Prezentace aplikace PowerPoint

1
Neurochemie Neuroprenašece katecholaminy
(serotonin, acetylcholin, histamin) 5.
prednáška
2

• V lidském mozku ješte další malé neuroprenašece
  serotonin, acetylcholin a histamin
• serotonin a histamin monoaminy díky
  prítomnosti jedné aminoskupiny
• všechny monoaminy uvolnovány z relativne malého
  poctu neuronu široce projikujících v rámci
  celé neuraxis
• acetylcholin není monoamin - bývá k nim
  prirazován proto, že je rovnež uvolnován z
  nevelkého poctu neuronu receptory spražené
  s G-proteiny
• oproti monoaminum nehomogenní skupima serotoni
  z tryprofanu, acetylcholin složený z cholinu
  a acetyl CoA, histamin z histidinu

SEROTONIN (5-hydroxytryptamin, 5-HT)

• intenzivne studován, bohužel ne/dostupnost
  selektivních ligandu jednotlivých
  receptorových subtypu
• za fyziologických stavu regulace nálady,
  spánku, ovlivnování respirace, termoregulace
  ci vasokonstrikce (poslední tri hlavne cestou
  5-HT7 Rs)
• etiogeneze celé rady onemocnení, pocínaje
  migrinickými bolestmi hlavy a konce
  depresemi
• velké množství subtypu (role 5-HT je velmi
  ruznorodá a její patofyziologie vysoce
  zajímavá)

3
Syntéza serotoninu

• serotonin (5-hydroxytryotamin) indolový
  skelet, který nese na uhlíku 5 hydroxyskupinu a
  na konci uhlíkatého retezce je vybaven
  terminální aminoskupinou? syntetizován z
  aminokyseliny tryptofanu? tryptofan aktivne
  transportován pres hematoencefalickou
  bariéru? následne hydroxylován pomocí
  tryptofanhydroxylasay (TPH)? vzniklý
  5-hydroxytryptofan dekarboxylován na
  serotonin dekarboxylasou aromatických
  kyselin (AADC)? v šišince následuje ješte
  konverze serotoninu na melatonin pomocí
  5-hydroxyindol-O-methyltransferasy

4
Tryptofanhydroxylasa

• TPH tzv. rate-limiting enzymem syntetické
  dráhy serotoninu (a melatoninu)? obsahuje
  ion dvojmocného železa a tvorí homotetramer se
  3 doménami k každé podjednotce? ke své funkci
  vyžaduje tetrahydrobiopterin a kyslík? v lidské
  tkáni a ve všech savcích tkáních existují dve
  isoformy, TPH1 a TPH2? každá kódována jiným
  genem (ležícím na chromosomech 11 a 12) )?
  sekvencní homologie je 71

• N-koncová doména TPH2 je o 46 aminokyselinových
  zbytku delší? TPH2 je predominantne exprimována
  v serotoninergních neuronech mozku a strevní
  tkáni? TPH1 se vyskytuje v ostatních cástech CNS
  (napr. v šišince), v intestinální mukose,
  enterochromafinních bunkách, kožních bunkách ci
  mastocytech

