برخی از اسانس های گیاهی یا ترکیبات به دست آمده از آنها بعنوان سرطانزاهای ثانویه عمل می کنند (Guba, 2001).
۲-۴) ترکیبات اسانس‌ها و عملکرد آنها روی سیستم عصبی مرکزی و محیطی
استفاده سنتی از ترکیبات گیاهی و به ویژه ترپن‌های گیاهی با اهداف درمانی به زمان های بسیار دور بازمیگردد. هرچند مکانیسم و چگونگی اعمال اثر این ترکیبات تا حد زیادی ناشناخته هستند اما پیشنهاد شده که این ترکیبات دارای اثرات فارماکولوژیک مختلفی روی سیستم عصبی میباشند. این فرضیه با یافتههای مطالعات مختلف حمایت می‌شود. بعنوان مثال گزارش شده که استفاده از اسانس های گیاهی باعث ایجاد اثرات ضدتشویش و ضد اضطراب[۱۵] در حیوان آزمایشگاهی میشوند (Umezu., 1999; 2000). با اینحال بخش کمی از مطالعات صورت گرفته، در ارتباط با برهمکنش ترپن‌ها با کانالهای یونی و رسپتورها میباشد (Goncalves et al., 2010). در ادامه بطور مختصر به معرفی تعدادی از ترکیبات گیاهی و اثرات بیولوژیک آنها میپردازیم.
۲-۴-۱) اکالیپتول
اکالیپتول[۱۶] یا ۱,۸-cineolیک مونوترپن است که در اسانس روغنی بسیاری از گیاهان از جمله اوکالیپتوس، ریحان[۱۷]، برگبو و شاهپسند درختچهای یافت می شود. این ماده بی رنگ دارای بوی معطر مشابه بوی کافور است و به دلیل بو و مزه مطبوع به عنوان عطر و در ساخت لوازم آرایش مورد استفاده قرار می گیرد. کامفر، اکالیپتول و ترکیباتی با ساختار مشابه عموماً بعنوان بیحسکننده های موضعی در پزشکی مصرف میشوند (Vogt-Eisele et al., 2007) و کاربردهای متنوع تری از جمله اثرات ضد التهابی[۱۸] به واسطه اثرات مهاری آن بر تولید واسطه های التهاب مانند سیتوکین ها، پروستاگلاندینها و لوکوترینها و برخی اثرات روانی برای آنها شناخته شده است (Moussaieff et al., 2008). اکالیپتول همچنین دارای اثرات ضد تومور[۱۹] و ضد میکروبی می باشد و انتقال دارو از طریق پوست را تسهیل می کند. تاثیر صرعزایی اسانس روغنی برخی گیاهان به مونوترپنهای دوحلقه ای کتونی از جمله کامفر و اکالیپتول نسبت داده شده است .(Burkhard et al, ۱۹۹۹).
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
۲-۴-۲) اوجنول
اوجنول یک فنیل پروپن است که از گیاهان متعددی از جمله درخت جوز[۲۰]، میخک[۲۱]، دارچین[۲۲]و ریحان استخراج می شود، با اکسید روی ترکیب شده و صمغی را ایجاد می کند که به خاطر ویژگیهای ضدباکتریایی، ضدالتهاب، بی حسکنندگی موضعی و ضددردش بطور گستردهای در دندانپزشکی به کار میرود (Hashimoto et al., 1988; Ohkubo et al., 1997; Kim et al., 2003; Pizzo et al., 2006; Chaieb et al.,2007; Zheljazkov et al., 2008). این ترکیب بعنوان چاشنی و طعم دهنده در محصولات غذایی و همچنین ماده خوشبوکننده در محصولات آرایشی مورد استفاده قرار میگیرد (Opdyke, 1975). اوجنول در سیستم عصبی اثرات متعددی را اعمال می کند از جمله: حفاظت از سلولهای عصبی در برابر ایسکمی و پپتید بتاآمیلویید (Irie and Keung, 2003; Wie, et al., 1997; Won et al., 1998)، مهار هدایت پتانسیلهای عمل در عصب سیاتیک (Kozam, 1997)، بهبود بخشیدن به عوارض عصبی و نورونی ناشی از دیابت (Nangle et al., 2006) و سرکوب پتانسیلهای میدانی صرعی که نشان دهنده یک پتانسیل درمانی برای اوجنول در صرع میباشد (Muller et al., 2006).
