學習重點 區分離子通道型、G蛋白耦合型、酵素連結型與細胞內受體,掌握各類代表配體。 熟記GPCR具有7個跨膜區段,以及Gs、Gi、Gq與Gt的效應酵素。 辨認GABA-A與GABA-B、nicotinic與muscarinic、V1與V2的差別。 掌握insulin、TGF-β、ANP與EPO所啟動的不同訊息路徑。 正確配對omalizumab、flumazenil、procaine及citalopram的作用標的。 核心觀念 一、受體類型與位置 類型訊息傳遞方式代表 離子通道型位於細胞膜,配體結合直接改變通道開啟,使離子流動Nicotinic ACh、GABA-A、glycine、NMDA、AMPA、5-HT3 G蛋白耦合受體(GPCR)位於細胞膜,經G蛋白調控酵素或離子通道腎上腺素α與β、muscarinic、dopamine、histamine、opioid、AT1、GABA-B 酵素連結型位於細胞膜,受體本身具有酵素活性,或與胞內激酶連結Insulin、EGF、PDGF、TGF-β、ANP、EPO受體 細胞內受體位於細胞質或細胞核,配體與受體結合後,直接調控DNA特定反應元件的轉錄類固醇激素、thyroid hormone、vitamin D 直接訊息傳遞不需酵素參與的典型是nicotinic ACh受體:通道開啟造成骨骼肌細胞膜去極化,進而引發收縮。這是指受體直接開啟通道的步驟,不代表後續整個收縮過程都沒有酵素參與。α1與β1的典型路徑則分別經PLC與adenylyl cyclase;insulin受體具有酪胺酸激酶活性。 二、離子通道型受體與通過離子 Nicotinic ACh、GABA-A、glycine及5-HT3受體均屬五聚體,由5個次單元組成。常見GABA-A受體的組成為2個α、2個β及1個γ次單元。NMDA與AMPA屬不同家族,為四聚體,不能把所有離子通道型受體都記成五聚體。 受體通道特性與作用 Nicotinic ACh陽離子通道,可通過Na⁺與K⁺;一般靜止膜電位下產生去極化 AMPA主要通過Na⁺與K⁺,產生快速興奮作用;Ca²⁺通透性依次單元組成而異 NMDA可通過Ca²⁺、Na⁺與K⁺;靜止時受到Mg²⁺阻塞,去極化可解除阻塞 GABA-A、glycine以Cl⁻傳導為主要考點,成熟神經元中通常產生抑制作用 5-HT3陽離子通道,是5-HT受體中離子通道型的例外 GABA-B屬Gi/o耦合GPCR,間接開啟K⁺通道、抑制Ca²⁺通道,並抑制adenylyl cyclase Benzodiazepine的主要標的是細胞膜上的GABA-A受體。它結合受體上的benzodiazepine位點,在GABA存在時增強作用,典型表現為增加Cl⁻通道開啟頻率。 三、酵素連結型受體的四組配對 受體種類代表配體關鍵路徑 受體酪胺酸激酶Insulin、EGF、PDGF受體及下游蛋白磷酸化;insulin經IRS、PI3K、Akt等訊息促使骨骼肌GLUT4移至細胞膜 絲胺酸/蘇胺酸激酶受體TGF-β經SMAD傳遞訊息 受體型鳥苷酸環化酶ANP產生cGMP 與激酶連結的細胞激素受體EPO受體本身無內在激酶活性,經JAK/STAT傳遞訊息 rHuEPO主要經JAK/STAT促進紅血球生成相關反應,辨識時不要配成PKA、PKC或AMPK。ANP作用於膜上的鳥苷酸環化酶受體;NO則作用於細胞內的可溶性鳥苷酸環化酶。 四、細胞內受體與直接調控DNA Estradiol/estrogen、testosterone/androgen、glucocorticoid、thyroid hormone與vitamin D的典型受體均屬細胞內受體。受體可分布於細胞質或細胞核,且可能在兩者間移動;不要把所有類固醇受體一律限定在細胞質。 Vitamin D、corticosteroids與thyroid hormone可藉配體-受體複合物直接調控DNA特定序列。