Arterial Chemoreceptors
Артериальные (Каротидные) Хеморецепторы


C.A. Nurse, I.M. Fearon
CAROTID BODY CHEMORECEPTORS IN DISSOCIATED CELL CULTURE
Microsc. Res. and Techn. V. 59. No 3. P. 249-255 (2002)


Клетки glomus каротидных тел действуют как периферические хеморецепторы, которые выявляют изменния в артериях РO2, PCO2 и рН и помогают поддерживать гемеостаз, контролируя легочную вентиляцию. Митозы и выживаемость glomus клеток м. регулироваться напряжением кислорода и/или факторами роста ( напр., bFGF, insulin). Показано, что glomus клетки в культуре иммунопозитивны по некоторым моноаминергическим маркерам, включая тирозин гидроксилазу (NY), дофаминовые транспортеры (DAT) и 5-НТ. Они экспрессируют также холинергические маркеры, напр., VAChT, белок синаптических пузырьков (SV2) и белок щелевых соединений коннексин 32. В длительной культуре (боле 2-х недель) они сохраняют экспрессию чувствительных к кислороду TASK-1-подобных и кальций-зависимых (ВК) К+ каналов. Это согласуется с предположением, что передача гипоксических стимулов и сигнальные пути скорее всего связаны с различного типпа К+ каналами, ведущими к или облегчающими деполяризацию мембран, что ведет к поступлению внеклеточного кальция и высвобождению нейротрансмиттеров. Однако, идентификация сенсоров кислорода (O2) еще неопределенна и остается нерешенным вопрос является ли им ассоциированный с мембраной или митохондриями гемовый (heme) белок или это свойство присуще самим К+ каналам.
Иследование таких клеточных культур показало, что нейротрансмиттер GABA, действующий посредством GABAB ацторецепоров в glomus клетках, м.б. важным жндогенным модулятором в каротидных телах крыс за счет путей негативной обратной связи. Использование функциональных ко-культур glomus клеток с хемосенсорными petrosal нейронами позволило установить, что совместное высвобождение Ach и АТФ является принципиальным механизмом обеспечивающим как гипоксическое, так и гиперапническое хемовозбуждение в каротидных телах крыс. Кроме того, в таких ко-культурах выявлена коэкспрессия Р2Х2 и Р2Х3 пуринорецепторных субъединиц, что согласуется с предположением о гетеромультимерных Р2Х2/Р2Х3 рецепторах как медиаторах реакции АТФ.


Gene Expression in Peripheral Arterial Chemoreceptors
E.B. Gauda
Microsc. Res. and Techn. V. 59. No 3. P. 153-167 (2002)



