Adrenozeptor

Alle Adrenozeptoren gehören zur Gruppe der metabotropen, G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs). Man unterscheidet je nach Struktur, Verteilung und Second messengers fünf unterschiedliche Typen von Adrenozeptoren, die man zudem in α- und β-Rezeptoren untergliedert:

Die zur Gruppe der α-Rezeptoren gehörigen α₁-Adrenozeptoren reagieren vor allem auf den Neurotransmitter Noradrenalin und in geringerem Maße auch auf andere Katecholamine.

Verteilung und Funktion

Die α1-Adrenozeptoren sind primär auf den glatten Muskelzellen der Blutgefäße lokalisiert und vermitteln dort die Wirkung von Noradrenalin. Ihre Aktivierung steigert die Kontraktilität der Muskelzellen und führt so zu einer Vasokonstriktion.

Darüber hinaus findet man sie an der glatten Muskulatur der Urogenitalorgane, wo sie eine Kontraktion des Musculus sphincter urethrae internus und der Harnblase bewirken. Im ZNS sind α1-Adrenozeptoren in verschiedenen Hirnarealen lokalisiert und üben dort unterschiedliche Effekte aus – beispielweise dämpfen sie die Erregung im temporalen Kortex.

Im Myokard beeinflussen α1-Adrenozeptoren die Inotropie.

Molekulare Mechanismen der Rezeptorfunktion

Nach Aktivierung der α₁-Adrenozeptoren wird im Laufe der Signalkaskade ein sogenanntes G_q-Protein aktiviert, das die Phospholipase Cβ stimuliert und damit zur Bildung von Diacylglycerol und Inositol-1,4,5-trisphosphat beiträgt. Im weiteren Verlauf wird Kalzium aus intrazellulären Speichern, vor allem dem endoplasmatischen Reticulum freigesetzt und bindet an seine Zielproteine, vor allem Calmodulin.

Die α₂-Adrenozeptoren lassen sich weiter in α_2A/D-, α_2B- und α_2C-Adrenozeptoren unterteilen.

Verteilung und Funktion

Die α₂-Adrenozeptoren lassen sich vor allem in der präsynaptischen Membran sympathischer und auch parasympathischer Neurone nachweisen; daneben finden sie sich in erhöhter Konzentration wohl auch auf der Zellmembran von Adipozyten des Baufettes.
Sie tragen zur Regulation der Sympathikusaktivität bei und regulieren eine Reihe von sympathischen Reaktionen. Dazu zählen z.B. das Nachlassen der Darm- und Blasenkontraktionen und die Mobilisierung von Glucose mittels Aktivierung der α-Zellen und Hemmung der β-Zellen im endokrinen Pankreas, was eine Steigerung der Glukagon- und Hemmung der Insulinfreisetzung zur Folge hat. Weiter beeinflussen sie die Steigerung der Schweißsekretion oder die Hemmung der lipolytischen Wirkung der Katecholamine auf das Baufett.

Hier scheint es sich um Short- und Ultrashort-Feedback-Mechanismen zu handeln. Darüber hinaus werden α₂-Adrenozeptoren auch durch Thyronamine stimuliert.

Molekulare Mechanismen der Rezeptorfunktion

Die Aktivierung der α₂-Adrenozeptoren führt zur Aktivierung eines G_i-Proteins, das die Adenylatzyklase hemmt und auf diese Weise zu einer Verminderung der cAMP-Spiegel führt. Die durch cAMP regulierten Enzymvorgänge, beispielsweise durch Stimulation der Proteinkinase A (PKA), können damit nicht mehr oder nur noch unzureichend ablaufen.

Die β₁-Adrenozeptoren wirken wie alle β-Rezeptoren über eine Steigerung der cAMP-Synthese. Sie werden gelegentlich als herzspezifisch bezeichnet, obwohl sie auch in anderen Organen nachweisbar sind.