5
Regulace hladiny serotoninu
TPH ? krátkodobé i dlouhodobé regulace TPH jsou
v podstate identické s regulacemi
tyrosinhydroxylasy? TPH muže být aktivována
proteinkinasou A a nekterými Ca2/kalmodulin-depen
dentními proteinkinasami, nejspíše
CaM-kinasou II? promotor jejího genu muže být
aktivován pomocí cAMP na CRE (cAMP-response
element)? p-chlorofenylalanin (PCPA)
irrverzibilne blokuje TPH a zpusobují dlouhodbou
depleci serotoninu
Další cesty regulace ? halogenované amfetaminy
(fenfluramin) indukují rychlý výlev serotoninu z
neuronu? narušují skladování serotoninu ve
váccích? ten se pak uvolnuje do cytoplasmy?
následne transportován do synaptické šterbiny
serotoninovým transportérem, fungujícím
reverzne oproti své normální prenosové funkci?
dlouhodobá expozice temto látkám muže zpusobit
depleci serotoninu z neuronu a s ní spojenou
down-regulaci TPH a serotoninového transportéru
6
Regulace hladiny serotoninu - tryptofan
? vyloucení tryptofanu z potravy vede k více než
90 snížení hladiny serotoninu v mozku? u
pacientu zotavujících se z deprese vyvolá deplece
tryptofanu z potravy návrat depresivních
syndromu...? ... ale jen v té skupine, která
byla lécena selektivními inhibitory zpetného
vychytávání serotoninu (SSRI), nikoliv jinými
typy antidepresiv? potravní deplece tryptofanu
ovšem nevedla k nástupu depresivních syndromu u
pacientu s obsesivne-kompulzivními
poruchami, ani u zdravých jedincu? ztráta
serotoninu per se nemuže zpusobit depresi u
jedincu, kterí již touto poruchou netrpeli?
úroven syntézy serotoninu se zvýší po orálním
podání L-tryptofanu (TPH není za normálních
podmínek saturována)? až 7 dávky tryptofanu
vyvolaly mírný sedativní efekt a lehce zvýšily
hladiny hormonu podvesku mozkového
(prolaktin), které serotonin reguluje?
kontaminované komercní preparáty tryptofanu
zpusobily napr. vážnou formu oesinofilního-
myalgického syndromu.
? odbouráván monoaminooxidasani.? serotoninergní
neurony exprimují MAOB s nižší afinitou k
serotoninu než MAOA? tyto neurony obsahují
cytoplasmatickou zásobu serotoninu? primární
úkol MAOB asi je degradovat stopové aminy
potenciální falešné neuroprenašece?
extracelulárne degradován pomocí MAOA jiného
puvodu? produktem oxidace je kyselina
5-hydroxyindoloctová (5-HIAA) ? hladina 5-HIAA
koreluje s projevy impulsivního násilí,
Degradace serotoninu
7
Funkcní neuroanatomie
? lidský mozek nekolik set tisíc
serotoninergních neuronu? lokalizovány jen do
nekolika málo jader mozkového kmene? dve
rostrální a dve kaudální (dorsální) nuclei
raphe? leží ve stredové ose mozkového kmene mezi
stredním mozkem a prodlouženou míchou ? ovlivnují
míšní dráhy zapojené do prenosu bolestivých
signálu a aktivitu míšních interneuronu a
motoneuronu? rostrální jádra inervují témer celý
mozek? spolecne s projekcemi z locus coeruleus
tvorí cást ARAS
MDMA (extáze)
? extáze (RS)-1-(benzod1,3dioxol-5-yl)-N-met
hylpropan-2-amin? neurony dosrálního raphe jsou
k pusobení extáze citlivejší než jiné
serotoninergní neurony ? v univerzitních
kampusech od 80. let jako klubová droga? ligand
serotoninového receptoru? vykazuje také vysokou
afinitu pro 5-HT2 receptory? zlepšuje náladu a
alteruje percepci? vedlejší úcinky tachykardie,
hypertermie, agitace a úzkostné ataky? MDMA nicí
serotoninergní neurony? v neuronu vyvolává
oxidacní stres podobne jako MPTP na neuronech
dopaminergních? trvalé poškození
serotoninergních neuronu? (ztráta euforigenních
efektu vyvolaných MDMA muže být u jejích
konzumentu vyvolána jejich pocínající ztrátou)
8
Skladování, uvolnování, zpetné vychytávání
serotoninu

• ? do synaptických vácku prenášen pomocí sejného
  prenašece monoaminu (VMAT) jako
  katecholaminy? i plnení serotoninových vácku
  blokují a dlouhodobou synaptickou depleci
  serotoninu vyvolávají stejná farmka, napr.
  reserpin nebo tetrabenazin
• uvolnován standardne synapticky? v synaptické
  šterbine jej muže potkat jeden z následujích
  osudu
• 1) difúze ze synaptické štrbiny
• 2) katabolizace pomocí MAO
• 3) aktivace presynaptických receptoru
• 4) aktivace postsynaptických receptoru a
• 5) jeho zpetné vychytání presynaptickým
  serotoninovým transportérem.

Serotoninový transportér (SERT)
? lidský serotoninový transportér (SERT) je
kódován jedním genem? protein délky 630
aminokyselin, obsahující 2 glykosylacní místa a 8
serin-threoninových míst fosforylacních?
jeho homologie s transportéry pro dopamin a
noradrenalin je asi 48 a má i podobnou
strukturu (12 TM segmentu, N- a C- koncové
intracelulární smycky)
9
Serotoninový transportér (SERT)

