О новом рецепторе

Posted: 09.03.02 in Научное

В реальности всё не так, как на самом деле

И в заброшеном селе

Враг почуял нашу силу

В украинской конопле

Он нашел себе могилу

 

Осип Колычев, 1938 год

 

Каннабиноидные рецепторы – это рецепторы, реагирующие на вещество дельта-9-тетрагидроканнабидиол, или 9-ТНС, содержащееся в конопле. Весь бюджетный студенческий кайф, и весь декадентский шик амстердамских кофе-шопов, покоится на них – подклассе рецепторов, сопряжённых с G-белками. До последнего времени их было известно три: СВ1 и СВ3 – в нервной системе, СВ2 – в основном в других органах и тканях. Но недавно в этом благородном семействе произошло странноватое прибавление.

Сначала несколько общих слов. Нервные клетки воспринимают химические сигналы друг друга в виде веществ-медиаторов, выделяемых одной из них, и попадающих на специфические белковые молекулы – рецепторы – на другой. Для каждого рецептора эти вещества свои, и для каннабиноидных рецепторов это называемые «эндоканнабиноидами» анандамид и 2-арахидолглицерол; 9-ТНС в организме не вырабатывается: это «случайное попадание» из постороннего источника, повлекшее глобальные последствия для человеческой культуры.

Каннабиноидные рецепторы относятся к так называемым ретрорецепторам, у которых принцип действия достаточно необычный. В нервной системе при передаче нервного импульса вещества-медиаторы, выделяемые одной из нервных клеток в синапс (место контакта этих клеток) вызывают изменение электрического потенциала мембраны второй клетки; это изменение приводит к выделению эндоканнабиноидов, которые переносятся в обратном направлении, т.е. на первую клетку, там связываются с каннабиноидными рецепторами, и в результате этой связи уменьшается выброс вещества-медиатора, провоцирующего выделение эндоканнабиноидов. Получается система с отрицательной обратной связью, регулирующая нервную передачу. Причём система эта неспецифична: один и тот же механизм с одними и теми же рецепторами блокирует передачу и возбуждающих, и тормозных нервных импульсов. Потому каждый студент знает, что при курении конопли может как «пробить на ржачку», так и «пробить на мрачняк» – смотря какая передача, тормозная или возбуждающая, оказалось подавленной сильней.

А механизм подавления такой: каннабиноидные рецепторы блокируют попадание в клетку ионов кальция из окружающей жидкости, необходимых для выделения и тормозных, и возбуждающих медиаторов.

Началась история с того, что в исследованиях эффекта каннабиноидов стали накапливаться противоречия. Периодически то один, то другой комплекс их эффектов не получалось полностью объяснить в рамках привычного набора СВ1-СВ2-СВ3, даже с учётом того, что точное строение СВ3, а значит, и точный набор его возможных эффектов, до сих пор не определено. В конце 2007 года в British Journal of Pharmacology вышла статья, где было доказано, что рецептор GPR55, открытый на полтора года раньше, является чувствительным к каннабиноидам, и обладает достаточно странным набором свойств. Странность, например, такая: вещества, активирующие известные ранее каннабиноидные рецепторы (агонисты), подавляют действие GPR55 (т.е. являются его антагонистами). И наоборот: агонисты GPR55 являются антагонистами СВ1 и СВ2.

В данном случае ген, кодирующий GPR55, был клонирован из генетического материала человека, и размножен с помощью ПЦР (полимеразно-цепной реакции); затем содержащими этот ген плазмидами были инфицированы клетки почки человеческого эмбриона (Human Embryo Kidney cells, или культура HEK-293). Далее в этой статье, и во всех прочих, вышедших с тех пор, все опыты проводились на этой культуре, т.е. макроскопические эффекты GPR55 в нервной системе пока не изучены.

По ходу дела, впрочем, возник вопрос: почему во всех предыдущих исследованиях, где на нервные клетки воздействовали веществами, которые являются антагонистами ранее известных каннабиноидных рецепторов, и одновременно агонистами GPR55, все эффекты каннабиноидных рецепторов пропадали? Объяснений такого противоречия может быть несколько. Во-первых, отсутствие GPR55 непосредственно в нервной системе. Однако, мРНК, кодирующая GPR55, была выделена из мозга. Во-вторых, большая разница в пороговых концентрациях этих веществ для GPR55 и других каннабиноидных рецепторов: грубо говоря, ситуация, когда для подавления активности СВ1 нужна концентрация вещества, на 1-3 порядка меньшая, чем для активации GPR55, в подавляющем большинстве случаев до такой активации дело в эксперименте не доходит. Мало ведь кто будет, уже увидев полное подавление интересующего рецептора, всё равно повышать концентрацию в десятки и сотни раз – хотя бы из опасения загрязнить результаты опыта токсическим эффектом антагониста. И, наконец, объяснение, самое неприятное для экологических активистов: на чужеродной клеточной культуре эффекты GPR55 не такие, как в живом организме. Например, если сама по себе молекула рецептора, которую клонировали и размножили HEK-293, в организме работает не самостоятельно, а в комплексе с какими-то другими сигнальными системами, и из-за этого эффекты от активации GPR55 там тоже другие. В таком случае получается, что полученная в ответ на воздействие каннабиноидами активация GPR55 является случайным артефактом, вызванным вырыванием рецептора из привычной среды, и к работе нервной системы отношения не имеет.

Однако, как это часто бывает, объяснение противоречия оказалось далёким от всех очевидных гипотез.

На протяжении последующих полутора лет кодирующая GPR55 мРНК была найдена в нескольких отделах мозга, а также для GPR55 был найден специфический агонист – вещество, активирующее только его, и больше никакие другие рецепторы. Что интересно, специфический агонист (La-лизофосфатидилинозитол, или LPI) был выделен из соевых бобов, и только потом найден в мозге.

В январе 2009 года в FASEB Journal вышла статья, где было показано, что происходит в клетке после активации GPR55. А происходит там выброс кальция из внутренних клеточных резервуаров (точнее, эндоплазматического ретикулума). Причём, что интересно, эти выбросы идут с постепенно нарастающими промежутками уже после того, как LPI из среды удалён. Т.е. получается, что у этого каннабиноидного рецептора эффект строго противоположен всем остальным: он концентрацию кальция в клетке не понижает, а повышает; и, значит, передачу нервных сигналов усиливает, а не ослабляет. И его эффект в опытах с антагонистами ранее открытых каннабиноидных рецепторов наблюдали, только этот эффект был противоположен ожидаемому. Оттого все дружно и считали, что эффекта нет.

Судя по всему, следующим этапом должна стать работа с эффектами GPR55 в клетках нервной системы, в тканевых структурах либо в культуре: есть представление, какого эффекта ожидать, есть специфический агонист, к тому же эндогенный (вырабатывающийся в нервных клетках); кроме того, определены участки мозга с мРНК, кодирующей GPR55.

Впрочем, вполне возможно, что в нервных клетках действие GPR55 окажется совсем другим, чем в культуре НЕК-293.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s