تنظیم کانالهای کلسیم نوع N

کانال های یونی نفوذپذیر

کانال های یونی نفوذپذیر به کلسیم در سیگنال دهی درد (قسمت هفتم )

فعالیت کانالهای کلسیم نوع N، به شدت توسط برخی از GPCRs های مختلف از جمله اپوئید، دوپامین وگیرنده های گلوتامات متابوتروپیک و بسیاری دیگر، تنظیم می شود (77, 207, 251, 261, 262, 842). پس از فعال سازی گیرنده، نوکلئوتیدها در زیرواحد Gα مبادله می شوند در نتیجه یک تغییر کانفورماسیونی در تریمر Gαβγ رخ می دهد که دو قسمت سیگنالینگ مستقل تولید می شود: Gα-GTP و Gβγ (شکل 3). در مورد کانالهای کلسیمی نوع N ( و نوع P/Q)، زیرواحد Gβγ بطور فیزیکی با بسیه اتصالی تشکیل شده توسط دمین های I-II اتصال دهنده و ناحیه انتهایی NH2 زیرواحد α1 کانال، مرتبط است (11, 225, 1001)، و این تعامل اتصالی منجر به ثبات حالت بسته کانال می شود.

در نتیجه دپلاریزاسیون بزرگتر به کانال باز نیاز دارد و بنابراین فعالیت کانال درون محدوده ولتاژی فیزیولوژیکی، مهار می شود. بنا به دپلاریزاسیون قوی غشایی یا در پاسخ به رشته سریع پتانسیل عمل، زیرواحد Gβγ بطور موقت از کانال جدا می شود، درنتیجه یک عدم مهارکنندگی ایجاد می شود (119, 1005). در سطح تمام سلول، اثرات Gβγ بر فعالیت کانال نوع N ، به عنوان یک کاهش در اوج یا نوک دامنه فعلی دیده می شود، و همچنین آهستگی مدت زمان فعال سازی، و آهستگی مدت زمان غیرفعال سازی نیز مشاهده می شود. این اثرات در سطح کانال منفرد می توانند بطور اولیه به افزایش زمان تاخیر برای باز شدن کانال نسبت داده شوند.

اثرات مهاری زیرواحد Gβγ، به طیف وسیعی از فاکتورها بستگی دارند از جمله زیرگروه کانال کلسیم (کانالهای نوع N، قویتر از کانالهای P/Q مهارکننده هستند) (42, 105, 208)، ایزوفرم زیرواحد Cavβ، و زیرگروه زیرواحد Gβ . بعلاوه، مسیرهای پیامبرهای ثانویه دیگر، مانند فعالیت پروتئین کیناز C  اثرات عملکردی Gβγ را تعدیل می کند.

این ناهمگونی در تعدیل کانال نوع N توسط زیرواحد Gβγ، نیاز است که در زمان تفسیر فعالیت های مهاری GPCRs های مختلف بر فعالیت کانالها در بافت یا سلولهای مختلف، در نظر گرفته شوند. علاوه بر این مهار مستقیم فعالیت کانالهای نوع N وابسته به ولتاژ ، فعال سازی GPCRs می تواند باعث تعدیل مستقل از ولتاژ شود، که این به سیگنال دهی میانجی Gα مرتبط است و ممکن است شامل فسفوریلاسیون کانال توسط کینازهایی مانند تیروزین کیناز و پروتئین کیناز A باشد (شکل 3)( 451, 486, 758). برای جزئیات بیشتر در مورد تعدیل GPCR کانالهای کلسیمی ولتاژی دریچه دار، باید خواننده را به برخی از مقالات مروری جامع راهنمایی کنیم (251, 842, 1002).

مهار  Gپروتئین کانال کلسیم نوع N. A: فعال سازی رسپتورهای اپوئیدی توسط آگونیست مورفین خودش که در نتیجه ی اتصال زیرواحد βγ G پروتئین به زیرواحد Cavα2.2 α1 کانال کلسیم نوع N، با مهار میانجی وابسته به ولتاژ (VD) است، درحالیکه مسیرهای پیامبر ثانویه توسط تعدیل میانجی Gα مستقل از ولتاژ (VI) فعال شده اند. B: موشکافی تعدیل VD و VI توسط الکتروفیزیولوژی.

