Bomba de Na+/K+ afectează receptorii neurotransmițătorilor, adică densitatea și sensibilitatea acestora la emițătorul lor, iar aceste efecte vor fi analizate în continuare.
Receptorii ACh Receptorii de mamifere pentru ACh sunt împărțiți în receptori nicotinici și muscarinici. Acești receptori pot fi împărțiți în continuare în subtipuri, și anume, receptorii muscarinici M1-M5 (Caulfield și Birdsall 1998) și 16 subtipuri de receptori nicotinici, și anume, α1-α9, β1-β4, un γ, un δ, un ε (Lukas et al. 1999). La moluște, trei receptori ACh au fost inițial identificați din punct de vedere funcțional la Aplysia, ca fiind un receptor de răspuns excitator rapid, un receptor de răspuns inhibitor rapid și un receptor de răspuns inhibitor lent (Kehoe 1972). Cei doi receptori de răspuns rapid sunt nicotinici, dar receptorul de răspuns inhibitor lent are proprietăți unice și este activat numai de ACh, carbamilcolină și arecolină. Pinsker și Kandel (1969) au propus că un interneuron colinergic din Aplysia, L10, a activat un neuron urmăritor, nu printr-o modificare a conductanței membranare, ci prin activarea unei pompe electrogene Na+/K+. Cu toate acestea, s-a demonstrat că cel puțin o parte din acest răspuns postsinaptic s-a datorat unei creșteri a permeabilității K+ (Kehoe și Ascher 1970). În 1980, Arvanov și Ayrapetyan au publicat un articol despre efectul depresiv al ouabainului asupra amplitudinii curentului indus de ACh al neuronilor Helix. Aceasta a fost o observație importantă și a inițiat studii privind reglarea activității sistemelor de neurotransmițători de către pompa Na+/K+.
Din moment ce în creierul mamiferelor au fost găsite fracțiuni de compuși endogeni asemănători cu ouabaina, endobainele, (Rodriguez De Lores Arnaiz et al. 1998), este imposibil de exclus posibilitatea ca acești compuși să apară și la nevertebrate și să regleze continuu receptorii de transmițători prin modificări ale activității pompei din sistemele nervoase ale nevertebratelor. O creștere a nivelului de endobaină poate suprima activitatea pompei și astfel reduce efectul de facilitare al Na+/K+-ATPazei asupra activității sistemului colinergic, ceea ce ar putea fi, de asemenea, cazul nevertebratelor. Pentru informații detaliate despre evoluția interacțiunilor endogene ouabaină-pompă Na+/K+ endogenă, cititorul este trimis la excelenta recenzie a lui Blaustein (2018).
Într-o lucrare ulterioară mai detaliată (Ayrapetyan et al. 1985), corelația dintre activitatea pompei Na+/K+ și chemosensibilitatea membranară a fost analizată folosind dializa intracelulară a neuronilor Helix. Efectele asupra curenților de membrană induse de ACh și GABA și a legării 3H-α-bungarotoxinei (3H-α-BT) și 3H-GABA în ganglionii Helix au fost analizate în urma modificărilor activității pompei și a ATP-ului intracelular. Expunerea fie la 100 µM ouabain extracelular, fie la o soluție fără potasiu, a suprimat curentul indus de ACh în neuronii dializați de tip A. O creștere a nivelului intracelular de ATP a dus la o depresie a curentului ACh și la dispariția efectului de blocare a ouabainului asupra acestor curenți. ADP intracelular a avut un efect similar, dar mai puțin semnificativ, asupra curenților provocați de ACh, în timp ce AMP intracelular a fost ineficient. Acest efect al ATP intracelular asupra curentului ACh a fost suprimat de dinitrofenol, un inhibitor al fosforilării membranare. Ayrapetyan și colab. (1985) propun că fosforilarea membranară scade afinitatea receptorilor membranari pentru ACh și GABA.
Legătura 3H-α-BT și 3H-GABA la membrane a fost inhibată atât de soluțiile care conțin ouabaină, cât și de cele fără potasiu, precum și de teofilină și NaF, care ambele cresc nivelurile de ATP intracelular. Aceste rezultate arată că pompa Na+/K+ modulează afinitatea receptorilor membranari pentru ACh și GABA. Faptul că acest lucru a fost similar cu efectele observate de modulatorii fosforilării sugerează că efectele activității pompei sunt mediate de starea fosforilată a receptorilor lor.