Insulin受體位於細胞膜,即使下游可影響基因表現,也不是由insulin-受體複合物直接結合DNA。 ACTH、angiotensin II、insulin與norepinephrine的典型作用受體位於細胞膜。其中ACTH是Gs耦合GPCR,angiotensin II的AT1受體是Gq耦合GPCR。 五、GPCR結構與G蛋白亞型 GPCR具有7個跨膜區段(7-TM);與其耦合的G蛋白則由α、β、γ三個次單元組成。Gα結合GTP時活化,將GTP水解為GDP後關閉訊息。 亞型主要訊息路徑常考受體 Gs活化adenylyl cyclase→cAMP增加→PKAβ1、β2、β3、D1、H2、V2、PTH、glucagon、ACTH Gi/o抑制adenylyl cyclase→cAMP減少;亦可調控K⁺及Ca²⁺通道α2、M2、D2、5-HT1A、μ/κ/δ opioid、GABA-B Gq活化PLC→IP3與DAG;IP3促進胞內儲存Ca²⁺釋出,DAG參與活化PKCα1、5-HT2、M1、M3、H1、V1、AT1 Gt活化cGMP phosphodiesterase→cGMP減少Rhodopsin Dopamine、histamine及enkephalin所作用的典型受體均屬GPCR;testosterone則作用於細胞內的androgen受體。Nicotinic是離子通道型,muscarinic才是GPCR。 六、把訊息路徑連到生理作用 腎臟V2:Gs→cAMP→促使aquaporin-2移至集尿管管腔膜,增加水分再吸收。血管V1則經Gq促進收縮。 PTH:cAMP是調控鈣、磷平衡的重要訊息路徑。 心臟β1:cAMP增加,經PKA增加Ca²⁺流入及調控鈣處理,提升心肌收縮力。 肝臟β受體:cAMP增加,經PKA及phosphorylase kinase促進glycogen phosphorylase活化,增加肝醣分解。 血管α1:主要位於突觸後,經Gq-PLC-IP3/DAG增加胞內Ca²⁺,引起收縮。 α2:常見於突觸前交感神經末梢,經Gi產生負回饋,抑制norepinephrine釋放;也存在於其他位置。 七、常見藥物作用標的 藥物正確機轉 Omalizumab抗IgE單株抗體,結合游離IgE,阻止其與肥大細胞及嗜鹼性球上的FcεRI結合 Flumazenil競爭性拮抗GABA-A受體上的benzodiazepine結合位點 Procaine、lidocaine阻斷電位門控Na⁺通道,抑制動作電位傳導 Citalopram屬SSRI,抑制血清素轉運體SERT,減少血清素再回收 常考陷阱 「GABA-B是Cl⁻通道」:錯。GABA-A是離子通道型,GABA-B是GPCR。 「7個跨膜區段就是7個次單元」:錯。跨膜區段與次單元數是不同概念;五聚體也不能套用到所有離子通道受體。 「Nicotinic或AMPA只能通過Na⁺」:過度簡化;兩者也可通過K⁺。NMDA尤其要記住Ca²⁺通透性。 「β受體使cAMP減少」:錯。典型β受體經Gs使cAMP增加;α1血管收縮則走IP3/DAG。 「V2、H1、5-HT3、rhodopsin都屬Gs」:錯。依序是Gs、Gq、離子通道型、Gt。 「Insulin複合物直接結合DNA」:錯。須區分下游影響轉錄與受體直接結合DNA。 「TGF-β是酪胺酸激酶受體、EPO走PKA」:皆錯;分別應為絲胺酸/蘇胺酸激酶與JAK/STAT。 藥物錯配:flumazenil不是促進GABA結合;procaine不是促進Na⁺通道開啟;citalopram不是抑制MAO。 記憶口訣 「α一q、α二i、β都s」;M1、M2、M3依序為q、i、q。 「s升、i降cAMP;q走PLC;t降cGMP」。 「H一q、H二s;V一q、V二s;D一s、D二i」。 「GABA-A開陰離子門,GABA-B接G蛋白」。