Physiology and Anatomy of Peripheral Arterial Chemoreceptors


Периферические артериальные хеморепцепторы важны для респираторного и кардиального гомеостаза. Хотя компоненты периферических артериальных хеморецепторов находятся внутри тонкой структуры, каротидном теле, расположенном в бифуркации каротидной артерии, физиологические эффекты, возникающие в результате активации периферических артериальных хеморецепторов распространны и существенны. Супрессия поступления (input) периферических хеморецепторов во время критического периода развития м. приводить к выраженным эффектам на развитие респираторного ответа на гипоксию и на реакцию просыпания в ответ на асфиксическое апное (apnea) во время сна. Эти изменения в физиологических реакциях, как результат дисфункции периферических хеморецепторов, м.б. летальными у некоторых видов млекопитающих на ранних стадиях развития.
Использована in situ hybridization histochemistry (ISHH) для выяснения роли нейротрансмиттерных систем, участвующих в периферических аретериальнх хеморецепторах во время постнатального развития.
Каротидное тело имеет интересную гистологию:1) клетки типа I, известные также как glomus клетки, которые хемочувствительны и содержат нейротрансмиттеры и ауторецепторы; 2) клетки типа II, поддерживающие глии-подобные клетки; 3) хемоафферентные нервные волокна от нерва carotid sinus, веточки от IX краниального нерва с клеточными телами в petrosal ганглии; и 4) кровеносные сосуды, которые многочисленны. Хотя несколько молекулярных и клеточных компонентов м.б. чувствительны к изменениям напряжения (tension) кислорода, основной сенсор кислорода в glomus клетках еще неидентифицирован. Субклеточные и молекулярные события действуют сочетанно и ведут к интегрированному физиологическому ответу нерва каротидного синуса на естественные стимулы.
В ответ на гипоксию, гиперкапнию (hypercapnia) или ацидоз glomus клетки деполяризуются и их уровни внутриклеточного кальция увеличиваются. В тезультате притока внеклеточного кальция через voltage-gated кальциевые каналы, из glomus клеток высвобождаются нейротрансмиттеры, которые связываются ауторецепторами на glomus клетках и постсинаптическими рецепторами нерва каротидного синуса. Связываени нейротрансмиттров ауторецепторами регулирует дальнейшее высвобождение нейротрансмиттеров, тогда как связывание их постсинаптическими рецепторами хемоафферентных волокон деполяризует или гиперполяризует эти нейроны. Эти молекулярные и клеточные события предопределяют выход электрического сигнала через нерв каротидного синуса и его поступление в ядра ствола мозга, контролирующие мотонейроны, иннервирующие дыхательне мышцы.
Большинство из предполагаемых возбуждающих и ингибирующих систем трансмиттеров, участвуюющих в нейротрансмиссии, представлены в Табл 1.

Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction (RT-ЗСК) and ISHH Molecular Tools to Determine Expression of Genes for Neurotransmitters Systems Involved in Arterial Chemoreception


RT-PCR использовалась для идентификации некоторых видов мРНК в каротидном теле, представленных в Табл. 2, и для выявления количественных отличий экспрессии генов. Недавние успехи с использованием real-time PCR с флюорогенными зондами улучшили эту технологию. Имеются два существенных осложнения PCR технологии при определении экспрессии генов в каротидных телах: 1) мРНК не м.б. локализованы в специфических типах клеток, т.к используются гомогенаты тканей и 2) техника довольно чувствительна и иногда возникают сомнения отностительно специфичности и роли определенных мРНК, которые амплифицированы. ISHH техника более пригодна для локализации мРНК в этой ткани, она всеже достаточно чувствительна, чтобы выявить не менее 20 копий мРНК на клетку при использовании радиомеченныйх рибонуклеотидных зондов.
Общепринято, что glomus клетки являются источником мРНК для нейротрансмиттеров или энзимов, участвующих в синтезе трансмиттеров, обнаруживаемых в каротидном теле.

