Транспортер норадреналина ( NET ), также известный как транспортер норадреналина ( NAT ), представляет собой белок , который у людей кодируется геном 2-го члена семейства переносчиков растворенных веществ 6 ( SLC6A2 ) . [5]
NET является переносчиком моноаминов и отвечает за зависимый от натрия хлорида (Na + /Cl − ) обратный захват внеклеточного норадреналина (NE), который также известен как норадреналин. NET также может обратно захватывать внеклеточный дофамин (DA). Обратный захват этих двух нейротрансмиттеров необходим для регулирования концентраций в синаптической щели . NET, наряду с другими переносчиками моноаминов, являются мишенями многих антидепрессантов и рекреационных наркотиков. Кроме того, переизбыток NET связан с СДВГ . [6] [7] Имеются данные о том, что однонуклеотидные полиморфизмы в гене NET ( SLC6A2 ) могут быть основным фактором некоторых из этих расстройств. [7]
Ген переносчика норадреналина SLC6A2 расположен на хромосоме 16 человека , локус 16q12.2. Этот ген кодируется 14 экзонами . [7] На основании нуклеотидной и аминокислотной последовательности переносчик NET состоит из 617 аминокислот с 12 мембранными доменами. Структурная организация NET в высокой степени гомологична другим членам семейства натрий/хлорид-зависимых переносчиков нейротрансмиттеров, включая переносчики дофамина, адреналина, серотонина и ГАМК . [7]
Однонуклеотидный полиморфизм (SNP) — это генетическая вариация, при которой последовательность генома изменена одним нуклеотидом ( A , T , C или G ). Белки NET с измененной аминокислотной последовательностью (точнее, миссенс-мутацией ) потенциально могут быть связаны с различными заболеваниями, которые включают аномально высокие или низкие уровни норадреналина в плазме из-за измененной функции NET. NET SNP и возможные ассоциации с различными заболеваниями являются областью внимания многих исследовательских проектов. Существуют данные, указывающие на связь между NET SNP и различными расстройствами, такими как СДВГ [7] [8] психические расстройства, [7] постуральная тахикардия [7] [9] и ортостатическая непереносимость . [7] [9] SNP rs3785143 и rs11568324 были связаны с синдромом дефицита внимания и гиперактивности . [10] Однако до сих пор единственной подтвержденной прямой связью между SNP и клиническим состоянием является связь между SNP, Ala457Pro и ортостатической непереносимостью. [7] До сих пор было обнаружено тринадцать миссенс-мутаций NET. [7]
Эпигенетический механизм (гиперметилирование CpG-островков в области промотора гена NET), который приводит к снижению экспрессии транспортера норадреналина (норэпинефрина) и, следовательно, к фенотипу нарушенного нейронального обратного захвата норадреналина, был вовлечен как в синдром постуральной ортостатической тахикардии , так и в паническое расстройство . [12]
rs5569 — это вариант SLC6A2. [13]
Транспортер норадреналина состоит из 12 трансмембранных доменов (TMD). Внутриклеточная часть содержит амино (- NH
2) группа и карбоксильная (-COOH) группа. Кроме того, между TMD 3 и 4 расположена большая внеклеточная петля. [14] [6] [15] Белок состоит из 617 аминокислот . [14]
NET функционирует для транспортировки синаптически высвобожденного норадреналина обратно в пресинаптический нейрон. До 90% высвобожденного норадреналина будет возвращено обратно в клетку NET. NET функционирует, связывая приток натрия и хлорида (Na + /Cl − ) с транспортом норадреналина. Это происходит в фиксированном соотношении 1:1:1. [16] Как NET, так и транспортер дофамина (DAT) могут транспортировать норадреналин и дофамин. Обратный захват норадреналина и дофамина имеет важное значение для регулирования концентрации моноаминовых нейротрансмиттеров в синаптической щели. Транспортер также помогает поддерживать гомеостатический баланс пресинаптического нейрона. [17]
Норадреналин (NE) высвобождается из норадренергических нейронов, которые иннервируют как ЦНС , так и ПНС . NE, также известный как норадреналин (NA), играет важную роль в контроле настроения, возбуждения, памяти, обучения и восприятия боли. NE является частью симпатической нервной системы . [6] [18] Нарушение регуляции удаления норадреналина NET связано со многими нейропсихиатрическими заболеваниями, которые обсуждаются ниже. Кроме того, многие антидепрессанты и рекреационные наркотики конкурируют за связывание NET с NE. [14]
Транспортировка норадреналина обратно в пресинаптическую клетку возможна благодаря котранспорту с Na + и Cl − . Последовательное связывание ионов приводит к конечному обратному захвату норадреналина. Ионные градиенты Na + и Cl − делают этот обратный захват энергетически выгодным. Градиент создается Na+/K+-АТФазой , которая транспортирует три иона натрия наружу и два иона калия внутрь клетки. [17] NET имеют проводимость, подобную проводимости лиганд-управляемых ионных каналов . Экспрессия NET приводит к активности канала утечки. [16] [17]
