HCN kanál

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 16. února 2018; kontroly vyžadují 4 úpravy .

Hyperpolarizací aktivované cyklické nukleotidové hradlové ( HCN) kanály jsou integrální proteiny , které jsou neselektivními ligand-dependentními kationtovými kanály v membránách srdečních a mozkových buněk [1] .  HCN kanály jsou někdy označovány jako "kanály kardiostimulátoru", protože se podílejí na vytváření rytmické aktivity srdečními a mozkovými buňkami. HCN kanály jsou kódovány čtyřmi geny ( HCN1 , 2 , 3 , 4 ) a jsou exprimovány v srdci, centrálním a periferním nervovém systému a retinálních fotoreceptorech [2] [3] .

Iontové proudy HCN kanály, označené jako I f ( legrační -   legrační / podivné) nebo I h ​​( hyperpolarizující -  hyperpolarizující) v srdci a I h , I q ( dotaz -  podivné) v nervovém systému [4] , hrají klíčovou roli roli v řízení srdeční a neuronální rytmické aktivity („kardiostimulační proudy“). Toto označení (vtipné a dotazované) získaly díky tomu, že k jejich aktivaci dochází během hyperpolarizace , zatímco iontové kanály jsou obvykle aktivovány během depolarizace . Proces aktivace kanálu je usnadněn přidáním cAMP . HCN kanály nejsou po depolarizaci inaktivovány. Zdá se, že v nervovém systému jsou zodpovědné za regulaci cyklu spánku a bdění, rytmu dýchání a rytmické aktivity, která se podílí na synchronizaci různých oblastí mozku, aby spolupracovaly [4] .   

Struktura a vlastnosti

HCN kanály patří do napěťově řízených draslíkových (Kv) a cyklických nukleotidových (CNG) superrodin , čímž se odlišují od ostatních napěťově řízených kanálů. HCN kanály se skládají ze 4 podjednotek, které mohou být stejné nebo se od sebe navzájem lišit [4] . Častější jsou však kanály in vivo sestávající z podjednotek stejného typu [5] . Každá podjednotka obsahuje šest transmembránových (S1–6) domén, včetně pozitivně nabitého napěťově řízeného senzoru (S4), oblasti pórů umístěné mezi S5 a S6 a nesoucí GYG motiv draslíkových kanálů a vazebnou doménu cyklického nukleotidu (CNBD) na C-konci. Izoformy HCN jsou vysoce konzervativní s ohledem na transmembránové domény a vazebné místo cyklických nukleotidů (80–90 % identické), liší se však svými amino- a karboxylovými konci [6] . HCN kanály sestávající z podjednotek stejného typu se liší svými vlastnostmi. HCN2 a HCN4 jsou tedy nejcitlivější na regulaci prostřednictvím cAMP. Kanály HCN1 mají nejvyšší míru aktivace a kanály HCN4 mají nejnižší [5] .

Funkce v srdci

V sinoatriálním uzlu je nejběžnější izoforma HCN4, nalézají se však i izoformy HCN1 a HCN2, i když v mnohem menším množství. Iontový proud přes kanály HCN, nazývaný „funny“ (vtipný) nebo kardiostimulátorový proud (I f ), hraje klíčovou roli při vytváření a regulaci srdečního automatismu [7] .

Funkce v nervovém systému

Všechny čtyři typy podjednotek kanálu HCN jsou exprimovány v mozku [3] . HCN1 se vyskytuje nejčastěji v mozkové kůře ve všech vrstvách [8] , hippocampu , cerebelární kůře a mozkovém kmeni . HCN2 je exprimován v thalamu , globus pallidus , jádrech mozkového kmene. HCN3 je charakteristický pro spodní části nervového systému. HCN4 je přítomen v jádrech thalamu, bazálních gangliích a habenulárním komplexu . HCN kanály se také nacházejí v periferním nervovém systému [5] . Kromě své role jako hnací síly rytmické nebo oscilační aktivity mohou kanály HCN regulovat neuronální excitabilitu . V pyramidálních neuronech kortexu a hipokampu jsou tedy HCN kanály umístěny hlavně na apikálních dendritech , regulují jejich excitabilitu a konektivitu neuronové sítě [9] . Některé výzkumy naznačují jejich roli ve vnímání kyselé chuti , motorické koordinaci a některých aspektech učení a paměti . Existují důkazy, že kanály HCN hrají roli při rozvoji epilepsie [10] a neuropatické bolesti . Bylo prokázáno, že HCN kanály jsou zapojeny do senzorických neuronů čichového analyzátoru, což je dáno jejich aktivitou [11] .