Catecholaminergic Neurotransmitter Systems Involved in Arterial Chemoreception


Из многочисленных трансмиттеров, обнаруженных в кародидном теле, дофамин (dopamine) наиболее многочисленен. Его количество измерено у многих видов с помощью high-pessure liquid chromatography (HPLC)и иммунореактивности по tyrosine hydroxilase (TH), скорость-ограничивающему энзиму для синтеза катехоламина, он локализуется в основном в glomus клетках. Показано, что мРНК для ТН мРНК локализуется в клетках каротидного тела и в селективных нейронах petrosal ганглия у взрослых крыс. ТН мРНК обильна уже к каротидных телах новорожденных крыс и ее уровни контролируются (снижаются) во время постнатального развития.
Гипоксия в каротидном теле модулирует содержание дофамина, высвобождение дофамина, ТН мРНК, уровни белка и ферментную активность. Рефлекс гипервентиляции появляется у собак в ответ на инъекции в каротидное тело дофамина, а дофамин в перфузате увеличивает частоту хемосенсорных разрядов (discharge) в вырезанных каротидных телах кроликов. Возбуждающие эффекты экзогенного дофамина, связанные с высокими дозами дофамина, тогда как низкие дозы постоянно вовлекаются в ингибирующий эффект на разряды нерва каротидного синуса. Антогонисты рецепторов дофамина блокируют ингибирующие эффекты экзогенного дофамина на разряды нерва каротидного синуса. Роль эндогенного дофамина в хемочувствительности к гипоксии также определялась с помощью антогонистов к специфическим субтипам рецепторов дофамина. Блокада дофамина увеличивает базовую и индуцированную стимулами частоту разрядов нерва каротидного синуса у взрослых и новорожденных кошек и увеличивает гипоксическую вентиляционную реакцию у мышей и крыс.
Клеточные реакции на дофамин зависят от субтипа рецепторов. Имеется 5 субтипов дофаминовых рецепторов (D1-D5), которые сгруппированы в две основные категории (D1-подобные и D2-подобные) в зависимости от того, связан ли рецептор с Gs или Gi и , следовательно, активирует или ингибирует аденилат циклазу, соотв. D1 и D5 дофаминовые рецепторы являются D1-подобными субтипами, которые связаны с Gi и активируют аденилат циклазу, когда дофамин соединяется с этими рецепторами. D2-подобные дофаминовые рецепторы (D2, D3, D4) связаны с Gi и ингибируют аденилат циклазу, снижая уровень цАМФ в клетках. D2-дофаминовый рецептор м.б. представлен своей короткой или длинной изоформой (сплайсинг РНК). Обе изоформы негативно купированы с аденилат циклазой посредством Gi. Эксперименты по связыванию белка, проведенные на гомогенатах каротидных тел, показали. что D2-подобные рецепторы скорее всего находятся на glomus клетках и постсинаптических волокнах. Установлено также, что D1-подобные рецепторы не участвуют в периферической артериальной хеморецепции.
У взрослых крыс мРНК D2-дофаминовых рецепторов локализована в каротидном теле и в перикарии petrosal ганглия. Выявлены две мРНК, кодирующие две изоформы D2-дофаминовых рецепторов в каротидных телах взрослых животных, их экспрессия регулируется хронической гипоксической экспозицией. Такая гипоксическая регуляция интересна, т.к. мРНК D2-дофаминовых рецепторов и ТН колокализуются внутри одних и тех же клеток каротидных тел. Гипоксическое действие, как известно, увеличивает экспрессию гена ТН и ферментативную активность ТН и увеличивает высвобождение дофамина из каротидных тел. Т.к. D2-дофаминовые рецепторы модулируют уровни цАМФ в клетках, а промотор ТН содержит цАМФ чувствительный элемент, то D2-дофаминовые рецепторы м. косвенно регулировать экспрессию гена ТН, модулируя уровни цАМФ в glomus клетках.
