478
www.postepybiochemii.pl
Kinga Kuśmirowska
*
Antoni Kowalski
Elżbieta Rębas
Zakład Neurochemii Molekularnej, Katedra
Biochemii Medycznej, Uniwersytet Medyczny
w Łodzi, Łódź
*
Zakład Neurochemii Molekularnej, Katedra
Biochemii Medycznej, Uniwersytet Medyczny
w Łodzi, ul. Mazowiecka 6/8, 92-215 Łódź; tel.:
(42) 272 5684, e-mail: kinga.kusmirowska@e.
umed.lodz.pl
Artykuł otrzymano 30 lipca 2012 r.
Artykuł zaakceptowano 24 września 2012 r.
Słowa kluczowe: angiotensyna II, angiotensy-
na 1-7, GABA , receptor AT1, AT2
Wykaz skrótów: AGT — angiotensynogen;
Ang I — angiotensyna I; Ang II — angioten-
syna II; Ang III — angiotensyna III; Ang IV —
angiotensyna IV; Ang 1-7 — angiotensyna 1-7;
Ang 1-9 — angiotensyna 1-9; GABA — kwas
γ-aminomasłowy; RAS — system renina-an-
giotensyna
Podziękowanie: Praca powstała w trakcie re-
alizacji projektu badawczego nr 502-03/6-086-
02/502-64-036 Uniwersytetu Medycznego w
Łodzi.
Angiotensyny jako neuromodulatory
STRESZCZENIE
W
yróżnia się dwa układy renina-angiotensyna: obwodowy (centralny) biorący udział w
regulacji ciśnienia krwi oraz tkankowy, którego funkcje nie są jeszcze w pełni pozna-
ne. Wiadomo jednak, że układ ten uczestniczy w takich procesach jak wzrost, proliferacja i
różnicowanie komórek. Tkankowy układ występuje m.in. w ośrodkowym układzie nerwo-
wym, gdzie moduluje działanie niektórych neuroprzekaźników. Jednym z nich jest kwas
γ-aminomasłowy (GABA). Obszarami mózgu, w których występują zarówno GABA jak i an-
giotensyny, są: jądro przykomorowe podwzgórza, jądro pasma samotnego oraz dogłowowy
brzuszno-boczny obszar rdzenia przedłużonego, zaangażowane między innymi w regulację
ciśnienia krwi. Innymi przekaźnikami, na działanie których wpływają angiotensyny są ade-
nozyna i dopamina. Korzystne działanie adenozyny może być silniejsze dzięki obecności
angiotensyn. Potwierdzać to może współwystępowanie receptorów dla obu związków. An-
giotensyny wpływają również na działanie dopaminy (DA), m.in. pobudzając neurony ją
syntetyzujące. W niniejszym artykule przedstawiono dostępne informacje dotyczące udziału
angiotensyn w procesach zachodzących w komórkach mózgu i związanych z neuroprzekaź-
nictwem. Nie wszystkie mechanizmy można dokładnie opisać, ponieważ wiele kwestii po-
zostaje nadal niejasnych i wymagane są dalsze badania.
WPROWADZENIE
Angiotensyna II jako peptyd biologicznie aktywny została poznana pod ko-
niec XIX wieku, natomiast cały układ renina-angiotensyna (RAS, ang. renin an-
giotensin system) bliżej zbadano dopiero w połowie XX wieku. RAS jest to enzy-
matyczna kaskada, dzięki której nieaktywny angiotensynogen przekształcany
jest do angiotensyny II, a następnie do krótszych peptydów angiotensynowych
[1-3]. Ostatnio do RAS zalicza się także receptory dla peptydów angiotensyno-
wych. Podstawową funkcją obwodowego (centralnego) RAS jest regulacja ciśnie-
nia krwi oraz gospodarki wodno-elektrolitowej. Jednak nie wszystkie funkcje i
mechanizmy działania peptydów z rodziny angiotensyn zostały opisane. Wia-
domo obecnie, że angiotensyny powstają w większości tkanek, w tzw. lokalnych
(tkankowych) systemach RA, dzięki którym uczestniczą w takich procesach jak
wzrost, proliferacja, różnicowanie, migracja i apoptoza. Istnieje zależność po-
między działaniem angiotensyn a hormonami, czynnikami wzrostu i związkami
zaangażowanymi w procesy zapalne. Opisana też została rola tkankowych sys-
temów renina-angiotensyna w procesie nowotworzenia [4]. Ustalono także, że
angiotensyny wykazują aktywność m.in. w ośrodkowym układzie nerwowym
(OUN), głównie dzięki występowaniu w mózgu tkankowego (lokalnego) ukła-
du renina-angiotensyna, który posiada wszystkie elementy występujące w ob-
wodowym układzie [5,6]. Tkankowy i obwodowy RAS w mózgu są częściowo
od siebie zależne. Krążące angiotensyny wpływają na OUN poprzez narządy
okołokomorowe, do których zalicza się: pole najdalsze, narząd naczyniówkowy
blaszki krańcowej, narząd podsklepieniowy. Wpływ ten jest możliwy dzięki wy-
stępowaniu niepełnej bariery krew-mózg, co wynika z obecności naczyń włoso-
watych okienkowych. W narządach okołokomorowych występują w wysokim
zagęszczeniu receptory AT1, co świadczyć może o integracji mózgowego syste-
mu renina-angiotensyna z obwodowym [7,8]. Rolą Ang II w mózgu jest modulo-
wanie aktywności neuronalnej, zapoczątkowanej zmianami w funkcjonowaniu
kanałów błonowych i w przepływie jonów. Zmiany te odnoszą się do obszarów
mózgu odpowiedzialnych za kontrolowanie ciśnienia krwi [6].