NETs ограничены норадренергическими нейронами и не присутствуют на нейронах, которые выделяют дофамин или адреналин. [6] [15] [17] Транспортеры можно найти вдоль тела клетки, аксонов и дендритов нейрона. [6] NETs расположены вдали от синапса, где выделяется норадреналин. Они находятся ближе к плазматической мембране клетки. Для этого требуется, чтобы норадреналин диффундировал из места его выделения к транспортеру для обратного захвата. [17] Транспортеры норадреналина ограничены нейронами симпатической системы и теми, которые иннервируют мозговое вещество надпочечников, легкие и плаценту. [17]
Регуляция функции NET сложна и находится в центре внимания текущих исследований. NET регулируются как на клеточном, так и на молекулярном уровне после трансляции. Наиболее понятные механизмы включают фосфорилирование вторичным посредником протеинкиназой C (PKC). [15] Было показано, что PKC ингибирует функцию NET путем секвестрации транспортера из плазматической мембраны. [19] Аминокислотная последовательность NET показала несколько участков, связанных с фосфорилированием протеинкиназы. [17] Посттрансляционные модификации могут иметь широкий спектр эффектов на функцию NET, включая скорость слияния везикул, содержащих NET, с плазматической мембраной и оборот транспортера. [19]
Ортостатическая непереносимость (OI) — это расстройство вегетативной нервной системы (подкатегория дисавтономии ), характеризующееся появлением симптомов при вставании. Симптомы включают усталость, головокружение, головную боль, слабость, учащенное сердцебиение , беспокойство и измененное зрение. [7] Часто у пациентов наблюдается высокая концентрация норадреналина (NE) в плазме (не менее 600 пг/мл) по отношению к симпатическому оттоку при вставании, что позволяет предположить, что OI является гиперадренергическим состоянием . [7] [9] Обнаружение идентичных сестер-близнецов, у которых обе были OI, предполагает генетическую основу расстройства. [7] [9] Была обнаружена миссенс -мутация в гене NET (SLC6A2), при которой остаток аланина был заменен остатком пролина (Ala457Pro) в высококонсервативной области транспортера. [7] Дефектный NET пациентов имел только 2% активности дикого типа версии гена. [7] Генетический дефект в белке NET приводит к снижению активности NET, что может объяснять аномально высокие уровни NE в плазме при OI. Однако у 40 других пациентов с OI не было той же миссенс-мутации, что указывает на другие факторы, влияющие на фенотип у идентичных близнецов. [7] Это открытие связи с мутациями NET, которые приводят к снижению активности обратного захвата норадреналина и ортостатической непереносимости, предполагает, что неисправные механизмы захвата NE могут способствовать сердечно-сосудистым заболеваниям. [20]
Ингибирование транспортера норадреналина (NET) имеет потенциальное терапевтическое применение при лечении синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), злоупотребления психоактивными веществами , нейродегенеративных расстройств (например, болезни Альцгеймера (БА) и болезни Паркинсона (БП)) и клинической депрессии . [18]
Некоторые антидепрессанты действуют, повышая уровень норадреналина, например , ингибиторы обратного захвата серотонина и норадреналина (SNRI), ингибиторы обратного захвата норадреналина и дофамина (NDRI), ингибиторы обратного захвата норадреналина (NRI или NERI) и трициклические антидепрессанты (TCA). Механизм действия этих лекарств заключается в том, что ингибиторы обратного захвата предотвращают обратный захват серотонина и норадреналина пресинаптическим нейроном , парализуя нормальную функцию NET. В то же время в синапсе поддерживаются более высокие уровни 5-HT , увеличивая концентрацию последних нейротрансмиттеров. Поскольку транспортер норадреналина отвечает за большую часть клиренса дофамина в префронтальной коре [21] , SNRI также блокируют обратный захват дофамина, накапливая дофамин в синапсе. Однако DAT, основной способ транспортировки дофамина из клетки, может работать над снижением концентрации дофамина в синапсе, когда NET заблокирована. [22] В течение многих лет основным выбором при лечении расстройств настроения, таких как депрессия, было введение ТЦА, таких как дезипрамин (Norpramin), нортриптилин (Arentyl, Pamelor), протриптилин (Vivactil) и амоксапин (Asendin). [18] СИОЗС, которые в основном регулируют серотонин, впоследствии заменили трициклические антидепрессанты в качестве основного варианта лечения депрессии из-за их лучшей переносимости и меньшей частоты побочных эффектов. [23]