۲-۴-۳) منتول
منتول از جمله مونوترپنهایی است که بعنوان ترکیب اصلی در بسیاری از اسانس های روغنی معطر وجود دارد و به طور مصنوعی نیز تهیه می‌شود. منتول علاوه بر مصارف تجاری ، ترکیب عمده بسیاری از گیاهانی است که دارای کاربردهای پزشکی هستند. منتول دارای تاثیر بیحس کنندگی موضعی و اثرات ضد التهابی است. اثرات ضد دردی منتول از طریق فعال کردن اختصاصی رسپتورهای اوپیوئیدی کاپا[۲۳] انجام می شود (Galeottia, et al., 2002). Zhang و همکارانش نشان دادند که منتول با افزایش انتخابی مهار تونیک که به وسیله رسپتورهای با تمایل بالای گابا وساطت می‌شود،تحریکپذیری نورونهای هیپوکامپ را کاهش داده و از این طریق فعالیت صرعی القاء شده توسط کیندلینگ[۲۴] شیمیایی یا الکتریکی را تقلیل میدهد.(Zhang et al., 2008)
۲-۴-۴) سیترونلول
سیترونلول[۲۵] یک مونوترپن الکلی با ساختاری خطی است که در اسانس‌های گونه‌های متعدد گیاهی از جمله علف لیمو[۲۶]وجود دارد (Lis-Balchin et al., 1998). مطالعات نشان می‌دهند که سیترونلول در مهار تشنجات تونیک-کلونیک موضعی و تشنجات کلونیک عمومی مؤثر است. همچنین می‌تواند اثر محافظتی در برابر تشنجات ناشی از پیکروتوکسین و پنتیلن تترازول داشته باشد. بنابراین منطقی به نظر می‌رسد که بخشی از فعالیت ضدتشنجی سیترونلول مربوط به اثر تعدیل کنندگی آن بر روی انتقالات گاباارژیک باشد(Leidenheimer et al., 1991; Gale, 1992). از طرفی گزارشی حاکی از اثر ضدتشنجی سیترونلول از طریق مهار کانالهای سدیمی وابسته به ولتاژ و در نتیجه کاهش تحریکپذیری نورونی وجود دارد (de Sousa et al., 2006).
۲-۴-۵) لینالول
لینالول مونوترپن الکلی است که به شکلهای انانتیومر Licareol و Corlandrol وجود دارد و در گیاهانی مانند اسطوخدوس[۲۷]، گشنیز، برگ بو و ریحان یافت می شود (de Sousa et al., 2011). در طب سنتی و مدرن از لینالول و گیاهان تولید کننده لینالول به عنوان ضد باکتری، ضد درد، ضد التهاب، ضد تومور و ضد تشنج استفاده میشوند (Hosseinzadeh et al., 2012; Gu et al., 2010). لینالول اثر ضد تشنجی خود را از طریق مهار باند شدن گلوتامات در کورتکس موش صحرایی و تاثیر بر روی انتقالات گاباارژیک و گلوتامات ارژیک ایجاد مینماید (Brum et al., 2001). لینالول آنتاگونیست رقابتی گیرندههای NMDA است و انتقال گلوتاماترژیک را در هر دو شرایط in vivo و in vitro از طریق بر همکنش با گیرنده NMDA تعدیل می کند. لینالول همچنین آزادسازی و جذب گلوتامات تحریک شده با پتاسیم را در سیناپتوزومهای کورتیکال کاهش میدهد (Batista et al., 2010; Linck et al., 2009). لینالول همانند امیل استات (amyl acetate)، استوفنون (acetophenone) و لیمونن قابلیت حلالیت بالایی در چربی نشان میدهد و از طریق تغییر دادن محیط لیپیدی غشا می‌تواند به طور مستقیم با انواع معینی از کانالهای یونی برهمکنش داشته باشد (Kawai, 1999; Kawai et al., 1997; Kawai and Miyachi, 2000). بعلاوه این مواد خوشبو نهتنها کانالهای دریچهدار وابسته به ولتاژ را مهار می کند، بلکه کانالهای دریچهدار وابسته به لیگاند مانند کانالهای دریچهدار گلوتامات (Ohkuma et al., 2002) و کانالهای دریچهدار حساس به نوکلئوتیدهای حلقوی را نیز مهار می کنند (Kawai and Miyachi, 2000; Kurahashi et al., 1994). لینالول اثرات بیولوژیک متعددی در سیستمهای عصبی مرکزی یا حسی دارد. استنشاق لینالول در مهرهدارانی مانند انسان، اثرات آرامبخش بوجود میاورد (Buchbauer et al., 1991; Sugawara et al., 1998) و همچنین استنشاق این مونوترپن تحرک موش را بطور قابلتوجهی کاهش میدهد (Jirovetz et al., 1991). مطالعات اخیر روی سلولهای گیرنده سوسمار آبی، نورونهای شبکیه سمندر و سلولهای پورکنژ مخچه موش نشان داده که لینالول به صورت غیر انتخابی اما برگشتپذیر جریانهای وابسته به ولتاژ را سرکوب می‌کند (Narusuye et al., 2005). Leal-Cardoso و همکارانش در ۲۰۱۰ اثرات فارماکولوژیکی لینالول را روی نورونهای حسی سوماتیک با جزئیات بیشتری مورد بررسی قرار دادند و مدعی شدند که احتمالا مکانیسم اصلی مختل شدن تحریکپذیری نورونی، مهار کانالهای سدیمی وابسته به ولتاژ توسط لینالول است.
