Adrenerjik ve Kolinerjik Sinapsların Ortak Özellikleri

Nörotransmiter akson son ucunda sentezlenip veziküller içinde depolanıyor. Uyarı geldiği zaman Ca+2 ‘un hücre içerisine girmesiyle veziküller tekrar birleşiyor ve nörotransmiter salınımı oluyor. Salınan nörotransmiter hedef hücredeki reseptörü aracılığıyla çeşitli etkiler oluşturuyor.

Adrenerjik sinapsların kolinerjik sinapslardan farklı olan tarafları sentez yolu ve salındıktan sonra sinaptik aralıktan uzaklaşma ve etkisinin sonlanması olayları.

• Nöradrenalin (N.E) tirozinden sentezlenmeye başlıyor. Tirozini hücre içine bir pompa alıyor Na+1 ile birlikte.
• Tirozin hidroksilaz (hız kısıtlayıcı enzim), tirozini DOPA’ya (dihidroksifenilalanin) çeviriyor.
• DOPA, dopa dekarboksilaz ile dopamine dönüşüyor.

Dopamin vezikül içerisine alınıyor. Nöradrenalin(N.E) dopaminden vezikül içerisinde sentezleniyor. Demek ki sentezleyen enzim vezikül içerisinde bulunuyor. Aksiyon potansiyeliyle Ca+2 hücre içine girdiğinde nöradrenalin sinaptik aralığa salınıyor. Eğer hedef hücrede adrenerjik reseptörler varsa bunları aktive edip hücrede bir biyokimyasal değişim yapıyor. Eş zamanlı olarak sinaptik aralıktan da uzaklaştırılıyor.

Esas olarak ya salındığı nöronun ucundan ya da hedef hücre membranından geçerek hücre içine alınıyor. Yani uptake mekanizmaları söz konusu.

Uptake 1 ve Uptake 2 yapıca birbirinden farklı pompalar. (Hızları da farklı) Esas iş gören pompa Uptake 1. Yani esas N.E’ in sinaptik aralıktan uzaklaşma mekanizması salındığı hücrenin içine geri alınmaktır.Tekrar vezikül içine alınıp tekrar kullanıldığı için çok ekonomik bir mekanizma.

• Bir miktar da hedef hücrenin içine alınabiliyor. (Uptake 2)
• Bir miktar da difüzyonla uzaklaşıyor. (Difüzyon burada kolinerjik sinapslarda olduğundan daha önemli.

Ne kadar uyarı olacağı, sinir uyarısının ne kadar sürdüğüne ve bu uptake mekanizmalarının ne kadar iyi çalıştığı ile alakalı. Eğer bu uptake mekanizmalarını inhibe ederseniz (kokain ve trisiklik antidepresanlar inhibe eder), Norepinefrin’in in etkileri hem çok belirginleşir hem de etki süresi uzar.Kokain hem SSS deki hem de periferdeki bütün adrenerjik sinapslarda etkilidir. Esas olarak biz SSS deki etkilerini biliyoruz. Kolinerjik sinapslarda da hem etkileri belirginleştiren hem de etki süresini uzatan çeşitli ajanlar var.

Botulinum Toksini Nedir?

Botulinum toksini hücre membranlarını, lipid veya su difüzyonuyla geçemeyecek kadar büyük bir protein molekülüdür.Duyarlı hücrelerdeki membran reseptörlerine bağlanmalı ve endositozla hücre içine alınmalıdır.Botulinum bağlayan reseptörler kolinerjik sinapslarda bulunur fakat adrenerjik nöronlarda bulunmaz. Özellikle de çizgili kaslardaki kolinerjik sinapslara etki ediyor.

Kolinerjik Reseptörler

Kolinerjik reseptör dediğimiz zaman yapı ve fonksiyon olarak birbirinden farklı birçok proteini kolinerjik reseptör adı altında topluyoruz. Adrenerjik reseptörler için de aynı ama kolinerjik reseptörler için bu yapı ve fonksiyon farkı iyice belirginleşiyor. Bu reseptörlerin-proteinlerin tek ortak özelliği asetil kolin için bağlanma bölgesi içermeleri, bu bağlanma bölgesinin başka hormonları – nörotransmiterleri tanımaması ve ACh bağlandığı zaman da reseptörde bir aktivasyon meydana gelmesidir. ACh bu reseptörlere bağlandığı zaman çok farklı olaylar ortaya çıkabiliyor reseptörün kimliğine bağlı olarak.

Nikotinik ACh Reseptörleri Nedir?

