Бета-эндорфина или β-эндорфин является эндогенным опиоидных нейропептидов и пептидный гормон , который вырабатывается в определенных нейронов в центральной нервной системе и периферической нервной системы . [1] Это один из трех эндорфинов , которые вырабатываются в организме человека, другие из которых включают α-эндорфин и γ-эндорфин . [2]
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК L-тирозилглицилглицил-L-фенилаланил-L-метионил-L-треонил-L-серил-L-глутаминил-L-лизил-L-серил-L-глутаминил-L-треонил-L-пролил-L-лейцил-L- валил-L-треонил-L-лейцил-L-фенилаланил-L-лизил-L-аспарагинил-L-аланил-L-изолейцил-L-изолейцил-L-лизил-L-аспарагинил-L-аланил-L-тирозил- L-лизил-L-лизилглицил-L-глутамин | |
Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.056.646 |
PubChem CID | |
UNII | |
| |
| |
Характеристики | |
C 158 H 251 N 39 O 46 S | |
Молярная масса | 3 465 0,03 г · моль -1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Аминокислотная последовательность: Tyr - Gly -Gly- Phe - Met - Thr - Ser - Glu - Lys -Ser- Gln -Thr- Pro - Leu - Val -Thr-Leu-Phe-Lys- Asn - Ala - Ile - Ile-Lys-Asn-Ala-Tyr-Lys-Lys-Gly-Glu (31 аминокислота). [1] [3] Первые 16 аминокислот идентичны α-эндорфину . β-Эндорфин считается частью эндогенных опиоидных и эндорфиновых классов нейропептидов; [1] всех установленных эндогенных опиоидных пептидов содержат ту же аминокислотную последовательность N-концевой, Tyr-Gly-Gly-Phe, а затем либо -Met или -Leu . [1]
Известно, что функция β-эндорфина связана с голодом , возбуждением, болью , материнской заботой, сексуальным поведением и вознаграждением познания . В самом широком смысле β-эндорфин в основном используется в организме для снижения стресса и поддержания гомеостаза. В поведенческих исследованиях исследования показали, что β-эндорфин высвобождается через объемную передачу в желудочковую систему в ответ на различные стимулы, в частности на новые стимулы . [4]
Формирование и структура
β-Эндорфин содержится в нейронах гипоталамуса , а также гипофиза . Он является производным β-липотропина , который вырабатывается в гипофизе из более крупного предшественника пептида, проопиомеланокортина (ПОМК). [5] POMC расщепляется на два нейропептида, адренокортикотропный гормон (АКТГ) и β-липотропин. [6] Образование β-эндорфина является результатом расщепления С-концевой области β-липотропина с образованием нейропептида длиной 31 аминокислоту с альфа-спиральной вторичной структурой. Однако POMC также дает начало другим пептидным гормонам, включая α- и γ- меланоцитстимулирующий гормон (MSH), в результате внутриклеточного процессинга внутренними ферментами, известными как конвертазы прогормона .
Существенным фактором, который отличает β-эндорфин от других эндогенных опиоидов, является его высокое сродство и длительное воздействие на μ-опиоидные рецепторы . [5] Структура β-эндорфина частично объясняет это за счет его устойчивости к протеолитическим ферментам , поскольку его вторичная структура делает его менее уязвимым для деградации. [5]
Функция и эффекты
Считается, что функция β-эндорфина делится на две основные категории: локальная функция и глобальная функция. Глобальная функция β-эндорфина связана с уменьшением физического стресса и поддержанием гомеостаза, что приводит к уменьшению боли, эффектам вознаграждения и стабильности поведения. β-Эндорфин в глобальных путях диффундирует в различные части тела через спинномозговую жидкость в спинном мозге, позволяя высвобождению β-эндорфина влиять на периферическую нервную систему. Локальная функция β-эндорфина приводит к высвобождению β-эндорфина в различных областях мозга, таких как миндалина или гипоталамус. [4] Двумя основными способами использования β-эндорфина в организме являются периферическое гормональное действие [7] и нейрорегуляция. β-эндорфин и другие энкефалины часто высвобождаются с АКТГ, чтобы модулировать работу гормональной системы. Нейрорегуляция β-эндорфином происходит через вмешательство в функцию другого нейропептида, либо путем прямого ингибирования высвобождения нейропептида, либо путем индукции сигнального каскада, который снижает эффекты нейропептида. [6]
