Кальциевые каналы: взгляд клинического фармаколога

Кальциевые каналы: взгляд клинического фармаколога

Кукес В.Г., Сычев Д.А., Раменская Г.В., Стародубцев А.К.

ММА им. И.М. Сеченова, ИКФ НЦЭГКЛС

Реферат.

Препараты из группы блокаторов медленных кальциевых каналов нашли широкое применение в медицине. Они используются не только в терапии сердечно-сосудистых заболеваний (ИБС, артериальная гипертензия, нарушения ритма), но и в неврологической, гастроэнтерологической практике и в других областях медицины. В последнее время, с получением результатов многоцентровых контролируемых исследований, доказывающих высокую эффективность этой группы препаратов, наступает  своеобразный «ренесанс» блокаторов медленных кальциевых каналов. В связи с этим возрос интерес к кальций-регулирующим структурам клеток, как к потенциальным фармакологическим мишеням более эффективных и безопасных лекарственных средств.

Ключевые слова: кальций, медленные кальциевые каналы, блокаторы меденных кальциевых каналов.

1.Физиологическая роль кальция

     Ионы кальция занимают особое место в поддержании клеточных жизненных процессов. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам (способность селективно связываться со сложными биоорганическими молекулами и изменять их конформацию) они являются наиболее универсальными посредниками, связывающими процессы на поверхности мембраны клетки с внутриклеточными механизмами. Каждая живая клетка тратит значительную часть энергии своего метаболизма на выведение ионов ионы кальция посредством систем специальных кальциевых насосов, поддерживая в состоянии покоя очень низкий их уровень в цитоплазме (порядка 10^–8 М) [1, 10]. Возникающий благодаря этому огромный трансмембранный градиент ионов кальция может с высокой скоростью “впрыскивать” эти ионы внутрь клетки и создавать там кратковременное повышение их концентрации (“кальциевый сигнал”), которое в свою очередь может запускать или модулировать практически все функции клетки. Одной из важнейшей физиологической функцией ионов кальция является обеспечение сопряжения процессов возбуждения и сокращения в гладкомышечных клетках и клетках скелетной мускулатуры. Ионы кальция необходимы также для процессов агрегации тромбоцитов, высвобождения нейромедиаторов, обеспечивают нормальное функционирование эндо- и экзокринных желез и др. [1] Основной структурой, обеспечивающей генерацию кальциевых сигналов, являются специализированные белковые молекулы, встроенные в клеточные мембраны и способные под влиянием внешнего воздействия открывать путь для движения ионов по электрохимическому градиенту – ионные каналы [9, 10].

2.Кальциевые каналы и их роль в сопряжении возбуждения и сокращения

2.1 Классификация кальциевых каналов

     По локализации кальциевые каналы можно разделить на цитоплазматические или сакролеммальные, находящиеся на поверхности цитоплазматической мембраны (сарколеммы) и внутриклеточные. Последние локализуются главным образом в саркоплазматическом ретикулуме (СПР) [7, 8, 9, 17].     

     В свою очередь среди цитоплазматических кальциевых каналов по механизму активации принято различать рецептор-зависимые кальциевые каналы и потенциал-зависимые или вольтаж-зависимые кальциевые каналы [17, 18].

     Рецептор-зависимые кальциевые каналы связаны через систему G-белков с различными рецепторами. После взаимодействия специфического агониста с соответствующим рецептором происходит конформационные изменения самого рецептора, G-белков и наконец рецетор-зависимого кальциевого канала, что ведет к его открытию, входу ионов кальция в клетку и реализации биологического или фармакологического эффекта [17].

     Потенциал-зависимые кальциевые каналы открываются в ответ на деполяризацию цитоплазматической мембраны. Вход ионов кальция через потенциал-зависимые кальциевые каналы после деполяризации происходит медленнее, чем вход ионов натрия через натриевые каналы, поэтому потенциал-зависимые кальциевые каналы еще называют медленными кальциевыми каналами [14]. Для обеспечения кальциевых сигналов особое значение имеют именно потенциал-зависимые кальциевые каналы, открывающиеся под действием изменений мембранного потенциала и обладающие высокой селективностью к ионам кальция. Именно активация этих каналов лежит в основе запуска таких важнейших жизненных функций как сокращение мышечных волокон миокарда, гладкой мускулатуры, поперечно-полосатой (скелетной) мускулатуры, пейсмейкерная активность клеток проводящей системы сердца, выделение медиаторов нервными клетками, секреция ферментов и гормонов экзо- и эндокринными клетками и т.д. [11, 17] Поэтому поиск средств управления функцией кальциевых каналов открывает наиболее эффективные пути для воздействия на соответствующие функции. Потенциал-зависимые кальциевые каналы по своей структуре и электрофизиологическим свойствам делятся на каналы следующих типов [12, 13, 14]:

·  кальциевые каналы L-типа,

·  кальциевые каналы Т-типа,

·  кальциевые каналы Р-типа,

·  кальциевые каналы N-типа,

·  кальциевые каналы R-типа.

     Наиболее хорошо изучены потенциал-зависимые каналы L-типа и Т-типа. Каналы Р-, N-, R-типа являются нейрональными и их физиология и биохимия изучены недостаточно.

     Потенциал-зависимые кальциевые каналы L-типа локализованы на поверхности цитоплазматической мембраны рабочих кардиомиоцитов миокарда, клеток синусового и атриовентрикулярного узлов проводящей системы сердца, клеток гладкой и поперечно-полосатой мускулатуры. Как у же указывалось потенциал-зависимые кальциевые каналы L-типа открываются в ответ на деполяризацию цитоплазматической мембраны. Электрофизиологическими особенностями кальциевых каналов L-типа являются высокий порог (поэтому данный тип кальциевых каналов называют еще высокопороговыми кальциевыми каналами) и медленная инактивация [1]. Основная функция потенциал-зависимых кальциевых каналов L-типа в миокарде, гладкой и поперечно-полосатой мускулатуре является сопряжение процессов возбуждения и сокращения,  в клетках синусового- обеспечение пейсмейкерной активности, в клетках атриовентрикулярного узла- атриовентрикулярное проведение (таблица 1) [16, 21, 25, 26]. Потенциал-зависимые кальциевые каналы L-типа являются фармакологическими мишенями для блокаторов медленных кальциевых каналов производных фенилалкиламина, дигидропиридина и бензотиазепана.