Reseptor muskarinik: struktur, jenis dan fungsinya, antagonis

Reseptor muskarinik: struktur, jenis dan fungsinya, antagonis

reseptor muscarinic adalah molekul yang memediasi tindakan asetilkolin (ACh) dan terletak di membran postsynaptic dari sinapsis yang mengatakan neurotransmitter dilepaskan; namanya berasal dari kepekaannya terhadap alkaloid muscarine yang dihasilkan oleh jamur Amanita muscaria .

Dalam sistem saraf pusat ada beberapa kumpulan neuron yang aksonnya melepaskan asetilkolin. Beberapa dari mereka berakhir di otak itu sendiri, sementara sebagian besar membentuk jalur motorik untuk otot rangka atau jalur efektor dari sistem saraf otonom untuk kelenjar dan otot jantung dan polos.

Neuroreseptor asetilkolin selama sinaps dan reseptornya masing-masing di membran pascasinaps (Sumber: pengguna: Pancrat [GFDL 1.2 (http://www.gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html)] melalui Wikimedia Commons )

Asetilkolin yang dilepaskan pada sambungan neuromuskular otot rangka mengaktifkan reseptor kolinergik yang disebut nikotinat, karena sensitivitasnya terhadap nikotin alkaloid, yang juga ditemukan di sinapsis ganglion sistem saraf otonom (ANS).

Neuron postganglionik dari divisi parasimpatis sistem ini menjalankan fungsinya dengan melepaskan asetilkolin, yang bekerja pada reseptor kolinergik muskarinik yang terletak di membran sel efektor, dan menginduksi modifikasi listrik di dalamnya karena perubahan permeabilitas pada saluran ionnya.

Struktur kimia neurotransmitter asetilkolin (Sumber: NEUROtiker [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Indeks artikel

Struktur

Reseptor muskarinik termasuk dalam keluarga reseptor metabotropik, istilah yang menunjuk reseptor yang bukan merupakan saluran ion yang tepat, melainkan struktur protein yang, ketika diaktifkan, memicu proses metabolisme intraseluler yang mengubah aktivitas saluran yang sebenarnya.

Istilah ini digunakan untuk membedakannya dari reseptor ionotropik, yang merupakan saluran ionik sejati yang membuka atau menutup melalui kerja langsung neurotransmiter, seperti halnya dengan reseptor nikotinik yang disebutkan di atas pada pelat neuromuskular otot rangka.

Dalam reseptor metabotropik, reseptor muskarinik termasuk dalam kelompok yang dikenal sebagai reseptor berpasangan protein G, karena tergantung pada jenisnya, tindakan mereka dimediasi oleh beberapa varian protein tersebut, seperti Gi, penghambat adenil siklase, dan Gq atau G11 yang mengaktifkan fosfolipase C (PLC).

Reseptor muskarinik adalah protein membran integral yang panjang; mereka memiliki tujuh segmen transmembran yang terdiri dari heliks alfa, yang secara berurutan melintasi lapisan ganda lipid membran. Di dalam, di sisi sitoplasma, mereka berasosiasi dengan protein G yang sesuai yang mentransduksi interaksi ligan-reseptor.

Jenis reseptor muskarinik dan fungsinya

Setidaknya 5 jenis reseptor muskarinik telah diidentifikasi dan ditetapkan menggunakan huruf M diikuti dengan angka, yaitu: M1, M2, M3, M4 dan M5.

Reseptor M1, M3 dan M5 membentuk keluarga M1 dan dicirikan oleh hubungannya dengan protein Gq atau G11, sedangkan reseptor M2 dan M4 berasal dari keluarga M2 dan terkait dengan protein Gi.

– penerima M1

Mereka ditemukan terutama di sistem saraf pusat, di kelenjar eksokrin, dan di ganglia sistem saraf otonom. Mereka digabungkan ke protein Gq, yang mengaktifkan enzim fosfolipase C, yang mengubah fosfatidil inositol (PIP2) menjadi inositol trifosfat (IP3), yang melepaskan Ca ++ intraseluler, dan diasilgliserol (DAG), yang mengaktifkan protein kinase C.

– Penerima M2

Mereka ditemukan terutama di jantung, terutama di sel-sel nodus sinoatrial, di mana mereka bertindak dengan mengurangi frekuensi pelepasannya, seperti yang dijelaskan di bawah ini.

Otomatisasi jantung

Reseptor M2 telah dipelajari secara lebih mendalam pada tingkat nodus sinoatrial (SA) jantung, tempat di mana otomatisme yang secara berkala menghasilkan eksitasi berirama yang bertanggung jawab untuk aktivitas mekanis jantung biasanya dimanifestasikan.

Sel-sel nodus sinoatrial, setelah setiap potensial aksi (AP) yang memicu sistol jantung (kontraksi), melakukan repolarisasi dan kembali ke tingkat sekitar -70 mV. Tetapi tegangan tidak tetap pada nilai itu, tetapi mengalami depolarisasi progresif ke tingkat ambang batas yang memicu potensial aksi baru.

Depolarisasi progresif ini disebabkan oleh perubahan spontan pada arus ion (I) yang meliputi: pengurangan keluaran K+ (IK1), munculnya arus masukan Na+ (If) dan kemudian masukan Ca++ (ICaT), hingga ia mencapai ambang dan arus Ca ++ lain (ICaL) yang bertanggung jawab atas potensial aksi dipicu.