کاربرد پالس ولتاژی دپلاریزه کننده ی قوی قبل از تست کردن دپلاریزاسیون (پروتوکل ولتاژ را در بالا ببینید)، منجر به بخشی از مهار القا شده با آگونیست جریان های کانال نوع N  می شود. مهار حساس به پیش پالس، به تعدیل VD مربوط است، درحالیکه چیزی که پس از پیش پالس باقی می ماند، VI است. در غیاب آگونیست، افزایش کم در فعالیت فعلی در پاسخ به پیش پالس، بازتابی از مهار Gپروتئین مستقل از آگونیست (tonic) است که با انواع معینی از گیرنده ها مشاهده شده است.

در زمینه تعدیل درد، رسپتور μ- اپوئید (MOR)، شاید گسترده ترین زیرگروه رسپتور مورد مطالعه باشد. که این هدف فارماکولوژیکی مورفین است که یکی از قویترین مسکن ها می باشد. MORs توسط G پروتئین های همراه کانالهای پتاسیم اصلاح شده (GIRK) در نورون های نخاعی عمل می کنند و همچنین با مهار کانالهای کلسیمی نوع N پیش سیناپسی در فیبرهای آوران اولیه نیز فعالیت می کنند.

در نتیجه کاهش در جریان ورودی کلسیم پیش سیناپسی، به منظور کاهش رهاسازی نوروترنسمیترها فرض شده است. بعلاوه، اپوئیدها ممکن است مستقیما بر ماشین رهاسازی نوروترنسمیترها عمل کنند. همراه با کاهش تحریک پذیری نورون های پس سیناپسی شاخ خلفی به علت فعال شدن GIRK، بی دردی تولید می شود. بعلاوه نقش عمده MORs فوق نخاعی، در خواص ضددرد مورفین وجود دارد.

درحالیکه مورفین بسیار موثراست، تعدادی عوارض جانبی شامل یبوست، افسردگی تنفسی، و خارش را دارد و می تواند منجر به تحمل، وابستگی و سوءمصرف شود. بعلاوه استفاده از مورفین منجر به پیشرفت تحمل می شود که این مشکل اصلی است که در زمینه کلینیکی وجود دارد.

اعضای دیگر خانواده رسپتور اپوئید (یعنی رسپتورهای  δ (DOR و κ-opioid)، نیز کانالهای کلسیم نوع N را مهار می کنند (279, 343, 611, 626, 861) و خواص ضددرد را در مورد درد در مدلهای جوندگان مختلف دارند، و آگونیست های KOR این مزیت را دارند که سبب افسردگی تنفسی نمی شوند. موش های ناک اوت فاقد DOR، افزایش مکانیکی آلودینا را نشان دادند، درحالیکه فعال سازی انتخابی این رسپتورها با SNC80 آگونیست DOR، در پاسخ به دردهای مکانیکی و حرارتی موجب بی دردی می شود. پنتازوسین آگونیست KOR از لحاظ بالینی برای درمان درد استفاده می شود، درحالیکه برای دانش ما هیچ آگونیست DOR وجود ندارد که برای استفاده ی مسکن ها برای بیماران انسانی تایید شده باشند.

مطالعه جالبی با استفاده از موش های ترانس ژنیک در DORs که با اپی توپ ترکیب شده بودند، نشان داد که DORs و MORs در زیرگروههای مشخصی از فیبرهای آوران اولیه بیان شدند و جنبه های مشخصی از سیگنال دهی درد با تنظیم DORs درد مکانیکی، تنظیم می شوند، درحالیکه بنظر می رسد MORs ترجیحا درد حرارت را تنظیم می کنند. بنظر می رسد فقدان DORs در فیبرهای حسی حرارتی، در مغایرت با اثرات ضددرد SNC80 در درد حرارتی می باشد، که این نشان دهنده ی این است که شاید پیچیده ترین سهم نسبی زیرگروه های رسپتور های مختلف اپوئیدی برای سیگنال دهی درد باشد. پیچیده ترین مسئله این حقیقت است که MORs, KORs و DORs می توانند با تغییر دادن پاسخ آگونیستی، تشکیل هترودیمر دهند و شاید سیگنال دهی کانال های نوع N تغییر یابد. قابل ذکر است که بنظر می رسد تشکیل چنین هترودیمری از لحاظ دینامیکی در پاسخ به فعالیت رسپتور MOR بوسیله مورفین، تغییر کند.

