Alai

Cíle srdeční signalizace

V srdečních myocytech iniciuje vazba katecholaminů na G-spojené β-adrenergní (β-AR) receptory signální kaskádu zvyšující mezibuněčné koncentrace cyklických nukleotidů a kináz, které následně mění funkci sarkolemálních a intracelulárních iontových kanálů. Samotné cyklické nukleotidy se vážou na některé kanály a mění jejich funkci, zatímco fosforylace PKA jiných iontových kanálů nebo jejich akcesorních proteinů, která je modulována různorodým souborem A-kinázových kotevních proteinů (AKAP), propůjčuje změněnou funkci většině srdečních elektrofyziologických cílů1.

Za prvé, dramatického zvýšení srdeční frekvence je částečně dosaženo přímou vazbou cyklických nukleotidů na hyperpolarizací aktivované cyklické nukleotidy bráněné (HCN) kanály, které přenášejí „zábavný“ proud, jenž přispívá k diastolické depolarizaci v uzlinové tkáni2. Vazba cyklických nukleotidů zvyšuje IHCN během diastoly v důsledku pozitivního posunu aktivační křivky, která rychleji depolarizuje membránu, což vede ke zkrácení doby potřebné k dosažení prahu a iniciaci akčního potenciálu. Tato odpověď se liší od ostatních hlavních iontových kanálů v srdci, protože je zprostředkována přímo vazbou cyklického nukleotidu, nezávisle na fosforylaci serinu a threoninu.

Další hlavní cestou ovlivněnou signalizací β-AR je kontrola mezibuněčného Ca2+ a následně kontraktilní síly. Toho je dosaženo upregulací řady složek v dráze manipulace s Ca2+ v srdečních myocytech. Za prvé, Ca2+ kanály typu L jsou fosforylovány proteinkinázou A (PKA), což vede k posunu napěťové závislosti aktivace kanálů a zvýšení vrcholového proudu, který přivádí do buňky více Ca2+ během každého tepu3. Tato fosforylace je zprostředkována kotevním proteinem A-kinázy (AKAP), AKAP15/18, který interaguje s mezibuněčnou doménou kanálu a přivádí PKA na místo. Podobně dochází ke zvýšení uvolňování Ca2+ ze sarkoplazmatického retikula (SR) prostřednictvím fosforylace komplexu Ryanodinového receptoru, který dále zvyšuje mezibuněčný Ca2+. Opět AKAP, AKAP6 (mAKAP), interaguje s Ryanodinovým receptorem a rekrutuje PKA do místa, což pak vede ke zvýšenému uvolňování Ca2+. Uvolňování Ca2+ a jeho řízení pomocí PKA se také podílí na řízení kardiostimulace sinoatriálního uzlu2. S obrovským nárůstem systolického influxu Ca2+ přichází nutnost rychlejšího odstraňování Ca2+ během diastoly, aby se sval mohl uvolnit před další kontrakcí. Toho je dosaženo zvýšenou aktivitou SR Ca2+ ATPázy (SERCA) v přítomnosti β-adrenergní stimulace. Na molekulární úrovni je to důsledek zmírnění normální inhibice ATPázy fosfolambanem (PLB). Když je PLB fosforylován, jeho schopnost snižovat aktivitu pumpy je odstraněna.

Aby se umožnila správná doba diastolického plnění při rychlejším tempu a aby se čelilo zvýšenému vstupnímu proudu přes Ca2+ kanály, je při signalizaci β-AR také zvýšen pomalý vstupní rektifikační draslíkový proud IKs. Kanál IKS má silnou adrenergní odpověď a představuje jeden z nejlepších příkladů dobře charakterizovaného makromolekulárního komplexu řídícího fosforylaci a nakonec i funkční odpověď na adrenergní stimulaci. Odpověď kanálu IKS vyžaduje společné sestavení podjednotek α(KCNQ1) a β(KCNE1) a také vazbu AKAP9 (Yotiao) na motiv leucinového zipu v karboxyterminální (C-T) doméně podjednotky tvořící póry (obr. 2)4 . Mutace v kterémkoli z těchto tří proteinů mohou vést k syndromu dlouhého QT (varianty 1 pro KCNQ1, 5 pro KCNE1 a 11 pro AKAP9) a snížené adrenergní odpovědi, což je základem náchylnosti těchto pacientů k arytmii během cvičení. Účast AKAP9 v komplexu IKS je jedinečná v tom, že byla prokázána jeho pasivní i aktivní role v regulaci kanálu. Ve studiích expresních systémů je přítomnost AKAP9 nutná k tomu, aby se projevila charakteristická funkční odpověď pozorovaná in vivo nezávisle na fosforylaci α-podjednotky tvořící póry. Nejenže musí být AKAP9 přítomen, ale fosforylace klíčového zbytku (S43) v jeho aminoterminálu (N-T) je kritická pro úplnou funkční odpověď kanálu na cAMP. Přímá vazba PKA, PP1, PP2a a PDE4 umožňuje tomuto AKAP přísně kontrolovat stav fosforylace jak své, tak i svých vazebných partnerů. Naše chápání složitosti multiproteinového komplexu IKS se stále rozšiřuje, stejně jako chápání jeho rolí ve fyziologické odpovědi srdce na adrenergní stimulaci.

.