• exprese SERT mRNA je nejvýraznejší v ncl.
  raphe? stopovatelná je také v dorzálním a
  mediánním jádre? v jiných jádrech mozkového
  kmene se SERT mRNA nevyskytuje? SERT protein
  ovšem detekovatelný v celém CNS díky rozsáhlým
  projekcím serotoninergních neuronu? nejvíce
  v neostriatu, amygdale, septu, substantia nigra a
  mozkové kure? lokalizován na terminálách a
  axonálnách varikozitách? látky inhibující SERT
  prodlužují serotoninergní signalizaci? s vysokou
  afinitou se na SERT váží mnohá SSRI antidepresiva
  (fluoxetin, sertalin, fluvoxamin, paroxetin
  nebo citalopram)? k lécbe depresí a panických
  poruch? ve vysokých dávkách slouží i k lécbe
  obsesivne-kompulzivních poruch? i v terapii
  posttraumatikcého stresu ci generalizované
  úzkostné poruchy? afinitu k SERT vykazují i
  nekterá tricyklická antidepresiva (clomipramin)?
  SERT i DAT se se zhruba stejnou afinitou váže
  kokain a inhibuje je? amfetamin naopak
  transportér pro serotonin a dopamin stimuluje a
  potencuje výlev dopaminu i serotoninu?
  úcinek kokainu i amfetaminu je ale v prípade
  dopaminergní transmise daleko výraznejší než
  v prípade serotoninu

• nástup úcinku inhibitoru SERT dlouhodobý (v
  rádech týdnu)? pusobení nejspíše zahrnuje zmenu
  v expresi neuronálních genu,? promotor lidského
  SERT genu obsahuje regulacní sekvence pro AP-1,
  AP-2, SP-1 a CRE? expresi SERT mRNA zrejme
  modulují i antidepresiva (pacienti s depresi
  vykazují vyšší výskyt SERT ve stredním mozku)

10
Serotoninové receptory

• rodina 5-HT receptoru pomerne široká?
  identifikováno nejméne 14 receptorových subtypu?
  každý z nich se specifickou strukturou,
  farmakologií a distribucním vzorcem?
  nomenklatura 5-HT receptoru hybridem mezi
  puvodní nomenklaturou farmakologickou a novejší
  nomenklaturou klonovací? 13 x 5-HT receptoru
  receptory spražené s G- proteiny? jeden
  (5-HT3) ligandem ovládaný napetový kanál
  neselektivní pro ionty sodíku a draslíku

? aktivace 5-HT3 R vede k rychlým a prechodným
depolarizacím? pentamer, oproti jiným receptorum
s funkcí iontového kanálu byla nakolonována jen
jedna isoforma podjednotky
11
Serotoninové receptory
12
Serotoninové receptory
13
Serotoninové autoreceptory
? 5-HT1A somatodendritický autoreceptor
(výskyt na telech a dendtritech
serotoninergních neuronu? aktivace 5-HT1A
receptoru vede k poklesu aktivity neuronu a
snížení syntézy serotoninu? aktivace
presynaptického 5-HT1D autoreceptoru (a 5-HT1B
autoreceptoru u hlodavcu) lokálne snižuje
syntézu a výlev neuroprenašece? 5-HT1A a
5-HT1D autoreceptory vysoce strukturne podobné?
oba spraženy s Gi proteinem (inhibicní pusobení
cestou aktivace dovnitr usmernujících
draslíkových kanálu a inhibice napetove
ovládaných kanálu vápníkových)
Farmakologie serotoninového receptoru

• pro své jednotlivé subtypy specifickými
  ligandy? množství látek s definovanou klinickou
  aplikací? parciální agonisté 5-HT1A receptoru
  v terapii generalizované úzkostné poruchy
  (GAD) buspiron a gepiron? méne úcinné než tato
  dve farmaka jsou benzodiazepiny, které ale
  nezpusobují závislot, takže jsou rovnež v
  terapii GAD používány? agonista 5-HT1A receptoru
  sumatriptan, který cástecne pusobí i na 5-HT1D
  receptor je od roku 1993 užíván jako vysoce
  efektivní látka v lécbe migrény? všechny známé
  halucinogeny parciální agonisté 5-HT2A
  receptoru jsou? potentní antagonisté 5-HT2A
  receptoru mnohá antipsychotika (clozapin,
  risperidon, olanzapin) zárovenanatagonisté
  D2 dopaminergních receptoru? schizofrenie
  vysoce selektivní antagonisté 5-HT2A receptoru
  (MDL 100907, v testech)

