Receptor GTP GTP

GDP GTP

Agonist Schemă prezentând sistemul agonist-receptor membranar-proteină G-efector Mesager

secund Canal ionic (Na+, Ca2+

etc.) Membrana citoplasmatică Enzimă membranară

Farmacol

ogie [Y ear] 62

propagarea semnalului indus de stimularea receptorilor. În funcţie de tipul subunităţii , deosebim mai multe tipuri de proteine G: Gs (s de la stimulator) reprezintă familia de proteine G care asigură cuplarea receptorului stimulat cu adenilat-ciclaza (A.C.), mesagerul secund fiind în acest caz AMPc; Gt sau transducine reprezintă famila de proteine G specializate în fototransducţie, intervenind în mecanismul vederii. Celulele cu conuri, specializate în vederea la lumină şi în distingerea culorilor, prezintă o proteină G particulară (Gt1), la fel şi celulele cu bastonaşe (Gt2), adaptate pentru vederea în condiţii de semiobscuritate. Receptorul pentru vedere (fotonic) numit rodopsină este format din 7 domenii transmembranare (opsina) şi un pigment (retinalul). Sub acţiunea luminii, receptorul este stimulat, modificările conformaţionale datorate acestei stimulări fiind trecerea retinalului din forma cis (inactivă, prezentă la întuneric) în forma trans; sub acţiunea formei trans are loc scindarea trimerului proteinei Gt, cu migrarea subunităţii t şi legarea acesteia la GTP; în continuare, t-GTP stimulează fosfodiesteraza, o enzimă care descompune GMPc în 5’-GMP inactiv, fenomen care conduce la inchiderea canalelor de Na+ şi hiperpolarizare; Gi (i de la inhibitor) reprezintă familia de proteine G care asigură, prin subunitatea i, cuplarea negativă receptorului membranar cu adenilat-ciclaza (A.C.), astfel încât stimularea receptorului de către agonist determină reducerea activităţii adenilat-ciclazei şi scăderea cantităţii mesagerului secund AMPc; Gq reprezintă o altă familie de proteine G; subunitatea q, în formă activă, legată de GTP, determină stimularea enzimei fosfolipaza C (fosfoinozitidază), care catalizează hidroliza fosfatidilinozitol-difosfatului (PIP2) în alţi doi mesageri secunzi – diacilglicerolul (DAG) şi inozitol-trifosfat, fenomen care conduce la contracţia muşchilor netezi şi hipersecreţia glandelor exocrine. Go (o de la other, adică alt tip decât Gs sau Gi) este o clasă de proteine G abundente în sistemul nervos central. Stimularea receptorului membranar, determină, prin schimbul GDP/GTP, activarea proteinei Go, care prin subunitatea o conduce la închiderea canalelor de Ca2+ voltaj-dependente; ionul de Ca2+ este, la rândul lui, un mesager secund, care are un rol deosebit de important în procesele de excitaţie şi de contracţie.

Ca exemple de receptori cuplaţi cu proteine G putem cita: receptorii 1-adrenergici, receptorii M1 şi M3 colinergici, receptori angiotensinici AT1, receptorii endotelinici (ETA, ETB,ETC), receptorii histaminici H1, receptorii purinergici P2y cuplaţi pozitiv printr-o proteină Gq cu fosfolipaza C (PLC), avînd ca mesager secund sistemul fosfatidil-inozitidic cuplat cu ionii de Ca2+; receptorii adrenergici 2-presinaptici, receptorii M2-colinergici, receptorii 5-HT1-serotoninergici, receptorii opioizi (, ), receptorii purinergi P1 (A1) cuplaţi negativ printr-o proteină Gi cu adenilat ciclaza (A.C.), activarea lor determinând scăderea cantităţii mesagerului secund AMPc; receptorii -adrenergici (cu subtipurile 1 şi 2), receptorii D1-dopaminergici, receptori H2-histaminergici, receptorii P1-purinergici (A2a, A2b, A3) cuplaţi pozitiv printr-o proteină Gs cu adenilat-ciclaza (A.C.), activarea lor ducând la creşterea cantităţii de AMPc;