D2 рецепторная РНК обнаружена в каротидных телах новорожденных крыс, следовательно, уровни мРНК D2-дофаминовых рецепторов и ТН онтогенетически регулируются; при созревании уровнь мРНК ТН снижается, тогда как мРНК D2 рецепторов соотв. увеличивается. Т.к. их мРНК колокализуются, то регуляция высвобождения дофамина в ответ на гипоксию м. б. изменена во время постнатального развития. Увеличение D2-дофаминовых ауторецепторов по мере созревания м. снижать высвобождение дофамина каротидным телом в ответ на гипоксию. Так, связывание допамина с D2-дофаминовыми рецепторами высвобождает меньше дофамина (измерено с помощью HPLC) каротидными телами более зрелых кроликов, чем незрелыми кроликами. Меньшее высвобождение ингибирующего нейротрансмиттера при созревании м. частично объяснить увеличение хемочувствительности к гипоксии при созревании. Пока не установлено как влияет созревание на экспрессию мРНК D2-дофаминовых рецепторов в телах клеток хемоафферентных нейронов в petrosal ганглиях.
В2-дофаминовые рецепторы на glomus клетках скорее всего выполняют ауторецепторную функцию, но те же рецепторы и на постсинаптических структурах к хемоафферентным нейронам, которые формируют реципрокные синапсы с glomus клетками. Существенное количество ретроградно меченных нейронов petrosal ганглиев содержат ТН иммунореактивность или ТН мРНК. Кроме того, установлено, что эндогенный дофамин м.б. измерен и что дофамин м.б. синтезирован в нерве каротидного синуса взрослых кошек. Следовательно, высвобождение дофамина из хемоафферентных нейронов в ответ на гипоксию также м. влиять на процесс хемотрансдукции в каротидных телах.
Все указывает на то, что ТН синтезируется в каротидном теле и его синтез и уровень белка регулируется уровнем гипоксии и постнатальным развитием. Подтверждено, что D2-дофаминовые рецепторы являются первичными дофаминовыми рецепторами каротидных тел. Эти рецепторы негативно связаны с аденилат циклазой, а связывание дофамина со своими рецепторами вызывает в клетках гиперполяризацию в др. тканях. Взаимодействие дофамин-D2-рецепторы скорее всего точно также действует и в каротидных телах.
Возможно, что D1-дофаминовые рецепторы м.б. локализованы в кровеносных сосудах и м. влиять на ток крови к и внутри каротидных тел, косвенно влияя на активность нерва каротидного синуса. D1-дофаминовые рецепторы, как известно, экспрессируются superior cervical ganglion, нейроны которого иннервируют каротидное тело. Эти рецепторы обнаруживаются не только в перикарии, но и нервных отростках, поэтому эти рецепторы м. обнаруживаться в гомогенатах каротидных тел (RT-PCR).
Norepinephrine, др. катехоламин, синтезируется из дофамина с помощью dopamin-βhydroxylase (DβH). Норэпинефрин присутствует в каротидном теле, но соотношение дофамин:норэпинефрин варьирует между видами. Уровни норэпинефрина увеличиваются в каротидном теле в ответ на гипоксию. Продемонстрировано стимул-специфическое высвобождение норэпинефрина в противополжнось дофамину из кародидных тел: гипоксия преимущественно высвобождает дофамин, тогда как никотин преимущественно высвобождает норэпинефрин. DβH, энзим для синтеза норэпинефрина, также обнаруживатеся в каротидном теле. Однако, нейроны petrosal ганглия не синтезируют норэпинефрина и не обнаруживают DβH в клеточных телах этих нейронов. Норэпинефрин функционирует также как ингибирующий модулятор в хемотрансмиссии реакции на гипоксию. Считается, что норэпинефрин ингибирует чувствительность к гипоксии путем связывания α2-адренэргических рецепторов на glomus клетках. Эти рецепторы купированы с Gi и ингибируют аденилат циклазу. Однако, ни самих рецепторов , ни их мРНК не выявлено в каротидных телах. Правда, высокие уровни экспрессии мРНК α2-адренэргических рецепторов обнаружены в клеточных телах superior cervical ganglion.

Tachykinin Neurotransmitter Systems Involved in Arterial Chemoreception


Основным возбуждающим нейротрансмиттером, участвующим в хемотрансмиссии гипоксической реакции, по-видимому, являются substance P (SP) и acetylcholine (ACh). Такие нейротрансмиттеры д. обладать следующими характеристиками. В ответ на гипоксию они д. высвобождаться glomus клетками, рецепторы для возбуждающих нейротрансмиттеров д. присутствовать в постсинаптических волокнах и рецепторы д.б. связаны с ситемой вторичных мессенждеров, ведущих к деполяризации сенсорных нервных окончаний. Обладают ли SP и ACh признаками "major excitatory neurotransmitters"?
В каротидных телах кошек содержание SP увеличивается в ответ на гипоксию. Экзогенное воздействие SP усиливает, тогда как антагонисты SP ингибируют активность нерва каротидрного ситнуса. СР 96,345б специфический антогонист neurokinin 1 (NK-1) рецептора ослабляет и активность нерва каротидного синуса у кошек и гипоксическую вентиляцию у крыс. Более того, SP иммунореактивность обнаружена в каротидных телах обоих видов. Имеются противоречивые данные по распределению SP, в частности, в каротидных телах человека SP иммунореактивность (как и крыс, и у коз) обнаруживается только в нервных волокнах каротидных тел, но не в glomus клетках. Все это указывает на то, что SP м. играть роль как возбуждающего нейромодулятора, участвующего в гипоксической хемотрасмиссии каротидных тел некоторых видов, хотя точный механизм его действия видо-специфичен.
мРНК, кодирующая SP (preprotachykinin мРНК, РРТ-А), обильно экспрессируется в нейронах petrosal и jugular ганглиев, но не обнаруживается в каротидных телах. Не выявлено и мРНК, кодирующей рецепторы для SP (NK1 рецепторы), в каротидных телах, но такая мРНК рецепторов обнаружена в superior cervical ganglion и немногих нейронах petrosal ганглия. Следовательно, SP не соответствует роли "возбуждающего нейротрансмиттера", но возможно, что SP м. модулировать активность нерва каротидного синуса во время гипоксии посредством др. механизмов.
Такой механизм возможен на nicotinic-cholinergic пути. SP редуцирует Ach-индуцированное высвобождение катехоламина из надпочечников крыс. SP взаимодействует также непосредственно со специфическими субъединицами nicotinic-cholinergic рецепторов, обусловливая ингибирование рецепторов. Сходную роль SP м. выполнять в артериальной хеморецепции. Иммунореактивность для некоторых субъединиц никотиновых рецепторов (nAChR) присутствует в каротидных телах. мРНК для α7 субъединицы nAChR обильно экспрессируется в каротидных телах и клеточных телах нейронов petrosal ганглия, тогда как мРНК для β субъединицы nAChR слабо экспрессируется в petrosal нейронах и не экспрессируется в каротидных телах. SP иммунореактивные нервные волокна противостоят glomus клеткам в каротидных телах крыс и кроликов. SP высвобождается из возбужденных каротидных тел кроликов в ответ на гипоксию. Следовательно, возможно, что во время гипоксии SP высвобождается из волокон внутри каротидных тел, затем связывается с субъединицами nAChRs? это ведет в результате к снижению высвобождения ингибирующего нейротрансмиттера, дофамина, из glomus клеток. Значит SP м. косвенно увеличивать активность нерва каротидного синуса в ответ на гипоксию черех nAChRs. Источником SP м.б. микроганглии, обнаруживаемые на периферии каротидных тел, или хемоафферентные нейроны, иннервирующие каротидные тела с клеточными телами в petrosal ганглии. Четко продемонстрировано присутствие м РНК РРТ-А в микроганглиях в нервах, иннервирующих каротидные тела. Кроме того, большим источником РРТ-мРНК являются нейроны petrosal ганглиев у крыс. Следовательно, хемоафферентные нейроны м.б. источником SP и высвобождаться во время гипоксии.