14
Farmakologie serotoninového receptoru

• ? antagonisté 5-HT3 receptoru antiemetika,
  užíváni k minimalizaci nausey a zvracení
  vyvolaného chemoterapií (ondansetron,
  granisetron)? na zvírecích modelech prokázány
  také jejich anxiolytické a pamet posilující
  úcinky
• ? agonista 5-HT4 receptoru metoclopramid (který
  mj. také antagonizuje D2 dopaminergní receptory)
  používán k potlacování nausey a zvracení?
  agonisté 5-HT5 receptoru silná antiemetika
• ántagonisté 5-HT6 a 5-HT7 receptoru (aripiprazol)
  využíváni jako atypická antipsychotika a
  antidepresiva v lécbe schizofrenií, bipolárních
  poruch a deprese, od roku 2008 se v USA používají
  i v terapii autismu
• Slouceniny, o kterých se vedelo, že úcinkují na
  jiných receptorových cílech, se ukázaly i jako
  ligandy 5-HT receptoru
• ? tricyklická antidepresiva (amitriptylin), která
  blokují též noradrenalinové receptory,
  antagonizují 5-HT6 a 5-HT7 receptory? SSRI
  fluoxetin antagonizuje i 5-HT2C receptory?
  pozorování jsou prínosná pro rozvoj nových
  antidepresiv
• Neselektivni 5-HT agonista LSD (1943, ingesce
  pri syntéza Albert Hofman)

15
ACETYLCHOLIN (ACh)
? acetylcholin (ACh) díky pracím Dalea,
Loewiho, Feldberga a dalších v první tretine
minulého století prvním objeveným
neuroprenašecem? nejdríve nazván vagusstoff
diky svému pusobení v rámci parasympatiku?
pomerne záhy byl popsán i jako neuroprenašec
nervosvalového spojení a CNS? syntetizován
reverzibilní reakcí, pri níž acetyltransferasa
(ChAT) prenáší acetylovou skupinu z
acetylkoenzymu A na choli za vzniku
acetylcholinu? Rychlost reakce je limitována
dostupností cholinu? cholin je transportován do
terminál bud volný, nebo vázaný na membránové
fosfolipidy? vetšina ACh syntetizována v
nervových zakonceních bohatých na mitochondrie
(produecnty acetylkoenzymu A) a cholin?
synaptické pusobení ACh je ukonceno
acetylcholintransferasou (AChE)? hydrolyzuje ACh
na acetát a cholin? AChE nesmírne výkonný
enzym schopný hydrolyzovat 1000 molekul ACh za
vterinu na jednu molekulu enzymu? v
cytoplasme a vnejší cytoplasmatické membráne,
takže je schopna hydrolyzovat ACh extra- i
intracelulárne
16
Retezce A, B, C, D EC 3.1.1.7 Klasifikace
Hydrolasa
Acetylcholinesterasa v akci

• Tzv. asymetrická forma (1 000 kDa)
• 4 katalytické jednotky / retezec
• ocásek kolagenové struktury (3 polypeptidové
  retezce) zakotvený v bazální membráne
  nervosvalového spojení

AChE dokonalý enzym
! (40) 80 ms !na molekulu
17
? anticholinesterasy inhibují AChE? zpusobují
extracelulární akumulaci acetylcholinu tedy
efekt shodný s nadmernou stimulaci
acetylcholinergních zakoncení NS? reverzibilní
inhibitory (fysostigmin ci neostigmin) inhbiice
AChE po dobu cca 4 h? klinicky užívány v lécbe
glaukomu, myastenie gravis, dysfunkce hladké
svaloviny mocového mechýre a strev aj.?
neostigmin nemuže procházet hematoencefalickou
bariérou (kvartérní amoniová sul)? v CNS
využívány anticholinesterasy jako tacrin nebo
donepezil? zvyšují hladinu ACh u pacientu s
Alzheimerovou chorobou (jen mírne terapeuticky
úcinné)? irreverzibilní anticholinesterasy
fosforylují AChE a kompletne blokují odbourávání
ACh? pro obnovení funkce synapse nutná syntéza
nových enzymových molekul? insekticidy, pri
požití pro cloveka vysoce toxické? hlavní trída
nervových plynu (sarin, tabun ci soman)? každá z
techto látek muže zpusobit úmrtí do 5 minut od
expozice? primární prícinou smrti je respiracní
selhání, kterému predchází celá rada
autonomních príznaku a kognitivních poruch
Sarin
neostigmin
fysostigmin
Tabun
18
1. vznik fosforylenzymu
-HF
Ser-AChE
H-O-Ser-ACE
2. vznik karbamylenzymu
Ser-AChE
H-O-Ser-ACE
Co s tím? ? Antidota (pyridinaloxin,
bispyridin)
Atropine is not an actual antidote for
organophosphate poisoning. However, by blocking
the action of acetylcholine at muscarinic
receptors, atropine also serves as a treatment
for poisoning by organophosphate insecticides and
nerve gases, such as Tabun (GA), Sarin (GB) and
Soman (GD). Troops that are likely to be attacked
with chemical weapons often carry autoinjectors
with atropine and obidoxime, which can be quickly
injected into the thigh. Atropine is often used
in conjunction with Pralidoxime
chloride. Atropine is given as a treatment for
SLUDGE (Salivation, Lacrimation, Urination,
Diaphoresis, Gastrointestinal motility, Emesis)
symptoms caused by organophosphate poisoning.
Another mnemonic is DUMBBELSS, which stands for
Diarrhea, Urination, Miosis, Bradycardia,
Bronchoconstriction, Excitation (as of muscle in
the form of fasciculations and CNS), Lacrimation,
Salivation, and Sweating (only sympathetic
innervation using Musc receptors
H-O-Ser-AChE