POWSTAWANIE ANGIOTENSYN
Prekursorowym związkiem systemu renina-angiotensyna jest nieaktywny
biologicznie angiotensynogen (AGT), globularna glikoproteina, której ludzka
forma składa się z 452 reszt aminokwasowych [8,9]. Przez wiele lat uważano,
że istnieje tylko jeden szlak przemiany AGT, który polega na przekształcaniu
angiotensynogenu do angiotensyny I. Ustalono, że angiotensyny oprócz właści-
wości endokrynnych, wykazują działanie również para- i intrakrynne. Cały czas
Postępy Biochemii 58 (4) 2012
479
odkrywane są nie tylko nowe elementy systemów, ale także
nowe funkcje już znanych [10].
W obu typach RAS z angiotensynogenu powstaje angio-
tensyna I (Ang I) (Ryc. 1). Reakcja jest katalizowana przez
reninę, która od końca aminokwasowego odcina fragment
składający się z 10 reszt aminokwasowych (Asp-Arg-Val-
-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu). Ang I jest prekursorem Ang
II, powstającej wskutek odcięcia kolejnych dwóch reszt ami-
nokwasowych (His-Leu) z końca karboksylowego, przez
enzym konwertujący angiotensynę (ACE, ang. angiotensin-
-converting enzyme). Ang II uważana jest za główny efektor
całego systemu [10]. Kolejny związek to Ang III odpowiada-
jąca między innymi za zwężenie naczyń krwionośnych oraz
uwalnianie aldosteronu. Powstaje ona z Ang II poprzez
odcięcie jednej reszty aminokwasowej (Asp) przez amino-
peptydazę A (APA, ang. aminopeptidase A). Odcięcie kolej-
nej reszty (Arg) od Ang III prowadzi do powstania Ang IV.
Enzymem katalizującym tę przemianę jest aminopeptydaza
N [9-11]. Drugi enzym konwertujący angiotensynę (ACE2)
przyczynia się do powstania dwóch metabolitów. Pierwszy,
Ang 1-9, powstaje z angiotensyny I przez odcięcie jednej
reszty aminokwasowej (Leu) z końca karboksylowego. Dru-
gi związek, Ang 1-7, powstający z Ang II, wykazuje działa-
nia przeciwstawne do prekursora [12].
Ostatnią pochodną angiotensynogenu, o której na razie
najmniej wiadomo, jest proangiotensyna 12 (proAng-12).
Jest to peptyd składający się z 12 reszt aminokwasowych
powstający bezpośrednio z angiotensynogenu. Nie pozna-
no jeszcze enzymu katalizującego tę reakcję. Wiadomo, że
proAng-12 może być niezależnym od reniny prekursorem
dla Ang I i Ang II. Enzymami biorącymi udział w powsta-
waniu angiotensyn w tkankowych RAS mogą być chymaza
lub katepsyny. Również inne angiotensyny mogą być wy-
twarzane z proAng-12, produkt przemiany jest zależny od
miejsca powstawania (tkanki) [3,8,9,12].
RECEPTORY ANGIOTENSYN
RECEPTOR AT1
Angiotensyny II i III działają głównie poprzez recepto-
ry AT1 i AT2, sprzężone z białkami G [1]. Prawdopodobnie
istnieje jeszcze jeden receptor dla angiotensyny II, poprzez
który może ona pełnić w mózgu jeszcze niepoznane funk-
cje [13]. Receptor AT1 jest siedmiotransbłonowym białkiem
sprzężonym z białkiem G [1]. Cztery zewnątrzkomórkowe
domeny zawierają reszty cysteinowe mogące tworzyć most-
ki dwusiarczkowe. Jest to ważne miejsce wiążące niebiałko-
wych antagonistów. Po stronie cytoplazmatycznej receptor
jest bogaty w reszty seryny i treoniny, które są potencjal-
nym miejscem fosforylacji dla kilku kinaz (m. in. kinazy
białkowej C). Receptor występuje w komórkach śródbłon-
ka, mięśni gładkich, fibroblastach, monocytach. Obecny
jest także w obszarach mózgu odpowiedzialnych za odczu-
wanie pragnienia i kontrolę sercowo-naczyniową [14]. Po-
przez aktywację receptora AT1, angiotensyny wpływają na
spożycie wody i soli, sekrecję wazopresyny i aldosteronu,
wzrost ciśnienia krwi (poprzez skurcz i zwężenie naczyń
krwionośnych) oraz modulują odruch baroreceptorów [1].
Aktywny receptor pobudza wzrost, proliferację oraz mi-
grację komórek mięśni gładkich w stanach patologicznych
działając szkodliwie [14]. Dzięki aktywacji AT1 uruchamia-
ny jest szereg cytoplazmatycznych szlaków sygnałowych
uzależnionych od typu białka G wiążącego się z receptorem
np. G
q/11
, G
i
, G
12
, G
13
[15]. U gryzoni zidentyfikowano dwa
podtypy AT1a i AT1b, czego nie stwierdzono u ludzi [16].
