การส่งสัญญาณประสาทอะดรีเนอร์จิกและสรีรวิทยาของนอร์เอพิเนฟริน

การส่งสัญญาณประสาทอะดรีเนอร์จิกคือการส่งสัญญาณเคมีที่ใช้โดยเซลล์ประสาทซิมพาเทติกหลังปมประสาทส่วนใหญ่ ซึ่งจะปล่อยสารแคทีโคลามีนนอร์เอพิเนฟรินไปยังตัวรับอะดรีเนอร์จิกบนเซลล์เป้าหมาย ระบบนี้ร่วมกับเอพิเนฟรินที่หลั่งจากต่อมหมวกไตส่วนใน ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการตอบสนองของระบบหัวใจและหลอดเลือด ระบบเมแทบอลิซึม และกล้ามเนื้อเรียบจากการกระตุ้นระบบซิมพาเทติก ความหลากหลายของชนิดย่อยของตัวรับอะดรีเนอร์จิกช่วยให้สารสื่อประสาทชนิดเดียวกันสามารถสร้างผลที่แตกต่างกัน หรือแม้แต่ตรงกันข้ามกันในเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันได้

Definition

การส่งสัญญาณประสาทอะดรีเนอร์จิกคือกระบวนการที่นอร์เอพิเนฟริน (และเอพิเนฟรินที่หมุนเวียนในกระแสเลือด) ถูกสังเคราะห์ หลั่ง และออกฤทธิ์ต่อตัวรับอะดรีเนอร์จิกชนิดอัลฟาและเบตาเพื่อเป็นสื่อกลางในการตอบสนองของระบบซิมพาเทติก โดยการส่งสัญญาณจะสิ้นสุดลงส่วนใหญ่โดยการดูดกลับเข้าสู่เซลล์ประสาทและการย่อยสลายด้วยเอนไซม์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการสังเคราะห์ การหลั่ง การทำงานของตัวรับ และการสิ้นสุดการทำงานของนอร์เอพิเนฟรินในระบบประสาทซิมพาเทติก: การสังเคราะห์แคทีโคลามีน การจำแนกประเภทของตัวรับอะดรีเนอร์จิกออกเป็นกลุ่มอัลฟาและเบตาและชนิดย่อยของตัวรับเหล่านั้น วิถีการส่งสัญญาณแบบตัวส่งสารตัวที่สองที่เกี่ยวข้อง และกลไก (การดูดกลับและการสลายด้วยเอนไซม์) ที่ยุติการส่งสัญญาณ นี่คือสรีรวิทยาอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิกหรือข้อมูลการให้ยา

Core questions

• นอร์เอพิเนฟรินถูกสังเคราะห์ เก็บ และหลั่งโดยปลายประสาทซิมพาเทติกได้อย่างไร?
• ชนิดย่อยของตัวรับอะดรีเนอร์จิกชนิดอัลฟาและเบตาคืออะไร และใช้เส้นทางการส่งสัญญาณใดบ้าง?
• สารสื่อประสาทชนิดเดียวกันทำให้เกิดผลที่แตกต่างกันในอวัยวะต่างๆ ได้อย่างไร?
• การส่งสัญญาณอะดรีเนอร์จิกสิ้นสุดลงได้อย่างไร?

Key concepts

• นอร์เอพิเนฟรินและเอพิเนฟริน (แคทีโคลามีน)
• การสังเคราะห์แคทีโคลามีน (ไทโรซีนไปโดปามีนไปนอร์เอพิเนฟริน)
• ตัวรับอะดรีเนอร์จิกชนิดอัลฟา-1, อัลฟา-2, เบตา-1, เบตา-2 และเบตา-3
• การส่งสัญญาณตัวรับที่จับกับโปรตีนจี
• การดูดกลับเข้าสู่เซลล์ประสาท (ตัวขนส่งนอร์เอพิเนฟริน)
• การย่อยสลายด้วยเอนไซม์ (โมโนเอมีนออกซิเดส, แคทีโคล-โอ-เมทิลทรานสเฟอเรส)
• การหลั่งแคทีโคลามีนจากต่อมหมวกไตส่วนใน
• การตอบสนองที่จำเพาะต่อเนื้อเยื่อ (ขึ้นอยู่กับชนิดย่อย)

Key theories

การจำแนกประเภทตัวรับอะดรีเนอร์จิกชนิดอัลฟาและเบตา

Ahlquist เสนอว่าการตอบสนองที่หลากหลายและบางครั้งตรงกันข้ามต่อสารกระตุ้นอะดรีเนอร์จิกสามารถอธิบายได้ด้วยตัวรับสองชนิดที่แตกต่างกัน คือ อัลฟาและเบตา ซึ่งแตกต่างกันโดยความไวสัมพัทธ์ต่อชุดของแคทีโคลามีน; กรอบแนวคิดนี้ยังคงเป็นพื้นฐานของเภสัชวิทยาและสรีรวิทยาของตัวรับอะดรีเนอร์จิก