İyon kanalı.Aktive olduğu zaman hücre içine iyon geçişi oluyor. Ganglionlardaki, adrenal medulladaki, iskelet kasındaki reseptörler hep nikotinik reseptörlerdir. Aktive oldukları zaman iyon giriş-çıkışı değiştiği için membran potansiyeli değişiyor. Nikotinik reseptörleri neredeyse hiç konuşmuyor olacağız. Bunlar ganglionlardaki iletime aracılık eden reseptörlerdir.

Muskarinik ACh Reseptörleri Nedir?

Muskarin, ACh gibi reseptörü tanıyan ve aşırı parasempatik aktiviteye neden olan bir tür organik zehirdir. İlk defa amanita muscaria cinsi mantarda keşfedildiği için bu ismi almıştır. Muskarinik reseptör, G protein kenetli bir membran reseptörüdür. Hücre içinde bulunan G proteinlerini aktive eder.Bu reseptörler periferik sinir sistemi ganglionlarında ve kalp, düz kaslar, beyin, ve dış salgı bezleri gibi otonomik efektör organlarda bulunurlar. Muskarinik reseptörlerin yapıca birbirleriyle alakaları yok sadece ACh ‘nin bağlanabileceği bir bağlanma bölgesi içeriyorlar. Asetil kolinin periferdeki efektör dokuları dediğimiz dokulardaki bütün reseptörleri G protein kenetli muskarinik reseptörlerdir. M1, M2, M3, M4 ve M5 olmak üzere beş farklı muskarinik reseptör saptanmıştır.

Çok eskiden bu iki maddenin (nikotin ve muskarin) etkilerine dayanılarak bu isimler verilmiştir.

Adrenerjik reseptör grubunda yer alan bütün reseptörler G proteinine kenetli reseptörlerdir. Nöradrenalin ve adrenalinin iyonotropik bir reseptörü yoktur. Bunların da çeşitleri var α ve β adrenerjik olarak ayrılıyor. Bizim klinikte kullandığımız ilaçların çoğu G proteinine kenetli reseptörler üzerinden olacak.

G Protein Kenetli Reseptörler Nedir?

Bu reseptörler, hücre membranında integral proteinler olarak bilinen proteinlerdir. Yani hücre membranında yerleşmiş olarak bulunuyorlar.Proteininin amino terminali hücre dışında karboksil terminali hücre içinde bulunur.Membranı geçen kısımları α heliks yapısında.Bu reseptörlerin hücre içerisinde değişiklik yapabilmesi için mutlaka G proteinleri tarafından aktive edilmeleri gerekiyor.

G proteinleri membranın iç yüzeyinden membrandaki reseptöre tutunan proteinler.7 tane heliks yapıyorlar. α,β,γ alt birimlerinden oluşan heterotrimerik proteinler.β ve γ alt birimleri her zaman (aktif ya da inaktif olsun protein ) birlikte bulunuyorlar.Bunlar sentezlenirken bu iki alt birim biraraya geliyor- birbirlerine dolaşıyor.G proteini aktive olduğu zaman α ve βγ alt birimleri olmak üzere iki parçaya ayrılıyor.G proteininin ne yapacağını belirleyen α alt birimi oluyor.Genelde α alt birimi bazen de βγ alt birimleri hücre içinde bazı proteinlerle etkileşip bu proteinlerin aktivitesini düzenliyorlar.Her çeşit G proteinine kenetli reseptör her G proteini ile etkileşmiyor.

G proteinlerinin başlıca alt tipleri Gs, Gi, Go, Gq dur.Bunların aktif şekilleri Gαs, Gαi, Gαo, Gαq dur.

• Örneğin Gαs serbest kaldığında adenilat siklaz ile etkileşir. Adenilat siklaz aktive olduğu zaman ATP’ den cAMP oluşur ve hücre içinde cAMP artar. G proteinin βγ alt birimi ise aktivasyon sonrası ayrıldıktan sonra, iyon kanalları gibi başka proteinlere bağlanabiliyor.
• Gαi serbest kaldığında yine adenilat siklaz ile etkileşir.Bağlandığı zaman cAMP yapımının azalmasına neden olur.
• Gαq serbest kaldığında fosfolipaz c denen bir enzimi aktive eder. Fosfolipaz c aktive olduğu zaman membrandaki Fosfotidil inositol 4,5-bifosfatı (PİP2) hidroliz ederek, Diaçigliserol (DAG) ve İnositol Trifosfat(İP3) ikincil habercilerini meydana getirir.

G Protein Aktivasyonu nasıl oluyor?

α alt birimindeki ‘guanin nükleotidi bağlama bölgesi’ denen bölgeye bağlı bulunan GDP’nin ayrılıp buraya GTP bağlanmasıyla oluyor. GDP bağlı iken α alt biriminin βγ alt birimine afinitesi yüksek.GTP buraya bağlandığı zaman ikisi arasındaki afinite düşüyor.Bunlar serbestleşiyorlar.

