|
۴٫ کانالهای کلسیمی ولتاژی دریچه دار
A. زیرگروه کانال کلسیم و ترکیبات مولکولی
کانالهای کلسیمی ولتاژی دریچه دار، مسیر غالب و عمده برای ورودی کلسیم میانجی کننده دپلاریزاسیون به درون نورون ها می باشند. خانواده کانالهای کلسیمی متشکل از برخی از زیرگروه های کانال های مختلف می باشد که می توانند به دو گروه براساس وابستگی ولتاژی فعالیتشان تقسیم شوند: کانالهای فعال شده با ولتاژ کم (LVA) و کانالهای فعال شده با ولتاژ بالا (HVA). خانواده کانالهای HVA، متنوع تر هستند و می توانند تقسیمات بیشتری را براساس مشخصات عملکردی و فارماکولوژیکی (دارویی) داشته باشند، که به انواع L-, N-, P-, Q-, و R تقسیم می شوند. در واقع این انواع مختلف زیرگروه های کانال های HVA، می توانند از طریق حساسیت خودشان به آنتاگونیست های مشخص، تشخیص داده شوند: کانالهای نوع N، به شدت توسط ω-conotoxins GVIA و MVIIA بلوک می شوند، کانالهای نوع P و Q با وابستگی های مختلفی توسط سم عنکبوتی ω-agatoxin IVA بلوک می شوند، کانالهای نوع L، به هر دو آگونیست ها و آنتاگونیست های دی هیدروپیریدین حساس هستند، و کانالهای نوع R، توسط سم عنکبوتی SNX-482، مهار می شوند، اگر چه کانالهای R غیرحساس به SNX-482 نیز در انواع خاصی از نورون ها شناخته شده اند. ایزوفرم های کانالهای کلسیم مختلف، توزیع سلولی و جایگاه درون سلولی متمایز و نقش های عملکردی خاصی را نشان می دهند. در ابتدا تصور می شد که انواع کانالهای N-, P-, و Q ، عمدتا در پایانه های عصبی پیش سیناپسی بیان می شوند، که در آنها رهاسازی و انتشار نوروترنسمیترها را باعث می شوند. کانالهای نوع L، جفت شدن تحریک-انقباض را در ماهیچه ها و قلب را باعث می شوند و در نورون هایی که آنها اغلب در جسم سلولی بیان می شوند، ممکن است در فعال سازی آنزیم های وابسته به کلسیم و رونویسی ژن سهیم باشند. با این حال، نقش دقیق و توزیع هر یک از زیرگروه های کانال، به زیرگروه نورون وابسته هستند، بطوری که بسیاری از کانالهای کلسیم در جایگاههای مختلف درون سلولی بیان می شوند. برای مثال هر دو نوع N و L کانال ها می توانند در دندریت ها بیان شوند، و در واقع طیف وسیع تری از عملکرد ها را حمایت می کنند. هنگامی که درمان های جدید کانالهای کلسیم با خطر کمتر عوارض جانبی طراحی می شوند، در نهایت این نقش های عملکردی متنوع یک چالشی را ایجاد می کنند. کانالهای کلسیم نوع T در سطح مولکولی و بیوشیمیایی، ، با یک زیرواحد منفرد Cavα۱ تشکیل می شوند، که این زیرواحد یک پروتئین ∼۲۵۰ کیلودالتونی است که از چهار دمین غشایی تشکیل شده است که توسط نواحی سیتوپلاسمی متصل شده اند، و شاخه های NH2 و COOH نیز سیتوپلاسمی هستند. هر دمین غشایی متشکل از شش مارپیچ غشایی است (S1 تا S6) که ناحیه حسگر ولتاژ را تشکیل می دهند، بعلاوه یک موتیف Pلوپ یا حلقه که مجددا وارد می شود وجود دارد که خطوط منافذ کانال و انتخاب یونی را کنترل می کنند. ژنوم پستانداران، سه زیرواحد α۱ کانال کلسیم نوع T مشخص را کدنویسی می کنند، که Cav3.1, Cav3.2 و Cav3.3 نامیده می شوند (۲۰۵, ۵۲۰, ۶۹۵, ۶۹۶)، هر یک از این ها اسپلایسینگ متناوب دارند و توزیع بافت مغزی مجزایی را نشان می دهند. در مقابل کانالهای HVA، مجتمع های پروتئینی هترومولتی مریک هستند که از طریق سرهم بندی زیرواحدهای Cavα۱, Cavβ و Cavα۲δ در یک استوکیومتری ۱:۱:۱ شکل می گیرند (شکل ۲). بعلاوه بنظر می رسد کالمودولین، بخشی از تمام مجتمع کانال کلسیم HVA است. انواع مشخص کانالهای HVA، مانند کانالهای نوع L ماهیچه های اسکلتی نیز شامل زیرواحد Cavγ هستند (۴۱, ۸۲۶). زیرواحد HVA ,Cavα۱ در دو خانواده اصلی قرار می گیرند. خانواده Cav1 که چهار عضو دارد (Cav1.1 تا Cav1.4)، که تمام کانالهای کلسیم نوع L را کدنویسی می کنند، درحالیکه خانواده Cav2، شامل Cav2.1 (انواع P و Q را کدنویسی می کنند)،Cav2.2 (نوع N را کدنویسی می کند) و Cav2.3 (نوع R را کدنویسی می کند) می باشد. در تمام زیرواحدهای Cavα۱ شناخته شده، اسپلایسینگ متناوب رخ می دهد، در برخی از موارد کانالها با رفتارهای عملکردی مختلف بطور چشمگیری افزایش می یابند (۲۳, ۵۴۳, ۷۷۵, ۸۳۰, ۸۳۷). نشان داده شده که در کانال های Cav2.1، اسپلاسینگ متناوب در دو ناحیه کانالها برای تعیین اینکه آیا یک کانال مانند کانال نوع P یا Q رفتار می کند، انجام می شود.