Verteilung und Funktion

β₁-Adrenozeptoren kommen als Effektorrezeptoren des Sympathikus in Herz, Niere und Fettgewebe, aber auch in anderen Geweben vor. Adrenalin soll in physiologischen Konzentrationen eine höhere Affinität zu β₁-Adrenozeptoren als Noradrenalin haben.^[1] Manche Quellen geben auch eine vergleichbare Affinität beider Katecholamine an.^[2][3]

Über die β₁-Adrenozeptoren wird die lipolytische Wirkung der Katecholamine ebenso vermittelt wie die Steigerung der Herzaktivität und die vermehrte Ausschüttung von Renin, das wiederum zur Stimulation des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems und damit zur Steigerung des peripheren Blutdruckes führt.

Molekulare Mechanismen der Rezeptorfunktion

Nach Bindung des Liganden an den Rezeptor vermittelt dieser die Bindung von GTP an ein stimulierendes G_s-Protein. Im weiteren Verlauf aktiviert das aktive Protein die Adenylatzyklase und resultiert damit in einer vermehrten Bildung von cAMP, das weitere zelluläre Vorgänge in Gang setzt, unter anderem die Phosphorylierung von Zielproteinen über die Proteinkinase A oder den Einstrom von Kalzium.

Die β₂-Adrenozeptoren sind die am häufigsten in der Peripherie vorkommenden β-Rezeptoren; sie finden sich in den meisten vom Sympathikus beeinflussten Organen sowie ubiquitär in der glatten Muskulatur, aber auch im weißen Fettgewebe.

Verteilung und Funktion

Durch β₂-Adrenozeptoren wird die Wirkung des Sympathikus in den meisten Zielgeweben vermittelt; durch ihre Aktivierung kommt es zur Entspannung der glatten Muskulatur, vor allem in Bronchien, Blutgefäßen, Uterus und Darm.

Daneben wird die Ausschüttung von Insulin durch die Betazellen des Pankreas stimuliert, was einen teilweise anabolen Effekt bewirkt.^[4] Aus diesem Grund werden Beta-2-Sympathomimetika auch missbräuchlich im Leistungssport eingesetzt, um den Muskelaufbau zu beschleunigen.

Insgesamt betrachtet lösen aber Hormone wie z.B. Adrenalin eine verminderte Sekretion des endokrinen Pankreas aus. Die durch β₂-Aktivierung erhöhten cAMP-Spiegel führen in der quergestreiften Muskulatur zu vermehrter Glykogenolyse. Im Fettgewebe vermitteln β₂-Adrenozeptoren die verstärkte Lipolyse.

• Anmerkung: In einigen Fettdepots heben α₂-Rezeptoren die lipolytische Wirkung der β-Rezeptoren auf, so dass beispielsweise das Baufett auch bei massivem Energiebedarf üblicherweise nicht abgebaut wird.

Molekulare Mechanismen der Rezeptorfunktion

Die β₂-Adrenozeptoren wirken ebenso wie die der β₁-Rezeptoren über eine G_s-Protein-vermittelte Bildung von cAMP, das weitere Signalkaskaden auslösen kann.

Neben den oben erwähnten, häufig vorkommenden β-Rezeptoren lassen sich in braunem Fettgewebe und anderen Geweben auch β₃- und β₄-Adrenozeptoren nachweisen, die analog über eine Erhöhung der cAMP-Konzentration wirken. Sie triggern über einen G_s-Protein-gekoppelten Signalweg die Thermogenese.

Es ist nicht auszuschließen, dass darüber hinaus noch weitere, für Katecholamine sensitive Rezeptoren existieren.

Mit der Eselsbrücke "QISSS" (gesprochen "KISSS") kann man sich die G-Proteine merken, die mit den unterschiedlichen adrenergen Rezeptoren gekoppelt sind:

• α₁ → Q (G_q-Protein)
• α₂ → I (G_i-Protein)
• β₁ → S (G_s-Protein)
• β₂ → S
• β₃ → S

Die Adrenozeptoren lassen sich selektiv oder unspezifisch durch verschiedene Medikamente, sogenannte Alpha- und Betablocker, hemmen. Ebenso ist über die Gabe von Wirkstoffen eine Stimulation der Adrenozeptoren möglich.