Cholinergic Neurotransmitter Systems Involved in Arterial Chemoreception


Общепринято, что Ach является возбуждающим нейротрансмиттером, участвующим в гипоксической хемочувствительности. Внутрикаротидные инъекции Ach вызывают рефлекс повышенной вентиляции у собак и кощек и увеличение частоты разрядов в нерве каротидного синуса кошек. Обнаруживаются и низкие уровни Ach в каротидных телах собак и кошек. На взрослых кошках установлено: 1) экзогенный Ach in situ и in vitro увеличивает активность нерва каротидного синуса, а антогонист никотинового рецептора устраняет реакцию; 2) уровень и синтез эндогенного Ach измернеы в каротидных телах; 3) иммунореактивность cholin acetyltrancferase (ChAT, скорость-лимитирующий энзим синтеза Ach)выявлена в glomus клетках. Однако в др. исследованиях на кошках значение Ach ставится под сомнение: 1) авторадиографические исследования не подтверждают присутствия возбуждающих никотиновых рецепторов на окончаниях нерва каротидного синуса; 2)mecamylamine (неконкурентный рецепторный блокатор nAChR) не блокирует возбуждающего ответа периферических артериальных хеморецепторов NaCN, аноксии или гипоксии, хотя устраняет возбуждающий эффект экзогенного Ach у взрослых кошек; и 3) mecamylamine супрессирует лишь 50% гипоксией-индуцированной деполризации нейронов petrosal ганглия, хотя и устраняет деполяризацию мембран внешним Ach в культуре нейронов petrosal ганглиев.
В 1994 было продемонстрировано, что смесь антогонистов никотиновых и мускариновых рецепторов м. устранять возбуждающую реакцию на гипоксию нерва каротидного синуса у взрослых кошек. Установлено, что Ach высвобождается в небольших количествах из суперфизированных каротидных тел кошек, а гипоксия усиливает его высвобождение. Иммунореактивность и мРНК для субъединиц nAChR идентифицированы в каротидных телах и клеточных телах нейронов petrosal ганглия. Наконеец, экзогенные никотин и Ach деполяризуют glomus клетки, клеточные тела нейронов в petrosal ганглии и в хемоафферентных нервных окончаниях in vitro. Показано также, что холинэргические маркеры: пузырьки с прозрачной сердцевиной, выявляемые ЭМ, окрашивание на холинэстеразу и иммунореактивность по VAChT (vesicular achetylcholine transporter) присутствуют в диссоциированных glomus клетках из каротидных тел новорожденных крыс.
Экспрессия ChAT и VAChT белков необходима для достижения и поддержания холинергического фенотипа. Интересно, что оба гена обладают общим генным локусом, с первым интроном ChAT гена содержащим открытую рамку считывания, кодирующую VAChT. Имеются множественные сплайс-варианты ChAT гена; 7, 5 и 4 различных ChAT мРНК обнаружено у мышей, крыс и человека, соотв. Имеется также несколько сплайс-вариантов мРНК VAChT гена.
Используя моноклональные антитела против телячьего ChAT выявленя ChAT иммунореактивность по всему каротидному телу. Идентифицированы также ChAT-позитивные аксоны, которые, как полагают, принадлежат к известной парасимпатической иннервации каротидного тела. Далее была выявлена колокализация ChAT и DβH иммунореактивности в более чем 85% glomus клеток в каротидном теле кошки. Не исключена возможность, что диффузное окрашивание срезов каротидных тел м.б. не целиком специфичным для экспрессии ChAT белка в glomus клетках. Было установлено, что ChAT иммунореактивность локализуется только на нервных волокнах, иннервирующих каротидные тела крыс. Сходным образом в каротидных телах крыс VAChT иммунореактивность обнаруживается только в волокнах, начиная с эмбриогенеза, причем иммунореактиность по мере созревания уменьшается. Иммунореактивность VAChT, однако, выявлена в glomus клетках новорожденных крыс.