RECEPTOR AT2
Receptor AT2 jest w 34% homologiczny z receptorem
AT1. Powszechnie występuje w tkankach płodowych, a jego
zawartość spada po urodzeniu i ogranicza się do kilku orga-
nów (np. nadnerczy, mózgu, nerek). Receptor ten ma dzia-
łanie przeciwstawne do AT1, co może zabezpieczać przed
nadmierną stymulacją AT1. AT2 wpływa na ciśnienie krwi
poprzez rozszerzanie naczyń krwionośnych. Działa także
proapoptotycznie i hamuje wzrost komórek, np. w stanach
patofizjologicznych (pełniąc funkcję ochronną) [14]. Obec-
nie prowadzone są badania, które mają potwierdzić udział
tego receptora w naprawie i przebudowie tkanki nerwowej
[17]. Ważną rolę odgrywa cytoplazmatyczna domena znaj-
dująca się na karboksylowym końcu, ponieważ jej usunięcie
obniża wysokie powinowactwo receptora do Ang II [18].
RECEPTOR AT4
Receptor dla angiotensyny IV jest peptydazą regulowaną
insuliną (IRAP, ang. insulin-regulated aminopeptidase), któ-
ra należy do rodziny metalopeptydaz cynkowych. Jest to
białko zawierające część katalityczną po stronie zewnątrz-
-komórkowej. Receptory AT4 znajdują się w sercu, nerkach,
naczyniach krwionośnych, korze nadnerczy. Obecne są tak-
Rycina 1. Powstawanie angiotensyn z angiotensynogenu. Wg [5,11,13] zmody-
fikowany.
480
www.postepybiochemii.pl
że w mózgu i występują w obszarach powiązanych z po-
znawaniem, funkcjami ruchowymi i zmysłami. Substratami
dla IRAP poza oksytocyną i wazopresyną, są neuropeptydy
takie jak dynorfina A, Met-enkefalina, neurokinina A i neu-
romedina. Związanie receptora AT4 z angiotensyną prowa-
dzi do dezaktywacji aminopeptydazy i przedłużenia czasu
życia tych peptydów [19]. Rozmieszczenie w OUN jest nie-
mal identyczne u owiec, małp, świnek morskich i bardzo
podobne do tego u ludzi [20].
RECEPTOR 1-7/MAS
Receptor Mas jest siedmiotransbłonowym białkiem
sprzężonym z białkiem G kodowanym przez protoonko-
gen Mas. W mózgu zlokalizowany jest w hipokampie, cie-
le migdałowym i korze gruszkowatej. Występuje również
w nerkach, śródbłonku naczyń krwionośnych. Białko to
może tworzyć heterodimery z receptorem AT1 i w ten spo-
sób hamować działanie Ang II. Prawdopodobnie jest to fi-
zjologiczny antagonista AT1 [5]. Ang 1-7 poprzez receptor
Mas hamuje proliferację, obniża ciśnienie krwi. W nerkach
zwiększa szybkość filtracji kłębuszkowej oraz indukuje na-
triurezę i diurezę hamując Na
+
/K
+
-ATPazę [12]. Angioten-
syna 1-7 przy udziale receptora działa przeciwzakrzepowo
redukując grubość skrzepu oraz zmniejszając adhezję pły-
tek krwi do kolagenu włókienkowego. Jest to związane z
metabolitami syntazy tlenku azotu (NOS, ang. nitric oxide
synthase) i cyklooksygenaz (COX, ang. cyclooxygenases) [21].
ANGIOTENSYNY W MÓZGU
Układ renina-angiotensyna pełni ważną rolę w kontro-
lowaniu współczulnego układu nerwowego. Angiotensyna
II jest głównym peptydem z rodziny angiotensyn, który
wykazuje aktywność w ośrodkowym układzie nerwowym.
Poprzez aktywację receptorów, uruchamia wiele szlaków
sygnałowych, w których biorą udział m.in. fosfolipazy C, D,
A2 oraz kinaza białkowa C [22]. Receptory AT1 i AT2 wy-
stępują powszechnie w różnych regionach mózgu (Tab. 1).
Niezależnie od miejsca powstawania angiotensyna II dzia-
ła poprzez receptory AT1 w narządach okołokomorowych
i jest neuromodulatorem w kilku obszarach podwzgórza i
rdzenia kręgowego, które są zaangażowane w regulację au-
tonomiczną i endokrynną [1] oraz m.in. regulację ciśnienia
krwi. Wiele z działań angiotensyn związane jest z obecno-
ścią neuroprzekaźników, takich jak GABA, dopamina czy
adenozyna.
ANGIOTENSYNA II A GABA
Kwas g-aminomasłowy (GABA) jest głównym hamu-
jącym neuroprzekaźnikiem w ośrodkowym układzie ner-
wowym. GABA łączy się z trzema rodzajami receptorów.
Jonotropowy receptor GABA
A
wrażliwy na bikukulinę,
występuje powszechnie w OUN. Receptor GABA
C
również
należy do receptorów jonotropowych i występuje przede
wszystkim w siatkówce oka. Jest wrażliwy na bikukulinę
i baklofen. Obydwa receptory są kanałami dla jonów chlor-
kowych i wywołują szybką odpowiedź w wyniku hiperpo-
laryzacji błony. GABA
B
jest receptorem metabotropowym,
wrażliwym na baklofen [23] i wytwarza wolną odpowiedź
[7]. Receptor ten sprzężony jest z białkiem G, które ułatwia
otwarcie kanałów potasowych, prowadząc do wypływu K
+
,
bądź do blokowania czynności kanałów wapniowych [24].