سرهم بندی یا مونتاژ ساختاری و مولکولی کانالهای کلسیمی ولتاژی دریچه دار. A: کانالهای کلسیم فعال شده با ولتاژ بالا (HVA) از طریق مونتاژ زیرواحدهای Cavα۱, Cavβ و Cavα۲δ تشکیل می شوند. ماهیت زیرواحد Cavα۱، زیرگروه کانال کلسیم را تعیین می کند. B: توپولوژی غشاء زیرواحدهای کانال کلسیم، اهداف آنالجزیک (مسکن ها) را مشخص می کند و همچنین مکان باند شدن آنتاگونیست های مهم را به کانال کلسیم مشخص می کند. گاباپنتونوئیدها مانند گاباپنتین و پرگابالین به زیرواحد Cavα۲δ متصل می شوند، درحالیکه آنتاگونیست های کلاسیک کانال کلسیم مانند conotoxins و piperidines با زیرواحد Cavα۱ برهمکنش می کنند. در مهره داران، چهار ژن وجود دارد که زیرواحد Cavβ را کد می کنند. این ها پروتئین های سیتوپلاسمی (به استثنای یکی از واریانت های اسپلایس Cavβ۲ palmitoylate) هستند که با زیرواحد Cavα۱ در دمین I-II ناحیه اتصال دهنده، مرتبط هستند. آنها بیان غشایی کانالها را از طریق تداخل با حفظ ER و یوبی کوینئه کردن، افزایش می دهند؛ بعلاوه احتمالا رونویسی ژن مستقل از فعالیت کانال کلسیمی را تنظیم می کنند. همچنین چهار نوع مختلف از زیرواحد Cavα۲δ وجود دارد. هر یک از آنها محصولات ژن های منفردی هستند که بطور پس از ترجمه ای شکافته می شوند و سپس از طریق پیوند دی سولفید دوباره متصل می شوند. پروتئین α۲ یک پروتئین خارج سلولی است، درحالیکه بنظر می رسد پروتئین δ، بصورت glycophophatidylinositol (GPI) به قسمت خارج سلولی غشا پلاسمی لنگر می شود.
مانند زیرواحد Cavβ، زیرواحد Cavα۲δ بیان غشایی زیرواحد Cavα۱ را افزایش می دهد، و احتمالا از طریق مکانیسم مشخصی اینکارا را انجام می دهد (۸۶۵, ۹۸۲). بعلاوه برای تنظیم انتقالات غشایی، بیان همزمان زیرواحدهای کانال های کلسیمی فرعی، می توانند خصوصیات عملکردی و فارماکولوژیکی مجتمع کانال کلسیمی را تغییر دهند و ممکن است حساسیت را به تنظیم پیامبرهای ثانویه را نیز تغییر دهند. زیرواحد Cavγ توسط یکی از هشت ژن مختلف کدنویسی می شود و متشکل از چهار مارپیچ گذرنده از غشاء است. برخلاف کانالهای کلسیمی نوع L ماهیچه های اسکلتی، هنوز مشخص نیست که کانالهای کلسیمی نورونی با زیرواحد Cavγ مرتبط باشند. نورون های آوران اولیه، انواع متعددی از کانالهای کلسیمی ولتاژی دریچه دار را از جمله P-, N-, L-, R-, و زیرواحد Cavα۱ و چندین ایزوفرم کانال کلسیمی فرعی را بیان می کنند. در زیر ما نقش انواع این کانالها را در انتقال درد و مفید بودن آنها به عنوان اهدافی برای آنالجزیک (مسکن ها)، مشخص کرده ایم.