Detalii despre toate aceste tipuri de receptori, precum şi descrierea sistemelor de mesageri secunzi şi a căilor efectoare la nivel celular vor fi făcute în paragrafele următoare. IIIIII..22..11..22.. RREECCEEPPTTOORRIIII--EENNZZIIMMEE ((RREECCEEPPTTOORR PPRROOTTEEIINN--KKIINNAAZZEE)) Receptorii care modulează activitatea unei enzime sunt receptori monomerici, care au în general un singur helix transmembranar. Aceşti receptori polipeptidici prezintă un domeniu extracelular de legare a liganzilor (hormoni endogeni, mai ales de tip proteic) şi un domeniu intracitroplasmatic enzimatic cu acţiune catalitică care poate fi o tirozin-kinază, serin-kinază sau guanilat-ciclază. Caracteristica

esenţială care Farmacologie 63

deosebeşte acest tip de receptor de celelelate tipuri cunoscute este faptul că receptorul întruneşte atât funcţia receptoare (domeniul extracelular), cât şi funcţia efectoare (domeniul intracelular). Ca exemple de receptor-proteinkinaze se pot cita receptorul pentru insulină, EGF (“epidermis growth factor”, factorul de creştere a epidermei), ANF (“atrial natriuretic factor”, factorul natriuretic atrial). Legarea mediatorului la suprafaţa externă, extracelulară a receptorului determină modificări ale conformaţiei sterice care duc la activarea domeniilor tirozin-kinazice citoplasmatice, care produc fosforilarea resturilor tirozinice. Această activitate catalitică tirozin-kinazică la nivel intracelular, determină, în cazul insulinei, favorizarea trasportului intracelular al glucozei prin intermediul trasportorului specific (carrier), dar şi transportul intracelular al aminoacizilor, acizilor graşi şi ionilor de K+; totodată favorizează sinteza glicogenului şi glicoliza. IIIIII..22..11..33.. RREECCEEPPTTOORRIIII CCUUPPLLAAŢŢII CCUU CCAANNAALLEE IIOONNIICCEE ((““NNEEUURROOTTRRAANNSSMMIITTTTEERR--GGAATTEEDD IIOONN CCHHAANNNNEELLSS””)) Receptorii cuplaţi cu canale ionice sunt macromolecule proteice, cu mai multe subunităţi structurale (sunt receptori de tip polimeric), care în porţiunea extracelulară prezintă situsuri pentru legarea unui mediator sau agonist. Stimularea acestor receptori induce modificarea stării funcţionale a unui canal ionic asociat, prin modificarea stării acestuia (favorizând deschiderea sau închiderea canalului, după caz). Sunt receptori cuplaţi cu canale ionice: receptorii N-colinergici; receptorii 5-HT3 serotoninergici; receptorii aminoacizilor excitatori (acid glutamic, acid aspartic); receptorii GABAA (ai acidului -aminobutiric) receptorii pentru glicină;