Используя улучшенную технику авт. данного обзора удалось выявить обильную экспрессю мРНК ChAT и VChAT в интернейронах striatum и холинергических ядрах ствола мозга, но не далось обнаружить мРНК ChAT в каротидных телах, правда на очнь низком уровне экспрессия обнаруживалась в некоторых нейронах petrosal ганглиев. Обильная экспресся мРНК VChAT выявлена в petrosal ганглии и 9 краниальном нерве. мРНК VChAT в 9-м краниальном нерве и одиночных клетках на периферии каротидных тел в основном связана с аутономными микроганглиями. Экспрессия мРНК ChAT не индуцируется, а мРНК VChAT не усиливается в каротидных телах в ответ на 4 ч гипоксию у 7-дн животных. Полученные результаты согласуются с результатми др.авт., что только нервные волокна внутри каротидных тел и соседние к ним ганглиолярные клетки позитивны на VChAT, но не glomus клетки.
Хотя ChAT и VChAT гены принадлежат одному генному локусу, координированная регуляция их экспрессии обнаруживается не всегда. Дискордантная регуляция их обнаруживается в клеточных культурах во время развития и периферической нервной системе взрослых крыс с холинергическими нейронами. Установлено, что ChAT и VChAT мРНК коэкспрессируются в холинергических нейронах на всех стадиях развития; относительные их урони существенно меняются во время развития ЦНС. Интересно, что мРНК VChAT экспрессируется на более высоких уровнях по сравнению с ChAT в системе периферических нейронов, но на одинаковых уровня в WYC/
Некоторые авт. сообщают, что VChAT иммунореактивность присутствует в диссоциированных glomus клетках двухденвных культур из 8-14дн. крысят. Экспрессия холинергических генов м.б. индуцирована в симпатических нейронах, оставшихся в кондиционной среде, CNTF, LIF или ретиноевой кислоты. Др. холинергический признак vasoactive intestinal peptide (VIP) м.б. индуцирован в зрелых симпатических ганглиях. А CNTF м. индуцировать мРНК РРТ-А.
Итак, ACh присутствует в каротидных телах некоторых видов животных. Ach высвобождение увеличивается в ответ на гипоксию из интактных каротидных тел взрослых кошек и из диссоциированных glomus клеток в культуре от новорожденных крысят. Иммунореактивность и мРНК для никотиновых рецепторов локализованы и в glomus клетках и волокнах нерва каротиднго синуса. В зависимости от вида эндогенный ACh м. или ингибировать или усиливать активность нерва каротиднго синуса. У кроликов экзогенный ACh ингибирует активность этого нерва. Реакция скорее всего опосредуется мускариновыми рецепторами, соотношение связывания мускариновых рецепторов к никотиновым составляет 12:1, по сравнению с 1:2 у взрослых кошек. Однако у обоих видов ни мускриновые, ни никотиновые рецепторы не присутствуют афферентных нервных окончаниях. ChAT иммунореактивность локализуется в аутономных микроганглиях в нерве каротидного синуса и на периферии каротидных тел, сходная локализация мРНК VChAT в каротидных телах. По данным ISHH иследований обильная экспресся мРНК VChAT в нейронах petrosal ганглия и едва обнаружимые уроdни мРНК ChAT в немногих нейронах, которые экспрессируют VChAT. Не обнаруживается экспрессии мРНК ChAT и VChAT в каротидных телах крыс во время первых двух недель постнатального развития. Обнаружение с помощью ISHH мРНК ChAT и VChAT в каротидных телах взрослых кошек представляет определенный интерес. Итак, все вместе доказывает, что Ach не функционирует как "главный возбуждающий нейротрансмиттер", будучи продуцируем и высвобождаем из glomus клеток в ответ на гипоксию, по крайней мере у двух из трех изученных видов . Ach скорее всего участвует в модуляции хемочувствительности к гипоксии.

