Unterschied zwischen nikotinischen und muskarinischen Rezeptoren

Hauptunterschied – nikotinische vs. muskarinische Rezeptoren

Nikotinische und muskarinische Rezeptoren sind die beiden Haupttypen cholinerger Rezeptoren. Sie sind integrale Membranproteine, die durch die Bindung von Acetylcholin, einem Neurotransmitter, aktiviert werden. Obwohl sich derselbe Neurotransmitter an beide Rezeptortypen bindet, ist der Wirkungsmechanismus bei jedem Rezeptor unterschiedlich. Der Hauptunterschied zwischen nikotinischen und muskarinischen Rezeptoren besteht darin, dass nikotinische Rezeptoren nach der Bindung des Acetylcholins an den Rezeptor zu Ionenkanälen für Natrium werden, während muskarinische Rezeptoren verschiedene Botenstoffe phosphorylieren. Nikotinrezeptoren werden auch als ionotrope Acetylcholinrezeptoren bezeichnet, während Muskarinrezeptoren je nach ihrer Wirkung auch als metabotrope Acetylcholinrezeptoren bezeichnet werden.

Behandelte Schlüsselbereiche

1. Was sind nikotinische Rezeptoren
– Definition, Fakten, Wirkungsmechanismus
2. Was sind muskarinische Rezeptoren
– Definition, Fakten, Wirkungsmechanismus
3. Was sind die Gemeinsamkeiten zwischen Nikotin- und Muscarinrezeptoren
– Überblick über die gemeinsamen Merkmale
4. Was ist der Unterschied zwischen Nikotin- und Muscarinrezeptoren
– Vergleich der Hauptunterschiede

Schlüsselbegriffe: Acetylcholin (Ach), Cholinerge Rezeptoren, Ionenkanäle, Ionotrope Acetylcholinrezeptoren, Metabotrope Acetylcholinrezeptoren, Muscarinische Rezeptoren, N1-Rezeptoren, N2-Rezeptoren, Nicotinische Rezeptoren, Phosphorylierung, Second Messenger

Was sind nikotinische Rezeptoren

Nikotinische Rezeptoren (nAhRs) sind eine Gruppe cholinerger Rezeptoren, die auch mit Nikotin im Tabak interagieren. Sie bilden Poren in der Zellmembran der postganglionären Nerven. Da Nikotinrezeptoren als ligandengesteuerte Ionenkanäle dienen, vermitteln sie die schnelle Übertragung von Nervenimpulsen an Synapsen. Die Nikotinrezeptoren sind durchlässig für Kationen wie Natrium, Kalium und Kalzium. Die Bildung des Ionenkanals nach der Bindung des Agonisten führt zu einer Depolarisation der Zellmembran des Neurons. Dies ermöglicht die schnelle Übertragung des Signals. Es gibt zwei Arten von Nikotinrezeptoren: N1 und N2. Die N1-Rezeptoren sind muskuläre Rezeptoren, die sich an den neuromuskulären Knotenpunkten befinden. Sie sind für Muskelkontraktionen und -entspannungen verantwortlich. Die N2-Rezeptoren sind neuronale Rezeptoren, die sich in den Synapsen zwischen Neuronen befinden. Sie sind an kognitiven Funktionen, Gedächtnis, Lernen, Erregung, Belohnung, motorischer Kontrolle und Schmerzlinderung beteiligt. Die Struktur des Nikotinrezeptors ist in Abbildung 1 dargestellt.

Die beiden Arten von Nikotinrezeptoren werden anhand der Arten von Untereinheiten klassifiziert, die in jedem Nikotinrezeptor vorhanden sind. Bei Wirbeltieren bestehen sie aus fünf Untereinheiten. Bei Säugetieren können sechzehn Untereinheiten in Nikotinrezeptoren identifiziert werden.

Was sind Muscarinrezeptoren

Muscarinrezeptoren (mAChRs) sind eine Gruppe von cholinergen Rezeptoren, die mit Muscarin interagieren. Muscarin ist ein wasserlösliches Toxin, das aus einem Pilz (Amanita muscaria) gewonnen wird. Die Muscarinrezeptoren kommen hauptsächlich im zentralen Nervensystem vor. Sie sind eine Art von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Bei der Aktivierung des Muscarinrezeptors durch die Bindung des Agonisten werden die intrazellulären G-Proteine aktiviert und wandeln GTP in GDP um. Die Struktur des M2-Rezeptors ist in Abbildung 2 dargestellt.

Eine Vielzahl physiologischer Funktionen wie Herzfrequenz und -kraft, die Freisetzung von Neurotransmittern und die Kontraktion der glatten Muskulatur werden durch Muscarinrezeptoren vermittelt. Die fünf Typen von Muscarinrezeptoren sind M1, M2, M3, M4 und M5. Sie werden nach ihrer physiologischen Funktion eingeteilt. Die M1-Rezeptoren kommen vor allem in sekretorischen Drüsen vor. M2 ist im Herzgewebe zu finden, M3 kommt sowohl in sekretorischen Drüsen als auch in der glatten Muskulatur vor. Die M1-, M3- und M5-Rezeptoren aktivieren die Phospholipase C und erhöhen den intrazellulären Kalziumspiegel. M2 und M4 hemmen die Adenylatzyklase, wodurch der cAMP-Spiegel sinkt.