Mechanisms

ปลายประสาทซิมพาเทติกสังเคราะห์นอร์เอพิเนฟรินจากไทโรซีนผ่านโดปาและโดปามีน เก็บไว้ในถุงบรรจุสารสื่อประสาท และปล่อยออกมาเมื่อเกิดการดีโพลาไรเซชัน นอร์เอพิเนฟรินออกฤทธิ์ต่อตัวรับอะดรีเนอร์จิก ซึ่งทั้งหมดเป็นตัวรับที่จับกับโปรตีนจี (G-protein-coupled): ตัวรับอัลฟา-1 โดยทั่วไปจะจับกับ Gq และเพิ่มแคลเซียมภายในเซลล์ (เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด); ตัวรับอัลฟา-2 จับกับ Gi และลด cyclic AMP รวมถึงตัวรับอัตโนมัติก่อนไซแนปส์ที่ยับยั้งการหลั่งเพิ่มเติม; ตัวรับเบตา-1, เบตา-2 และเบตา-3 จับกับ Gs และเพิ่ม cyclic AMP ทำให้เกิดผลต่างๆ เช่น อัตราการเต้นของหัวใจและการบีบตัวของหัวใจเพิ่มขึ้น (เบตา-1) หรือการคลายตัวของกล้ามเนื้อเรียบในทางเดินหายใจและหลอดเลือด (เบตา-2) เนื่องจากเนื้อเยื่อมีการแสดงออกของชนิดย่อยที่แตกต่างกัน สารสื่อประสาทชนิดเดียวกันจึงทำให้เกิดการตอบสนองที่จำเพาะต่ออวัยวะ ซึ่งเป็นความเข้าใจที่มีรากฐานมาจากการจำแนกตัวรับสองชนิดของ Ahlquist (Ahlquist, 1948) การส่งสัญญาณจะสิ้นสุดลงส่วนใหญ่โดยการดูดกลับเข้าสู่ปลายประสาทผ่านตัวขนส่งนอร์เอพิเนฟริน และโดยการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ผ่านโมโนเอมีนออกซิเดสและแคทีโคล-โอ-เมทิลทรานสเฟอเรส (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017)

Clinical relevance

สรีรวิทยาของอะดรีเนอร์จิกอธิบายว่าระบบซิมพาเทติกเพิ่มอัตราการเต้นของหัวใจและความดันโลหิต กระจายการไหลเวียนของเลือดใหม่ และระดมพลังงานได้อย่างไร และเป็นพื้นฐานแนวคิดสำหรับการทำความเข้าใจยาหลายกลุ่มที่เกี่ยวกับระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบทางเดินหายใจ ข้อมูลนี้เป็นสรีรวิทยาเชิงพรรณนาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจในการรักษาหรือการให้ยาสำหรับแต่ละบุคคล

Evidence & guidelines

การจำแนกประเภทตัวรับและการส่งสัญญาณที่อธิบายไว้ในที่นี้มาจากผลงานคลาสสิกของ Ahlquist (1948) และได้รับการรวบรวมไว้ในตำราสรีรวิทยาและประสาทวิทยามาตรฐาน (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017) ในฐานะสรีรวิทยาอ้างอิง หัวข้อนี้จึงไม่อยู่ภายใต้แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

History

ผลงานในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ของ Walter Cannon ได้สร้างบทบาทของระบบซิมพาเทติกในการระดมร่างกายและชี้ให้เห็นถึงสารคล้ายแคทีโคลามีนที่เรียกว่า 'sympathin' ในฐานะสารสื่อเคมี (Cannon, 1929); สารสื่อประสาทนี้ถูกระบุในภายหลังว่าเป็นนอร์เอพิเนฟริน การศึกษาของ Raymond Ahlquist ในปี 1948 ได้นำเสนอการแบ่งการตอบสนองของอะดรีเนอร์จิกออกเป็นตัวรับชนิดอัลฟาและเบตา ซึ่งเป็นการปรับเปลี่ยนสรีรวิทยาและเภสัชวิทยาของอะดรีเนอร์จิกและยังคงเป็นรากฐานสำคัญ (Ahlquist, 1948)

Key figures

• Raymond P. Ahlquist
• Walter B. Cannon
• Ulf von Euler

Seminal works

• ahlquist-1948
• cannon-1929

Frequently asked questions

ทำไมนอร์เอพิเนฟรินจึงสามารถทำให้เกิดทั้งการหดตัวและการคลายตัวของกล้ามเนื้อเรียบได้?

เนื่องจากเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันมีการแสดงออกของชนิดย่อยของตัวรับอะดรีเนอร์จิกที่แตกต่างกัน: ตัวรับอัลฟา-1 โดยทั่วไปจะส่งเสริมการหดตัว ในขณะที่ตัวรับเบตา-2 ส่งเสริมการคลายตัว ดังนั้นสารสื่อประสาทชนิดเดียวกันจึงสร้างผลที่ตรงกันข้ามกันขึ้นอยู่กับว่าตัวรับชนิดใดมีบทบาทเด่นกว่า

การส่งสัญญาณนอร์เอพิเนฟรินถูกปิดได้อย่างไร?

ส่วนใหญ่โดยการดูดกลับของนอร์เอพิเนฟรินเข้าสู่ปลายประสาทผ่านตัวขนส่งนอร์เอพิเนฟริน ร่วมกับการย่อยสลายด้วยเอนไซม์โดยโมโนเอมีนออกซิเดสและแคทีโคล-โอ-เมทิลทรานสเฟอเรส ซึ่งมีส่วนในการยับยั้งการทำงานเพิ่มเติม