JĄDRO PRZYKOMOROWE PODWZGÓRZA
Jądro przykomorowe podwzgórza (PVN, ang. paraventri-
cular nucleus of the hypothalamus) składa się z trzech rejonów
wielkokomórkowych i pięciu drobnokomórkowych. Neu-
rony z rejonów wielkokomórkowych przekazują sygnał
do płata tylnego przysadki mózgowej i są zaangażowane
w produkcję hormonów [25]. Sygnał z neuronów PVN jest
przesyłany do dogłowowego brzuszno-bocznego obszaru
rdzenia przedłużonego (RVLM, ang. rostral ventrolateral me-
dulla) i neuronów pośrednio-bocznych rdzenia kręgowego
(IML, ang. intermediolateral cell column) [26]. Pobudzenie
może powodować spadek ciśnienia krwi oraz spadek ak-
tywności współczulnej nerwów nerkowych. Funkcje jądra
przykomorowego podwzgórza zależą od oddziaływania
między pobudzającymi i hamującymi neuroprzekaźnikami.
Informacje dotyczące stanu sercowo-naczyniowego ciała
docierają do PVN poprzez jądro pasma samotnego (NTS,
ang. nucleus tractus solitarius), które jest miejscem zakończe-
nia włókien nerwowych powstających z wielu receptorów
sercowo-naczyniowych, np. sercowo-płucnych, barorecep-
torów i chemoreceptorów. Dokładne miejsce przesyłania
sygnału z NTS do PVN jest nieznane. Można przypuszczać,
że są to presynaptyczne drobnokomórkowe neurony i/lub
GABAergiczne interneurony, ponieważ badania wykazały
ich obecność w głowach rogu tylnego i bocznych regionach
Rycina 2. Wpływ toksyny krztuścowej na funkcjonowanie receptora AT1 sprzę-
żonego z białkiem G
i/o
. a) Receptor AT1 funkcjonuje prawidłowo zwiększając
uwalnianie GABA. Prowadzi to do zwiększenia częstotliwości IPSP. b) Zahamo-
wanie uwalniania GABA w obecności toksyny krztuścowej.
Postępy Biochemii 58 (4) 2012
481
drobnokomórkowych jądra przykomorowego podwzgórza.
Aksony tych komórek przekazują sygnał do różnych tkanek
końcowych i współczulnych zwojów nerwowych, np. rdze-
nia nadnerczy, nerek, zwoju szyjnego górnego oraz GABA-
-ergicznych interneuronów otaczających te rejony [25].
GABA jest głównym neuroprzekaźnikiem w PVN, dla-
tego przypuszcza się, że zmniejszenie wpływu GABA na
współczulne neurony regulujące w PVN, leży u podstaw
wzrostu aktywności nerwów współczulnych (SNA, ang.
sympathetic nerve activity) w nadciśnieniu i niewydolności
serca [22]. Ang II pobudza neurony projektujące poprzez
hamowanie napływu GABA, nie powoduje jednak zwięk-
szenia poziomu glutaminianu [1,27]. Prawdopodobnym
miejscem działania Ang II jest presynaptyczne zakończenie
neuronów GABAergicznych. Podanie angiotensyny powo-
duje wzrost aktywności neuronów taki sam jak obserwowa-
ny po podaniu bikukuliny (antagonisty receptorów GABA).
Jednak jednoczesne podanie obydwu związków nie dopro-
wadza do pobudzenia neuronów [22,27].
Angiotensyna hamuje postsynaptyczne potencjały ha-
mujące (IPSPs, ang. inhibitory postsynaptic potentials) kwasu
γ-aminomasłowego, w sposób zależny od stężenia. Supre-
sja ta jest całkowicie znoszona przez losartan, antagonistę
receptora AT1. Natomiast nie ma na to wpływu antagoni-
sta receptora AT2 (PD123319), co sugeruje, że AT2 nie ma
wpływu na działanie GABA [27]. Receptory angiotensyny
II są sprzężone z różnymi białkami G. Zastosowanie tok-
syny krztuścowej (PTX, ang. pertussis toxin) spowodowało,
że Ang II nie zmniejszyła częstotliwości IPSPs, co sugeruje,
że z AT1 sprzężone jest białko G
i/o
wrażliwe na PTX
(Ryc.
2) [1].
Ważną rolę w działaniu GABA odgrywają też reaktyw-
ne formy tlenu. Pobudzenie receptora AT1 stymuluje oksy-
dazę NADPH tworzącej rodnik ponadtlenkowy. Zastoso-
wanie mimetyku dysmutazy ponadtlenkowej (MnTBAP),
powoduje całkowite zniesienie hamującego wpływu Ang
II na presynaptyczne uwalnianie GABA. Sposób w jaki re-
aktywne formy tlenu (RFT) wpływają na uwalnianie GABA
nie został jeszcze poznany. W proces ten mogą być zaanga-
żowane różne białka. Przypuszcza
się, że może to być białko SNAP-
25, które jest odpowiedzialne za
endocytozę neurotransmiterów,
bądź białko G
i/o
[1]. Nie można
wykluczyć, że mechanizm jest
podobny do zachodzącego w
komórkach mięśni gładkich na-
czyń (VSMC, ang. vascular smooth
muscle cells), gdzie jak wiadomo
białka G biorą udział w produk-
cji reaktywnych form tlenu. W
aktywację oksydazy przez Ang II
zaangażowane jest wiele szlaków.
