסה וקולטנים בהתאמה שלו על הממברנה הפוסט-סינפטית (מקור: משתמש: Pancrat באמצעות Wikimedia Commons)
אצטילכולין שמשתחרר בצמתים עצביים של שרירי השלד מפעיל קולטנים כולינרגיים הנקראים ניקוטינים, בגלל הרגישות שלהם לניקוטין האלקלואידי, שנמצאים גם בסינפסות הגנגליוניות של מערכת העצבים האוטונומית (ANS).
הנוירונים הפוסט-גנגיוניים של החלוקה הפאראסימפתטית של מערכת זו מפעילים את תפקידיהם על ידי שחרור אצטילכולין, הפועל על קולטני הכולינרגים המוסקריים הממוקמים על קרומי תאי האפקקטור, וגורמים להם שינויים חשמליים עקב שינויים חדירות בתעלות היונים שלהם.
מבנה כימי של המוליך העצבי אצטילכולין (מקור: NEUROtiker באמצעות ויקימדיה Commons)
מִבְנֶה
קולטנים מוסקריניים שייכים למשפחת הקולטנים המטבוטרופיים, מונח המייעד את אותם קולטנים שאינם תעלות יונים כראוי, אלא מבני חלבון שכאשר הם מופעלים מפעילים תהליכים מטבוליים תוך תאיים המשנים את פעילות הערוצים האמיתיים.
המונח משמש כדי להבדיל בינו לבין קולטנים יונוטרופיים, שהם תעלות יוניות אמיתיות הנפתחות או נסגרות על ידי הפעולה הישירה של המוליך העצבי, כמו המקרה של הקולטנים הניקוטין שכבר הוזכרו בלוחות העצב-שריריים של שריר השלד.
בתוך הקולטנים המטבוטרופיים כלולים קולטנים מוסקריניים בקבוצה המכונה קולטנים משולבים חלבון G, מכיוון שתלוי בסוגם, פעולתם מתווכת על ידי כמה גרסאות של חלבון כאמור, כגון Gi, מעכב של אדניל ציקלאז, ו- Gq או G11 אשר להפעיל זרחן C (PLC).
קולטנים מוסקריניים הם חלבוני קרום אינטגרליים ארוכים; יש להם שבעה מקטעי טרנסממברנה המורכבים מסיבובי אלפא, החוצים ברצף את דו שכבתי השומנים בקרום. בפנים, בציטופלסמה, הם מקשרים לחלבון ה- G המקביל אשר מעביר את האינטראקציה בין הקולטן ליגנד.
סוגי קולטנים מוסקריניים ותפקידיהם
לפחות 5 סוגים של רצפטורים מוסקריים זוהו והם מיועדים באמצעות האות M ואחריהם מספר, כלומר: M1, M2, M3, M4 ו- M5.
קולטני M1, M3 ו- M5 מהווים את משפחת M1 ומאופיינים בקשר שלהם לחלבוני Gq או G11, ואילו הקולטנים M2 ו- M4 הם ממשפחת M2 וקשורים לחלבון Gi.
- מקלטים M1
הם נמצאים בעיקר במערכת העצבים המרכזית, בבלוטות האקסוקריניות ובגנגליה של מערכת העצבים האוטונומית. הם משולבים לחלבון Gq, המפעיל את האנזים פוספוליפאז C, שממיר את פוספטידיל אינזיטול (PIP2) לאינositול טריפוספט (IP3), שמשחרר Ca ++ תוך תאי, ודיאקיל-גליצרול (DAG), המפעיל kinase C.
- מקלטים M2
הם נמצאים בעיקר בלב, בעיקר בתאים של צומת הצינור, עליהם הם פועלים על ידי הפחתת תדירות הפרשות שלהם, כמתואר להלן.
אוטומטיזם של הלב
קולטני ה- M2 נחקרו לעומק רב יותר ברמת צומת ה- Sinoatrial (SA) של הלב, מקום בו מתבטאת בדרך כלל האוטומטיות שמייצרת את ההתרגשות הקצבית האחראית לפעילות מכנית לבבית.
התאים של צומת הצינור, לאחר כל פוטנציאל פעולה (AP) שמפעילים סיסטולית לב (התכווצות), חוזרים לצבע ושחזור לרמה של בערך -70 mV. אך המתח לא נשאר בערך זה, אלא עובר דפולריזציה מתקדמת לרמת סף שמפעילה פוטנציאל פעולה חדש.
דפולריזציה מתקדמת זו נובעת משינויים ספונטניים בזרמים היוניים (I) הכוללים: צמצום תפוקת K + (IK1), הופעת זרם כניסה של Na + (אם) ואז קלט של Ca ++ (ICaT), עד זה מגיע לסף וזרם Ca ++ נוסף (ICaL) מופעל, האחראי לפוטנציאל הפעולה.
אם תפוקת K + (IK1) נמוכה מאוד וזרמי הקלט Na + (If) ו- Ca ++ (ICaT) הם גבוהים, קיטוב מתרחש מהר יותר, פוטנציאל הפעולה והתכווצות מתרחשים מוקדם יותר, והתדר הדופק גבוה יותר. שינויים מנוגדים בזרמים אלה מורידים את התדר.