در نهایت، مطالعه اخیر که شامل ایزوفرم های اسپلایس پیچیده MOR خاص در آنالژی و خارش ناشی از مورفین بود، با ایزوفرم MOR1D سبب یک خارش در پاسخ به واکنش ها با گاسترین آزاد شده از رسپتور پپتیدی شد.

آیا پاسخ خارش مربوط به تعدیل کانالهای نوع N، نامشخص است. ویژگی زیرگروه گیرنده و ایزوفرم اسپلایس، در توسعه مصرف مواد مخدر جدید، خیلی مهم است که در نظر گرفته شوند.

استفاده طولانی مدت از اپوئیدها می تواند هیپرآلرژی یا پردردی ناشی از اپوئید را ایجاد کند، یعنی شرایطی که درمان اپوئید مزمن می تواند منجر به افزایش درد شود. مکانیسم های پایه ای بنظر می رسد پیچیده و چندعاملی باشند. گزارش شده است که هیپر آلرژی ناشی از اپوئید ممکن است حساسیت مرکزی توسط دخالت NMDARs ، از طریق تغییرات هموستئاز کلرید در نورون های لامینای 1 نخاعی یا از طریق تعدیل مسیرهای نزولی، را شامل شود.

همچنین نشان داده شده که اپوئیدهایی مانند دینورفین ممکن است اثرات خارج از هدف بر گیرنده های برادی کینین داشته باشد که به نوبه خود کانالهای کلسیمی ولتاژِ دریچه دار را فعال می کند، در نتیجه اثرات proalgesic را میانجی می کند. چهارمین عضو خانواده رسپتورهای اپوئیدی گسترده، گیرنده یا رسپتور نوسیسپتین (NOP) است. که این رسپتور در هر دو پایانه های عصبی آوران و CNS بیان شده است. این رسپتور به لیگانده های رسپتور اپوئید کلاسیکی، غیرحساس است، اما از طریق orphanin-FQ آگونیست اندوژن خودش، (همچنین به عنوان nociception شناخته شده است) فعال می شود.

مانند سایر اعضای خانواده گیرنده اپوئید، فعال سازی گیرنده NOP توسط orphanin-FQ ، مهار وابسته به ولتاژ فعالیت کانال  نوع N   میانجی می شود (4, 5, 511, 621, 742, 985). درحالیکه اثرات pronociceptive بر روی فعالیت گیرنده NOP در مغز شرح داده شده است، هنگامی که orphanin-FQ بطور انتقال داخل نخاعی داده می شود، سبب آنالژی یا بی دردی می شود (202, 215, 483). nocistatin از لحاظ بیولوژیکی اندوژنی است که آنتاگونیست گیرنده NOP را فعال می کند، و فعالیت های آنالژی orphanin-FQ را مهار می کند، اگرچه بنابه مکانیسم مستقل از گیرنده NOP گزارش شده است. حتی اگر گیرنده های NOP، به مورفین حساس نباشند، یک تداخل جالب بین سیستم های NOP و MOR وجود دارد.

مصرف مزمن مورفین منجر به افزایش بیان گیرنده NOP  می شود و برعکس، موش های فاقد گیرنده های NOP  ، کاهشی را در تحمل مورفین نشان می دهند. اساس مولکولی این تداخل بطور کامل شناخته نشده است. نشان داده شده که گیرنده NOP ، برای تشکیل مجموعه سیگنال فیزیکی با کانالهای کلسیمی نوع N در هر دو نورون های DRG و در سیستم های بیان زودگذر می باشند. که این دو نتیجه مهم دارد.