Опиодный агонист
β-Эндорфин является агонистом опиоидных рецепторов ; он предпочтительно связывается с μ-опиоидным рецептором . [1] Данные свидетельствуют о том , что она служит в качестве первичного эндогенного лиганда для ц-опиоидных рецепторов , [1] [8] и тот же рецептор , к которому химические вещества , извлеченные из опиума , такие как морфин , получают свои анальгезирующие свойства. β-Эндорфин имеет наивысшее из всех эндогенных опиоидов сродство связывания с μ-опиоидным рецептором. [1] [5] [8] Опиоидные рецепторы представляют собой класс рецепторов , связанных с G-белком , так что при связывании β-эндорфина или другого опиоида в клетке индуцируется сигнальный каскад. [9] Ацителирование N-конца β-эндорфина, однако, инактивирует нейропептид, предотвращая его связывание со своим рецептором. [5] Опиоидные рецепторы распределены по всей центральной нервной системе и в периферических тканях нервного и неневрального происхождения. Они также расположены в высоких концентрациях в сером около водопровода головного мозга , голубого пятна , а Ростральный вентромедиального мозгового . [10]
Напряжение-зависимые кальциевые каналы (VDCC) являются важными мембранными белками, которые опосредуют деполяризацию нейронов и играют важную роль в стимулировании высвобождения нейротрансмиттеров. Когда молекулы эндорфина связываются с опиоидными рецепторами, G-белки активируются и диссоциируют на составляющие их субъединицы Gα и Gβγ. Субъединица Gβγ связывается с внутриклеточной петлей между двумя трансмембранными спиралями VDCC. Когда субъединица связывается с зависимым от напряжения кальциевым каналом, она производит зависимый от напряжения блок, который блокирует канал, предотвращая поток ионов кальция в нейрон. В клеточную мембрану также встроен G-белок, выпрямляющий внутрь калиевый канал . Когда молекула Gβγ или Gα (GTP) связывается с C-концом калиевого канала, она становится активной, и ионы калия откачиваются из нейрона. [11] [12] Активация калиевого канала и последующая деактивация кальциевого канала вызывает гиперполяризацию мембраны . Это когда есть изменение потенциала мембраны, так что он становится более отрицательным. Уменьшение количества ионов кальция вызывает снижение высвобождения нейромедиаторов, потому что кальций необходим для возникновения этого события. [13] Это означает, что нейротрансмиттеры, такие как глутамат и вещество P, не могут высвобождаться из пресинаптического конца нейронов. Эти нейротрансмиттеры жизненно важны для передачи боли, а поскольку β-эндорфин снижает высвобождение этих веществ, возникает сильный обезболивающий эффект.
Управление болью
β-Эндорфин в первую очередь изучался на предмет его влияния на ноцицепцию (т. е. восприятие боли ). β-эндорфин модулирует восприятие боли как в центральной нервной системе, так и в периферической нервной системе . Когда боль воспринимаются, болевые рецепторы ( ноцицепторы ) посылают сигналы в дорсальный рог спинного мозга , а затем до гипоталамуса через высвобождение нейропептида называемого вещества Р . [6] [4] [14] [15] В периферической нервной системе этот сигнал вызывает привлечение Т-лимфоцитов , лейкоцитов иммунной системы, в область, где ощущалась боль. [15] Т-лимфоциты высвобождают β-эндорфин в этой локализованной области, позволяя ему связываться с опиоидными рецепторами, вызывая прямое ингибирование вещества P. [15] [16] В центральной нервной системе β-эндорфин связывается с опиоидными рецепторами в спинного корешка и подавляет высвобождение вещества P в спинном мозге, уменьшая количество возбуждающих болевых сигналов, посылаемых в мозг. [15] [14] Гипоталамус реагирует на сигнал боли, высвобождая β-эндорфин через периакведуктальную серую сеть, которая в основном препятствует высвобождению ГАМК , нейромедиатора, который предотвращает высвобождение дофамина . [6] [14] Таким образом, ингибирование высвобождения ГАМК β-эндорфином позволяет увеличить высвобождение дофамина, частично способствуя обезболивающему эффекту β-эндорфина. [6] [14] Комбинация этих путей снижает болевые ощущения, позволяя телу останавливать болевой импульс после того, как он был отправлен.