لینالول اثرات محافظتی قابل توجهی در برابر استرس اکسیداتیو ناشی از پراکسید هیدروژن در بافت مغزی دارد و همچنین دارای خاصیت آنتیاکسیدان میباشد (Çelik and Ozkaya, 2002). لینالول گیرندههای نیکوتینی را در اتصالات عصب- عضله تعدیل و تونوسیته عضلات اسکلتی را با تأثیر بر روی سیستم cAMP کاهش میدهد و سبب شل شدن عضلات می شود (Lis-Balchin and Hart., 1999). لینالول سبب تعدیل انتقال گاباارژیک شده و باعث افزایش تمایل اتصال گابا به گیرنده گابا A میگردد (Brum et al., 2001). این ترکیب همچنین بطور وابسته به غلظت و برگشتپذیر تحریک پذیری تمام انواع فیبرهای میلینه عصب سیاتیک را کاهش میدهد. از طرف دیگر، لینالول تولید پتانسیل عمل نورونهای گانگلیون ریشه پشتی را بدون تغییر پتانسیل استراحت غشا مسدود و کانالهای سدیمی دریچهدار ولتاژی را در نورونهای ایزوله گانگلیون ریشه پشتی مهار می کند (Leal-Cardoso et al., 2010). لینالول فعالیت ضد سرطانی را از طریق آپوپتوز سلولهای HL-60 سرطان خون (Gu et al, 2010) و فعالیت ضد التهابی را با کاهش دادن ادم پنجه در موش نشان داده است (Leal-Cardoso et al., 2010). برخی مطالعات نشان دادهاند که لینالول قادر به کاهش درد القاء شده با انواع وسیعی از سیستمهای نوروترنسمیتری است و فعالیت ضد درد را در آزمون صفحه داغ نشان داده است. این اثر توسط تعدیل کردن گیرندههای NMDA، D2 دوپامین، M2 موسکارینی، آدنوزینی، کانالهای KATP و سیگنالینگ نیتریک اکسید واسطه می شود (Peana et al., 2003).
۲-۵) کانالهای یونی و مشارکت آنها در فعالیت نورونی
نورونها در سیستم عصبی در محیطی سرشار از یون‌ها قرار دارند و حفظ تعادل این یون‌ها در داخل و خارج نورونها امری ضروری میباشد. یون‌ها بواسطه فعالیت انواع کانالها و گیرندههای سلولی در دوسوی غشاء تبادل میشوند و هرگونه تغییر در عملکرد آنها می‌تواند موجب بر هم خوردن تعادل یونی و تغییر در عملکرد طبیعی نورونها شود. اغلب مسیرهای درگیر در تاثیر ترکیبات مختلف بر نورونها نیز بر کانالهای یونی و عملکرد آنها تاثیر میگذارند.
۲-۵-۱) کانالهای کلسیمی
کانالهای کلسیمی نقش مهمی در عملکرد طبیعی سلولها ایفا می کنند. این کانالها نخستین بار در سلولهای عضلانی شناسایی شدند ولی در سایر سلولها مثل نورونها و سلولهای ترشحی نیز حضور دارند. ورود کلسیم فرایندهای متنوعی از جمله فعال شدن آنزیم های وابسته به کلسیم، نوسانات پتانسیل غشا، راه اندازی انواعی از مسیرهای سیگنالینگ داخل سلولی، آزاد سازی نوروترانسمیترها، تنظیم بیان ژن، و آپوپتوز را به راه می اندازد (Perez-Reyes, 2003; Clapham, 2007). کانالهای کلسیمی وابسته به ولتاژ[۲۸] پروتئینهای عرضی غشاء هستند که ورود کلسیم به داخل سلول را طی دپلاریزاسیونهای غشایی امکان پذیر میسازند. به طور کلی این کانالها به دو دستهی HVA[29] و LVA[30] تقسیم میشوند. کانالهای HVA نسبت به کانالهای LVA برای فعالیت خود به دپلاریزاسیون غشایی بیشتر احتیاج دارند همچنین طی دپلاریزاسیونهای طولانی مدت جریان کلسیمی طولانیتری ایجاد می کنند.
مهمترین زیرواحد این کانالها زیرواحد ۱α میباشد. این زیرواحد با وزن ۲۵۰-۲۶۰ کیلودالتون بزرگترین زیرواحد کانال بوده و بخش منفذ، حسگر ولتاژ و جایگاه شناخته شده تنظیم کانال بوسیلهی پیامبرهای ثانویه، داروها و سموم را شامل می شود (Catterall et al., 2003). در کانالهای HVA زیرواحد ۱α با تعدادی زیرواحد فرعی β، α۲، γ و δ گرد هم آمده و یک کمپلکس کانالی راتشکیل میدهد (Ertel et al., 2000; Catterall et al., 2005). این زیرواحدهای فرعی اثرات مهمی بر کنتیک، وابستگی به ولتاژ و ویژگیهای فارماکولوژیکی این کانالها دارند. وجود زیر واحدهای فرعی در کانالهای LVA هنوز مورد بحث است.
