Конвергенция ионотропных и метаботропных сигнальных путей при активации P2X-рецепторов гладкомышечных клеток сосудов

Abstract

Ионотропные Р2Х-рецепторы (Р2ХR) участвуют в симпатическом контроле сосудистого тонуса, опосредуя вход ионов кальция в гладкомышечные клетки (ГМК), что приводит к деполяризации мембраны последних и активации потенциалуправляемых кальциевых каналов L-типа. Кроме того, ионы Са²⁺, вошедшие в клетку, запускают высвобождение Са²⁺ из саркоплазматического ретикулума (СР) ГМК через рианодиновые рецепторы (RyR), усиливая кальциевые сигналы. Ранее мы обнаружили, что существенный вклад в Р2ХR-опосредованную кальциевую сигнализацию обеспечивает также высвобождение Са²⁺ через инозитолтрифосфатные рецепторы (IP3 R). Это свидетельствует о вовлечении метаботропного сигнального пути в кальциевую сигнальную систему ионотропных Р2ХR. Используя конфокальную детекцию изменений внутриклеточной концентрации Са²⁺ ([Ca²⁺]i ) и аппликацию ингибиторов кальциевых каналов (никардипин, 5 мкМ), сарко-эндоплазматической кальциевой АТФ-азы SERCA (циклопиазоновая кислота, 10 мкM), IP3 R (2-APB, 30 мкM), RyRs (тетракаин, 100 мкM) и фосфолипазы С (PLC; U-73122, 2.5 мкМ), мы оценивали относительное участие упомянутых четырех компонентов в увеличении [Ca2+]i при активации Р2ХR, вызванной действием агониста данных рецепторов αβ-меATФ. Вклады трансмембранного входа кальция через каналы P2XR и кальциевые каналы были соизмеримыми (11.0 ± 1.4 %, n = 14 и 8.0 ± 1.4 %, n = 14 соответственно). Вклад высвобождения Са²⁺ через IP₃ R оказался втрое бóльшим, чем вклад высвобождения Са2+ через RyR (41 ± 5 %, n = 26 и 14 ± 7 %, n = 16 соответственно). Блокирование кальциевых каналов приводило к семикратному уменьшению вклада IP₃ R-опосредованного высвобождения Ca²⁺ (от 41 до 5.6 %); при этом вклад RyRопосредованного высвобождения Са²⁺ существенно не изменялся. Данный факт позволяет предположить наличие функциональной связи между активацией кальциевых каналов и функционированием метаботропного PLC/IP3 -опосредованного сигнального каскада. Сопоставимая эффективность ингибирования αβ-меATФ-индуцированных кальциевых ответов блокаторами PLC или IP₃ R и никардипином также поддерживает эту гипотезу. Согласно полученным данным, увеличение [Ca²⁺]i при активации Р2ХR является результатом не только Р2ХR-опосредованного входа Са²⁺, который запускает высвобождение Са²⁺ через RyR, но и высвобождения Са²⁺ через IP3 R. Последний процесс происходит за счет функционирования PLC-опосредованного пути, связан с активацией кальциевых каналов и обеспечивает доминирующий вклад в высвобождение Са²⁺ из депо в случае активации упомянутых ионотропных рецепторов.

Іонотропні Р2Х-рецептори (Р2ХR) беруть участь у симпатичному контролі судинного тонусу, опосередковуючи вхід іонів кальцію в гладеньком’язові клітини (ГМК), що призводить до деполяризації мембрани та активації потенціалкерованих кальцієвих каналів L-типу. Крім того, іони Са²⁺, що входять у клітину, запускають вивільнення Са²⁺ із саркоплазматичного ретикулума (СР) ГМК через ріанодинові рецептори (RyR), підсилюючи кальцієві сигнали. Раніше ми виявили, що істотний внесок у Р2ХR-опосередковану кальцієву сигналізацію забезпечує також вивільнення Са²⁺ через інозитолтрифосфатні рецептори (IP₃ R). Це свідчить про залучення метаботропного сигнального шляху в кальцієву сигнальну систему іонотропних Р2ХR. Використовуючи конфокальну детекцію змін внутрішньоклітинної концентрації Ca²⁺ ([Ca²⁺]i ) та аплікацію інгібіторів кальцієвих каналів (нікардипін, 5 мкМ), сарко-ендоплазматичної кальцієвої АТФ-ази SERCA (циклопіазонова кислота, 10 мкM), IP₃ R (2-APB, 30 мкM), RyR (тетракаїн, 100 мкM) і фосфоліпази С (PLC, U-73122, 2.5 мкМ), ми оцінювали відносну участь згаданих чотирьох компонентів у збільшенні [Ca2+] i при активації Р2ХR, викликаній дією агоніста даних рецепторів αβ-меATФ. Внески трансмембранного входу кальцію через канали P2XR і кальцієві канали були співставними (11.0 ± 1.4 %, n = 14 і 8.0 ± 1.4 %, n = 14 відповідно). Внесок вивільнення Ca²⁺ через IP₃ R виявився втричі більшим, ніж внесок вивільнення Ca²⁺ через RyR (41 ± 5 %, n = 26 і 14 ± 7 %, n = 16 відповідно). Блокування кальцієвих каналів призводило до семиразового зменшення внеску IP3 R-опосередкованого вивільнення кальцію (з 41 до 5.6 %); при цьому внесок RyR-опосередкованого вивільнення Са²⁺ істотно не змінювався. Даний факт дозволяє припустити наявність функціонального зв’язку між активацією кальцієвих каналів і функціонуванням метаботропного PLC/IP₃ -опосередкованого сигнального каскаду. Співставна ефективність інгібування αβ-меATФ-індукованих кальцієвих відповідей блокаторами PLC або IP₃R і нікардипіном також підтримує цю гіпотезу. Згідно з отриманими даними, збільшення [Ca²⁺]i при активації Р2ХR є результатом не тільки Р2ХR-опосередкованого входу Са²⁺, який запускає вивільнення Ca²⁺ через RyR, але й вивільнення Ca²⁺ через IP₃

R. Останній процес відбувається за рахунок функціонування PLC-опосередкованого шляху, є пов’язаним з активацією кальцієвих каналів і забезпечує внесок у вивільнення Са²⁺ із депо в разі активації згаданих іонотропних рецепторів.