β-эндорфин имеет примерно от 18 до 33 раз обезболивающих потенций морфина , [17] , хотя его гормональный эффект зависит от вида. [7]
Упражнение
Высвобождение β-эндорфина в ответ на упражнения известно и изучается, по крайней мере, с 1980-х годов. [18] Исследования показали, что сывороточные концентрации эндогенных опиоидов, в частности β-эндорфина и β-липотропина , увеличиваются как в ответ на физические упражнения, так и тренировки. [18] Высвобождение β-эндорфина во время упражнений связано с феноменом, широко известным в популярной культуре как бегунья . [19]
Механизм действия
β-Эндорфин действует как агонист, который связывается с различными типами рецепторов, связанных с G-белком (GPCR), в первую очередь с мю-, дельта- и каппа-опиоидными рецепторами. Рецепторы отвечают за надспинальную анальгезию. [ требуется медицинская цитата ]
История
β-Эндорфин был обнаружен в экстрактах гипофиза верблюда Ч. Ли и Дэвидом Чангом. [20] Первичная структура β-эндорфина была неизвестно определена 10 лет назад, когда Ли и его коллеги проанализировали последовательность другого нейропептида, продуцируемого в гипофизе, γ-липотропина . Они заметили, что С-концевой участок этого нейропептида был подобен таковому у некоторых энкефалинов , предполагая, что он может иметь аналогичную функцию с этими нейропептидами. С-концевая последовательность γ-липотропина оказалась первичной последовательностью β-эндорфина. [5]
Рекомендации
- ^ a b c d e f g Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE (2009). «Глава 7: Нейропептиды». В Sydor A, Brown RY (ред.). Молекулярная нейрофармакология: Фонд клинической неврологии (2-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. С. 184, 190, 192. ISBN 9780071481274.
Опиоидные пептиды
β-эндорфин (также гормон гипофиза) ...
Опиоидные пептиды кодируются тремя различными генами. Эти предшественники включают POMC, из которого получают опиоидный пептид β-эндорфин и несколько неопиоидных пептидов, как обсуждалось ранее; проэнкефалин, из которого происходят мет-энкефалин и лей-энкефалин; и продинорфин, который является предшественником динорфина и родственных пептидов. Хотя они происходят из разных предшественников, опиоидные пептиды обладают значительной идентичностью аминокислотной последовательности. В частности, все хорошо проверенные эндогенные опиоиды содержат одни и те же четыре N-концевые аминокислоты (Tyr-Gly-Gly-Phe), за которыми следует Met или Leu ... Среди эндогенных опиоидных пептидов β-эндорфин связывается преимущественно с μ рецепторы. ... Общие опиоидные пептидные последовательности. Хотя они различаются по длине от пяти аминокислот (энкефалины) до 31 (β-эндорфин), эндогенные опиоидные пептиды, показанные здесь, содержат общую N-концевую последовательность, за которой следует Met или Leu. - ^ Ли Ю., Лефевер М.Р., Муту Д., Бидлак Дж. М., Билски Е. Дж., Полт Р. (февраль 2012 г.). «Опиоидные гликопептидные анальгетики, полученные из эндогенных энкефалинов и эндорфинов» . Медицинская химия будущего . 4 (2): 205–26. DOI : 10.4155 / fmc.11.195 . PMC 3306179 . PMID 22300099 .
Таблица 1: Эндогенные опиоидные пептиды
- ^ DBGET
- ^ а б в Veening JG, Barendregt HP (январь 2015 г.). «Эффекты бета-эндорфина: модификация изменения состояния» . Жидкости и барьеры ЦНС . 12 : 3. DOI : 10,1186 / 2045-8118-12-3 . PMC 4429837 . PMID 25879522 .
- ^ а б в г д е Смит Д.Г. (май 2016 г.). «60 ЛЕТ POMC: липотропин и бета-эндорфин: перспективы» . Журнал молекулярной эндокринологии . 56 (4): Т13-25. DOI : 10.1530 / JME-16-0033 . PMID 26903509 .
- ^ а б в г д Далаён Дж. Ф., Норес Дж. М., Бергал С. (1993). «Физиология бета-эндорфинов. Крупным планом и обзор литературы». Биомедицина и фармакотерапия . 47 (8): 311–20. DOI : 10.1016 / 0753-3322 (93) 90080-5 . PMID 7520295 .
- ^ а б Фоли К.М., Куридес И.А., Inturrisi CE, Kaiko RF, Zaroulis CG, Posner JB, Houde RW, Li CH (октябрь 1979 г.). «Бета-эндорфин: болеутоляющее и гормональное действие у человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 76 (10): 5377–81. DOI : 10.1073 / pnas.76.10.5377 . PMC 413146 . PMID 291954 .
- ^ а б Борсоди А., Кало Дж., Чавкин С., Кристи М. Дж., Сивелли О, Кокс Б. М., Деви Л. А., Эванс К., Хендерсон Дж., Хёлльт В., Киффер Б., Кухня I, Крик М. Дж., Лю-Чен Л. Ю., Менье Дж. К., Портогезе П. С., Шиппенберг Т.С., Саймон Э.Дж., Толл Л., Трейнор Дж.Р., Уэда Х., Вонг Ю.Х. (15 марта 2017 г.). «Опиоидные рецепторы: μ-рецептор» . Руководство по фармакологии IUPHAR / BPS . Международный союз фундаментальной и клинической фармакологии . Дата обращения 26 мая 2017 .