W VSMC angiotensyna II aktywu-
je kinazę białkową C (PKC, ang.
protein kinase C), co wywołuje po-
budzenie oksydazy i produkcję
H
2
O
2
(Ryc. 3). Nadtlenek wodoru
aktywuje kinazę tyrozynową Src,
która prowadzi do transaktywacji
receptora czynnika wzrostu naskórka (EGFR, ang. epidermal
growth factor receptor). Następnie dochodzi po pobudzenia
kinazy 3-fosfatydyloinozytolu (PI3-K, ang. phosphoinositide
3-kinase), która wytwarza fosfatydyloinozytolo- 3,4,5-trój-
fosforan (PIP3, ang. phosphatidylinositol (3,4,5)-trisphosphate).
PIP3 przekształca Rac do jego formy wiążącej GTP. Białko
Rac wiążące GTP najprawdopodobniej wiąże się z oksydazą
NADPH powodując powstawanie RFT [28].
JĄDRO PASMA SAMOTNEGO
Jądro pasma samotnego (NTS, ang. nucleus tractus solita-
rius) uważane jest za ważne centrum integrujące wiele in-
formacji docierających do mózgu z całego organizmu [29].
Jest regionem mózgu kontrolującym m.in. ciśnienie tętnicze
i aktywność współczulnego systemu nerwowego.
W jądrze pasma samotnego, w którym GABA jest silnym
modulatorem neuronów, obserwuje się dużą gęstość recepto-
rów GABA
A
i GABA
B
. Receptor GABA
B
odgrywa ważną rolę
w funkcjonowaniu baroreceptorów. Długotrwałe podawanie
angiotensyny II selektywnie zwiększa syntezę receptora GA-
BA
B
, co może przyczyniać się do rozwoju nadciśnienia poprzez
hamowanie odruchów baroreceptorów [30]. Wzrost ekspresji
genu gbr 1 (gen receptora GABA
B
) wywołany obecnością Ang
II, potwierdzono zarówno poprzez ciągłe podawanie in vivo,
jak i przez traktowanie hodowli komórkowej neuronów NTS
[31]. Region promotorowy genu gbr 1 zawiera kilka sekwencji
wiążących czynniki transkrypcyjne, m.in. białko wiążące się z
elementem odpowiedzi na cAMP (CREB, ang. cAMP-response
element binding protein), czynnik transkrypcyjny USF (ang. depo-
larization-sensitive upstream stimulatory factor), czynnik aktywu-
jący czynnik transkrypcyjny 4 związany z CREB ATF 4 (ang.
CREB-related factor activating transcription factor-4). Wykazano,
że angiotensyna zwiększa aktywność PI-3K, która jest zaan-
gażowana w regulację ekspresji kilku genów w neuronach
poprzez fosforylację CREB. Dlatego możliwe jest, że wzrost
ekspresji genu receptora GABA
B
jest związany z aktywacją PI-
-3K. Z drugiej strony podobne działanie regulujące aktywność
genów na drodze fosforylacji wykazuje białko Rho, również
podlegające wpływom angiotensyny [31].
Rycina 3. Produkcja RFT pod wpływem Ang II. Wg [22] zmodyfikowane.
482
www.postepybiochemii.pl
DOGŁOWOWY BRZUSZNO-BOCZNY
OBSZAR RDZENIA PRZEDŁUŻONEGO
Kolejnym obszarem mózgu odpowiedzialnym za kontro-
lę współczulnej aktywności naczynioruchowej oraz ciśnie-
nia krwi jest dogłowowy brzuszno-boczny obszar rdzenia
przedłużonego (RVLM, ang. rostral ventrolateral medulla).
Neurony RVLM przesyłają sygnał bezpośrednio do neuro-
nów przedzwojowych w rdzeniu kręgowym. Są także waż-
nym składnikiem centralnej ścieżki pośredniczącej w odpo-
wiedzi odruchowej na pobudzenie m.in. chemoreceptorów
i baroreceptorów [32,33]. Na funkcjonowanie neuronów
RVLM wpływają neuroprzekaźniki, takie jak glutaminian
i GABA. Również angiotensyna II oddziałuje na tą część
mózgu, dowodem czego jest duża gęstość receptorów AT1
i AT2 [34].
Angiotensyna II może wykazywać przeciwstawne
działanie zależne od warunków fizjologicznych. Przy
niedotlenieniu powoduje zahamowanie współczulnych
neuronów RVLM. Podanie kandesartanu (antagonisty
receptora AT1) wywołuje wzrost aktywności współczul-
nych nerwów nerkowych (RSNA, ang. renal sympathetic
nerve activity) i średniego ciśnienia tętniczego (MAP, ang.
mean arterial pressure). Natomiast zablokowanie recepto-
rów GABA
A
bikukuliną i podanie kandesartanu wywo-
łuje spadek RSNA i MAP. Oznacza to, że w warunkach
niedotlenienia GABA maskuje pobudzające działanie
Ang II. Dokładny mechanizm działania nie jest znany
[35,36]. Przypuszcza się jednakże, że podobnie jak w
innych częściach mózgu, pomocny może tu być tlenek
azotu. Zaobserwowano, że przy niedotlenieniu docho-
dzi do zwiększonej aktywacji receptora AT1, co podnosi
produkcję NO. Powoduje to mniejsze pobudzenie neuro-
nów na skutek większego wypływu GABA. Aktywacja
receptora AT1 i uwolnienie NO może poważnie wpływać
na limitowanie współczulnie pobudliwej odpowiedzi na
niedotlenienie [33]. Neurony GABAergiczne mogą zna-
cząco wpływać na angiotensynę II, równoważąc jej dzia-
łanie pobudzające. Świadczy o tym fakt, że angiotensyna
zmniejsza ciśnienie krwi i aktywność neuronów współ-
czulnych u szczurów z prawidłowym ciśnieniem, dopie-
ro po podaniu antagonisty receptorów GABA
A
[34].
ANGIOTENSYNA 1-7 A GABA
Angiotensyna 1-7 (Ang 1-7) powstaje na skutek przecię-
cia angiotensyny I przez endopeptydazę prolinową, bądź
przez odcięcie reszty fenyloalaninowej z angiotensyny II
przez karboksypeptydazę P. Na początku XXI wieku od-
kryto jeszcze jeden enzym biorący udział w przekształ-
caniu angiotensyny II do angiotensyny 1-7, mianowicie
enzym konwertujący angiotensyny ACE2 [5,6]. W mózgu
Ang 1-7 pełni funkcje związane z kontrolą sercowo-naczy-
niową, dlatego też występuje w PVN, RVLM i NTS. Jej stę-
żenie w podwzgórzu jest porównywalne do Ang I i Ang II.
Angiotensyna 1-7 posiada własny receptor Mas, również
należący do receptorów związanych z białkiem G [4,37].
Jak do tej pory pojawiło się niewiele doniesień opisują-
cych wzajemne oddziaływania pomiędzy Ang1-7 a GABA.
Wiadomo jednak, że Ang 1-7 podwyższa wypływ GABA
z komórek prążkowia. Stragier i wsp. [38], na podstawie
przeprowadzonych badań, odkrył, że wpływ angiotensy-
ny 1-7 nie zachodził przy udziale receptorów AT1 i AT2,
ponieważ obecność ich antagonistów nie blokowała wzra-
stania poziomu GABA. Prawdopodobnie odbywało się to
poprzez receptor Mas. Dokładny mechanizm nie jest jesz-
cze poznany.
Tabela 1. Występowanie receptorów Ang II w mózgu (na postawie [5] zmody-
fikowane).
Obszar mózgu
Receptor
AT1
AT2
Hipokamp
Zakręt zębaty
Podkładka
Pole CA1
Pole CA2
Pole CA3
+
+
+
+
+
+
–
+
+
+
Ciało migdałowate
Jądro środkowe
Jądro przyśrodkowe
Jądro podstawno–boczne
Jądro podstawno–przyśrodkowe
Jądro boczne
Pole przejściowe migdałowato–gruszkowate
Pole przejściowe migdałowato–hipokampowe
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
Jądro ogoniaste
+
–
Organy okołokomorowe
+
–
Jądro przegrodowe boczne
–
+
Jądro przegrodowe środkowe
+
–
Wzgórze
Uzdeczka
Wzgórze przednie
Wzgórze przyśrodkowo–grzbietowe
Wzgórze brzuszno–tylne
Wzgórze środkowo–przyśrodkowe
Jądro kolankowate przyśrodkowe
Jądro siatkowate
–
+
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
Podwzgórze
Guz popielaty
Jądro przykomorowe
Jądro okołokomorowe
Jądro nadwzrokowe
Jądro nadskrzyżowaniowe
Jądro przedwzrokowe
Podwzgórze grzbietowo–pośrednie
Jądro łukowate
+
+
+
+
+
+
+
+
–
+
–
+
–
–
–
–
Śródmózgowie
Wzgórek górny
Wzgórek dolny
Istota szara środkowa
Pole pokrezywowe brzuszne
Istota czarna
Miejsce sinawe
Jądro siatkowate mostu
+
–
+
–
+
+
+
+
+
–
+
–
+
–
Móżdżek
–
+
Pole najdalsze
+
–
Jadro pasma samotnego
+
–
Narząd naczyniowy blaszki krańcowej
+
–
Oliwka
+
+
Jadro podjęzykowe
–
+
Jądro ruchowe nerwu trójdzielnego
+
+
Postępy Biochemii 58 (4) 2012
483
ANGIOTENSYNA A INNE NEUROTRANSMITERY
ADENOZYNA
Adenozyna jest hamującym neuroprzekaźnikiem, któ-
ry wpływa na uwalnianie przekaźników pobudzających
w różnych rodzajach padaczki. Wykazuje działanie prze-
ciwdrgawkowe, a jej stężenie gwałtownie rośnie podczas
epilepsji. Działa przez receptor A1 [39]. Wielokrotne poda-
wanie substancji prodrgawkowej (np. pentylenetetrazolu,
PTZ) powoduje trwałe obniżanie progu drgawkowego i w
efekcie atak epilepsji. Jednoczesne podanie analogów ade-
nozyny oraz antagonistów receptorów AT1 i AT2, powodu-
je wzrost progu drgawkowego i obniżenie wrażliwości na
pentylenetetrazol. Podanie natomiast Ang IV i agonisty re-
ceptora A1 łagodzi napady drgawkowe oraz blokuje wystę-
powanie wtórnych napadów padaczkowych w obecności
PTZ. Być może Ang IV wpływa pośrednio na wiązanie się
adenozyny z receptorem A1, a co za tym idzie także na ha-
mowanie aktywności neuronów w obszarach mózgu waż-
nych pod względem ataków padaczkowych. Warto dodać,
że w tych częściach mózgu występowanie receptorów AT4
i A1 pokrywa się [39].