Jika output K+ (IK1) sangat rendah dan arus input Na+ (If) dan Ca++ (ICaT) tinggi, depolarisasi terjadi lebih cepat, potensial aksi dan kontraksi terjadi lebih awal, dan frekuensi denyut jantung lebih tinggi. Modifikasi yang berlawanan dalam arus ini menurunkan frekuensi.

Perubahan metabotropik yang diinduksi oleh norepinefrin (simpatis) dan asetilkolin (parasimpatis) dapat mengubah arus ini. CAMP secara langsung mengaktifkan saluran If, protein kinase A (PKA) memfosforilasi dan mengaktifkan saluran Ca ++ dari ICaT, dan gugus protein Gi mengaktifkan penghabisan K +.

Aksi muskarinik M2

Ketika asetilkolin yang dilepaskan oleh ujung postganglionik serat vagal jantung (parasimpatis) berikatan dengan reseptor muskarinik M2 dari sel-sel nodus sinoatrial, subunit i dari protein Gi menukar GDP-nya dengan GTP dan memisahkan, membebaskan blok tersebut.

Subunit i menghambat adenil siklase dan mengurangi produksi cAMP, yang mengurangi aktivitas saluran If dan PKA. Fakta terakhir ini mengurangi fosforilasi dan aktivitas saluran Ca ++ untuk ICAT; hasilnya adalah pengurangan arus depolarisasi.

Gugus yang dibentuk oleh subunit dari protein Gi mengaktifkan arus K+ keluar (IKACh) yang cenderung melawan masukan Na+ dan Ca++ dan menurunkan laju depolarisasi.

Hasil gabungan adalah pengurangan kemiringan depolarisasi spontan dan penurunan denyut jantung.

– Penerima M3

Skema reseptor muskarinik M3 (Sumber: Takuma-sa [CC0] melalui Wikimedia Commons)

Mereka dapat ditemukan di otot polos (sistem pencernaan, kandung kemih, pembuluh darah, bronkus), di beberapa kelenjar eksokrin, dan di sistem saraf pusat.

Mereka juga digabungkan dengan protein Gq dan, pada tingkat paru, dapat menyebabkan bronkokonstriksi, sementara bekerja pada endotel vaskular, mereka melepaskan oksida nitrat (NO) dan menyebabkan vasodilatasi.

– Penerima M4 dan M5

Reseptor ini kurang dicirikan dan dipelajari daripada yang sebelumnya. Kehadirannya di sistem saraf pusat dan di beberapa jaringan perifer telah dilaporkan, tetapi fungsinya tidak jelas.

Antagonis

Antagonis universal untuk reseptor ini adalah atropin, alkaloid yang diekstraksi dari tanaman Atropa belladonna , yang mengikat mereka dengan afinitas tinggi, yang merupakan kriteria untuk membedakan mereka dari reseptor nikotinat yang tidak sensitif terhadap molekul ini.

Ada sejumlah besar zat antagonis lain yang mengikat berbagai jenis reseptor muskarinik dengan afinitas yang berbeda. Kombinasi nilai afinitas yang berbeda untuk beberapa di antaranya telah berfungsi tepat untuk dimasukkannya reseptor ini ke dalam satu atau lain kategori yang dijelaskan.

Sebagian daftar antagonis lainnya akan mencakup: pirenzepine, methoctramine, 4-DAMP, himbazine, AF-DX 384, tripitramine, darifenacin, PD 102807, AQ RA 741, pFHHSiD, MT3 dan MT7; racun yang terakhir terkandung dalam racun mamba hijau dan hitam, masing-masing.

Reseptor M1, misalnya, memiliki sensitivitas tinggi terhadap pirenzepin; M2 oleh trypitramine, methoctramine dan himbazine; M3 dengan 4-DAMP; M4 terkait erat dengan toksin MT3 dan juga dengan himbazin; M5 sangat mirip dengan M3, tetapi sehubungan dengan mereka, mereka kurang terkait dengan AQ RA 741.

Referensi

  1. Ganong WF: Neurotransmitter dan Neuromodulator, dalam: Review of Medical Physiology , 25th ed. New York, Pendidikan McGraw-Hill, 2016.
  2. González JC: Peran reseptor muskarinik dalam modulasi transmisi GABAergik di hipokampus. Memori untuk memenuhi syarat untuk gelar dokter. Universitas Otonom Madrid. 2013.
  3. Guyton AC, Hall JE: Eksitasi ritmis Jantung, dalam: Buku Teks Fisiologi Medis , ed 13; AC Guyton, JE Hall (eds). Philadelphia, Elsevier Inc., 2016.
  4. Piper HM: Herzerregung, dalam: Physiologie des Menschen mit Patophysiologie , edisi ke-31; RF Schmidt dkk (eds). Heidelberg, Springer Medizin Verlag, 2010.
  5. Schrader J, Gödeche A, Kelm M: Das Hertz, dalam: Physiologie , edisi ke-6; R Klinke dkk (eds). Stuttgart, Georg Thieme Verlag, 2010.
  6. Siegelbaum SA, Clapham DE, Schwartz JH: Modulasi Transmisi Sinaptik: Messenger Kedua, Dalam: Principles of Neural Science, edisi ke-5; E Kandel dkk (eds). New York, McGraw-Hill, 2013.