Ähnlichkeiten zwischen nicotinischen und muscarinischen Rezeptoren

• Beide, nicotinische und muscarinische Rezeptoren, sind cholinerge Rezeptoren.
• Nicotin- und Muscarinrezeptoren reagieren beide auf den Neurotransmitter Acetylcholin.
• Nicotin- und Muscarinrezeptoren befinden sich auf den postganglionären Neuronen sowohl des sympathischen als auch des parasympathischen Nervensystems.
• Sowohl nikotinische als auch muskarinische Rezeptoren erfahren bei der Bindung des Agonisten Konformationsänderungen.
• Sowohl nikotinische als auch muskarinische Rezeptoren reagieren auch auf andere Moleküle.

Unterschied zwischen nikotinischen und muskarinischen Rezeptoren

Definition

Nikotinische Rezeptoren: Nikotinrezeptoren sind eine Gruppe von cholinergen Rezeptoren, die mit Ionenkanälen in der Zellmembran verbunden sind.

Muskarinrezeptoren: Muscarinische Rezeptoren beziehen sich auf eine Gruppe von G-Protein-gekoppelten cholinergen Rezeptoren, die Second Messenger phosphorylieren.

Typen

Nicotinische Rezeptoren: Die beiden Typen von Nikotinrezeptoren sind N1 und N2.

Muskarinrezeptoren: Die fünf Typen von Muscarinrezeptoren sind M1, M2, M3, M4 und M5.

Erregend/hemmend

Nikotinrezeptoren: Nikotinrezeptoren sind Erregungsrezeptoren.

Muskarinrezeptoren: Die M1, M2 und M5 sind erregende Rezeptoren, während M3 und M4 hemmende Rezeptoren sind.

Vorkommen

Nikotinische Rezeptoren: Die N1-Rezeptoren kommen in den neuromuskulären Knotenpunkten vor. Die N2-Rezeptoren kommen im Gehirn, im autonomen und parasympathischen Nervensystem vor.

Muskarinische Rezeptoren: Die muskarinischen Rezeptoren kommen im Gehirn, im Herzen und in der glatten Muskulatur vor.

Wirkungsmechanismus

Nikotinische Rezeptoren: Nikotinische Rezeptoren werden bei Aktivierung durch Acetylcholin zu Ionenkanälen.

Muskarinische Rezeptoren: Muskarinische Rezeptoren phosphorylieren verschiedene Second Messenger.

Bezeichnet als

Nikotinische Rezeptoren: Nikotinrezeptoren werden als ionotrope Acetylcholinrezeptoren bezeichnet.

Muskarinrezeptoren: Muskarinische Rezeptoren werden als metabotrope Acetylcholinrezeptoren bezeichnet.

Rezeptortyp

Nikotinische Rezeptoren: Nikotinrezeptoren sind eine Art von ligandengesteuerten Ionenkanälen.

Muskarinrezeptoren: Muscarinrezeptoren sind eine Art von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs).

Rolle

Nikotinrezeptoren: Nikotinische Rezeptoren vermitteln die schnelle synaptische Übertragung von Nervenimpulsen.

Muskarinische Rezeptoren: Muscarinrezeptoren vermitteln eine langsame metabolische Reaktion über Second-Messenger-Kaskaden.

Reagieren auf

Nikotinrezeptoren: Nikotinrezeptoren reagieren auch auf Nikotin.

Muskarinrezeptoren: Muscarinrezeptoren reagieren auch auf Muscarin.

Schlussfolgerung

Nikotin- und Muscarinrezeptoren sind die beiden Haupttypen von cholinergen Rezeptoren. Aktivierte Nikotinrezeptoren dienen als Ionenkanäle, während aktivierte Muskarinrezeptoren Second Messenger phosphorylieren, um metabolische Reaktionen zu vermitteln. Die Nikotinrezeptoren erleichtern die Übertragung von Nervenimpulsen. Der Hauptunterschied zwischen nikotinischen und muskarinischen Rezeptoren ist der Wirkmechanismus der beiden Rezeptortypen.

Referenz:
1. Nicotinische Acetylcholinrezeptoren | Einleitung | BPS/IUPHAR Guide to PHARMACOLOGY, Verfügbar hier.
2. acetylcholine receptors (Muscarinic) | Introduction | BPS/IUPHAR Guide to PHARMACOLOGY, Available here.

Image Courtesy:

1. „NAChR“ By Ataly – Own work (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. „Muscarinic acetylcholine receptor M2-3UON“ By Takuma-sa – Own work (CC0) via Commons Wikimedia