Основные эндогенные агонисты (Человеческий)
β-эндорфин (POMC, P01189), [Met] энкефалин (PENK, P01210), [Leu] энкефалин (PENK, P01210) ...
Комментарии: β-Эндорфин является эндогенным лигандом с наивысшей эффективностью. - ^ Ливингстон К.Э., Трейнор-младший (2018). «Аллостерия на опиоидных рецепторах: модуляция низкомолекулярными лигандами» . Британский журнал фармакологии . 175 (14): 2846–2856. DOI : 10.1111 / bph.13823 . PMC 6016636 . PMID 28419415 .
- ^ Аль-Хасани Р., Брухас М.Р. (декабрь 2011 г.). «Молекулярные механизмы опиоидных рецепторов-зависимых сигналов и поведения» . Анестезиология . 115 (6): 1363–81. DOI : 10,1097 / ALN.0b013e318238bba6 . PMC 3698859 . PMID 22020140 .
- ^ Ямада М., Инанобе А., Курачи Ю. (декабрь 1998 г.). «G-белковая регуляция калиевых ионных каналов» . Фармакологические обзоры . 50 (4): 723–60. PMID 9860808 .
- ^ Реувени Е., Слезингер П.А., Инглезе Дж., Моралес Дж. М., Иньигес-Люхи Дж. А., Лефковиц Р. Дж., Борн Х. Р., Ян Ю. Н., Ян Л. Ю. (июль 1994 г.) «Активация клонированного мускаринового калиевого канала с помощью субъединиц βγ G-белка». Природа . 370 (6485): 143–146. DOI : 10.1038 / 370143a0 . PMID 8022483 . S2CID 4345632 .
- ^ Костен Т.Р., Джордж Т.П. (июль 2002 г.). «Нейробиология опиоидной зависимости: значение для лечения» . Перспективы науки и практики . 1 (1): 13–20. DOI : 10,1151 / spp021113 . PMC 2851054 . PMID 18567959 .
- ^ а б в г Спроус-Блюм А.С., Смит Дж., Сугай Д., Парса Ф. Д. (март 2010 г.). «Понимание эндорфинов и их важности в лечении боли» . Гавайский медицинский журнал . 69 (3): 70–1. PMC 3104618 . PMID 20397507 .
- ^ а б в г Луан Й., Ван Д, Ю Кью, Чай XQ (февраль 2017 г.). «Действие β-эндорфина и нестероидных противовоспалительных препаратов, а также возможные эффекты нестероидных противовоспалительных препаратов на β-эндорфин». Журнал клинической анестезии . 37 : 123–128. DOI : 10.1016 / j.jclinane.2016.12.016 . PMID 28235500 .
- ^ Плейн Л.М., Риттнер Х.Л. (2018). «Опиоиды и иммунная система - друг или враг» . Британский журнал фармакологии . 175 (14): 2717–2725. DOI : 10.1111 / bph.13750 . PMC 6016673 . PMID 28213891 .
- ^ Ло ХХ , Ценг Л.Ф., Вэй Э., Ли СН (август 1976 г.). «Бета-эндорфин - сильнодействующее обезболивающее» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 73 (8): 2895–8. DOI : 10.1073 / pnas.73.8.2895 . PMC 430793 . PMID 8780 .
- ^ а б Харбер В.Дж., Саттон-младший (март – апрель 1984 г.). «Эндорфины и упражнения». Спортивная медицина . 1 (2): 154–71. DOI : 10.2165 / 00007256-198401020-00004 . PMID 6091217 . S2CID 6435497 .
- ^ Гольдберг Дж. (19 февраля 2014 г.). «Упражнение и депрессия» . WebMD . Проверено 14 июля 2014 года .
- ^ Ли Ч., Чунг Д. (апрель 1976 г.). «Выделение и структура нетриаконтапептида с опиатной активностью из гипофиза верблюда» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 73 (4): 1145–8. DOI : 10.1073 / pnas.73.4.1145 . PMC 430217 . PMID 1063395 .
Внешние ссылки
- CID 16132316 от PubChem - β-эндорфин
- CID 3081525 от PubChem - β-эндорфин (1-9)
- CID 133304 от PubChem - β-эндорфин (2-9)
- β-эндорфин в Национальных медицинских предметных рубриках США (MeSH)