B. نقش کانالهای نوع N در مسیر آوران درد
کانالهای کلسیمی نوع N، تقریبا بطور انحصاری در بافت عصبی بیان می شوند و در پایانه های عصبی پیش سیناپسی غنی تر هستند جایی که آنها منجر به رهاسازی نوروترنسمیترها از طریق ارتباط فیزیکی با ماشین انتشار سیناپسی می شوند. که این نوع کانال همچنین برای پایانه فیبرهای آوران اولیه بکار برده می شود که سیناپس ها در شاخ خلفی طناب نخاعی قرار دارند. ورود کلسیم به پایانه عصبی سیناپسی، نوروترنسمیترهایی مانند گلوتامات، CGRP و SP را آزاد می کند. در نتیجه مهار فعالیت کانال کلسیم نوع N، منجر به کاهش نوروترنسمیترها و بنابراین آنالژی یا بی دردی می شود. موش ناک اوت شده کانال نوع N (کانال های نوع N در موش حذف شده اند)، به درد حساسیت کمی دارد (hyposensitive) (365, 474, 745, 747) و تنها یک فنوتیپ نسبتا خفیف CNS، در این حیوانات وجود دارد که سطح اضطراب را کاهش می دهد و علائم ترک الکل را نیز کاهش می دهد. در مجموع این یافته ها نشان می دهد که کانال های نوع
N ، بطور بالقوه اهداف دارویی مناسب و بادوامی برای توسعه آنالجزیک های جدید هستند. مانند بسیاری از دیگر ایزوفرم های کانالهای کلسیم، تشکیل منافذ زیرواحد Cav2.2 α۱ تحت اسپلایسینگ متناوب در جایگاههای مختلف هستند، از جمله اگزون ۳۷، که به صورت اگزون ۳۷a یا ۳۷b وجود دارد. جالب توجه است که کانالهای متشکل از اگزون ۳۷a تقریبا بطور انحصاری برای نورون های کوچک درد که برای کانالهای Nav1.7 مثبت هستند، محدود شده اند. در سیستم های بیان زودگذر، ورود اگزون ۳۷ منجر به افزایش تمام چگالی فعلی سلول می شود، ولتاژ فعال سازی را تغییر می دهد و تنظیم فعالیت کانال را توسط G پروتئین ها و تیروزین کیناز تغییر می دهد (۱۳۴, ۵۷۷, ۷۲۳). در شرایط زنده آزمایشات فلج siRNA نشان می دهد که درد پایه و درد التهابی توسط کانالهای متشکل از اگزون ۳۷ a میانجی می شوند. بنظر می رسد allodynia لمسی در پاسخ به بست عصب سیاتیک بر هر دو واریانت اسپلایس متکی است، در حالیکه در مدلهای حیوانی مشابه، هیپرآلرژی حرارتی عمدتا به اگزون نوع ۳۷a وابسته است. آزمایشات با موش های ترنس ژنیک که منحصرا اگزون ۳۷a را بیان می کنند، در مقایسه با موشی که اگزون ۳۷b را بیان می کند، حساسیت بیشتری نسبت به بی دردی ناشی مورفین نشان می دهد. در مجموع این اطلاعات نشان می دهند که کانالهای متشکل از اگزون ۳۷a ممکن است یک هدف مناسب تر برای آنالجزیک در مقایسه با کانالهای متشکل از اگزون ۳۷b باشند. با این حال، در شرایط عملی، هدف انتخابی کانال اکزون ۳۷a از طریق داروها یک چالش قابل توجهی را ایجاد می کند، اگزون ۳۷a از اگزون ۳۷b تنها در ۱۴ آمینواسید باقی مانده درون دم انتهای COOH سیتوپلاسمی کانال تفاوت دارد. با این حال ، همانطور که در زیر ذکر کرده ایم، ممکن است برای بهره برداری از تفاوت در خصوصیات دریچه ای دو کانال از مهارکننده های وابسته به مکان استفاده کنند.
C. اثرات ضد درد مهارکننده های مستقیم کانال های نوع N
یکی از ویژگی های متمایز کانال های کلسیم نوع N، حساسیت انها به ω-conotoxin GVIA است که یک سم پپتید جدا شده از ماهی که صدف Conus geographus را شکار می کند است. این پپتید ۲۷ آمینواسیدی، یک ساختار ستونی سخت دارد که به علت تشکیل سه پیوند دی سولفید می باشد، و جریان را از طریق بستن وستیبول خارجی منفذ Cav2.2 بلوک می کنند. که این عمل مسدود شدن، بطور ضعیفی قابل برگشت است، اما بنظر می رسد هیپرپلاریزاسیون قوی غشایی به نفع غیربلوکه شدن است. هنگامی که بطور داخل نخاعی به جوندگان انتقال داده می شود، این پپتید موجب سرکوب قوی درد می شود (۲۴۰, ۶۷۳, ۷۶۶). سم مرتبط با مسدود کردن ساختاری ۲۵ آمینو اسید کانال نوع N ، از حلزون Conus magus جداسازی شده است و ω-conotoxin MVIIA نامیده می شود. این پپتید با GVIA، زمانی که بصورت انتقال داخل نخاعی داده شود سبب آنالژی یا بی دردی قوی می شود (۱۰۷, ۱۴۸, ۷۶۶, ۹۲۸). MVIIA می تواند در شرایط آزمایشگاهی سنتز شود، و باندهای دی سولفید بطور صحیح تشکیل شوند و تا بخورند، بنابراین فعالیت مسدود شدن حفظ می شود. این به سم اجازه می دهد تا به عنوان یک درمان برای درمان درد در انسان تحت نام تجاری Prialt بکار برده شود، و برای استفاده در انسان ها برای درمان بیماران مبتلا به درد سرطان مقاوم به درمان، تایید شده است (۴۵, ۶۰۵, ۷۹۶, ۹۲۰). با این حال، به دلیل اینکه این پپتید به آسانی از سد خونی مغزی عبور نمی کند، باید بصورت داخل نخاعی از طریق کاشت مینی پمپ ها انتقال داده شوند. بعلاوه برخی از عوارض جانبی Prialt گزارش شده اند از جمله سرگیجه، تاری دید، کاهش فشار خون و مشکلات حافظه ای(۶۹۴, ۷۲۵)، پس در نتیجه این دارو یک پنجره درمانی ضعیف است. که سپس سوالاتی را مطرح می کند که چرا انتقال دقیق و حاد مهارکننده انتخابی کانال نوع N، می تواند عوارض جانبی را تولید کند،و هنگامی که تمام پروتئین Cav2.2 در موش حذف می شود، فقط یک فنوتیپ خفیف حاصل می شود. درحالیکه