Существует множество препаратов для лечения СДВГ. Декстроамфетамин (Декседрин, Декстростат), Аддералл , метилфенидат (Риталин, Метадат, Концерта, Дайтрана) и лисдексамфетамин (Виванс) блокируют реабсорбцию катехоламинов дофамина и норадреналина через переносчики моноаминов (включая NET), тем самым повышая уровень этих нейротрансмиттеров в мозге. Сильный селективный ингибитор обратного захвата норадреналина (NRI), атомоксетин (Страттера), был одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) для лечения СДВГ у взрослых. [24] [25] Роль NET при СДВГ аналогична тому, как он работает для облегчения симптомов депрессии. NET блокируется атомоксетином и повышает уровень NE в мозге. Он может работать для повышения способности человека сосредотачиваться, уменьшать импульсивность и уменьшать гиперактивность как у детей, так и у взрослых с СДВГ. [26]
Кокаин является мощным психостимулятором и, как известно, является одним из наиболее широко используемых веществ в рекреационных целях. [27] Кокаин является неселективным ингибитором обратного захвата переносчиков норадреналина , серотонина и дофамина . Это препятствует всасыванию этих химических веществ в пресинаптическое окончание [27] и позволяет большой концентрации дофамина, серотонина и норадреналина накапливаться в синаптической щели. Считается, что потенциальная зависимость от кокаина является результатом его воздействия на переносчики дофамина в ЦНС, в то время как было высказано предположение, что опасные для жизни сердечно-сосудистые эффекты кокаина могут включать ингибирование NETs в симпатических и вегетативных синапсах ЦНС. [28]
Амфетамины оказывают влияние на уровень норадреналина , аналогичное влиянию кокаина , поскольку оба они повышают уровень NE в мозге. [29] Амфетаминоподобные препараты являются субстратами для транспортеров моноаминов , включая NET, которые вызывают изменение направления транспорта нейротрансмиттеров. [17] [30] Амфетамины вызывают большое накопление внеклеточного NE. [29] Высокие уровни NE в мозге объясняют большинство глубоких эффектов амфетаминов, включая бдительность и анорексию, локомоторные и симпатомиметические эффекты. [29] Однако эффекты, которые амфетамины оказывают на мозг, медленнее, но длятся дольше, чем эффекты кокаина на мозг. [29] МДМА (3,4-метилендиоксиметамфетамин или «экстази») — амфетамин с широким рекреационным использованием. Исследование показало, что ингибитор NET ребоксетин снижает стимулирующее действие МДМА на людей, что демонстрирует решающую роль NET в сердечно-сосудистых и стимулирующих эффектах МДМА. [31]
Роль NET во многих расстройствах мозга лежит в основе важности понимания (дис)регуляции транспортера. Полная модель белков, которые ассоциируются с транспортером, будет полезна при разработке лекарственных средств для таких заболеваний, как шизофрения , аффективное расстройство и вегетативные расстройства. Недавно обнаруженные механизмы NET, включая способность действовать обратимо и как ионный канал, предоставляют другие области исследований. [15] [17]
Роль NE при шизофрении до конца не изучена, но она стимулировала исследования в этой области. [32] [33] [34] [35] Единственная связь, которая была понята исследователями, заключается в том, что существует положительная корреляция между повышенными уровнями NE в мозге и спинномозговой жидкости (CSF) и активностью шизофрении. [32] [33] [34] [35] В одном исследовании было показано, что клонидин , препарат, используемый для лечения таких заболеваний, как СДВГ и высокое кровяное давление, вызывает значительное снижение уровня MHPG (3-метокси-4-гидроксифенилгликоля) в плазме, метаболита NE, в нормальной контрольной группе, но не в группе пациентов с шизофренией. [34] Это говорит о том, что при шизофрении альфа-2-адренергический рецептор , пресинаптический ингибиторный рецептор, может быть менее чувствительным по сравнению с нормально функционирующими альфа-2-рецепторами и, таким образом, связан с повышенными уровнями NE при этом расстройстве. [34] Помимо повышенных уровней NE в мозге и спинномозговой жидкости, повышенные уровни MHPG также связаны с диагнозом шизофрении. [35] Нарушенная регуляция NE при шизофрении является областью интереса для исследователей, и исследования по этой теме все еще продолжаются. [34] [35]
С помощью метода позитронно-эмиссионной томографии было проведено выборочное исследование NET. 11C ME@HAPTHI и 18F-MeNER являются двумя селективными радиоактивными метками NET для ПЭТ-визуализации. [36] Флуоресцентные субстраты для транспортера также могут использоваться для мониторинга скорости транспортера в изолированных органах или тканях, [37] [38], хотя они не подходят для клинической визуализации.