19
Cholinergní dráhy v mozku
? rychlá excitacní nikotinická synapse pro CNS
pomerne atypická? odpovedí zprostredkované
spíše ACh receptory muskarinovými (10-100 ?
víc)? ve striatu jako interní neuroprenašec
skupina tonicky aktivních neuronu (TANs)
interneuronu s hladkými dendrity
? v jádrech roztroušených v celém mozku? jejich
axony inervují vetšinu oblastí CNS? hlavní
cholinergní vstupy do kortexu a hippokampu z
jader na spodine predního mozku, zejména z
jader septa a ncl. basalis? typické rozvetvené
difusní projekce inervující kuru mozkovou,
hippokampus, amygdalu, thalamus a mozkový
kmen ? léze ncl. basalis snižuje hladinu
acetylcholintransferasy v mozkové kure o víc než
50 ? velké cholinergní neurony inervující oblast
striata jsou duležité pro extrarapyramidovou
kontrolu motoriky a nekteré formy implicitní
pameti ? u parkonsonických pacientu vede ztráta
dopaminergní inervace striata k prohloubení
motorických obtíží ? antagonisté muskarinových
acetylcholinovcýh receptoru (hexefenidyl,
benzotropin) tyto príznaky zmírnují?
úcastní se procesu ucení, kognice a vzniku
pametových stop? tvorba pametových stop ovšem
není zprostredkována pouze cholinergními dráhami
ty jsou predevším modulacními vstupními
cestami ke kortikálním a hippokampálním neuronum
? ACh muže na pyramidové bunky kury mozkové
pusobit excitacne nebo inhibicne? excitace
pusobením ACh na M1 receptory na vlastních
pyramidových bunkách? inhibice navázáním ACh na
M2 receptory GABAergních interneuronu.
20
Skladování a výlev
? koncentrován ve váccích v presynaptickém
zakoncení? transport do vácku inhibuje napr.
vesamicol? k výlevu dochází klasicky po
depolarizaci a vtoku vápníku do nervového
zakoncení? selektivních toxinu inhibující výlev
ACh botulotoxin A nebo tetanotoxin ? jsou to
zinkové endoproteasy, které štepí SNARE
proteiny? a-latratoxin cerné vdovy naopak
navozuje masivní výlev ACh s následnou
nadmernou postsynaptickou stimulací. ? receptory
pro tyto toxiny napr. neurexin, nebo nove
popsaný receptor spražený s G-proteinem. ?
ACh není zpetne vychytáván ani do glií, ani do
nervového zakoncení, a není proto
recyklován? rychle metabolizuje, takže nemuže
dojít ani k jeho dufúzi ze synaptické šterbiny?
do terminály zpet je s vysokou afinitou prenášen
jen cholin,? tam využit pro syntézu nového
neuroprenašece? transport cholinu je primárním
regulacním mechanismem ovlivnujícím koncentraci
acetylcholinu v synapsi? inhibitory
cholinového transportu (hemicholinium, vesamicol)
zpusobí vycerpání zásob ACh v terminále?
cholinový transportér leží u cloveka na genu
SLC5A7.
21
Acetylcholinové receptory

• pusobí na dvou typech receptoru? muskarinové
  acetylcholinové receptory (mAChRs) receptory
  spražené s G-proteiny? receptory nikotinické
  (nAChRs) patrí do superrodiny ligandem
  ovládaným iontových kanálu spolu s 5-HT3
  glutamátovými, glycinovými a GABA receptory?
  látky pusobící na acetylcholinové receptory jsou
  duležitými regulátory funkce parasympatiku

Muskarinové acetylcholinové receptory

• váží muskarin (z muchomuky Amanita mascaria ) ?
  v periferních tkáních, autonomním nervstvu i
  CNS? 5 subtypu mAChRs oznacovaných jako M1-M5
  exprimovaných v mozku

muskarin

• odpovedi subtypu se liší podle dalšího
  systému druhých poslu, iontových kanálu a
  efektoru? M1, M3 a M5 receptory obvykle pusobí
  stimulacne nebo inhibicne na
  fosfatidylinositolový systém? M2 a M4 receptory
  vyvolávají zejména inhibicní odpovedi, a to
  bud aktivací dovnitr usmernujících
  draslíkových kanálu, inhibicí kanálu
  vápníkových nebo inhibicí adenylylcyklasy.