ممکن است MVIIA بتواند فعالیت های ناشناخته خارج از هدف موردنظر را داشته باشد، که توجیه احتمالی این است که سرکوب ژن ممکن است در جبران زیرگروههای دیگر کانالهای کلسیمی باشد، (مانند کانالهای نوع P/Q که در پاسخ به انسداد مزمن کانال نوع N گزارش شده اند؛ منبع ۳۴۱)، درحالیکه انسداد حاد، ورود کلسیم را بدون زمانی برای ایجاد مکانیسم های جبرانی، حذف می کند. مجموعه پپتیدهای مرتبط از Conus fulman و Conus catus، شامل ω-conotoxins FVIA, CVID, CVIE و CVIF نیز به شدت کانالهای کلسیم نوع N را مهار می کنند و اثرات ضد درد را نشان می دهند (۸, ۸۷, ۵۲۴, ۵۲۷, ۶۲۵, ۷۸۸). CVID بر روی انسانی، آزمایش شده است و بنظر می رسد پنجره درمانی بزرگتری نسبت به Prialt باشد. علاوه بر مسیر محدود شده ی تحویل آنها، سموم پپتید مسدود کننده منفذ، تعاملی نیز با مناطق دریچه دار متعدد کانالهای نوع N دارند که مفید نیستند، که شاید یک ویژگی ایده آل برای طراحی دارو با هدف فعالیت بیش از حد عصبی نباشد. در واقع، برخی از فصل ها ممکن است از داروهای ضد تشنج بلوک کننده کانال سدیمی، داروهای بیحس کننده موضعی و داروهای ضد آریتمی که ترجیحا با کانالهای غیرفعال در تعامل هستند را معرفی کنند، بنابراین بطور انتخابی سلولهای بیش از حد تحریکی را هدف قرار می دهند، درحالیکه بطور طبیعی در بافت های عملکردی، کانال مقدار کمی فعالیت دارد (۳۷۷, ۷۲۲, ۹۵۰). بنابراین به این دلیل خواص مشابه ممکن است در جهت نرمال سازی عملکرد فیبرهای دردی که بطور نابجا فعال شده اند، مفید واقع شوند. بخش کشف دارو ممکن است بطور فعال در شناسایی مهارکننده های وابسته به استفاده از مواد آلی کوچک کانالهای کلسیمی نوع N ، دخالت داشته باشد. برخی از ترکیبات مانند آمینوپی پیریدین-سولفونامید، پیرازولپی پیریدین، TROX-1 و cilnidipine مثالهایی از کلاس های مختلف مهارکننده های وابسته به مکان مواد آلی کوچک کانالهای نوع N با اثربخشی در مدلهای مختلف درد هستند. یک سری از مشتقات پیپرازین طراحی شده بطور معقول با خاصیت مهارکنندگی قوی کانالهای کلسیم غیرفعال، نیز برای القاء بی دردی قوی گزارش شده اند (۶۷۸, ۶۷۹, ۱۰۰۳). Z160 یکی از این ترکیبات است که در حال حاضر در مرحله دوم آزمایشات کلینیکی در ایالات متحده بررسی می شود و همچنین دسترسی خوراکی مهارکننده وابسته به فرکانس کانالهای نوع N را نیز نشان داده اند.
D. تنظیم کانالهای کلسیم نوع N توسط گیرنده های جفت شده با G پروتئین
فعالیت کانالهای کلسیم نوع N، به شدت توسط برخی از GPCRs های مختلف از جمله اپوئید، دوپامین وگیرنده های گلوتامات متابوتروپیک و بسیاری دیگر، تنظیم می شود (۷۷, ۲۰۷, ۲۵۱, ۲۶۱, ۲۶۲, ۸۴۲). پس از فعال سازی گیرنده، نوکلئوتیدها در زیرواحد Gα مبادله می شوند در نتیجه یک تغییر کانفورماسیونی در تریمر Gαβγ رخ می دهد که دو قسمت سیگنالینگ مستقل تولید می شود: Gα-GTP و Gβγ (شکل ۳). در مورد کانالهای کلسیمی نوع N ( و نوع P/Q)، زیرواحد Gβγ بطور فیزیکی با بسیه اتصالی تشکیل شده توسط دمین های I-II اتصال دهنده و ناحیه انتهایی NH2 زیرواحد α۱ کانال، مرتبط است (۱۱, ۲۲۵, ۱۰۰۱)، و این تعامل اتصالی منجر به ثبات حالت بسته کانال می شود. در نتیجه دپلاریزاسیون بزرگتر به کانال باز نیاز دارد و بنابراین فعالیت کانال درون محدوده ولتاژی فیزیولوژیکی، مهار می شود. بنا به دپلاریزاسیون قوی غشایی یا در پاسخ به رشته سریع پتانسیل عمل، زیرواحد Gβγ بطور موقت از کانال جدا می شود، درنتیجه یک عدم مهارکنندگی ایجاد می شود (۱۱۹, ۱۰۰۵). در سطح تمام سلول، اثرات Gβγ بر فعالیت کانال نوع N ، به عنوان یک کاهش در اوج یا نوک دامنه فعلی دیده می شود، و همچنین آهستگی مدت زمان فعال سازی، و آهستگی مدت زمان غیرفعال سازی نیز مشاهده می شود. این اثرات در سطح کانال منفرد می توانند بطور اولیه به افزایش زمان تاخیر برای باز شدن کانال نسبت داده شوند. اثرات مهاری زیرواحد Gβγ، به طیف وسیعی از فاکتورها بستگی دارند از جمله زیرگروه کانال کلسیم (کانالهای نوع N، قویتر از کانالهای P/Q مهارکننده هستند) (۴۲, ۱۰۵, ۲۰۸)، ایزوفرم زیرواحد Cavβ، و زیرگروه زیرواحد Gβ . بعلاوه، مسیرهای پیامبرهای ثانویه دیگر، مانند فعالیت پروتئین کیناز C اثرات عملکردی Gβγ را تعدیل می کند. این ناهمگونی در تعدیل کانال نوع N توسط زیرواحد Gβγ، نیاز است که در زمان تفسیر فعالیت های مهاری GPCRs های مختلف بر فعالیت کانالها در بافت یا سلولهای مختلف، در نظر گرفته شوند. علاوه بر این مهار مستقیم فعالیت کانالهای نوع N وابسته به ولتاژ ، فعال سازی GPCRs می تواند باعث تعدیل مستقل از ولتاژ شود، که این به سیگنال دهی میانجی Gα مرتبط است و ممکن است شامل فسفوریلاسیون کانال توسط کینازهایی مانند تیروزین کیناز و پروتئین کیناز A باشد (شکل ۳)( ۴۵۱, ۴۸۶, ۷۵۸). برای جزئیات بیشتر در مورد تعدیل GPCR کانالهای کلسیمی ولتاژی دریچه دار، باید خواننده را به برخی از مقالات مروری جامع راهنمایی کنیم (۲۵۱, ۸۴۲, ۱۰۰۲).