DOPAMINA
Wiele dowodów potwierdza silny związek pomiędzy
działaniem Ang II i dopaminy w mózgu. Jednym z nich jest
powszechne występowanie receptorów AT1 w obszarach
mózgu bogatych w dopaminę. RAS pełni funkcje regulacyj-
ne w różnych procesach fizjologicznych poprzez wpływ na
główne szlaki dopaminy. Badania in vitro i in vivo wykaza-
ły, że pobudzenie receptorów AT1 przez Ang II zwiększa
uwalnianie dopaminy u szczurów. Neurony wazopresyno-
ergiczne, które syntetyzują dopaminę mogą być pobudzane
przez Ang II. Odkryto również, że mieszanka agonistów
receptorów D1 i D2 powoduje wzmocnienie działania an-
giotensyny II na dopaminę [39].
PODSUMOWANIE
Zebrane w niniejszym artykule przeglądowym infor-
macje wskazują na istnienie zależności pomiędzy RAS a
działaniem GABA, dopaminy oraz adenozyny. Wpływ an-
giotensyn na działanie GABA obserwuje się w rejonach mó-
zgu związanych z regulacją ciśnienia krwi. Efekty ich dzia-
łania są różne i zależą od obszaru mózgu oraz warunków
fizjologicznych. Peptydy angiotensynowe korzystnie wpły-
wają na działanie dopaminy i adenozyny. Dokładne pozna-
nie zależności pomiędzy angiotensynami a neuroprzekaź-
nikami może pomóc w opracowaniu nowych, bardziej efek-
tywnych sposobów leczenia epilepsji oraz zaburzeń ciśnie-
nia krwi i pracy serca. Niezbędne są jednak dalsze badania,
które umożliwią dokładniejsze poznanie mechanizmów i
skutków tych oddziaływań.
PIŚMIENNICTWO
1. Chen Q, Pan H (2007) Signaling mechanisms of angiotensin II-induced
attenuation of GABAergic input to hypothalamic presympathetic neu-
rons. J Neurophysiol 97: 3279-3287
2. Kozieradzka A, Kamiński K, Musiał WJ (2005) Rozwój niewydolności
serca w przebiegu choroby wieńcowej - rola czynników genetycznych.
Kardiol Pol 63: 440-449
3. Kumar R, Singh VP, Baker KM (2007) The intracellular renin-angioten-
sin system: a new paradigm. TRENDS Endocrinol Metab 18: 208-214
4. Domińska K, Lachowicz-Ochędalska A (2008) Zaangażowanie ukła-
du renina-angiotensyna (RAS) w proces kancerogenezy. Postepy Bio-
chem 54: 294-300
5. Andrzejczak D (2009) Angiotensyna (1-7) - nowe ogniwo układu reni-
na-angiotensyna-aldosteron (RAA). Postepy Hig Med Dosw 63: 23-29
6. von Bohlen und Halbach O, Albrecht D (2006) The CNS renin-angio-
tensin system. Cell Tissue Res 326: 599-616
7. Gaiarsa J, Kuczewski N, Porcher C (2011) Contribution of metabo-
tropic GABAB receptors to neuronal network construction. Pharmacol
Ther 132: 170-179
8. Nagata S (2006) Isolation and identification of proangiotensin-12, a
possible component of the renin-angiotensin system. Biochem Bio-
phys Res Commun 350: 1026-1031
9. Marc Y, Llorens-Cortes C (2011) The role of the brain renin–angio-
tensin system in hypertension: Implications for new treatment. Prog
Neurobiol 95: 89–103
10. Fyhrquist F, Saijonmaa O (2008) Renin-angiotensin system revisited. J
Intern Med 264: 224-236
11. Feng CH, Chou CH, Chuang LY, Lu CY (2011) Identification of the
metabolites of angiotensinII (1-8) in mes-13 cells by a simple nanolc-
ms-ms system: a preliminary platform. Anal Lett 44: 1187-1196
12. Varagic J, Trask AJ, Jessup JA, Chappell MC, Ferrario MC (2008) New
angiotensins. J Mol Med 86: 663-671
13. Karamyan VT, Stockmeier CA, Speth RC (2008) Human brain con-
tains a novel non-AT1, non-AT2 binding site for active angiotensin
peptides. Life Sci 83: 421-425
14. Dasgupta C, Zhang L (2011) Angiotensin II recptors and drug Angio-
tensin II receptors and drug discovery in cardiovascular disease. Drug
Disc Tod 16: 22-34
15. Higuchi S, Ohtsu H, Suzuki H (2007) Angiotensin II signal transduc-
tion through the AT1 receptor: novel insights into mechanisms and
pathophysiology. Clin Sci 112: 417-428
16. Saavedra JM, Ando H, Armando I, Baiardi G, Bregonzio C, Juorio A,
Macova M (2005) Anti-stress and anti-anxiety effects of centrally act-
ing angiotensin II AT1 receptor antagonists. Regul Pept 128: 227- 238
17. Steckelings UM, Kaschina E, Unger T (2005) The AT2 receptor - a mat-
ter of love and hate. Peptides 26: 1401-1409
18. Pulakat L, Gray A, Johnson J, Knowle D, Burns V, Gavini N (2002) Role
of C-terminal cytoplasmic domain of the AT2 receptor in ligand bind-
ing and signaling. FEBS Lett 524: 73-78
19. Herbst JJ, Ross SA, Scott HM, Bobin SA, Morris NJ (1997) Insulin
stimulates cell surface aminopeptydase activity toward vasopressin in
adipocytes. Am J Physiol 272: E600- E606
20. Albiston AL, Mustafa T, McDowall SG, Mendelsohn F, Lee J, Chai SY
(2003) AT4 receptor is insulin-regulated membrane aminopeptidase:
potential mechanisms of memory enhancement. Trends Endocrinol
Metab 14: 72-77
21. Fressatto de Godoy MA, Pernomian L, de Oliveira AM, Rattan S (2012)
Biosynthetic pathways and the role of the Mas receptor in the effects
of angiotensin-(1-7) in smooth muscles. Int J Hypertens, w druku, doi:
