A cAMP szerepe harántcsíkos izom adaptációjában

cAMP általánosan

A Ciklikus Adenozin Monofoszfát (cAMP) a második hírvivő molekulák közé sorolható, azaz olyan hormonok hatásmechanizmusában vesz részt, melyek nem képesek a sejthártyán át a sejtbe bejutni. A második hírvivő molekulákat olyan sejtfelszíni receptor molekulák aktiválják, melyek sejten kívüli részéhez hormon tud kötni, sejten belüli része pedig hormon kötése esetén aktiválja a második hírvivő rendszert. ábra1

A cAMP a sejtplazmában keletkezik az adenozin trifoszfát nevű molekulából, adenilát cikláz enzim hatására. Az adenilát cikláz enzim aktiválását az adenilát cikláz stimuláló G fehérje kapcsolt receptorok végzik, ugyanakkor megtalálhatóak adenilát cikláz inhibitorikus G fehérjék is, melyek az adenilát cikláz enzim aktiválását gátolják, és ezen keresztül csökkentik a sejtben lévő cAMP mennyiséget. A májsejtekben található adenilát cikláz erősebben válaszol a glukagon hormon hatására, míg az izomban az adrenalin hatása kifejezettebb. A cAMP lebontását a foszfodiészteráz enzim végzi adenozin monofoszfáttá. ábra2 ( *milyen ábra 2?? )

Izomadaptáció

A cAMP ioncsatornákra gyakorolt hatása

Hipotézis

A cAMP koncentrációjának emelése növeli a vázizom erejét. Ezen állítás igazolásának céljából Reading SA, Murrant CL és Barclay JK végeztek el egy kísérletet, melynek menetét röviden ismertetjük: Egérből származó m. soleus-át és m. extensor digitorum longus-át preparálták ki, és ezeket a vizsgálathoz isoproterenol, illetve dcAMP (N6,2'-O-dibutyryladenosine 3':5'-cyclic monophosphate) jelenlétében készítették elő. Előbbi a katekolaminok közé tartozó ß-adrenerg agonista hormonhatású anyag, utóbbi egy membránpermeábilis cAMP-analóg vegyület. Ezeket a hatóanyagokat mind Krebs-Henseleit bikarbonát pufferben oldva, 27 °C-on alkalmazták. Az izmokat a kísérlet során egymás után 50-szer stimulálták, és minden stimuláció közt fél perc telt el. Ennek eredményeként izometriás tetániás összehúzódás jött létre. A kontrakciók hatására 25 perc után jelentős erőnövekedés volt tapasztalható az izompreparátumoknál. Amelynél isoproterenolt használtak, annál a következő eredmények születtek: soleus: 2.5% +/- 1.1%; ext.dig.longus: 13.8% +/- 2.0%, és a dcAMP-kezelt minta pedig az alábbi eredményt mutatta: soleus: 2.3% +/- 0.5%; ext.dig. longus: 10.9% +/- 1.9%. Mindezekhez természetesen mintaként készíteniük kellett egy pusztán Krebs-Henseleit bikarbonát puffert tartalmazó kontrollt, melynek a kísérleti eredményei: soleus: 0.0% +/- 0.2%; ext.dig. longus: -2.5% +/- 0.7%. Hogy a hipotézist alátámaszthassák vagy cáfolhassák, le kellett rántaniuk a leplet a Ca2+ izomban betöltött szerepének hatásáról. Erősítették, illetve gyengítették a sarcolemma L-típusú Ca2+-függő csatornáit Bay K-val (5.6 x 10-6 mol), illetve diltiazem hidroklorid-dal (dilt) (10-4 mol). Ezt követően koffeinnel (2 x 10-3 mol) növelték, dantrolennel (4.2 x 10-7 mol) csökkentették a sarcoplasmaticus retukulumból a Ca2+-felszabadulást.

A dcAMP m.soleusba való adagolásának köszönhetően bekövetkező Ca2+-mozgósítás jelentős erőnövekedést eredményezett az izomban a kontrollal szemben (kontroll: 2.3% +/- 0.4%; Bay K: 4.0% +/- 1.0%; dilt: 52.3% +/- 3.6%; caffeine: 2.3% +/- 0.7%; dant: 6.0% +/- 2.0%; dilt + dant: 55.0% +/- 23.0%). Szintén erőnövekedés volt tapasztalható a kontrollhoz képest, amikor ugyanezt a lépést a m.ext.dig.longus-szal is elvégezték (kontroll: 13.7% +/- 1.9%; Bay K: 17.0% +/- 4.0%; dilt: 170.0% +/- 40.0%; caffeine: 23.0% +/- 4.0%; dant: 72.0% +/- 10.0%; dilt + dant: 54.0% +/- 14.0%). Ennélfogva igazolható (Reading SA, Murrant CL, Barclay JK), hogy a cAMP pozitív inotróp hatása fennáll az emlősök vázizmainak mind gyors, mind lassú összehúzódása esetén a Ca2+ SR-be áramlásának normál, és a megváltoztatott működése mellett is.

CREB

A cAMP - adenosin út

Felhasznált irodalom

Reading SA, Murrant CL, Barclay JK: Increased cAMP as a positive inotropic factor for mammalian skeletal muscle in vitro. Department of Human Biology and Nutritional Sciences, University of Guelph, ON, Canada.

Berdeaux R, Stewart R.: cAMP signaling in skeletal muscle adaptation: hypertrophy, metabolism, and regeneration. Department of Integrative Biology and Pharmacology, University of Texas Health Science Center at Houston, Houston, TX, USA. Rebecca.berdeaux @ uth.tmc.edu

Fredsted A, Gissel H, Ortenblad N, Clausen T.: Effects of β₂-agonists on force during and following anoxia in rat extensor digitorum longus muscle. Department of Biomedicine, Aarhus University, Denmark. af @ fi.au.d

A Gödecke, Marshall (2007), Chiavegatti et al. (2008: cAMP: fuel for extracellular adenosine formation? Br J Pharmacol. 2008 March; 153(6): 1087–1089. Published online 2008 February 11. doi: 10.1038/bjp.2008.7

Chiavegatti T, Costa VL Jr, Araújo MS, Godinho RO: Skeletal muscle expresses the extracellular cyclic AMP-adenosine pathway. Department of Pharmacology, Universidade Federal de São Paulo-Escola Paulista de Medicina, Rua Três de Maio, São Paulo, SP, Brazil.

""Stewart R, Flechner L, Montminy M, Berdeaux R.: CREB is activated by muscle injury and promotes muscle regeneration. Department of Integrative Biology and Pharmacology, University of Texas Health Science Center at Houston, Houston, Texas, United States of America.""