adrenerge Rezeptoren [Mehrzahl; von latein. ad = zu, renes = Nieren, griech. ergon = Werk], Adrenozeptoren, E adrenergic receptors, membranständige Rezeptoren für die Catecholamine Noradrenalin und Adrenalin. Der Großteil der adrenergen Rezeptoren ist postsynaptisch an den Zielorganen des sympathischen Nervensystems (Sympathicus) lokalisiert. Sie werden aber auch präsynaptisch an noradrenergen und cholinergen (parasympathischen) Nervenendigungen gefunden (Regulation der Transmitter-Freisetzung). Auch im Zentralnervensystem (vor allem Tegmentum, Brücke, verlängertes Mark) kommen adrenerge Rezeptoren (α₂-Rezeptoren, siehe unten) vor. Nach ihrem Bau und den intrazellulären Folgereaktionen unterscheidet man α- und β-Adrenozeptoren ( siehe Abb. 1 ). 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 (Beta-Rezeptoren; siehe Abb. 2 ), deren Signaltransduktion über G-Proteine und Adenylatcyclase 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. Die Aktivität des vom Locus coeruleus entspringenden zentralnervösen Noradrenalinsystems kann durch β-Rezeptorantagonisten, wie Propanolol, gehemmt werden. Eine vergleichbare Hemmung wird aber auch über die Aktivierung von α₂-Rezeptoren im Locus coeruleus vermittelt (Autoinhibition). – Therapeutisch sind vor allem die adrenergen Rezeptoren des peripheren Nervensystems von größter Bedeutung, da über sie durch Agonisten (Sympathomimetika) und Antagonisten (Sympatholytika) Einfluß auf den gesamten sympathischen Bereich des vegetativen Nervensystems genommen werden kann ( siehe Abb. 1 ).

adrenerge Rezeptoren

Abb. 1:
a Folgereaktionen einer Stimulierung α-adrenerger Rezeptoren:
Bindet ein Agonist (z.B. Noradrenalin, Adrenalin, α-Sympathomimetikum) 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) Guanylatcyclase 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 Feedback 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-Sympatholytikum) 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-Sympathomimetikum) 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 Adenylatcyclase (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 (PK_i -> PK_a), 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 Sympathicuswirkung simulieren (Sympathomimetika), und jene, die die Erregungsübertragung im Sympathicus hemmen (Sympatholytika), können auf den Signaltransduktionsmechanismus einwirken. Methylxanthine (z.B. Theophyllin) hemmen die PDE und simulieren so eine sympathomimetische 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-Sympatholytikum) ohne intrinsische Aktivität an einen β₁- bzw. β₂-Rezeptor, dann bleiben die Folgereaktionen ebenfalls aus.

adrenerge Rezeptoren

Abb. 2: Sekundärstruktur des β-adrenergen Rezeptors