Chemically Gated Ion Channels

Změna prostupnosti chemicky řízených iontových kanálů je dána obecně interakcí mezi ligandem a jeho receptorem.

Rozeznáváme několik dílčích subtypů chemicky řízených kanálů:
 * kanály řízené hormony a mediátory,
 * iontové kanály řízené excitačními aminokyselinami,
 * iontové kanály řízené G-proteiny,
 * chemicky řízené chloridové kanály.

Kanály řízené hormony a mediátory
Tyto kanály jsou zabudovány v cytoplazmatické membráně. Mechanizmus jejich otevírání a zavírání je různý, ale jde vždy o chemickou reakci, kterou je možné významně ovlivnit podáním inhibitorů. Při podání kompetitivních inhibitorů nemůže nastat vytvoření reverzibilního komplexu s agonistou, a proto se kanál neotevře. Při podání nekompetitivních inhibitorů se významně sníží pravděpodobnost otevření kanálu.

Acetylcholinový iontový kanál nikotinového (N) typu
Je to glykoprotein skládající se z pěti podjednotek (α2, β, γ, δ). Nachází se v postsynaptické membráně nervosvalového spojení a v synaptických gangliích. Uvolněný acetylcholin se váže na extracelulární části obou řetězců, vzniká akční potenciál a spouští se svalová kontrakce. Agonistou je nikotin. Receptor na něj reaguje rychle, ale krátkodobě. Otevřeným kanálem mohou procházet především ionty Na+ a K+, ale prochází i dvojmocné kationty (hlavně Ca2+) a v omezené míře i histidin a cholin. Chloridové ionty přes tento kanál neprocházejí. Blokace kanálu je možná řadou organický látek. Např. šípový jed (kurare), hadí jedy (bungarotoxin) a různé další látky včetně některých narkotik. Dále je možné blokovat kanál Mg2+ ionty.

Acetylcholinový iontový kanál muskarinového (M) typu
Má podobnou bílkovinnou strukturu jako N typ, ale odlišné funkční vlastnosti. Receptor vykazuje dlouhou dobu latence (100 ms), po které následuje dlouhý účinek působení (300 – 500 ms). Rozeznáváme několik M podtypů:


 * M1: nachází se v parasympatických nervových zakončeních. Po aktivaci se zvýší tvorba IP3 (inositol-trifosfátu) a DAG (diacylglycerolu) a následně i koncentrace intracelulárního Ca2+.


 * M2: nachází se v myokardu a hladkém svalu. Po aktivaci se sníží tvorba cAMP (cyklický adenosin monofosát) a dojde k otevření K+ kanálů.


 * M3: nachází se v exokrinních žlázách, hladkých svalech a v endotelu cév. Po aktivaci se zvýší v buňce koncentrace Ca2+, a tím se aktivuje kontrakce v hladké svalovině. Jsou stimulovány i různé exokrinní žlázy, zvýší se produkce sekretu v potních, slinných a slzných žlázách.


 * M4 a M5: nacházejí se v CNS a jejich úloha dosud není přesně objasněna.

Iontové kanály řízené excitačními aminokyselinami
Tyto kanály se nacházejí na excitačních synapsích většiny neuronů CNS. Jsou ovlivněny L-glutamovou a L-asparagovou kyselinou. Můžeme rozlišit dva typy glutamových receptorů:


 * aktivované kyselinou N-methyl-D-asparagovou (NMDA receptory),


 * aktivované kyselinou kainovou (non-NMDA receptory).

Iontové kanály řízené G-proteiny
Jedná se zřejmě o nejkomplexnější skupinu kanálů na membráně, které nejsou ovlivněny pouze působením neurotransmiterů či hormonů, ale i různými pachy, účinkem světla a celou řadou dalších faktorů. Membránové proteiny váží GTP (guanosintrifosfát) – nazývají se proto G-proteiny. thumb | 400px | right | Receptor spojený s G-proteinem Existují dvě kategorie G-proteinů:


 * stimulační G-proteiny (inhibované pertusistoxinem),


 * inhibiční G-proteiny (inhibované choleratoxinem).

Tyto G-proteiny regulují nejen iontové kanály, ale i řadu metabolických dějů v buňce. Ovlivňují např.: genovou expresi, růst buněk a složení cytoskeletu. Mechanizmus jejich účinku je komplexní:


 * nepřímý účinek – aktivace různých signálních soustav (přes druhé posly),
 * přímý účinek – působení na různé Ca2+, Na+ a K+ kanál.

Chemicky řízené chloridové kanály
Chemicky řízené chloridové kanály jsou součástí jak postsynaptické membrány inhibičních neuronů v CNS (jejich aktivace, otevření je podkladem postsynaptického útlumu), tak axo-axonových synapsí primárních aferentních vláken (aktivace je podkladem presynaptického útlumu). Otevření chloridových kanálů způsobí ve většině neuronů depolarizaci buňky. Inhibici chloridového kanálu způsobují dvě aminokyseliny. Kyselina γ-aminomáselná (GABA) a glycin. GABA, která je produktem dekarboxylace glutamátu, působí především ve vyšších oddílech CNS či zakončeních primárních aferentních vláken. Glycin působí především na motoneuronech v míše.

Související články

 * Buněčná membrána
 * Iontové kanály
 * CNS
 * G-protein