Huszti Zsuzsanna

Cink az agyban


3.3.3. Cinkhatás a glicinreceptorokon

A glicinerg, glicin-közvetített gátló transzmisszió elsősorban a gerincagyra és az agytörzsre jellemző. A hippokampusz egyes idegsejtjein a GABA-A receptorral együtt is előfordul.
A glicinreceptor(GLR)-csatornával működő, ionotrop receptor, a cisz-hurokkal rendelkező ionotrop receptorok családjához tartozik (lásd GABA-A receptor). A receptor 5 alegységből áll, és ezek egy pórus körül gyűrűt képeznek. Valamennyi alegységnek 4 α-hélix transzmembránszegmense van, ezek az α-hélix izomerjei; a GLRα1, a GLRα2, a GLRα3, a GLRα4, valamint a GLRβ. Az alegység részei az extracelluláris N-terminális domén, a 4 transzmembrán- (TM) szegmens, valamint az ehhez kötődő, az ioncsatorna nyitását és zárását működtető extracelluláris „linker”, a C-terminális. Az agonista/kompetetív antagonista kötőhely az N-terminálison, a csatornanyitásért/zárásért felelős rész a C-terminálison van. A kifejlett GLR-struktúra heteromer, 3α2β vagy 4α1β szerkezetű, de vannak homomer formák, mint például az 5α1. Receptoragonisták az egyszerű aminosavak, köztük a taurin és a β-alanin, az antagonisták közül a legjellemzőbb a sztrichnin (Lynch, 2004).
A receptor Zn2+-érzékenysége már a 90-es évek elején bizonyossá vált, a kezdeti vizsgálatok azonban terület szerinti megoszlást és specieszfüggést mutattak. A Zn2+ általános és duális hatásának bizonyítását egyértelműen a GLR-struktúra és a struktúrához való Zn2+-kapcsolódás lehetőségének a megismerése segítette. Ma már biztonsággal állíthatjuk, hogy a GLR-en a Zn2+-hatás általános, és jellemzője, hogy bifázikus. Iránya a Zn2+ koncentrációjától függően ellentétes: alacsony, <10 μM koncentrációkban potencírozó, magas, >10 μM koncentrációkban gátló hatást eredményez. A molekuláris vizsgálatok arra mutattak, hogy a gátlásért, a Zn2+megkötéséért, az α1-alegység felszínén identifikálható 107-es és a szomszédos alegység 109-es hisztidinje a felelős. A gátlás allosztérikus, ami az α1-homomerek esetében azt jelenti, hogy Zn2+-kötés a szomszédos α1 alegységek közötti belső mozgást akadályozza. Ez az akadályozottság már elegendőnek bizonyul a receptorműködés blokkolásához (Nevin et al., 2003).
A Zn2+ potencírozó hatása elsősorban a GLRα1-alegység N-termináljához köthető. Bizonyítottnak látszik azonban, hogy a hatás kialakulásában a csatornanyitást/zárást működtető struktúra is szerepet játszik. Az előbbi esetben a pozitív hatás az agonistakötés disszociációjának a késleltetéséből adódik, míg az utóbbi esetben a Zn2+-kötés a C-terminálison olyan allosztérikus hatást eredményezhet, amely a csatornaműködés hatékonyságát emeli (Miller et al., 2005).
Jelentős felismerés volt az a megállapítás, hogy az endogén Zn2+ a GLR modulátora. Erre mutatott a receptor nagyfokú Zn2+-érzékenysége, a fémion nanomólos koncentrációban mutatkozó pozitív hatása. A modulátorszerepet végül is Hirzelnek és munkatársainak sikerült egy újszerű kísérletsorozattal egyértelműen bizonyítani. Génmanipulált egereken, a glicinerg rendszer hatékonyságát módosítva, a Zn2+ potencírozó hatásért felelős GLRα1-et a GLRα2-alegységre cserélték. Ez a manipuláció a 12 napos egereken a glicinerg rendszer „gyengeségét” mutatta; az egerek motoros és szenzoros deficitjében jelentkezett. Vagyis a Zn2+-kötőhely eltávolítása megakadályozta, hogy az endogén Zn2+ pozitív hatása létrejöjjön, azaz szinten tartsa a glicinerg rendszer működését. Más oldalról is bizonyítást nyert az endogén Zn2+pozitív hatása, vagyis a GLR- közvetített gátló neurotranszmisszió erősítése. A 16–18 napos (a GLR-nek az α1 túlsúlyát mutató fejlődési szakaszában), természetes és az előbbiek szerint manipulált egerek agytörzséből származó agyszeleteken a posztszinaptikus gátló áramokat (IPSC-ket) elektrofiziológiai kísérletben összehasonlítva, a manipulált egerekből származó agytörzsszeletek IPSC-jének amplitúdója csökkenést mutatott a természetes egerekéhez képest. Ez az eredmény (Hirzel et al., 2006) az előző kísérletsorozat direkt igazolását jelentette, és megerősítette, hogy az endogén Zn2+ potencírozza a GLR működését (8. ábra).
 
8. ábra. Zn-koncentrációfüggő duális (potencírozó/gátló) hatás glicinreceptorokon
 
Kétségek merültek fel azonban az endogén Zn2+ eredetére vonatkozóan. Nem sikerült ugyanis a preszinaptikus glicinerg idegsejtekben Zn2+-tartalmú vezikulát kimutatni és/vagy Zn2+-kiáramlást regisztrálni. Mindezek ellenére feltételezhető, hogy a glicinerg szinaptikus résben a tónusos Zn2+-koncentráció nanomólos nagyságrendű (Federickson et al., 2006), így a Zn2+ potencírozó hatása érvényesülhet. A legutóbbi vizsgálatok ezt megerősítve arra is rámutattak, hogy a glicinerg szinaptikus résben a Zn2+-szint jelentősen változik, stimuláció hatására jelentősen emelkedik. Zhang és munkatársai (2016) olyan mesterséges glicinerg szinapszist állítottak elő, amely a valódi glicinerg szinapszissal teljesen egyező jellegzetességeket mutatott. Ezen a modellen a szinaptikus rés Zn2+-koncentrációja egyszeri stimuláció után 1μM-nak adódott. Ezzel bizonyítást nyert, hogy a glicinerg szinapszis közelében a Zn2+-szint μM-os nagyságrendet is mutathat, és ez valójában a fázikusan ismétlődő Zn2+-kiáramlás egyenes következménye.
 
 

Cink az agyban

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

Nyomtatott megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 087 3

A cink az élő szervezetek esszenciális mikroeleme. Nagy mennyiségben megtalálható az emberi agyban, az izmokban, a csontokban, a vesében, a májban, a prosztatában és a szemben is. Több száz enzim működésében vesz részt – részben közvetlenül a katalitikus reakciókban, részben az enzimfehérjék koordinátoraként. Jelentős strukturális funkciót tölt be számos transzkripciós faktor szerkezetének kialakításában és a sejtek közötti kommunikációban. Huszti Zsuzsa vizsgálódásának tárgya ezúttal az agy. A kötet külön fejezetekben tárgyalja a cink szerepét az idegsejtekben, a neurofziológiában, a neuoropatológiában, az Alzheimer-kórban (a betegség terápiájában), a memóriában. A szerző széles szakirodalmi bázisra támaszkodva összegzi az ismeretanyagot, és gazdag hivatkozási listával látja el a fejezeteket.

Hivatkozás: https://mersz.hu/huszti-cink-az-agyban//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave