NEUROMODULATION OF Na+ CHANNELS: AN UNEXPECTED FORM OF CELLULAR PLASTICITY
Angela R. Cantrell & William A. Catterall
Nature Reviews Neuroscience 2, 397 -407 (2001)
Nature Reviews Neuroscience 2, 397 -407 (2001)
(Рис.1.) | Neurotransmitter pathways that modulate Na+ channels in hippocampal neurons.
(Рис.2.) | Phosphorylation of Na+ channels and its functional effect in synaptosomes.
(Рис.3.) | Contrasting effects of PKA modulation on Na+ currents in hippocampal and dorsal root ganglion neurons.
(Рис.4.) | Changes in firing properties of neurons accompanying neuromodulation of Na+ channels.
Voltage-gated Na+ каналы создают порог генерации потенциала действия и являются, следовательно, хорошими кандидатами для обеспечения форм пластичности, которая затрагивает весь нейрональный output. Установлено, что функция Na+ каналов модифицируется с помощью фосфорилирования. Более того, модуляция Na+ каналов участвует в контроле взаимоотношений между входом выходом в нескольких типах нейронов и, по-видимому, участвует в феномене cocaine withdrawal, гипералгезии и световой адаптации.
Voltage-gated Na+ каналы состоят из субъединицы, ассоциированной с auxiliary субъединицами. Субъединицы содержат 4 гомологичных домена, каждый из которых содержит 6 трансмембранных сегментов и мембранную re-entrant петлю между S5 и S6. Сегменты S4 служат в качестве voltage сенсоров, сегменты S5 и S6 и re-entrant петля формируют выстилку поры, а короткая внутриклеточная петля между доменами III и IV формирует инактивационные ворота (gate).
Voltage-gated Na+ каналы являются первыми кандидатами на обеспечение клеточной пластичности, т.к. они создают порог для генерации потенциала действия. Анализ регуляции Na+ каналов выявил молекулярные механизмы нейромоделяции Na+ каналов с помощью фосфорилирования белка посредством путей цАМФ-зависимой протеин киназы (PKA) и протеин киназы C (PKC).
Модулирование Na+ каналов участвует в контроле взаимоотношений input-output в нескольких типах нейронов, включая striatal, hippocampal, и cortical клетки. Активация нескольких of G-protein-coupled рецепторов, которые стимулируют PKA и PKC, м. затрагивать функциональность нативных Na+ токов.
Модуляция Na+-каналов скорее всего связана с разными аспектами физиологии нервной системы. Напр., cocaine treatment и withdrawal м. модулировать функцию Na+ каналов, а гипералгезия м. вести к повышению активности Na+ каналов. Более того, изменение генерации потенциала действия в ганглиолярных нейронах сетчатки во время контрастной адаптации скорее всего связана с модуляцией Na+ каналов.