22
muskarinový acetylcholinový receptor (mAChR)
23

• Farmakologie muskarinových receptoru
• ? rozsáhlá? subtypove selektivní ligandu není
  mnoho a žádný z nich není využíván v široké
  klinické praxi? obecní muskarinoví agonisté
  zahrnují prírodní látky (muskarin, pilocarpin
  nebo arekolin) i syntetické slouceniny
  (karbachol, oxotremorin)? všichni tito centrálne
  úcinkující agonisté navozují silné slinení a
  pocení, spojené s korovou excitací? obcas
  klinicky využíváni v lécbe glaukomu nebo retence
  moci? úcinní pri zmírnování Sjögrenova syndromu
  (choroba charakteristická autoimunitní
  degenerací slinných žláz)
• prototypictí muskarinoví antagonisté atropin
  a skopolami? atropin byl využíván kosmeticky
  jako dilatacní agens zornic? je užíván v
  oftalmologické praxi? príbuzní antagonisté
  (benztropin) jsou užívání jako podpurná lécba
  parkinsonismu a parkinsonických príznaku
  navozených antipsychotiky? skopolamin podávaný v
  malých dávkách (obvykle náplastemi transdermálne)
  je úcinný v prevenci kinetóz
• Muskarinové receptory také antagonizuje mnoho
  psychotropních látek (tricyklická antidepresiva,
  antipsychotika jako chlorpromazin) jejich vazba
  na mAChRs se projevuje obvykle nepríjemnými
  vedlejšími úcinky lécby (zácpa, sucho v ústech).

24
nikotinický acetylcholinový receptor (nAChR)

• pentamerický protein složený z ruzných
  podjednotek
• každá podjednotka má 4 trans- membránové
  segmenty (M1-M4)
• M2 segment má a-helikální kon- formaci,
  tvorí vlastní pór kanálu
• segmenty M1, 3 a 4 zrejme b-listy, obklopují
  vnitrní kruh M2 šroubovic
• propouští Na, K a Ca2 ionty
• ligand 2 molekuly acetylcholinu pusobící
  kooperativne

nAChR 2? ? 40 kDa, 461 AA ? ? 49 kDa, 493 AA ?
? 57 kDa, 506 AA ?/? ? 65 kDa, 522 AA
nAChRs krásný príklad molekulární evoluce

• starobylá receptorová rodina už u diblastik
  (houby, žahavci) majících jen ento- a ektoderm
  ale jen ruzné a podjednotky (homoligomery,
  2000-1500 mil. let)
• triblastika (Coelomata) s mesodermem vznik
  svaloviny a potreba svalového podtypu nAChRs
  diferenciace dalších podjednotkových typu (1300
  mil. let)

25
? nacházejí se na nervosvalovém spojení, v
autonomních gangliích, drení nadledvin i CNS

• 17 popsaných podjednotek
• delí se na svalové a neuronální podtypy
• na ruzných chromosomech (2, 8, 15, ale i 1, 4,
  11, 20)

• typická je jejich velmi rychlá
  desensitizace, nezávislá na dalších
  proteinech (jako je napr. arrestin u
  metabotropních receptoru)? je vnitrní
  vlastností receptoru? rychlost
  desensitizace regulována fosforylací
  receptorových podjednotek pomocí
  proteinkinas A a C? k desensitizace vede i
  déledobá expozice ligandu

