Рецепторы: инактивация при длительном воздействии агонистов
Длительное применение какого-либо лекарственного вещества приводит к толерантности, т.е. к потере чувствительности организма к этому веществу. Процесс "привыкания" развивается либо за счет более интенсивного разрушения данного вещества в печени, либо за счет потери чувствительности ( десенсибилизации ) рецептора к веществу. В последнем случае рецепторы как бы исчезают. Достаточно на некоторое время прекратить применение этого вещества, как рецепторы вновь "появляются".
Инъекция кроликам резерпина, вызывающего "химическую денервацию" сердца, приводит почти к 2-кратному увеличению количества бета-адренергических рецепторов в мембранах миокарда. Такой же эффект оказывают и продолжительные (в течение 2-3 недель) инъекции пропраналола - блокатора бета-адренергических рецепторов. Параллельно с увеличением количества рецепторов возрастает и реактивность системы, в данном случае - степень активации аденилатциклазы миокарда катехоламинами.
Эти данные свидетельствуют о том, что даже при обычных условиях функционирования ткани ее бета-адренергические рецепторы и аденилатциклаза частично десенсибилизированы. Устранение гормонального влияния с помощью резерпина или пропранолола приводит к ресенсибилизации.
Продолжительное повышение концентрации катехоламинов в организме животного приводит к дальнейшему снижению количества бета-адренергических рецепторов и практически полной потере чувствительности аденилатциклазы к активирующему действию этих гормонов. Подобные эффекты развиваются и на других рецепторах при длительном применении их агонистов. Так, например, ростовой гормон в концентрации 10#-10 - 10#-9 М за 6 ч инкубации с лимфоцитами снижает в их мембранах количество соответствующих рецепторов на 30-70%. Этот процесс обратим: удаление гормона приводит к восстановлению (за 6-24 ч) количества рецепторов до исходного уровня. Показано, что денервация скелетных мышц вызывает увеличение количества холинергических рецепторов, а длительное действие ацетилхолина приводит к снижению количества этих рецепторов в мембранах. Продолжительное действие прогестерона, который, как и все стероиды, связывается не с мембранными, а с внутриклеточными рецепторами, также вызывает снижение количества этих рецепторов в клетке.
Существуют способы изменения концентрации рецепторов в клетке, связанные с необратимой инактивацией рецепторных молекул. При продолжительном действии высоких концентраций регулятора может происходить образование рецепторных "шапок", в которых молекулы рецепторов соединены между собой ковалентными связями. Это происходит за счет образования пептидных связей (при участии трансглютаминазы) между свободными карбоксильными группами одного белка и свободными аминогруппами другого. После завершения сшивок происходит впячивание той части мембраны, котрая несет на себе "шапку", отшнуровывание ее от цитоплазматической мембраны путем эндоцитоза и появление в цитоплазме "рецепторосом". Размеры этих образований достаточно значительны - 150-300 нм. Вскоре после появления в цитоплазме рецепторосомы сливаются с лизосомами , и рецепторы расщепляются протеазами. Таким способом количество рецепторов в клетке может снижаться в 3-5 раз. Очевидно, что после этого процесса восстановление чувствительности клетки к регулятору потребует значительного времени - должен произойти синтез новых молекул и их встраивание в мембрану.
Некоторые лиганды резко повышают скорость эндоцитоза рецепторов. Например время жизни рецепторов эпидермального фактора роста в фибробластах около 10 часов, а при избытке ЭФР около 1 часа.
Десенсибилизация многих рецепторов происходит путем их обратимого фосфорилирования специальными протеинкиназами, воздействующими только на активированную форму рецептора. Фосфорилированный рецептор связывается с белком-ингибитором, который его инактивирует (например родопсин связывается с аррестином , ингибирующим его взаимодействие с его активатором трансдуцином ).
Интересным исключением из общего правила поведения рецепторов при длительном воздействии гормона является пролактин. При длительном действии этого гормона в молочной железе не снижается, а возрастает количество рецепторов пролактина.
Что происходит с рецептором при длительном воздействии на него гормона или нейромедиатора? По-видимому, как правило, рецепторы не исчезают, не инактивируются - они "маскируются". Те рецепторы, которые перестали связывать гормон и функционировать вследствие длительного воздействия на них гормона удается выявить и сделать функционально активными, например, путем преинкубации очищенной фракции мембран с агентами, снижающими сродство рецепторов к гормону. В этом случае очищенные мембраны инкубируются в среде, не содержащей белоксинтезирующей системы (рибосом, нуклеотидов, аминокислот), поэтому повышение количества рецепторов нельзя объяснить их дополнительным синтезом.
На многих тканях показано, что десенсибилизация рецепторов - это не разрушение, не инактивация гормонсвязывающих белков, а восстановление чувствительности - это не синтез белка de novo. При длительном воздействии гормонов и нейромедиаторов рецепторы переходят в латентное состояние. Устранение гормона из организма или же применение антагониста приводит к "демаскировке" соответствующих рецепторов.