Хімічно залежні натрієві рецептори (або ліганд-залежні натрієві канали) — це спеціалізовані іонні канали, розташовані на постсинаптичній мембрані нейронів або інших збудливих клітин (наприклад, м’язових), які активуються при зв’язуванні з певними хімічними речовинами, такими як нейротрансмітери. Вони відіграють ключову роль у передачі сигналів у нервовій системі, зокрема у запуску швидких збуджувальних реакцій. Розглянемо їх детально.
Будова
Хімічно залежні натрієві рецептори є інтегральними мембранними білками, що складаються з кількох субодиниць. Основні характеристики:
- Пори: У центрі рецептора є канал (пора), через який проходять іони натрію (Na⁺) після активації.
- Субодиниці: Зазвичай це гетеромерні комплекси (наприклад, у нікотинових ацетилхолінових рецепторів — п’ять субодиниць: 2α, β, γ, δ), хоча є й гомомерні варіанти.
- Ліганд-зв’язуючі сайти: На зовнішній поверхні рецептора є ділянки, куди приєднуються нейротрансмітери (ліганди), такі як ацетилхолін, глутамат або гліцин.
Прикладом такого рецептора є нікотиновий ацетилхоліновий рецептор (nAChR) у нервово-м’язових синапсах або AMPA-рецептор у центральній нервовій системі, які пропускають Na⁺ при зв’язуванні з глутаматом.
Механізм роботи
- Зв’язування ліганда: Нейротрансмітер (наприклад, ацетилхолін або глутамат), вивільнений із пресинаптичного термінала, дифундує через синаптичну щілину і зв’язується з рецептором.
- Конформаційна зміна: Зв’язування ліганда викликає зміну структури рецептора, відкриваючи іонний канал.
- Проникнення Na⁺: Натрій (Na⁺) входить у клітину через канал завдяки електрохімічному градієнту (зовні концентрація Na⁺ вища, а всередині клітини мембрана зазвичай негативно заряджена).
- Деполяризація: Вхід Na⁺ зменшує негативний заряд мембрани (збуджувальний постсинаптичний потенціал, EPSP), що може спричинити потенціал дії, якщо поріг досягнуто.
- Деактивація: Після від’єднання нейротрансмітера (через дифузію, зворотне захоплення чи розщеплення) канал закривається, і мембранний потенціал повертається до норми.
Типи хімічно залежних натрієвих рецепторів
1. Нікотинові ацетилхолінові рецептори (nAChR):
- Розташовані в нервово-м’язових з’єднаннях і деяких ділянках ЦНС.
- Зв’язуються з ацетилхоліном.
- Пропускають Na⁺ і K⁺ (а іноді й Ca²⁺), викликаючи швидку деполяризацію.
- Приклад: скорочення м’язів при активації.
2. AMPA-рецептори:
- Названі за їх агоністом AMPA (α-аміно-3-гідрокси-5-метил-4-ізоксазолпропіонова кислота).
- Зв’язуються з глутаматом — основним збуджувальним нейротрансмітером мозку.
- Переважно пропускають Na⁺, забезпечуючи швидку синаптичну передачу.
- Важливі для пам’яті та навчання.
3. Кайнатні рецептори:
- Також активуються глутаматом.
- Менш поширені, але схожі на AMPA-рецептори за функцією.
- Часто беруть участь у модуляції синаптичної пластичності.
Фізіологічна роль
- Швидка синаптична передача: Забезпечують миттєву реакцію, наприклад, рефлекси чи рух.
- Пластичність: Участь у довготривалій потенціації (LTP), що пов’язана з навчанням і пам’яттю (особливо AMPA-рецептори).
- Регуляція збудження: Балансують із гальмівними системами (наприклад, GABA-рецепторами).
Цікаві особливості
- Селективність: Хоча це “натрієві” канали, деякі (як nAChR) пропускають і інші іони (K⁺, Ca²⁺), але Na⁺ домінує в збуджувальному ефекті.
- Швидкість: Час активації — менше мілісекунди, що робить їх ідеальними для швидких сигналів.
- Патології: Порушення цих рецепторів пов’язані з хворобами, як-от міастенія (nAChR) або епілепсія (AMPA).
Приклад у дії
У нервово-м’язовому синапсі: ацетилхолін зв’язується з nAChR, Na⁺ входить у м’язову клітину, мембрана деполяризується, запускається потік Ca²⁺ із саркоплазматичного ретикулуму, і м’яз скорочується.