26

• 208 náhodných kombinací pri 5 podjednotkách

27
? neuronální nAChRs pentamery s centrálním
pórem? vetšina heteropentamerních, ale obsahují
pouze podjednotky a a b? v neuronoání tkáni bylo
popsáno 8 a podjednotek a 3 b podjednotky?
typická stechiometrie je 2a 3b? homopentamery
z podjednotek a7, které formují funkcní kanály
28
? svalové nikotinické acetylcholinové receptory
jsou složeny z 5 podejdnotek? obvyklá
podjednotková kombinace dospelého svalového
nAChRs je a1, ß1, d, a e podjednotka v pomeru
2111 ? embryonální svalový nAChR vykazuje
složení je a1, ß1, d, a g podjednotka, také v
pomeru 2111? místem vazby ligandu (ACh) jsou
a podjednotky, z nichž každá váže kooperativne
jednu molekulu. ? myasthenia gravis vzácná
dedicná porucha? z rekého ?? (sval), as???e?a
(slabost) a latinského gravis (vážný, težký?
autoimunitní choroba popsané už roku 1977?
spojena se svalovou slabostí, únavou, zejména v
oblasti svalu mimickch, šíjových a
pletencových? 85 pacinetu má detekovatelné
protilátky proti nAChRs? cca 65 nemocných má
patologické zmeny thymu, kdy autoreaktivní B
bunky produkují autoprotilátky proti
nikotinovým acetylchlonovým receptorum? u cca 7
nemocných jsou detekovatelné protilátky proti
tyrosinkinase (Ab anti MuSK)? u cca 10 -15
pacientu je prítomen thymom? tvorí se protilátky
proti titinu, ryanodinovému receptoru aj. ? na
úrovni nervosvalového spojení dochází ke zvýšení
turnoveru ACh receptoru a k jejich vetší
degradaci? tím klesá cholinergní prenos a
dochází ke zmíneným svalovým projevum.?
standardní lécba podávání inhibitoru AChE, címž
se zvyšuje dostupnost ACh v synaptické
šterbine a šance, že zaktivují zbývající
receptory? nekdy jsou podáváni i glukokortikoidy
nebo imunosupresiva, v prípade maysthenické krizi
se pristupuje k plasmaferéze
29
Farmakologie nikotinických acetylcholinových
receptoru ? ligandu na nAChRs není mnoho?
svalové a v menší míre i neuronální nAChRs
blokuje kurare? slabý parciální agonista
sukcinycholin? navozuje prodlouženou
desensitizaci nAChRs a klinicky je používán behem
anestezie? v gangliích parasympatiku i
sympatetických vetvích automního nervstva blokují
nAChRs hexamethonium a mecamylamin ? velmi
málo antagonistu selektivních pro nejaký subtyp
nAChRs? asi nejselektivnejší dostupný
antagonista methyllykakonitin? preferencne
antagonizuje a7 homopentamery? selektivní
agonista epibatidin (pouze experimentálne (jako
antinocicepcní agens) ? na nAChRs se nachází i
jiná vazební místa, než jsou ta pro ACh a
bungarotoxin? na aktivacní místo receptoru se
váže i fysostigmin, inhibitor acetylcholinesterasy
? zvyšuje tok iontu receptorovým kanálem? jiná
modulace nAChRs fenylcyklidin, chlorpromazin
nebo nekterá anestetika? nekterí fungují jako
nekompetitivní blokátory, které zkracují dobu
otevrení kanálu nebo urychlují jeho
desensitizaci? nAChRs inhibují i nekteré
steroidy, vazbou na zatím neznámé místo. ?
nikotin - vysoce návyková látka? zvyšuje
bdelost, zlepšuje pamet a schopnosti ucení se?
má také urcitý antinocicepcní efekt, takže
agonisté nAChRs by se snad mohli uplatnit v
terapii bolesti
30
HISTAMIN
? velmi hojný mimo nervový systém? hraje
zásadní roli napr. v sekreci žaludecních štáv
nebo imunitních odpovedích na alergeny? je
synapticky uvolnován v rámci celého CNS ?
úcinkuj prinejmenším na trech receptorových
subtypech
Syntetické a degradativní dráhy
? vzniká v jednokrokové reakci zahrnující
dekarboxylaci histidinu enzymem
histidindekarboxylasou? proteinem o délce 662
aminokyselin? její inhibitor a-fluoromethylhistid
in je testován na zvírecích modelech? muže
vznikat i pomocí dekarboxylasy aromatických
aminokyselin (AADC ? katabolizován na
methylhistidin pomocí enzymu histamin
methyltransferasy? diaminové oxidasy jej
eventuálne mohou konvertovat v
imidazolacetaldehyd ? výlev standardní?
vychytáván zpet do terminály ev.? difúze ze
synaptocké šterbiny a enzymatická degradce
mimo ni
31
Funkcní anatomie