رایجترین تقسیم بندی کانالهای کلسیمی بر اساس معیارهایی چون قابلیت هدایت، کنتیک فعال و غیر فعال شدن و ویژگیهای فارماکولوژیک میباشد. در این تقسیم بندی کانالهای HVA به انواع کانالهای L-type، N-type، P/Q-type و R-type، تقسیم بندی میشوند (Tsien et al., 1987; Randall and Tesien, 1995).
کانالهای L-type توسط دیهیدروپیریدینها مهار میشوند. برای فعال شدن خود به دپلاریزاسیون بالا احتیاج دارند و دارای هدایت یونی بالا هستند. این کانالها بیشتر در جسم سلولی و دندریتهای نزدیک نورونها قرار دارند و مسیرهای سیگنالینگ داخل سلولی را به راه میاندازند. توکسین‌های پلی‌پپتیدی ویژه‌ای از سموم عنکبوت، حلزون و رطیل مانند IVA –agatoxinω، Conotoxin GVIA و SNX-482به ترتیب کانالهای P/Q، N و R را مهار می‌کنند Adams et al., 1993)). این کانالها برای فعال شدن خود به دپلاریزاسیون غشایی کمتر از کانالهای L-type احتیاج دارند و عمدتـا در نورونها بیان شده و بیشتر در آزادسازی نوروترانسمیترها نقش دارند، همچنین ورود کلسیم به جسم سلولی و دندریت‌ها را وساطت می‌کنند Catterall et al., 2003)). موش‌هایی با جهش در کانالهای P/Q درجاتی از تشنجات غائب[۳۱] را نشان می‌دهند (jouvenceau et al., 2001).
کانالهای کلسیمی LVA که نوع T هم نامیده میشوند در پتانسیل غشایی نزدیک پتانسیل استراحت غشاء (حدود ۷۰- میلیولت) فعال میشوند، هدایت یونی پایین و دوره باز بودن کوتاه دارند. این کانالها بیشتر در جسم سلولی و دندریت نورونها بیان میشوند. از مهارکننده‌های رایج این نوع جریانات کلسیمی میتوان میبفرادیل[۳۲]، کورتوکسین[۳۳] (سم عقرب) و یون نیکل را نام برد (Perez-Reyes, 2003; Catterall et al., 2005). مطالعات متعددی وجود کانالهای کلسیمی نوع L و T را در نورونهای حلزون نشان دادهاند. مشخص شده که ۵۵% از جریانهای کلسیمی در نورونهای حلزون از نوع L و مابقی از نوع T میباشد (Faizi et al., 2003; Vatanparast et al., 2006; Senatore and Spafford, 2010).
۲-۵-۲) کانالهای پتاسیمی
کانالهای پتاسیمی گروهی از پروتئینهای غشایی دارای عملکردهای متعدد در سلولهای تحریکپذیر و غیر تحریکپذیر هستند. در شرایط نرمال فعال شدن این کانالها منجر به کاهش تحریکپذیری غشاء می شود به این دلیل که پتاسیم براساس شیب الکتروشیمیایی از سلول خارج می شود (Yuan and Chen, 2006). این کانالها بویژه در تثبیت و حفظ پتانسیل غشا نقش مهمی را ایفا می‌کنند و در بسیاری از فرایندهای فیزیولوژیک از جمله پیام رسانی سلولی، ترشح انسولین، تحریکپذیری نورونها، انتقال اپیتلیالی الکترولیت‌ها، انقباض عضله صاف، تنظیم حجم سلول و ضربان قلب دخیلند (Hille, 2001).