Receptorii N-colinergici, 5-HT3 serotoninergici, receptorii aminoacizilor excitatori (receptorii NMDA, denumiţi astfel de la acidul N-metil-D-aspartic - agonist selectiv al acestor receptori, precum şi receptorii non-NMDA: de tip K – agonist fiind acidul kainic şi de tip Q – agonist fiind acidul quisqualic) sunt cuplaţi cu canalele de Na+, dar, uneori, şi cu canalele altor cationi monovalenţi (K+) sau divalenţi (Ca2+, Mg2+). Activarea acestor receptori produce permeabilizarea canalului, cu influx masiv de ioni de Na+, cu depolarizarea consecutivă a membranei postsinaptice (potenţial postsinaptic excitator - PPSE) şi declanşarea potenţialului de acţiune. Glicina (glicocolul) şi acidul -aminobutiric sunt mediatori inhibitori. Stimularea receptorilor acestor mediatori de tip inhibitor determină deschiderea unui canal ionic selectiv pentru anioni (ioni de Cl-, mai rar alţi anioni precum PO43-, CH3COO-). Influxul masiv de ioni de Cl-, ca urmare a stimulării acestor receptori produce hiperpolarizarea celulei postsinaptice şi inhibiţie (potenţial postsinaptic inhibitor - PPSI). Deci, fenomenele de translocaţie ionică determină fenomene diferite din punctul de vedere al sensului acţiunii farmacodinamice: influxul de ioni de sodiu are drept consecinţă depolarizarea membranei, cu excitaţie, pe când influxul de Cl- sau efluxul ionilor de K+ determină

hiperpolarizare şi inhibiţie (figura nr. 53). Farmacologie [Y ear] 64

K+ Na+ – Reprezentarea schematică a fenomenelor de translocaţie ionică 0 Hiperpolarizare (potenţial postsinaptic inhibitor -PPI) Depolarizare (potenţial postsinaptic excitator -PPE) 0 membrana bifosfolipidică mediu intracelular mediu extracelular

Cl- K+ K+ Cl- mediu intracelular mediu extracelular Na+ K+

În continuare, vor fi descrise mecanismele efectoare implicate în stimularea receptorilor N-colinergici (ca tip de receptor al cărui mediator este un neurotransmiţător excitator) şi a receptorilor GABA-ergici (ca tip de receptor al unui neurotransmiţător inhibitor). Receptorii nicotinici (N-colinergici) sunt localizaţi la nivelul S.N.C., în ganglionii vegetativi simpatici şi parasimpatici, la nivelul altor formaţiuni ganglionare – glomusul carotidian, la nivelul medulosuprarenalei (subtipul N1 sau NN), precum şi la nivelul joncţiunii neuro-musculare (N2 sau NM). Denumirea lor provine de la faptul că, pe lângă mediatorul fiziologic -acetilcolina -sunt stimulaţi de către un agonist exogen, nicotina, alcaloid din Nicotiana tabacum care prezintă simililarităţi structurale şi sterice cu ligandul natural prin prezenţa unui centru electrofil (cationic) şi a unuia nucleofil, legaţi printr-o punte metilenică (figura nr. 54). CH3OON+CH3CH3CH3NNCH3acetilcolinanicotina- Structura chimică a acetilcolinei şi nicotinei, agonişti ai receptorilor nicotinici Receptorii nicotinici (care au putut fi studiaţi datorită existenţei unui ligand caracteristic -bungarotoxina şi prezenţei în număr deosebit de mare a receptorilor nicotinici în organul electric al torpilei – Torpedo marmorata) sunt macromolecule proteice, pentamere (având 5 subunităţi

Farmacologie 65

structurale: 2 de tip , cîte una de tip , şi ) care sunt ordonate spaţial în aşa fel încât includ în componenţă un canal ionic, sub forma unuei cavităţi centrale, care traversează membrana. Cele 5 subunităţi peptidice, care traversează membrana de 4 ori, formează o structură cilindrică (canalul ionic), cu un diametru de cca. 8 nm. Uneori receptorii se grupează sub formă de dimeri prin legarea a câte 2 receptori printr-o punte disulfurică la nivelul subunităţii , iar situsul de legare al mediatorului şi al agoniştilor se află pe subunitatea (figura ) Legarea agoniştilor de situsul receptor de la nivelul subunităţii , determină deschiderea canalelor de Na+, cu favorizarea influxului de sodiu, depolarizare membranară şi excitaţie. mediator (acetilcolina) sau agonist (nicotina) membrana citoplasmatică (strat bifosfolipidic) intracelular mediu intracelular mediu extracelular Na+ Na+ – Conformaţia polimerică a receptorului nicotinic şi modul de legare al agonistului care determină influxul de Na+ prin canalul ionic Se cunosc şi antagonişti ai receptorilor nicotinici, care împiedică influxul de sodiu prin canalele ionice: curarizantele antidepolarizante

(antagonişti competitivi ai receptorilor N2), ganglioplegicele (antagonişti competitivi ai receptorilor N1), anestezicele locale (antagonişti necompetitivi, care se leagă de un alt situs receptorial şi blochează canalele de Na+).