مهار Gپروتئین کانال کلسیم نوع N. A: فعال سازی رسپتورهای اپوئیدی توسط آگونیست مورفین خودش که در نتیجه ی اتصال زیرواحد βγ G پروتئین به زیرواحد Cavα۲٫۲ α۱ کانال کلسیم نوع N، با مهار میانجی وابسته به ولتاژ (VD) است، درحالیکه مسیرهای پیامبر ثانویه توسط تعدیل میانجی Gα مستقل از ولتاژ (VI) فعال شده اند. B: موشکافی تعدیل VD و VI توسط الکتروفیزیولوژی. کاربرد پالس ولتاژی دپلاریزه کننده ی قوی قبل از تست کردن دپلاریزاسیون (پروتوکل ولتاژ را در بالا ببینید)، منجر به بخشی از مهار القا شده با آگونیست جریان های کانال نوع N می شود. مهار حساس به پیش پالس، به تعدیل VD مربوط است، درحالیکه چیزی که پس از پیش پالس باقی می ماند، VI است. در غیاب آگونیست، افزایش کم در فعالیت فعلی در پاسخ به پیش پالس، بازتابی از مهار Gپروتئین مستقل از آگونیست (tonic) است که با انواع معینی از گیرنده ها مشاهده شده است. در زمینه تعدیل درد، رسپتور μ- اپوئید (MOR)، شاید گسترده ترین زیرگروه رسپتور مورد مطالعه باشد. که این هدف فارماکولوژیکی مورفین است که یکی از قویترین مسکن ها می باشد. MORs توسط G پروتئین های همراه کانالهای پتاسیم اصلاح شده (GIRK) در نورون های نخاعی عمل می کنند و همچنین با مهار کانالهای کلسیمی نوع N پیش سیناپسی در فیبرهای آوران اولیه نیز فعالیت می کنند. در نتیجه کاهش در جریان ورودی کلسیم پیش سیناپسی، به منظور کاهش رهاسازی نوروترنسمیترها فرض شده است. بعلاوه، اپوئیدها ممکن است مستقیما بر ماشین رهاسازی نوروترنسمیترها عمل کنند. همراه با کاهش تحریک پذیری نورون های پس سیناپسی شاخ خلفی به علت فعال شدن GIRK، بی دردی تولید می شود. بعلاوه نقش عمده MORs فوق نخاعی، در خواص ضددرد مورفین وجود دارد.