اول اینکه گیرنده های NOP بنظر می رسد سطح پایینی از فعالیت ساختاری را نشان می دهند، تشکیل مجتمع های گیرنده NOP/کانالهای نوع N، باعث تعدیل Gβγ مستقل از آگونیست فعالیت کانال می شوند که با افزایش تراکم گیرنده، افزایش می یابند.

دوم، تعامل گیرنده NOP با کانالهای نوع N، انتقال رسپتورها به سمت غشای پلاسمایی را بهبود می بخشد، و اجازه ی درونی شدن آگونیست واسطه ای مجتمع رسپتور/کانال را می دهد (هر چند باید توجه داشت که از دست دادن nociception با واسطه گیرنده سطح کانال نوع N، در نورون های DRG در مطالعه اخیر مشاهده نشده است؛ منبع 630).

تعدیل مستقل از آگونیست همراه با واسطه گیرنده NOP، در جهت انتقالات کانال نوع N می تواند بطور بالقوه منجر به بهبود تعداد کانالهای نوع N در غشای پلاسمایی شود، که تحت شرایط مهار G پروتئین تونیک است، بنابراین به تعدیل بیشتر توسط GPCRs های دیگر مانند MOR غیر حساس می شود. به این ترتیب امکان دارد که این تعدیل بتواند به شکلی از مقاومت مورفین در شرایطی که تراکم گیرنده NOP تنظیم مثبت دارد، کمک کند (که در پاسخ به مصرف مزمن مورفین شناخته شده است).

با این حال بصورت تجربی نشان داده نشده است و چنین مکانیسمی ممکن است با توجه به کانالهای MORs, NOPs و نوع N  مبهم باشد که بتواند کمپلکس بزرگتری را با خصوصیات انتقالی کانال و تعدیل آن تغییر دهد. گیرنده های GABAB یکی از کلاس های GPCRs است که در فیبرهای آوران اولیه بیان شده اند و برای مهار کانالهای کلسیم نوع N از طریق هر دو مسیر مستقل از ولتاژ و وابسته به ولتاژ، شناخته شده است.

انتقال داخل نخاعی باکلوفن، آگونیست گیرنده GABAB ، آنالژی را القا می کند؛ اگرچه استفاده از آگونیست های گیرنده GABAB سیستماتیک، برای درمان کردن درد به علت اثرات جانبی بر CNS مانند افزایش مصرف تغذیه کوتاه مدت، و افزایش تشنج امکان پذیر نیست.

از سوی دیگر ممکن است بطور انتخابی رسپتورهای GABAB در نورون های محیطی مورد هدف قرار گیرند. در واقع Vc1.1 یک α-conotoxin است که در ابتدا تصور می شد که بطور انتخابی گیرنده های نیکوتینی را مهار می کند. با این حال سم Rg1A و پپتید مربوطه، بطور قابل توجه ای فعالیت کانالهای کلسیم نوع N  را از طریق فعال سازی گیرنده GABAB ، مهار می کند (125, 126, 206).

که این بنوبه خود مسئول عمل ضددرد این پپتید است. جالب توجه است که یک نسخه از پپتید Vc1.1 حلقوی تولید شده است و نشان داده شده است که بصورت خوراکی برای درمان درد موثر است. آیا مسیر مصرف خوراکی ممکن است منجر به اثرات جانبی مشابه با آنچه که برای باکلوفن دیده شد، شود.

در مجموع تنظیم کانالهای کلسیم نوع N توسط GPCRs، یک اصلاح کننده قوی برای انتقال درد است و ممکن است از لحاظ دارویی به سمت توسعه مسکن (داروهای مسکن) باشد. نقش فیزیولوژیک طبیعی این گیرنده ها، ممکن است یک مکانیسم ذاتی برای کاهش درد از طریق بالابردن لیگاندهای اندوژن رسپتور مانند اندورفین ها باشد.

No votes yet.
Please wait...