Poznámky

  1. Lüthi A. , McCormick DA H-proud: vlastnosti neuronového a síťového kardiostimulátoru   // Neuron . — 1998-07-01. — Sv. 21 , č. 1 . - S. 9-12 . — ISSN 0896-6273 . - doi : 10.1016/S0896-6273(00)80509-7 .
  2. Kaupp UB , Seifert R. Molecular Diversity of Pacemaker Ion Channels  //  Annual Review of Physiology. - 2001-01-01. — Sv. 63 , č. 1 . — S. 235–257 . - doi : 10.1146/annurev.physiol.63.1.235 .
  3. ↑ 1 2 Notomi T. , Shigemoto R. Imunohistochemická lokalizace podjednotek Ih kanálu, HCN1–4, v mozku potkana  //  The Journal of Comparative Neurology. — 2004-04-05. — Sv. 471 , č.p. 3 . — S. 241–276 . — ISSN 1096-9861 . - doi : 10.1002/cne.11039 . Archivováno z originálu 11. dubna 2016.
  4. ↑ 1 2 3 Santoro B. a kol. Identifikace genu kódujícího hyperpolarizací aktivovaný kardiostimulátorový kanál mozku   // Buňka . — 1998-05-29. — Sv. 93 , č. 5 . - str. 717-729 . - doi : 10.1016/S0092-8674(00)81434-8 .
  5. ↑ 1 2 3 He C. et al. Neurofyziologie HCN kanálů: Od buněčných funkcí k mnohočetným regulacím  // Pokrok v neurobiologii. — 2014-01-01. - T. 112 . - S. 1-23 . - doi : 10.1016/j.pneurobio.2013.10.001 . — PMID 24184323 . Archivováno 7. května 2021.
  6. Baruscotti M. , Bucchi A. , DiFrancesco D. Fyziologie a farmakologie kardiostimulátoru („vtipný“) proud  //  Farmakologie a terapeutika. - 2005-07-01. — Sv. 107 , č. 1 . — S. 59–79 . - doi : 10.1016/j.pharmthera.2005.01.005 .
  7. Larsson HP Jak je regulována srdeční frekvence v sinoatriálním uzlu? Další kousek do skládačky  (anglicky)  // The Journal of General Physiology. — 2010-09-01. — Sv. 136 , č. 3 . - str. 237-241 . — ISSN 0022-1295 . - doi : 10.1085/jgp.201010506 . Archivováno z originálu 23. března 2017.
  8. Brian E. Kalmbach, Anatoly Buchin, Brian Long, Jennie Close, Anirban Nandi. h-kanály přispívají k divergentním vnitřním membránovým vlastnostem supragranulárních pyramidálních neuronů v mozkové kůře člověka versus myši  // Neuron. — 2018-12-05. - T. 100 , č.p. 5 . — S. 1194–1208.e5 . — ISSN 1097-4199 . - doi : 10.1016/j.neuron.2018.10.012 . Archivováno z originálu 1. března 2019.
  9. Lorincz A. a kol. Polarizovaná a na kompartmentech závislá distribuce HCN1 v dendritech pyramidálních buněk  // Nature Neuroscience. - T. 5 , č. 11 . - S. 1185-1193 . - doi : 10.1038/nn962 .
  10. Sangwook Jung, James B. Bullis, Ignatius H. Lau, Terrance D. Jones, Lindsay N. Warner. Downregulace hradlování dendritického HCN kanálu u epilepsie je zprostředkována změněnou fosforylační signalizací  // The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. — 2010-05-12. - T. 30 , č. 19 . — S. 6678–6688 . — ISSN 1529-2401 . - doi : 10.1523/JNEUROSCI.1290-10.2010 . Archivováno z originálu 6. března 2019.
  11. Mobley AS et al. Hyperpolarizací aktivované cyklické nukleotidové hradlové kanály v čichových senzorických neuronech regulují extenzi axonu a glomerulární formaci  //  The Journal of Neuroscience. — 2010-12-08. — Sv. 30 , č. 49 . — S. 16498–16508 . — ISSN 0270-6474 . - doi : 10.1523/JNEUROSCI.4225-10.2010 . Archivováno z originálu 28. května 2017.

Odkazy