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Lexikon der Biologie: adrenerge Rezeptoren

adrenerge Rezeptoren [von *adren –, griech. ergon = Werk], Adrenozeptoren, membranständige Rezeptoren für die Catecholamine Noradrenalin und Adrenalin. Der Großteil der adrenergen Rezeptoren ist postsynaptisch an den Zielorganen des sympathischen Nervensystems (Sympathikus) lokalisiert. Sie werden aber auch präsynaptisch an noradrenergen und cholinergen (parasympathischen) Nervenendigungen gefunden (Regulation der Transmitter-Freisetzung). Auch im Zentralnervensystem (vor allem Tegmentum, Pons, Medulla oblongata) kommen adrenerge Rezeptoren (α2-Rezeptoren, siehe unten) vor. Nach ihrem Bau und den intrazellulären Folgereaktionen unterscheidet man α-Adrenozeptoren und β-Adrenozeptoren (vgl. Abb. und dazugehöriger Infotext). Die α- und β-Adrenozeptoren werden wegen Unterschieden in der spezifischen Wirkung und ihrem Vorkommen noch weiter in α1-, α2- bzw. β1-, β2-Rezeptoren unterteilt. Die β-adrenergen Rezeptoren ( vgl. Abb. ), deren Signaltransduktion über G-Proteine und Adenylat-Cyclase erfolgt, werden regelkreisartig moduliert. Bei hohem intrazellulärem cAMP-Gehalt werden Serin- und Threoninreste des Rezeptors phosphoryliert und dieser dadurch desensibilisiert. Dies führt wiederum zu einer verminderten Wirkung des Agonisten. Teilweise wird die Phosphorylierung durch cAMP-abhängige Proteinkinasen unspezifisch katalysiert (heterologe Desensibilisierung). Der β-adrenerge Rezeptor kann ebenso spezifisch durch eine β-adrenerge Rezeptorkinase (BARK) phosphoryliert werden (homologe Desensibilisierung). Gebundene Phosphatreste auf den β-adrenergen Rezeptoren werden kontinuierlich durch unspezifische Phosphatasen abgebaut. Solche Modulationsmechanismen sind auch in anderen Signalsystemen verwirklicht, wie z. B. bei der Signaltransduktion im Auge, und spielen wahrscheinlich eine Rolle bei der Konstituierung des Kurzzeitgedächtnisses. Therapeutisch sind die adrenergen Rezeptoren von größter Bedeutung, da über sie durch Agonisten (Sympathikomimetika) und Antagonisten (Sympathikolytika) Einfluß auf den gesamten sympathischen Bereich des vegetativen Nervensystems genommen werden kann (vgl. Abb. und dazugehöriger Infotext ).

D.F./M.L.




adrenerge Rezeptoren

Sekundärstruktur des β-adrenergen Rezeptors



adrenerge Rezeptoren

a Folgereaktionen einer Stimulierung α-adrenerger Rezeptoren:
Bindet ein Agonist (z. B. Noradrenalin, Adrenalin, α-Sympathikomimetikum) an einen α1-Rezeptor, dann wird dieser aktiviert und bindet seinerseits an ein Guanylnucleotide bindendes Protein (G). Dadurch wird eine ebenfalls in der Plasmamembran verankerte Phospholipase C (PLC) aktiviert, die im Rahmen des Inositol-Lipid-Zyklus die Bildung von Inositol-1,4,5-triphosphat (IP3) und 1,2-Diacylglycerol (DAG) aus Phosphatidylinositol-4,5-biphosphat (PIP2) katalysiert. Das so freigesetzte IP3 bewirkt eine Ausschüttung von Ca2+ aus dem endoplasmatischen Reticulum (ER). Eine auf diese Weise erhöhte cytoplasmatische Ca2+-Konzentration kann nun je nach Zelltyp unterschiedliche Folgen haben: z. B. Kontraktion einer glatten Muskelzelle oder Steigerung der Glykogenolyse in der Leberzelle (jeweils Calmodulin-[CaM-] vermittelt). Zusammen mit IP3 kann Ca2+ aber auch eine (ebenfalls membranständige) Guanylat-Cyclase aktivieren, die cGMP aus GTP herstellt, und somit weitere metabolische Reaktionen auslösen (nicht im Schema dargestellt). Das DAG aktiviert eine membranständige Proteinkinase C (PKC), die das G-Protein des α1-Rezeptors inhibiert und damit einen negativen feed back ausübt. Bindet ein Agonist an einen α2-Rezeptor, so öffnet dieser über einen bislang nicht eindeutig geklärten Mechanismus sogenannte langsame Calciumkanäle und erhöht dadurch die intrazelluläre Ca2+-Konzentration. Bindet ein Antagonist (α-Sympathikolytikum) ohne intrinsische Aktivität an einen α1- bzw. α2-Rezeptor, dann werden diese nicht aktiviert, und die Folgereaktionen bleiben aus.




b Folgereaktionen einer Stimulierung β-adrenerger Rezeptoren:
Bindet ein Agonist (z. B. Noradrenalin, Adrenalin, β-Sympathikomimetikum) an einen β1- (fast ausschließlich an Herzmuskeln, aber auch an Niere und Speicheldrüsen) oder an einen β2-Rezeptor (dominierend an fast allen anderen Organen), dann wird dieser aktiviert und bindet seinerseits an ein Guanylnucleotide bindendes Protein (G). Dadurch wird eine ebenfalls in der Cytoplasmamembran verankerte Adenylat-Cyclase (AC) aktiviert, die Adenosintriphosphat (ATP) in zyklisches 3´,5´-Adenosinmonophosphat (cAMP) umwandelt. cAMP ist nun als sekundärer Bote in der Lage, zahlreiche Proteinkinasen zu aktivieren (PKi

PKa), die ihrerseits durch Phosphorylierung inaktive Enzyme oder Transportproteine in aktive überführen. Damit kann Einfluß auf zahlreiche Stoffwechselprozesse (z. B. Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel) genommen werden. In der Herzmuskelzelle halten in einem primären Schritt aktive Proteinkinasen Ca2+-Kanäle länger offen, wodurch die Konzentration im Cytoplasma durch verstärkten Ca2+-Influx erhöht wird, so daß die Schlagfrequenz, Überleitungsgeschwindigkeit und Kontraktilität des Herzens steigen. In einem zweiten Schritt wird der Ca2+-Efflux aus dem Cytoplasma (in den Interzellularraum oder in das sarkoplasmatische Reticulum [SR]) erhöht, was die Erschlaffungsgeschwindigkeit des Herzens fördert. Dieser zweite Schritt ist der alleinige Vorgang in einer glatten Muskelzelle bei einer Erregung der β2-Rezeptoren und führt somit zur Erschlaffung der glatten Muskulatur. cAMP wird durch eine Phosphodiesterase (PDE) zu Adenosinmonophosphat abgebaut. Substanzen, die die Sympathikuswirkung simulieren (Sympathikomimetika), und jene, die die Erregungsübertragung im Sympathikus hemmen (Sympathikolytika), können auf den Signaltransduktionsmechanismus einwirken. Methylxanthine (z. B. Theophyllin) hemmen die PDE und simulieren so eine sympathikomimetische Wirkung. Aktivierte muscarinische Acetylcholinrezeptoren und α2-adrenerge Rezeptoren sind dagegen in der Lage, das G-Protein und damit die gesamten intrazellulären Folgereaktionen zu hemmen. Bindet ein Antagonist (β-Sympathikolytikum) ohne intrinsische Aktivität an einen β1- bzw. β2-Rezeptor, dann bleiben die Folgereaktionen ebenfalls aus.

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