۲-۵-۲-۱) کانالهای پتاسیمی وابسته به ولتاژ
کانالهای پتاسیمی وابسته به ولتاژ، تنظیم کننده طول مدت فاز رپلاریزاسیون پتانسیل عمل، هیپرپلاریزاسیون متعاقب (AHP) و فاصله بین اسپایک‌ها میباشند (Edgerton et al., 2003). از جمله این کانالها، کانالهای پتاسیمی وابسته به ولتاژ جبران کننده تاخیری[۳۴](KDr) که به دلیل فعال شدن آهستهشان احتمالاٌ در فاز رپلاریزاسیون و تعیین عرض پتانسیل عمل مشارکت می کنند و کانالهای پتاسیمی سریع غیر فعال شونده A-type که بواسطه کنتیک بسیار سریعشان در ایجاد فعالیت با فرکانس بالا مشارکت دارند (Jonas et al., 2004). هر دو نوع کانال مذکور با دپلاریزاسیون غشا فعال میشوند. با این حال جریانهای KAنسبت به جریانهای KDr بسیار سریعتر غیرفعال میشوند. جریانهای پتاسیمی نوع M که غیر فعال شدنشان تا ۱۵ ثانیه طول میکشد و معمولاٌ بعنوان کانالهایی که غیرفعال نمیشوند شناخته میشوند و بواسطه همین ویژگیشان در پدیده تطابق[۳۵] مشارکت دارند .(Mathie et al., .1998; Storm, 1990)
۲-۵-۲-۲) کانالهای پتاسیمی وابسته به کلسیم
در بسیاری از نورونها از جمله نورونهای حلزون ورود کلسیم طی پتانسیل عمل گروهی از کانالهای پتاسیمی را فعال می کند. فعالیت این کانالها منجر به جریانهای پتاسیمی رو به خارج میگردند که در رپلاریزاسیون و هیپرپلاریزاسیون متعاقب پتانسیل عمل (AHP) مشارکت دارند(Vatanparast et al., 2007) . این کانالها بر اساس ویژگیهای بیوفیزیکی و فارماکولوژیکی به ۳ دسته ی BK، SK و IK تقسیم میشوند (Vegara et al., 1998). کانالهای BK و SK تا حد زیادی در نورونهای حلزون شناسایی شدند (Gola et al., 1990; Bal et al., 2001). کانالهای BK هدایتپذیری بالایی داشته و فعال شدنشان مستلزم دپلاریزاسیون غشاء و حضور کلسیم میباشد (McManus, 1991) از نظر عملکردی کانالهای BK در رپلاریزاسیون سریع و نیز در AHP سریع[۳۶] نقش دارند (Gu et al., 2007). در حالیکه کانالهای SK فعال شدنشان وابسته به حضور کلسیم است (McManus, 1991)، هدایتپذیری کمی دارد و به ولتاژ غیرحساس میباشند (Hallworth et al., 2003; Sah, 1996). کانالهای SK در AHP آهسته[۳۷] و متوسط[۳۸] مداخله می کنند (Sah and McLachlan, 1992). کانالهای IK نسبت به دو مورد دیگر هدایتپذیری متوسطی دارند، به ولتاژ غیرحساساند و در نورونها یافت نمیشوند و در سلولهای محدودی مثل گلبولهای قرمز و سلولهای اپتلیالی بیان میشوند (Ishii et al., 1997).
۲-۵-۳) کانال های سدیمی
کانالهای سدیمی وابسته به ولتاژ برای شروع و انتشار پتانسیلهای عمل در نورونها ضروری هستند. این کانالها پروتئینهای عرض غشائی و کمپلکسی از یک زیرواحد α با وزن مولکولی ۲۶۰ کیلودالتون و دو‌زیر‌واحد مجزای β شامل ۱β با وزن مولکولی ۳۶ کیلودالتون و ۲β با وزن مولکولی ۳۳ کیلودالتون میباشند. هر زیرواحد α پلیپپتید بزرگی از حدود ۲۰۰۰ باقیمانده اسید آمینه است که از چهار تکرار هومولوگ تشکیل شده و هر تکرار شامل شش قطعه عرض غشائی (S1-S6) است. چهار تکرار هومولوگ منفذ کانال را تشکیل می‌دهند و قطعه S4 در هر تکرار بعنوان سنسور ولتاژ عمل می‌کند. زیر واحد آلفا دارای نقش عملکردی اساسی در کانال های سدیمی است و این زیرواحد بعنوان جایگاه گیرنده برای تترودوتوکسین[۳۹] و ساکسی‌توکسین[۴۰] (بلوکرهای کانال سدیمی) عمل می‌کند و از طرفی سم عقرب[۴۱] (فعال کننده کانال سدیمی) کانال را تحت تاثیر قرار میدهد، بنابراین پیشنهاد شده که زیرواحد مذکور هم در هدایت یونی و هم در فرایند gating کانال دخیل میباشد. زیرواحد ۲β از طریق پیوند دی‌سولفید با زیرواحد α پیوند کووالان دارد، در حالی که زیرواحد ۱β پیوند کووالان ندارد. زیرواحدهای α و β به شدت گلیکوزیله هستند (Catteral, 1995). این کانالها به شدت در طی تکامل حفظ شده‌اند و در بافت‌های مختلف قابل تحریک از جمله عضله قلبی، عضله اسکلتی و سلولهای عصبی ساختار یکسان دارند.
۲-۵-۴) جریانهای سدیمی گذرا و مداوم
جریان سدیمی وابسته به ولتاژ (INa) شامل ورود گذرای سدیم است که منجر به دپلاریزاسیون غشا می‌شود. کانال سدیمی بسته به پتانسیل غشا می تواند سه حالت عملکردی متفاوت داشته باشد: بسته، باز (فعال) و غیر فعال. جریانهای عبوری از کانالهای باز کنتیک سریعی دارد و در کمتر از یک میلی ثانیه به اوج می‌رسد و در حد چند میلی ثانیه به حد پایه کاهش مییابد (Cummins et al., 1994).