? ? - Prezentarea schematică a unor situsuri de legare specifice pe complexul receptor GABA-ergic

Cl- Cl- situs de legare a barbituricelor situs de legare a benzodiazepinelor (efectori alosterici) GABA-modulina situs de legare a agonistului (GABA) situs de legare a picrotoxinei (antagonist necompetitiv) Receptorii GABAA sunt, la rîndul lor receptori cuplaţi cu canale ionice (pentru ionii de Cl-); structura lor polimerică este

deosebit de variată având 4 tipuri de subunităţi structurale (, , , ), care au la rândul lor mai multe subtipuri. Cu toate acestea se pot prezenta câteva

date privind farmacologia acestor receptori. Legarea agonistului (acidul -aminobutiric-GABA)

Farmacol

ogie [Y ear] 66

determină stimularea receptorului care, la rândul lui, provoacă deschiderea canalelor de Cl., cu facilitarea influxului acestor ioni, fapt care conduce la hiperpolarizare şi inhibiţie. Pe complexul receptorial GABA, se găsesc şi alte situsuri, diferite de cel al GABA, de care se leagă alţi liganzi (figura nr. 56). Unii dintre aceşti liganzi, care au situsuri de legare specifice (benzodiazepine, barbiturice) cresc afinitatea GABA pentru receptori, favorizînd astfel legarea mediatorului fiziologic şi facilitând influxul ionilor de Cl-, deci se comportă ca nişte efectori alosterici. Alţi liganzi (picrotoxina) care se leagă alosteric de complexul receptorial GABA-ergic, se comportă ca nişte antagonişti necompetitivi, care blochează canalele de Cl- şi produc excitaţie. IIIIII..22..11..44.. AALLŢŢII RREECCEEPPTTOORRII CCUU SSTTRRUUCCTTUURRII DDIIVVEERRSSEE Această grupă cuprinde în general receptori cu structură monomerică, al căror mecanisme de cuplare sunt încă puţin cunoscute, fiind însă posibilă intervenţia unor proteine G şi a unor enzime (protein-kinaze, fosfolipaze etc.). Mediatorii acestor receptori aparţin unor clase extrem de diferite (polipeptide, hormoni, lipoproteine, anticorpi). Aceşti receptori pot fi clasificaţi în mai multe familii (J.P. Gies şi Y. Landry, 1993): receptorii pentru imunoglobuline care cuprind receptorii pentru fracţiunea constantă Fc a anticorpilor, precum şi receptorii interleukinei-1; receptorii pentru citokine care reprezintă o familie eterogenă care se caracterizează prin prezenţa unor mediatori peptidici (prolactina, hormonul somatotrop, eritropoetina, interleukinele 2, 3, 4, 6 şi 7); o caracteristică a acestor receptori o reprezintă faptul că segmentul lor N-terminal, situat extracelular, prezintă 4 resturi cistenil. Aceşti receptori prezintă similarităţi structurale şi funcţionale cu receptorii-enzime, avînd un domeniu extracelular de legare a liganzilor şi un domeniu intracitroplasmatic enzimatic cu acţiune catalitică tirozin-kinazică. Activitatea tirozin-kinazică nu este însă datorată receptorului, ci este realizată de nişte proteine specifice (din familia Janus kinazelor - JAK) care se leagă necovalent de receptor. Stimularea receptorului conduce la modificări conformaţionale