10.1155/2012/121740
22. Li D, Pan H (2005) Angiotensin II attenuates synaptic GABA release
and excites paraventricular-rostral ventrolateral medulla output neu-
rons. J Pharmacol Exp Ther 313: 1035-1045
23. Allain AE, Le Corronc H, Delpy A (2011) Maturation of the GABAer-
gic transmission in normal and pathologic motoneurons. Neural Plast,
w druku, doi: 10.1155/2011/905624
24. Maity B, Stewart A, Yang J (2012) Regulator of G Protein Signaling 6
(RGS6) ensures coordination of motor movement by modulating GA-
BAB receptor signaling. J Biol Chem 287: 4972-4981
25. Pyner S (2009) Neurochemistry of the paraventricular nucleus of the
hypothalamus: Implications for cardiovascular regulation. J Chem
Neuroanat 38: 197-208
484
www.postepybiochemii.pl
Angiotensins as neuromodulators
Kinga Kuśmirowska
*
, Antoni Kowalski, Elżbieta Rębas
Department of Molecular Neurochemistry, Medical University of Lodz, 6/8 Mazowiecka St., 92-215 Lodz, Poland
*
e-mail: kinga.kusmirowska@e.umed.lodz.pl
Key words: angiotensin II, angiotensin 1-7, GABA , receptor AT1, AT2
ABSTRACT
The primary function of angiotensin II, the main peptide of central renin-angiotensin system (RAS), is regulation of blood pressure. Recently,
new functions of so-called local (or tissue) RAS have been discovered in brain. AT1 and AT2 angiotensin receptors, found in many parts of
central nervous system (CNS), stimulate various signalling pathways. γ-amniobutyric acid (GABA), which acts by three types of receptors,
is the crucial inhibitory neurotransmitter. GABA and angiotensins are found in brain regions like paraventricular nucleus of hypothalamus,
nucleus tractus solitari and rostral ventrolateral medulla, all involved in blood pressure regulation. The influence of angiotensin II on GABA
action is different in various CNS regions, but mainly it is associated with cardiovascular neurons activity. There are other neurotransmitters
which may interact with angiotensins action. Adenosine has inhibitory effect and play important role in epilepsy. Its beneficial influence may
be stronger in presence of angiotensin. Angiotensins also interact with dopamine (DA) activity by stimulation of DA-synthesizing nerves.
26. Pan H (2004) Brain angiotensin II and synaptic transmission. Neuro-
scientist 10: 422-431
27. Li P, Chen S, Pan H (2003) Angiotensin II stimulates spinally project-
ing paraventricular neurons through presynaptic disinhibition. J Neu-
rosci 23: 5041-504
28. Seshiah PN, Weber DS, Rocic P (2002) Angiotensin II stimulation of
NAD(P)H oxidase activity: upstream mediators. Circ Res 91:406-413
29. Dufour A, Tell A, Kessler JP, Baude A (2010) Mixed GABA-glycine
synapses delineate a specific topography in the nucleus tractus solita-
rii of adult rat. J Physiol 588: 1097-1115
30. Yao F, sumners F, O’Rourke ST (2008) Angiotensin II increases GAB-
AB receptor expression in nucleus tractus solitarii of rats. Am J Physiol
Heart Circ Physio 294: H2712-H2720
31. Zhang Q, Yao F, O’Rourke ST (2009) Angiotensin II enhances GABAB
receptor-mediated responses and expression in nucleus tractus solita-
rii of rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol 297: H1837-H1844
32. Horiuchi J, Killinger S, Dampney RA (2004) Contribution to sympa-
thetic vasomotor tone of tonic glutamatergic inputs to neurons in the
RVLM. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 287: R1335-R1343
33. Sheriff MJ, Fontes MAP, Killinger S (2006) Blockade of AT1 receptors
in the rostral ventrolateral medulla increases sympathetic activity un-
der hypoxic conditions. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 290:
R733-R740
34. Dupont AG, Brouwers S (2010) Brain angiotensin peptides regulate
sympathetic tone and blood pressure. J Hypertens 28: 1599-1610
35. Sheriff MJ, Fontes M, Killinger S, Horiuchi J, Dampney R (2006) Block-
ade of AT1 receptors in the rostral ventrolateral medulla increases
sympathetic activity under hypoxic conditions. Am J Physiol Regul
Integr Comp Physiol 290: R733-R740
36. Dampney R, Tan P, Sheriff MJ (2007) Cardiovascular Effects of Angio-
tensinII in the Rostral Ventrolateral Medulla: The Push-pull Hypoth-
esis. Curr Hypertens Rep 9: 222-227
37. Da Silva A, Dos Santos R, Fontes M (2005) Blockade of Endogenous
Angiotensin-(1-7) in the Hypothalamic Paraventricular Nucleus Re-
duces Renal Sympathetic Tone. Hypertension 46: 341-348
38. Stragier B, Hristova I, Sarre S (2005) In vivo characterization of the an-
giotensin-(1-7)-induced dopamine and g-aminobutyric acid release in
the striatum of the rat. Eur J Neurosci 22: 658-664
39. Tchekalarova J, Georgiev V (2005) Angiotensin peptides modulatory
system: how is it implicated in the control of seizure susceptibility?
Life Sci 76: 955-970