שינויים מטבוטרופיים הנגרמים על ידי נוראפינפרין (סימפתטית) ואצטילכולין (פרסימפתטית) יכולים לשנות את הזרמים הללו. CAMP מפעיל באופן ישיר אם ערוצים, חלבון קינאז A (PKA) זרחן מפעיל ומפעיל ערוצי Ca ++ של ICaT, וקבוצת βγ של חלבון Gi מפעילה פלט K +.
פעולה מוסקרינית M2
כאשר אצטילכולין המשתחרר על ידי קצותיו הפוסט-נגליוניים של סיבי נרתיק לבבי (פרסימפתטי) נקשר לרצפטורים M2 מוסקריניים של תאי צומת הצינור, תת-היחידה αi של חלבון Gi משנה את התמ"ג שלו ל- GTP ונפרדת, ומשחררת את הבלוק. βγ.
תת היחידה αi מעכבת את אדניל ציקלאז ומפחיתה את ייצור ה- CAMP, מה שמקטין את הפעילות של ערוצי ה- If וה- PKA. עובדה אחרונה זו מקטינה את הזרחן והפעילות של ערוצי Ca ++ עבור ICaT; התוצאה היא הפחתה בזרמים הממצמצמים.
הקבוצה הנוצרת על ידי יחידות היחידות βy של חלבון Gi מפעילה זרם K + חיצוני (IKACh) הנוטה לסתור את תשומות Na + ו- Ca ++ ומוריד את קצב הדפולריזציה.
התוצאה הכוללת היא הפחתה במדרון הדפולריזציה הספונטני והפחתה בדופק.
- מקלטים M3
סכמטי קולטן M3 מוסקריני (מקור: Takuma-sa באמצעות ויקימדיה Commons)
ניתן למצוא אותם בשרירים חלקים (מערכת העיכול, שלפוחית השתן, כלי הדם, הסמפונות), בכמה בלוטות אקסוקריניות, ובמערכת העצבים המרכזית.
הם גם משולבים לחלבון Gq, וברמת הריאה עלולים לגרום להיווצרות ברונכוקונוקציה, בזמן שהם פועלים על האנדותל כלי הדם, הם משחררים תחמוצת החנקן (NO) וגורמים להתרחבות כלי הדם.
- מקלטים M4 ו- M5
קולטנים אלה מאופיינים ונחקרים פחות מקודמים. דווח על נוכחותו במערכת העצבים המרכזית וברקמות פריפריאליות מסוימות, אך תפקידיה אינם נקבעים בבירור.
אנטגוניסטים
האנטגוניסט האוניברסלי לקולטנים אלה הוא אטרופין, אלקלואיד המופק מהצמח אטרופה בלדונה, הנקשר אליהם בעל זיקה גבוהה, המייצג קריטריון להבדיל ביניהם לבין קולטנים ניקוטיניים שאינם רגישים למולקולה זו.
ישנם מספר גדול של חומרים אנטגוניסטים אחרים הנקשרים לסוגים שונים של קולטנים מוסקריניים בעלי זיקה שונה. השילוב של ערכי זיקה שונים עבור חלק מהם שימש בדיוק לכלולם של קולטנים אלה באחת או אחרת מהקטגוריות שתוארו.
רשימה חלקית של אנטגוניסטים אחרים תכלול: פירנזפין, מטרוקטרמין, 4-DAMP, Himbazine, AF-DX 384, Tripitramine, Darifenacin, PD 102807, AQ RA 741, pFHHSiD, MT3 ו- MT7; רעילים שהאחרון הכיל ברעלים של הממבה הירוקה והשחורה, בהתאמה.
לקולטני M1, למשל, יש רגישות גבוהה לפירנזפין; M2s על ידי tryptramine, methoctramine ו- himbazine; ה- M3s על ידי 4-DAMP; ה- M4 קשורים קשר הדוק לרעלן MT3 וגם להימבצין; ה- M5s דומים מאוד ל- M3s, אך ביחס אליהם הם קשורים פחות על ידי AQ RA 741.
הפניות
- Ganong WF: נוירוטרנסמיטורים ומעצבי עצבים, מתוך: סקירה של הפיזיולוגיה הרפואית, מהדורה 25. ניו יורק, McGraw-Hill Education, 2016.
- González JC: תפקידם של קולטני muscarinic במודולציה של העברת GABAergic בהיפוקמפוס. זיכרון העומד בתואר דוקטור. האוניברסיטה האוטונומית במדריד. 2013.
- גייטון AC, אולם JE: עירור רבני בלב, בספר: ספר לימוד לפיזיולוגיה רפואית, מהדורה 13; AC גייטון, ג'ול הול (עורכים). פילדלפיה, Elsevier Inc., 2016.
- פייפר HM: Herzerregung, ב: Physiologie des Menschen mit Pathophysiologie, ed ed 31; RF שמידט ואח '(עורכים). היידלברג, שפרינגר מדיזין ורלאג, 2010.
- Schrader J, Gödeche A, Kelm M: Das Hertz, ב: Physiologie, ed ed; R Klinke et al (eds). שטוטגרט, גאורג ת'יה ורלג, 2010.
- Siegelbaum SA, Clapham DE, Schwartz JH: Modulation of Synaptic Transmission: Messengers Second, In: Principles of Neural Science, 5th ed; E Kandel et al (eds). ניו יורק, מקגרו היל, 2013.