• tela histaminergních neuronu jsou uložena v ncl.
  tuberomamillaris hypothalamu? jejich axony s
  bohatými kolaterálami inervují podobne jako u
  ostatních biogenních aminu témer všechny
  cásti CNS ? synapse jsou difúzní a jen
  príležitostne vytvárejí klasické pre- a
  postsynaptické usporádání? každé jádro obsahuje
  u cloveka asi 64 000 histaminergních neuronu?
  inervují také gliové bunky a malé cévy a
  kapiláry? zdá se, že regulují obecné aktivity
  mozku jakou je úroven stavu bdelosti ci
  energetický metabolismus? byl prokázán vztah
  mezi aktivitou histaminergních neuronu a úrovní
  bdeost? nejaktivnejší behem vigility, zatímco
  behem spánku pomalých vln jejich aktivita úplne
  vymizí
• ovlivnuje ruzné periferní tkán, úcastní se napr.
  alergické reakce, odpovedi tkáne na poranení
  nebo žaludecní sekrece? v mozku cestou H1
  receptoru depolarizuje cholinergní neurony ncl.
  basalis (snížením propustnosti jejich
  membrány pro draslík a aktivací na tetrodotoxin
  necitlivých sodíkových kanálu)? v bunkách
  ganglion nodosum blokuje pres H1 receptory
  draslíkové kanály generující následnou
  hyperpolarizci po akcním potenciálu, což také
  vede ke zvýšení jejich excitability? zapojeni
  do regulace uvolnování hormonu podvesku
  mozkového, percepce bolesti, kontroly príjmu
  potravu nebo prevence závratí? antialergika
  neprocházejí hematoencefalickou bariérou (bez
  sedacního efektu)? centrálne úcinkující
  antihistaminika ovšem ano jsou soucástí mnoha
  volne prodejných léku na spaní? nekterá
  antidepresiva (mianserin, doxepin) nebo
  antipsychotika (klozapin) cástecne i
  sedativa (jsou silnými antagonisty H1 receptoru)

32
Receptory pro histamin
? identifikovány 4 trídy receptoru pro histamin?
proteiny spražené s G-proteiny
33
H1 receptor ? aktivován endogenním histaminem
uvolneným z ncl. tuberomamillaris.? tyto neurony
pálí s frekvencí asi 2 Hz za bdelosti, ve
spánku jejich aktivita klesá ke 0.5 Hz? ze všech
neuronu vykazují nejvíce závislý cyklus
spánek-bdení aktivity? v kortexu vede aktivace
H1 receptoru k inhibici draslíkových kanálu, což
má za následek depolarizaci membrány?
antagonisté H1 receptoru v lécbe standardních a
chladových alergií? difenhydramin, meclizin a
dimenhydrinát první generace H1 antagonistu a
procházejí skrze hematoencefalickou bariéru
(BBB)? druhá generace antihistamink (loratadin
nebo terfenandin) z mozku vylucována a
predepisována jako nesedující medikace v lécbe
alergií
H2 receptor ? patrí mezi ty proteiny spražené s
G-proteiny, které jsou podobny rhodopsinu?
silným stimulantem produkce cAMP? uvolnuje
vápník z vnitrobunecných rezervoáru? typický
agonista H2 receptoru betazol (dole)?
stimuluje sekreci žaludecních štáv, reguluje
motilitu GIT a strevní sekreci? zrejme je
zapojen i do regulace bunecného rustu a
diferenciace? vetšina ligandu H2 receptoru
neprochází BBB? mezi ligandy H2 receptoru patrí
cimetidin nebo ranitidin? u malého poctu
pacientu mohou zpusobovat stavy zmatenosti
34
H3 receptor ? pusobí v CNS jako presynaptický
receptor? inhibuje výlev a syntézu histaminu?
muže úcinkovat i jako heteroreceptor kontrolující
výlev dalších neuroprenašecu? gen pro H3
receptor vykazují jen asi 20 homologii s geny
pro H1 a H2 receptory? existuje asi 6 jeho
isoforem? typicyí agonisté (R)-a-methylhistamin
navozující spánek nebo látky jako
cipralisant, immepip, Imetit, Immethridine ci
Methimepip H4 receptor ? exprimován hlavne v
kostní dreni a bílé linii krvinek? stimuluje
uvolnování neutrofilu z kostní drene? exprimován
i v rade jiných tkání (strevo, thymus, trachea,
játra, plíce aj.)? aktivuje chemotaxi mastocytu,
zrejme cestou poklesu hladiny cAMP? jeho
antagonisté mají protizánetlivé a
anatihyperanalgestické úcinky
immepip
(R)-a-methylhistamin
35
Co si pamatovat z dnešní prednášky

• serotin syntéza, transportér, receptory a
  jejich farmakologie
• acetylcholin syntéza, receptory a jejich
  farmakologie- histamin syntéza, receptory a
  jejich farmakologie