درحالیکه مورفین بسیار موثراست، تعدادی عوارض جانبی شامل یبوست، افسردگی تنفسی، و خارش را دارد و می تواند منجر به تحمل، وابستگی و سوءمصرف شود. بعلاوه استفاده از مورفین منجر به پیشرفت تحمل می شود که این مشکل اصلی است که در زمینه کلینیکی وجود دارد. اعضای دیگر خانواده رسپتور اپوئید (یعنی رسپتورهای δ (DOR و κ-opioid)، نیز کانالهای کلسیم نوع N را مهار می کنند (۲۷۹, ۳۴۳, ۶۱۱, ۶۲۶, ۸۶۱) و خواص ضددرد را در مورد درد در مدلهای جوندگان مختلف دارند، و آگونیست های KOR این مزیت را دارند که سبب افسردگی تنفسی نمی شوند. موش های ناک اوت فاقد DOR، افزایش مکانیکی آلودینا را نشان دادند، درحالیکه فعال سازی انتخابی این رسپتورها با SNC80 آگونیست DOR، در پاسخ به دردهای مکانیکی و حرارتی موجب بی دردی می شود. پنتازوسین آگونیست KOR از لحاظ بالینی برای درمان درد استفاده می شود، درحالیکه برای دانش ما هیچ آگونیست DOR وجود ندارد که برای استفاده ی مسکن ها برای بیماران انسانی تایید شده باشند. مطالعه جالبی با استفاده از موش های ترانس ژنیک در DORs که با اپی توپ ترکیب شده بودند، نشان داد که DORs و MORs در زیرگروههای مشخصی از فیبرهای آوران اولیه بیان شدند و جنبه های مشخصی از سیگنال دهی درد با تنظیم DORs درد مکانیکی، تنظیم می شوند، درحالیکه بنظر می رسد MORs ترجیحا درد حرارت را تنظیم می کنند. بنظر می رسد فقدان DORs در فیبرهای حسی حرارتی، در مغایرت با اثرات ضددرد SNC80 در درد حرارتی می باشد، که این نشان دهنده ی این است که شاید پیچیده ترین سهم نسبی زیرگروه های رسپتور های مختلف اپوئیدی برای سیگنال دهی درد باشد. پیچیده ترین مسئله این حقیقت است که MORs, KORs و DORs می توانند با تغییر دادن پاسخ آگونیستی، تشکیل هترودیمر دهند و شاید سیگنال دهی کانال های نوع N تغییر یابد. قابل ذکر است که بنظر می رسد تشکیل چنین هترودیمری از لحاظ دینامیکی در پاسخ به فعالیت رسپتور MOR بوسیله مورفین، تغییر کند. در نهایت، مطالعه اخیر که شامل ایزوفرم های اسپلایس پیچیده MOR خاص در آنالژی و خارش ناشی از مورفین بود، با ایزوفرم MOR1D سبب یک خارش در پاسخ به واکنش ها با گاسترین آزاد شده از رسپتور پپتیدی شد. آیا پاسخ خارش مربوط به تعدیل کانالهای نوع N، نامشخص است. ویژگی زیرگروه گیرنده و ایزوفرم اسپلایس، در توسعه مصرف مواد مخدر جدید، خیلی مهم است که در نظر گرفته شوند. استفاده طولانی مدت از اپوئیدها می تواند هیپرآلرژی یا پردردی ناشی از اپوئید را ایجاد کند، یعنی شرایطی که درمان اپوئید مزمن می تواند منجر به افزایش درد شود. مکانیسم های پایه ای بنظر می رسد پیچیده و چندعاملی باشند. گزارش شده است که هیپر آلرژی ناشی از اپوئید ممکن است حساسیت مرکزی توسط دخالت NMDARs ، از طریق تغییرات هموستئاز کلرید در نورون های لامینای ۱ نخاعی یا از طریق تعدیل مسیرهای نزولی، را شامل شود. همچنین نشان داده شده که اپوئیدهایی مانند دینورفین ممکن است اثرات خارج از هدف بر گیرنده های برادی کینین داشته باشد که به نوبه خود کانالهای کلسیمی ولتاژِ دریچه دار را فعال می کند، در نتیجه اثرات proalgesic را میانجی می کند. چهارمین عضو خانواده رسپتورهای اپوئیدی گسترده، گیرنده یا رسپتور نوسیسپتین (NOP) است. که این رسپتور در هر دو پایانه های عصبی آوران و CNS بیان شده است. این رسپتور به لیگانده های رسپتور اپوئید کلاسیکی، غیرحساس است، اما از طریق orphanin-FQ آگونیست اندوژن خودش، (همچنین به عنوان nociception شناخته شده است) فعال می شود. مانند سایر اعضای خانواده گیرنده اپوئید، فعال سازی گیرنده NOP توسط orphanin-FQ ، مهار وابسته به ولتاژ فعالیت کانال نوع N میانجی می شود (۴, ۵, ۵۱۱, ۶۲۱, ۷۴۲, ۹۸۵). درحالیکه اثرات pronociceptive بر روی فعالیت گیرنده NOP در مغز شرح داده شده است، هنگامی که orphanin-FQ بطور انتقال داخل نخاعی داده می شود، سبب آنالژی یا بی دردی می شود (۲۰۲, ۲۱۵, ۴۸۳). nocistatin از لحاظ بیولوژیکی اندوژنی است که آنتاگونیست گیرنده NOP را فعال می کند، و فعالیت های آنالژی orphanin-FQ را مهار می کند، اگرچه بنابه مکانیسم مستقل از گیرنده NOP گزارش شده است. حتی اگر گیرنده های NOP، به مورفین حساس نباشند، یک تداخل جالب بین سیستم های NOP و MOR وجود دارد. مصرف مزمن مورفین منجر به افزایش بیان گیرنده NOP می شود و برعکس، موش های فاقد گیرنده های NOP ، کاهشی را در تحمل مورفین نشان می دهند. اساس مولکولی این تداخل