GDP ‘nin ayrılıp GTP bağlanması nasıl oluyor?

Reseptörün katkısı ile oluyor. Durduk yerde bu GDP-GTP yer değiştirmesi pek olmuyor. Olsa bile çok nadir bir olay. Sadece bir reseptörün (GPAR-G protein akut reseptörü-G proteinine kenetli reseptör değil), bu G proteiniyle etkileşmesi sonucunda bu GDP-GTP yer değiştirmesi olasılığı çok artıyor. GPAR membran düzlemi boyunca hareket ediyor. Sabit değiller.

Keza G proteinleri de öyle. Bunlar gezinirlerken arada bir karşılaşıyorlar. Fakat bu karşılaşma çok nadir olarak G proteinin aktivasyonuyla sonuçlanıyor. Ama genelde hiçbir şey olmuyor. Yani karşılaşıp yollarına devam ediyorlar. Ta ki bu reseptöre agonist bir ligand bağlanana kadar. Bağlandıkları zaman ne yaptıkları bilinmiyor. Ama öyle bir şey yapıyorlar ki G proteinin hücre içine bakan yüzünde bir değişiklik oluşuyor. Ve öyle bir değişiklik ki o, G proteiniyle karşılaştığı zaman reseptör artık bu G proteinini aktive edebilir hale geliyor. Yani GDP-GTP yer değiştirmesine neden olabilir hale geliyor.

Bu reseptörlerde, agonistin yaptığı şey (ister ilaç olsun ister endojen agonistler olsun) hücre içinde G proteinine kenetli reseptörün, G proteinini aktive etme becerilerini artırması.

Antagonistler ise bağlanıyorlar ama reseptörün G proteiniyle etkileşme olasılığını ve bu etkileşmenin G proteininin aktivasyonuyla sonuçlanma olasılığını hiç değiştirmiyorlar.

İnvers agonistler (ters agonistler): Agonist ligand yokken, G proteininin aktivasyonla sonuçlanma olasılığı düşük ama sıfır değil. Dolayısıyla da bazal bir aktivasyon söz konusu oluyor.Bazı öyle ligandlar var ki bu bazal aktivasyonu inhibe edebiliyorlar.

Son 15-20 yıla kadar agonistler ve nötral antagonistler vardı ilaç olarak kullanılabilen. Artık invers agonistler dediğimiz bir kavram da biliyoruz. Ve invers agonistlerin tedavide bazı etkilerinden faydalanabiliyoruz.

Yaklaşık 1000 çeşit G proteinine kenetli reseptör biliyoruz.Bunların yaklaşık 800’ü koku reseptörü.Çok spesifik olarak koku tanıyorlar.Bağlanma bölgeleri birbirlerinden farklı dolayısıyla bu reseptörlerin.

Bunun dışında kalan 200 çeşit reseptör ise hormonların, otokoidlerin, bizim kullandığımız ilaçların, nörotransmiterlerin hedefi olan reseptörler. Ama biliyoruz ki bütün nörotransmiterleri, hormonları, otokoidleri toplasanız 200’ü bulmaz. Reseptör sayısından daha az sayıdalar. Dolayısıyla bir hormonun hedefi olan birden fazla çeşit reseptör var. Otokoidlerin hedefi olan birden fazla reseptör var.

G proteinine kenetli reseptörlerden muskarinik resertörleri daha ayrıntılı ele alırsak;

Bugün bilinen 5 çeşit muskarinik reseptör var.M1, M2, M3, M4, M5. Muskarinik reseptörlerin ortak özellikleri ACh bağlamaları ve hücre içinde G proteiniyle etkileşme bölgelerine sahip olmaları.

M1, M3, M5. reseptörleri uyarıldığı zaman hücre içinde Gq proteinini aktive eden reseptörler. Gq aktive olduysa fosfolipaz c aktive oluyor. Diaçilgliserol, İnositoltrifosfat artışı oluyor. Ve sonuçta da hücrede Ca+2 artıyor.

M2, M4 tipi reseptörlerin uyarılması da Gi aktivasyonunu sağlar dolayısıyla da hücre içi cAMP azalır.

ACh‘in bir hücrede nasıl bir etki oluşturacağı hücrenin membranında hangi reseptörün olduğuna bağlıdır. Bu reseptörlerin hücrelerdeki ifadesi homojen değil. Bazı hücreler M1 reseptörlerini membranlarında bulunduruyorlar, bazı hücreler M2 reseptörlerini bulunduruyorlar. Neyin ne kadar olacağını o hücrede bulunan reseptörün tipi belirliyor.