The Role of Purine Molecules in Arterial Chemotransmission


Аденозин является метаболитом клеточного АТФ, а уровни аденозина увеличиваются в ответ на гипоксию. Аденозины связываются с рецепторами, которые или негативно или позитивно купированы с adenylate cyclase через G-белки. Кстати, идентифицированы 4 субтипа аденозиновых рецепторов (А1, А2А, А2В и А3). А1 и А3 купированы с Gi, тогда как подсемейство А2 рецепторов купировано с Gs, они ингибируют и стимулируют аденилат циклазу, соотв., когда аденозин связываятся с этими подтипами рецепторов.
Продемонстрирована возбуждающая роль аденозина в хемочувствительности гипоксии. Рецепторы А2А и А2В являются превалирующими субтипами рецепторов, локализованных на glomus клетках каротидных тел. Экспрессия мРНК А2А регулируется онтогенетически в каротидных телах, сходно с мРНК ТН и D2-рецепторов. Иммунореактивность А2А и его мРНК идентифицированы в каротидных телах практически во всех клетках, экспрессирующих ТН маркеры. Т.к, рецепторы А2А и А2В позитивно купированы с аденилат циклазоц, то связывание аденозина этими рецепторами д. деполяризовать клетки и увеличивать уровни [Ca2+]i. Правда, недавно было установлено, что аденозин ослабляет гипокией вызванное увеличение [Ca2+]i в glomus клетках. Это, по-видимому, обучловлено гиперполяризацией клеток. Пока неясно, как ауторецепторы А2А вносят вклад в клеточный и молекулярный ответ glomus клеток во время гипоксии.
Ауторецепторы А2А очевидно колокализуются с D2-рецепторами в glomus клетках. Взаимодействя между рецепторами А2А и D2 описаны в нейронах striatum. Во время гипоксии и аденозин, и дофамин способны соединяться с А2А- и D2-рецепторами glomus клеток, соотв. Т.к. А2А-рецепторы являются позитивно, а D2-рецепторы негативно купированы с аденилат циклазой и м. влиять на кальциевые каналы по-разному, то индивидуальные эффекты этих рецепторов нейротрансмиттеров на внутрикелеточные реакции м. объяснить противоречивые результаты, между экспериментальными парадигмами. Более того, мРНК для этих рецепторов в каротидных телах регулируются обратным образом во время раннего постнатального развития. Следовательно, возраст животного является критическим.
мРНК А1 рецепторов локализуется в нейронах petrosal ганглиев, которые экспрессируют также мРНК ТН, тогда как мРНК А2А и ТН колокализуются в очень немногих нейронах petrosal ганглиев . ТН-позитивные нейроны petrosal ганглиев скорее всего представлены клеточными телами хемоафферентных нейронов у взрослых животных. Устанровлено, что ингибирующие А1-рецепторы м.б. расположены на хемоафферентных нейронах, тогда как А2А-рецепторы нет.
Хотя АТФ и модулирует активность нерва каротидного синуса через аденозин, его ко-продукт, имеются указания на то, что АТФ м. и непосредственно возбуждать хемоафферентные волокна во время реакции на гипоксию. Воздействие АТФ на каротидные тела или petrosal ганглии увеличивает активность нерва каротидного синуса. Рецепторы для АТФ, в особенности катион-избирательные Р2Х purinoceptors, являются важными в обеспечении быстрой передачи возбуждающего стимула в ПНС. Иммунореактивность Р2Х обнаруживается в клеточных телах petrosal ганглиев вместе с ТН иммунореактивностью, маркером хемоафферентных нейронов. Кроме того, иммунореактивность Р2Х обнаруживается в нервных волокнах в каротидных телах. Воздействие АТФ деполяризует нейроны ганглиев, этот эффект блокируется suramin, блокатором Р2-пуринорецепторов. Комбинация блокатора никотиновых рецепторов, hexamethonium и mecamylamine, вместе с suramine полностью блокирует вызываемую гипоксией деполяризацию нейронов ганглиев в культуре. Это строго подтверждает возбуждающую роль АТФ в гипоксической хемочувствительности.

Summary



Итак, согласно рабочей модели нейротрансмиттеры/нейромодуляторы синтезируются и хранятся в glomus клетках каротидных тел. В ответ на деполяризующие стимулы эти трансмиттеры высвобождаются из glomus клеток и соединяются с ауторецепторами на glomus клетках и с постсинаптическими рецепторами хемоафферентных нейронов. Предполагается. что дофамин и норэпинефрин соответствуют модели ингибирующих нейротрансмиттеров, тогда как SP и Ach не согласуются с моделью принципиальных возбуждающих нейротрансмиттеров, связанных с хемочувствиетльностью, хотя и продуцируются и высвобождаются glomus клетками большинства видов. Однако, обширная tachykinergic и cholinergic иннервация внутри каротидных тел существенна у всех видов и строго указывает на роль SP и Ach в модуляции гипоксической хемочувствительности. Повсеместное распространение АТФ и идентификация иммунореактивности для возбуждающих Р2Х рецепторов в нейронах petrosal ганглиев указывает на то, что эти молекулы сравнимы с профилем возбуждающих нейротрансмиттеров периферических артериальных хеморецепторов. Аденозин также является повсеместно распространенным пурином, однако, мРНК, кодирующие и возбуждаюцие и ингибирующие аденозиновые рецепторы, присутствуют в периферических артериальных хеморецепторах, это делает их модулирующие эффекты на гипоксическую хемочувствительность трудно предказуемыми.


Сайт создан в системе uCoz