در حالیکه INa جریان مسئول فعالیت نورونی است، اما شواهدی مبنی بر حضور یک جریان سدیمی مداوم (INap)[42] که مخصوصاٌ در تعدیل تحریکپذیری نورونی مؤثر میباشد، نیز وجود دارد. این جریان در انواعی از نورونها از جمله آکسون اسکوئید، تالاموس، استریاتوم و نئوکورتکس انسان گزارش شده است و معمولاٌ تنها کسر کوچکی (%۳-۱) از کل جریان پیک سدیم را در نورونها نشان میدهد؛ با این حال می‌تواند الگوی تولید پتانسیل عمل را بشدت تحت تأثیر قرار دهد (French et al., 1990; Crill, 1996; Wu et al., 2005).
هنوز جای بحث است که آیا جریان سدیمی مداوم از یک کانال وابسته به ولتاژ متفاوت از کانال سدیمی وابسته به ولتاژ گذرا منشأ میگیرد یا نه. یک تئوری اینست که INap بوسیله یک زیرگروه اختصاصی از کانالهای سدیمی تولید می‌شود. شواهدی که این فرضیه را حمایت می‌کنند نشان می‌دهند که INap آستانهای حدود ۱۰ میلی ولت کمتر از INa دارد. اما از سوی دیگر مشخص شده که INap معمولاٌ بوسیله همان بلوکرهای INa مانند تترودوتوکسین مهار می‌شود. مطالعات بیولوژی مولکولی نشان می‌دهند که به احتمال قوی هر دو جریان مذکور از یک کانال منشأ میگیرند، با این تفاوت که شیوه gating کانال در این جریان‌ها یکسان نیست (یک روش Slow-gating برای جریان INap وجود دارد) (Stafstrom, 2007).
۲-۶) تعدیل کانالهای یونی توسط فسفریلاسیون
شواهد قابل توجهی وجود دارند که نشان میدهد مسیرهای سیگنالینگ داخل سلولی از جمله مسیرهای مربوط به پروتئین کینازها[۴۳] می تواند فعالیت کانالهای یونی مختلف را تعدیل کنند. فسفریلاسیون کانالهای یونی منجر به تغییرات ساختاری و به دنبال آن تغییرات عملکردی کانالهای یونی و همچنین تغییر فعالیت الکتریکی نورونها می شود (Iskande et al., 1995). پروتئین کینازها بواسطه تحریک گیرندههای گلوتامات متابوتروپیک[۴۴] (mGluRS) فعال میشوند. در ادامه مروری خواهیم داشت بر رسپتورهای مذکور و پروتئین کینازها.
۲-۶-۱) گیرنده متابوتروپیک
گلوتامات نوروترنسمیتر تحریکی عمده در مغز پستانداران است، وجود رسپتورهای گلوتامات تعدیلی-عصبی که گیرندههای گلوتامات متابوتروپیک نامیده میشوند، مکانیسمی را فراهم می آورد که بهوسیله آن گلوتامات می تواند از طریق مسیرهای سیگنالینگ پیامبر ثانویه، تحریکپذیری سلولی و انتقال سیناپسی را در سرتاسر سیستم اعصاب مرکزی تعدیل کند. mGluRS اعضای ابرخانواده رسپتور جفت شده با G-پروتئین[۴۵] (GPCR) میباشند که فراوانترین خانوادهی ژنی رسپتور، در ژنوم انسانی هستند. GPCR، پروتئینهای بایند شده به غشا هستند که بوسیلهی لیگاندهای خارجسلولی نظیر پپتیدها و نوروترانسمیترها فعال میشوند، باعث انتقال سیگنالهای درون سلولی از طریق برهمکنشها با G-پروتئین میشوند و دارای N ترمینال بسیار بزرگ برای اتصال گلوتامات هستند (Kew and Kemp, 2005; Colleen M. Niswender and P. Jeffrey Conn, 2010). تغییر حاصله در ساختار GPCR ناشی از بایندینگ لیگاند G-پروتئین را فعال می کند. G-پروتئین از یک کمپلکس هتروتریمریک زیرواحدهای α ، β و γ تشکیل شده است. G-پروتئینها در حالت غیرفعالشان به گوآنوزین ۵-دی فسفات (GDP) متصلند و فعالسازی G-پروتئین باعث مبادله گوآنوزین ۵-تری فسفات(GTP) با GDP در زیرواحد α می شود. سپس زیرواحدهای G-پروتئین فعال شده عملکرد افکتورهای مختلف نظیر آنزیمها، کانالهای یونی و عوامل رونویسی را تعدیل می کنند. غیرفعالسازی زمانی رخ میدهد که GTP متصل شده به GDP هیدرولیز می شود (Colleen M. Niswender and P. Jeffrey Conn, 2010).