بطور کامل شناخته نشده است. نشان داده شده که گیرنده NOP ، برای تشکیل مجموعه سیگنال فیزیکی با کانالهای کلسیمی نوع N در هر دو نورون های DRG و در سیستم های بیان زودگذر می باشند. که این دو نتیجه مهم دارد. اول اینکه گیرنده های NOP بنظر می رسد سطح پایینی از فعالیت ساختاری را نشان می دهند، تشکیل مجتمع های گیرنده NOP/کانالهای نوع N، باعث تعدیل Gβγ مستقل از آگونیست فعالیت کانال می شوند که با افزایش تراکم گیرنده، افزایش می یابند. دوم، تعامل گیرنده NOP با کانالهای نوع N، انتقال رسپتورها به سمت غشای پلاسمایی را بهبود می بخشد، و اجازه ی درونی شدن آگونیست واسطه ای مجتمع رسپتور/کانال را می دهد (هر چند باید توجه داشت که از دست دادن nociception با واسطه گیرنده سطح کانال نوع N، در نورون های DRG در مطالعه اخیر مشاهده نشده است؛ منبع ۶۳۰). تعدیل مستقل از آگونیست همراه با واسطه گیرنده NOP، در جهت انتقالات کانال نوع N می تواند بطور بالقوه منجر به بهبود تعداد کانالهای نوع N در غشای پلاسمایی شود، که تحت شرایط مهار G پروتئین تونیک است، بنابراین به تعدیل بیشتر توسط GPCRs های دیگر مانند MOR غیر حساس می شود. به این ترتیب امکان دارد که این تعدیل بتواند به شکلی از مقاومت مورفین در شرایطی که تراکم گیرنده NOP تنظیم مثبت دارد، کمک کند (که در پاسخ به مصرف مزمن مورفین شناخته شده است). با این حال بصورت تجربی نشان داده نشده است و چنین مکانیسمی ممکن است با توجه به کانالهای MORs, NOPs و نوع N مبهم باشد که بتواند کمپلکس بزرگتری را با خصوصیات انتقالی کانال و تعدیل آن تغییر دهد. گیرنده های GABAB یکی از کلاس های GPCRs است که در فیبرهای آوران اولیه بیان شده اند و برای مهار کانالهای کلسیم نوع N از طریق هر دو مسیر مستقل از ولتاژ و وابسته به ولتاژ، شناخته شده است. انتقال داخل نخاعی باکلوفن، آگونیست گیرنده GABAB ، آنالژی را القا می کند؛ اگرچه استفاده از آگونیست های گیرنده GABAB سیستماتیک، برای درمان کردن درد به علت اثرات جانبی بر CNS مانند افزایش مصرف تغذیه کوتاه مدت، و افزایش تشنج امکان پذیر نیست. از سوی دیگر ممکن است بطور انتخابی رسپتورهای GABAB در نورون های محیطی مورد هدف قرار گیرند. در واقع Vc1.1 یک α-conotoxin است که در ابتدا تصور می شد که بطور انتخابی گیرنده های نیکوتینی را مهار می کند. با این حال سم Rg1A و پپتید مربوطه، بطور قابل توجه ای فعالیت کانالهای کلسیم نوع N را از طریق فعال سازی گیرنده GABAB ، مهار می کند (۱۲۵, ۱۲۶, ۲۰۶). که این بنوبه خود مسئول عمل ضددرد این پپتید است. جالب توجه است که یک نسخه از پپتید Vc1.1 حلقوی تولید شده است و نشان داده شده است که بصورت خوراکی برای درمان درد موثر است. آیا مسیر مصرف خوراکی ممکن است منجر به اثرات جانبی مشابه با آنچه که برای باکلوفن دیده شد، شود.
در مجموع تنظیم کانالهای کلسیم نوع N توسط GPCRs، یک اصلاح کننده قوی برای انتقال درد است و ممکن است از لحاظ دارویی به سمت توسعه مسکن (داروهای مسکن) باشد. نقش فیزیولوژیک طبیعی این گیرنده ها، ممکن است یک مکانیسم ذاتی برای کاهش درد از طریق بالابردن لیگاندهای اندوژن رسپتور مانند اندورفین ها باشد.
E. درد و انتقال کانالهای کلسیم نوع N
در شرایط درد مزمن، تنظیم مثبت بیان کانالهای نوع N در فیبرهای آوران اولیه و شاخ خلفی طناب نخاعی وجود دارد (۱۸۲, ۹۸۷)، و همچنین تغییری در بیان ایزوفرم های اسپلایس کانال های نوع N خاص که فاقد اگزون ۱۸a هستند که اگزون مربوط به یک ناحیه در لینکر یا اتصال دهنده دمین II-III کانال است، وجود دارد. علاوه بر این در معرض قرار دادن نورون های DRG کشت شده، با یک کوکتل التهابی منجر به افزایش نسبت کانال های نوع N در سطح سلولی می شود (Altier و Zamponi مشاهدات منتشر نشده اند). آنالیز Real-time PCR نورون های DRG موش، نشان داده است که mRNA کانال نوع N در شرایط درد دیابتی نوروپاتیک تغییر نمی کند، که این نشان می دهد تغییرات مزمن ناشی از درد در بیان غشای کانال نوع N ممکن است در سطح پروتئین بجای mRNA رخ دهد. که این نیز با مشاهدات کانال نوع N در نورن های گانگلیون سرویکال فوقانی که برای تنظیم بوسیله یوبی کوئینه شدن و تخریب پروتئازومال هستند، متناسب است، و واریانت اسپلایس اگزون ۳۷b Cav2.2، بیشتر مستعد درونی شدن در پاسخ به یونی کوئینه شدن است. یک مطالعه اخیر پیوستگی کانالهای کلسیم نوع N با میانجی collapsin response mediator protein 2 (CRMP2) گزارش شده است. این پروتئین در رشد سلولی دخالت دارد، اما همچنین به عملکرد سیناپسی نیز مرتبط است. در نورون های با بیان بیش از حد CRMP2، بنظر می رسد تراکم سطح سلولی کانال های کلسیم نوع N افزایش یافته است، که این نشان دهنده ی نقش بالقوه در ثبات کانال نوع N است. بعلاوه در نورن های DRG، بیان بیش از حد CRMP2 منجر به افزایش در ترشح CGRP میانجی کانال نوع N می شود که این نشان دهنده نقش بالقوه در سیگنال دهی درد است. در واقع CRMP2 جفت نشده از کانالهای کلسیم نوع N با استفاده از اساس روش پپتید TAT، منجر به سرکوب هر دو درد التهابی و نوروپاتیک (۱۱۶, ۴۴۵, ۹۵۱) و درد میگرن می شود. احتمالا این اثر توسط تداخل با ثبات کانالهای کلسیم نوع N در غشای پلاسمایی می شود که توسط پیوستگی CRMP2 با کانال میانجی می شود و ممکن است توسط SUMOylation تنظیم شود. با این حال در این نقطه واضح است که اگر شرایط درد مزمن منجر به افزایش پیوستگی کانال نوع N با CRMP2 شود، مشخص می شود که چه مکانیسم های سیگنال دهی سلولی وجود دارد. با این حال، تداخل با انتقال کانال کلسیم نوع N ممکن است بطور متناوب موثرتر از تنظیم انتقال درد باشد، شاید بطور انتخابی در نورون هایی که یک تنظیم مثبت نابجا در فعالیت کانال دارند که قبلا در آنها رخ داده است. همانطور که قبلا اشاره شد، زیرواحد Cavα۲δ، یک زیرواحد فرعی مهم برای تمام کانالهای کلسیم HVA است و بطور معمول انتقال زیرواحد HVA α۱ به غشای پلاسمایی افزایش می یابد. شواهدی وجود دارد که بیان Cavα۲δ۱ در طول موقعیت های درد نوروپاتیکی مانند افرادی که آسیب عصبی مکانیکی یا دیابت دارند، بهبود می یابد و این تنظیم مثبت به پیشرفت آلودینیای لمسی مرتبط است. در همین راستا بیان بیش از حد Cavα۲δ۱ نورون های حسی سه قلو در حیوانات ترنس ژنیک، تحریک پذیری بالایی را به علت بهبود تمام فعالیت کانال کلسیم سلولی نشان می دهد. در مجموع با افزایش تراکم سطح سلولی کانال های کلسیمی نوع N که در نتیجه ی انتقال افزایش یافته ی سطح سلولی است، متناسب است. زیرواحد Cavα۲δ۱ هدف فارماکولوژیکی اصلی برای گاباپنتونوئیدهایی مانند گاباپنتین و پره گابالین است، که یک کلاس از داروهایی هستند که بیشترین اثر را در درمان درد نوروپاتیک دارند. گاباپنتین مستقیما به زیرواحد Cavα۲δ۱ متصل می شود. موش ترنس ژنیک حامل جهش نقطه ای (R217A) در زیرواحد Cavα۲δ۱ ، اتصال پره گابالین را حذف می کند و به فعالیت های ضددرد پره گابالین غیر حساس است. در این موش اتصال پره گاابلین تریتیومی به بافت مغز، عملا حذف شده است، که این نشان می دهد زیرواحد Cavα۲δ۱ بطور اولیه در شرایط زنده هدف ترکیب این دارو است. اخیرا نشان داده شده است که زیرواحد Cavα۲δ به عنوان یک گیرنده thrombospondin عمل می کند و همچنین نشان داده شده که در تنظیم مورفولوژی سیناپسی دخالت دارد. بعلاوه thrombospondin 4 در حساس سازی نخاعی در طول درد نوروپاتیک نقش دارد، در نتیجه این سوال پیش می آید که آیا گاباپنتونوئیدها بطور انحصاری از طریق تنظیم کانالهای کلسیمی عمل می کنند، یا شاید از طریق مسیرهای سلولی متعددی که به زیرواحد Cavα۲δ متکی هستند. اثرات حاد گاباپنتین بر کانالهای کلسیمی ولتاژی دریچه دار تحت برخی شرایط مشاهده شده است(۲۲۰, ۵۸۱, ۸۱۶, ۸۸۳)، چنین فعالیت هایی ارتباط کمی با اثرات بالینی آنها دارد که روزها یا هفته ها ممکن است پیشرفت کند. با این حال پس از در معرض قرار دادن با پره گابالین، بطور گذرا بیان Cav2.1 جریان های کلسیمی کاهش می یابد، که به صورت تمام جریان های کلسیم سلولی در نورون های DRG وجود دارد، که نشان دهنده ی مکانیسمی است که در انتقالات کانال دخالت دارد. این اثر در جهش مکان اتصال گاباپنتونوئیدها در زیرواحد Cavα۲δ۱ ، حذف شده است. پره گابالین در امتداد این خطوط، هدف سیناپسی Cavα۲δ را مهار می کند و بیان افزایش یافته غشایی Cavα۲δ در نورون های DRG در جوندگان تحت شرایط درد نوروپاتیک حذف می کند. در مجموع این یافته ها نشان می دهد که هنوز یک مکانیسم ناشناخته است، که تنظیم مثبت زیرواحد Cavα۲δ در فیبرهای درد آوران وجود دارد که بنوبه خود افزایش بیان سیناپسی کانالهای کلسیمی نوع N را بالا می برد، در نتیجه انتقال سیگنالهای درد تسهیل می یابد. بنظر می رسد گاباپنتونوئیدها با انتقال زیرواحد Cavα۲δ دخالت دارند، بنابراین فعالیت انتقال کانال نوع N طبیعی افزایش می یابد و انتقال سیناپسی به منظور اثرات ضددرد تولید می شوند.
|
