Бета-адренорецепторы, активирующие кальциевые каналы через G-белки и аденилатциклазу
Одним из наиболее хорошо изученных примеров непрямой синаптической передачи , опосредованной внутриклеточными вторичными посредниками , является активация бета-адренорецепторов в сердечной мышце под действием норадреналина . Норадреналин зызываег учащение сердцебиения и усиление сокращений сердечной мышцы ( рис. 10.8 А). Увеличение сократительной силы отчасти обусловлено увеличением амплитуды и длительности фазы плато сердечного потенциала действия , что связано с увеличением лежащего в его основе кальциевого тока ( рис. 10.8 В). Регистрация одиночных каналов в кардиомиоцитах в конфигурации cell attached подтвердила, что стимуляция бета-адренорецепторов агонистами ( норадреналином или изопротеренолом ) вызывает увеличение активности кальциевых каналов ( рис. 10.9 ). Более того, оказалось, что для получения ответа необязательно добавлять агонист в раствор внутри пипетки. Добавление изопротеренола в наружный раствор также вызывает увеличение активности кальциевых каналов в самом исследуемом пэтче (кусочке) мембраны , что является диагностическим тестом для ответов, опосредованных диффундирующими внутриклеточными вторичными посредниками.
Активация бета-адренорецепторов связана с увеличением кальциевой проводимости через внутриклеточный вторичный посредник цАМФ . Как проиллюстрировано на рис. 10.10 , связывание норадрналина с бета-адренорецепторами на клетках сердца активирует G-белок (Gs) , освобождая его альфа- и бета/гамма-субъединицы. В данном случае как альфа, так и бета/гамма-субъединицы связываются и активируют аденилатциклазу; при этом стимулирующий эффект альфа-субъединицы намного сильнее, чем бета/гамма-субъединицы (эффекты различных G0- и Gбета/гамма-субъединиц на различные изоформы аденилатциклазы значительно различаются). Аденилатциклаза превращает АТФ в цАМФ - быстро диффундирующий внутриклеточный вторичный посредник, который активирует другой фермент - цАМФ-зависимую протеинкиназу . Каталитическая субъединица этой протеинкиназы опосредует перенос фосфата с АТФ на гидроксильные группы серина и треонина в различных ферментах и каналах, модулируя таким образом их активность.
В пользу этой схемы бета-адренергической стимуляции кальциевой проводимости в кардиомиоцитах свидетельствует целая серия наблюдений. Например, активность кальциевых каналов увеличивается под действием форсколина , ингибиторов фосфодиэстеразы , мембранопроницаемых производных цАМФ и при прямой внутриклеточной инъекции цАМФ . Внутриклеточная инъекция каталитической субъединицы цАМФ-зависимой протеинкиназы также приводит к увеличению кальциевых токов, в то время как инъекция избыточного количества регуляторной субъединицы или ингибиторов протеинкиназы блокирует адренергическую стимуляцию кальциевых токов. ATPгаммаS (аналог АТФ) усиливает адренергическую активацию кальциевых каналов образованием стабильных фосфорилированных белков, в то время как внутриклеточная инъекция фосфатаз предотвращает адренергическую стимуляцию кальциевых токов или даже приводит к ее подавлению, удаляя фосфатные группы с фосфолирилированных белков.