هشت گیرنده متابوتروپیک گلوتامات با توالیهای مولکولی مشخص تا به امروز شناخته شده که بر اساس سیستمهای پیامبر ثانویهشان، همسانی توالی و فارماکولوژی آگونیستی و آنتاگونیستی به سه گروه متمایز تقسیم میشوند (Dingledine et al., 1999; Kunishima et al., 2000; Meldrum et al., 1999). گروه I شامل(۵ و ۱) mGlu میباشند که با Gq / G11 جفت میشوند و فسفولیپاز Cβ را فعال می کنند که منجر به هیدرولیز پلیفسفواینوزیتید (PI) و تولید اینوزیتول ۱,۴,۵تریفسفات (IP3) و دیآسیل گلیسرول (DAG) میشوند، این مسیر منجر به فعالسازی پروتئین کیناز C می شود (Colleen M. Niswender and P. Jeffrey Conn, 2010). گروه II شامل ۳) و mGlu (2 و گروه III، شامل mGlu (4, 6, 7, 8) میباشند که فعالیت آدنیلیل سیکلاز را مهار می کنند. گروه II و III با پروتئینهای Gi/o جفت میشوند و در سیستم اعصاب مرکزی مسیرهای را به راه میاندازند که منجر به، مهار کانالهای کلسیمی حساس به ولتاژ، مهار یا تحریک cAMP، تحریک هیدرولیز PI و فعالسازی مسیرهای پروتئین کیناز فعال کننده میتوژن (MAP) می شود (Pin and Duvoisin, 1995; Conn and Pin, 1997).
۲-۷) پروتئین کینازها
پروتئین کینازها آنزیمهایی هستند که سوبستراهای پروتئینی را بوسیلهی انتقال یک گروه فسفات از یک دهنده با انرژی بالا مانند ATP و GTP فسفریله می کنند (Blagden and de Bono, 2005). فسفریله شدن پروتئین جنبه های متعدد عملکرد سلولی مانند تقسیم، متابولیسم، بقا و آپوپتوز را تنظیم می کنند (Cheetham, 2004, Kondapalli et al., 2005). این آنزیمها نقش اساسی در یکپارچگی شبکه های سیگنالینگ در سلولهای یوکاریوت دارند و فرایندهای سلولی بیشماری را طی رشد و تکامل تنظیم می کنند. پروتئین کینازها بر اساس آمینواسیدهایی که مورد هدف قرار می دهند به دو دسته تقسیم میشوند دستهی اول تیروزین کینازها هستند که اسیدآمینه تیروزین را فسفریله کرده و خود شامل دو گروه تیروزین کیناز رسپتوری و تیروزین کیناز غیر رسپتوری میباشند. دستهی دوم سرین-ترئونین کینازها هستند که سرین و ترئونین را فسفریله می کنند و محلول در سیتوپلاسم هستند. پروتئین کیناز A و C جزء دستهی اخیر میباشند (Shchemelinin et al., 2006).
۲-۷-۱) PKA و اثر بر کانالهای یونی
یکی از سادهترین اعضای خانواده PK، پروتئین کیناز وابسته بهcAMP میباشد. فرایندهایی که cAMP درون سلولی را افزایش میدهد منجر به فعالسازی PKA می شود. PKA از دو زیرواحد کاتالیکی و دو زیرواحد تنظیمی تشکیل شده اند که در حالت غیرفعال دو زیرواحد تنظیمی به یکدیگر متصلاند و جایگاههای فعال زیرواحد کاتالیکی را میپوشانند. زیرواحد تنظیمی دارای دو دمین متصل شونده به cAMP در پایانهی کربوکسیلی خود میباشد. پروتئینهای لنگری کیناز A (AKAP) که بعنوان داربست برای PKA به کار میروند، بوسیله پایانهی آمینی زیرواحد تنظیمی آنزیم را در جایگاههای خاص در سلول متمرکز می کنند و بنابراین محیطهای کوچک برای سیگنالینگ PKA فراهم می شود. زیرواحد کاتالیک دارای یک دمین انتهایی آمینی برای اتصال به ATP و یک دمین انتهایی کربوکسیلی برای اتصال به سوبسترای خود و آمینواسیدهای حفاظت شده برای انتقال فسفات به سوبسترا میباشد (Taylor et al., 2004).
تعداد زیادی از مطالعات نشان دادهاند که چندین پروتئین کیناز در تعدیل درد ضروری هستند بویژه شواهد قوی دلالت بر این دارند که PKA و PKC در ایجاد و حفظ حساسسازی مرکزی دخیل هستند. افزایش در تحریکپذیری نورونی مثل آنهایی که مرتبط با حساسسازی مرکزی هستند بطور عمده از تعدیل وابسته به فسفریله شدن کانالهای یونی منتج میشوند. کانالهای پتاسیمی دریچهدار وابسته به ولتاژ، تعیین کننده های مهم تحریکپذیری نورونی در سیستم اعصاب مرکزی هستند. بنابراین تغییرات در عملکرد کانال K+ احتمالا“ به تحریکپذیری افزایش یافته در حساس سازی مرکزی کمک می کند. Hu و همکارانش نشان دادند که PKA و PKC جریانات A-type را در نورونهای شاخ پشتی نخاع کاهش می دهند (Hu et al., 2003). به دلیل تنوع زیاد کانالهای پتاسیمی PKA هم دارای اثر مهاری و هم تحریکی بر این کانالها میباشد ((Iskander, et al., 1995.
Ewald و همکارانش در سال ۱۹۸۵ گزارش کردند که فعالیت کانالهای پتاسیمی وابسته به کلسیم در نورون حلزون، با فسفریله شدن توسط PKA افزایش یافت (Ewald et al.,1985).
نشان داده شده است که فسفریلاسیون و بویژه فسفریلاسیون وابسته به cAMP نقش اساسی در تنظیم کانالهای کلسیمی فعال شده در ولتاژ بالا بازی می کند (Armstrong and Kalman, 1988). همچنین نشان داده شده است که فسفریلاسیون کانالهای کلسیمی HVA توسط PKA یا PKC منجر به افزایش جریانهای کلسیمی در سلولهای تحریکپذیر می شود (Yang and Tsien, 1993). Smith و Goldin در سال ۱۹۹۲ گزارش کردند که در کانالهای سدیمی مغز موش تنها فسفوریلاسیون یک ناحیه برای کاهش جریانهای سدیمی ضروری و کافی است که این کاهش جریان می تواند در نتیجه کاهش مدت زمان باز بودن کانال یا کاهش تعداد کانالهایی که قادر به باز شدن هستند باشد با این حال گزارشاتی مبنی بر افزایش جریان سدیمی توسط PKA نیز وجود دارد (Iskander, et al., 1995).
۲-۷-۲) PKC و اثر بر کانالهای یونی
خانواده PKC در مسیرهای انتقال سیگنال شرکت می کنند و اثرات بسیاری از محرکهای خارج سلولی مانند فاکتورهای رشد، هورمونها و داروها را تعدیل می کنند و هیدرولیز لیپیدها را افزایش می دهند (Jenny et al., 2005). این آنزیم برای فعالیت خود به دیآسیلگلیسرول و در برخی موارد کلسیم نیاز دارد. دیآسیلگلیسرول در نتیجه هیدرولیز برخی لیپیدها ایجاد می شود. فعالیت رسپتورهای متابوتروپیک گلوتامات نوع یک قادر به فعالسازی فسفولیپازC و در نتیجه تولید اینوزیتولتریفسفات و دی آسیلگلیسرول به واسطه هیدرولیز فسفاتیدیلاینوزیتول میباشد (Hermans and Challiss, 2001). این آنزیم دارای چهار دمین (C1-C4) میباشد. C1 حاوی موتیفهای لازم برای اتصال به دیآسیلگلیسرول، C2 دارای نواحی شناختهشده برای اتصال لیپیدهای اسیدی و در بعضی موارد کلسیم و C3 و C4 نواحی متصلشونده به ATP وسوبسترا را تشکیل می دهند. برخی از این کینازها به دلیل فقدان C2 غیر وابسته به کلسیم میباشند .(Koya and L. King, 1998)
فعالسازی PKC با تعدیل تعدادی از کانالهای یونی مرتبط است که پتانسیل غشاء یا تحریک پذیری غشاء را تنظیم می کند (Tanaka and Nishizuka, 1994). در برخی از سلولها PKC منجر به افزایش جریانات کلسیمی وابسته به ولتاژ از طریق تغییر در ولتاژ آستانه فعالسازی به سوی پتانسیلهای غشایی منفیتر می شود (Swartz et al., 1993) و در برخی سلولهای دیگر فعالسازی PKC منجر به مهار جریانات کلسیمی می شود (Sena et al., 1995). اثر PKC بر کانالهای پتاسیمی بسته به نوع کانال و نوع سلول می تواند مهاری یا تحریکی باشد(Iskander et al., 1995). PKCفعال شده منجر به تاثیرات تعدیلی گستردهای بر تعدادی از هدایتهای یونی نورون می شود که تحریکپذیری نورونی را تعیین می کنند، این تاثیرات شامل کاهش جریانات پتاسیمی جبران کننده تاخیری (Tokimasa and Akasu, 1990) ، کاهش جریانات گابا (Krishek et al., 1994) و فعالسازی جریانات کلسیمی مختلف، AMPA یا NMDA میباشد (Swartz et al., 1993). یک مطالعه مستقیم جریانات یونی کنترل شده توسط PKC در نورونهای تنفسی بصلالنخاع وجود دارد، Champagnat و Richter نشان دادند که تزریق درون سلولی فوربول استر (phorbol ester)، یک فعالکننده PKC، نورونهای تنفسی را دپلاریزه می کند که بیانگر کاهش وابسته به PKC در کانداکتنسهای K+ مداوم است (Champagnat and Richter, 1993).