Într-o lucrare ulterioară, Arvanov și colab. (1992b) au arătat că ouabaina a suprimat selectiv răspunsurile neuronilor de tip Helix A la ACh, care se datorau creșterii selective a permeabilității membranare la clorură. Acest efect al ouabainei este mediat de o creștere a nivelului de AMPc. În schimb, răspunsurile neuronilor de tip Helix B, cauzate în principal de o creștere a permeabilității cationice monovalente, nu au fost afectate de ouabaină. Blocarea răspunsurilor Cl- nu a fost asociată cu o modificare a potențialului de inversare a răspunsului. Arvanov și colab. (1992a) au concluzionat că efectul ouabainei nu a fost direct legat de desensibilizarea receptorului ACh. Se poate concluziona din articol că amploarea efectelor ouabainului asupra Helix poate fi legată de o creștere a nivelului de AMPc și, respectiv, de fosforilarea receptorului ACh în neuronii de tip A și de absența fosforilării receptorului în neuronii de tip B.
Într-un studiu ulterior, Grigorian et al. (2001) au găsit receptori muscarinici de tip A sensibili la ouabaină și receptori nicotinici de tip B insensibili la ouabaină pe același neuron la H. pomatia. Activitatea receptorilor de tip A sau de tip B ar putea depinde de starea fiziologică a neuronului care, la rândul său, ar putea depinde de starea de fosforilare a receptorului și/sau de nivelul de activitate a unui compus endogen asemănător ouabainelor.
Două fracțiuni solubile din cortexul cerebral, denumite vârfuri I și II, care stimulează și respectiv inhibă activitatea Na+/K+-ATPază neuronală, au fost izolate prin filtrare pe gel în Sephadex G-50 (Rodriguez De Lores Arnaiz et al. 1997, 1998, 1999). Deoarece studiile anterioare au sugerat o corelație între transmisia colinergică și activitatea Na+/K+-ATPază, Rodriguez De Lores Arnaiz și colab. (1999) au testat efectele acestor vârfuri asupra legării antagonistului muscarinic quinuclidinil benzilat la aceste membrane. Autorii au constatat că legarea a fost crescută de vârful I și diminuată de vârful II, II-E (o fracțiune purificată a II) și de ouabaină, aceste efecte fiind dependente de concentrație. Aceste rezultate sunt similare cu cele constatate cu ajutorul membranei sinaptosomale Na+/K+-ATPază, astfel încât autorii au concluzionat că ambele sisteme au funcționat în mod similar. Stimularea pompei activează receptorii colinergici nicotinici și muscarinici, iar inhibarea activității acestei enzime determină efectul opus.
Această concluzie susține ideea că există modulatori endogeni ai pompei Na+/K+ care pot regla fiziologic pompa și care pot defini indirect semnalizarea prin modularea altor receptori de neurotransmițători.
Studiile care implică mușchiul faringian și mușchiul peretelui corporal al C. elegans și pompa Na+/K+ sunt, de asemenea, incluse în această secțiune, deoarece ambii mușchi primesc inervație colinergică (Chiang et al. 2006; Rand et al. 2000; Richmond și Jorgensen 1999). eat-6 codifică un ortolog al subunității α a Na+/K+-ATPazei la C. elegans (Davis et al. 1995). Proprietățile contracțiilor faringiene ale mutanților eat-6 diferă de cele ale tipului sălbatic prin faptul că acestea sunt mai slabe, mai lente și relaxarea lor este întârziată. Înregistrările intracelulare din fibrele musculare ale bulbului terminal al mutanților eat-6 arată că MP este în mod constant depolarizat și că potențialele de acțiune (PA) au o amplitudine redusă. Davis et al. propun că, din cauza activității reduse a pompei Na+/K+, gradienții ionici de-a lungul fibrelor musculare sunt reduși. În urma ablației sistemului nervos faringian, fenotipul eat-6 persistă, sugerând că EAT-6 are un loc de acțiune în fibrele musculare. În mod interesant, aplicarea a 20 µM de ouabaină la faringele disecat al C. elegans de tip sălbatic a provocat o reducere mare a tranzitoriului R de relaxare din electrofaringogramă (EPG). Aceste EPG-uri sunt similare cu cele obținute de la mutanții eat-6. Acest efect al ouabainei a putut fi inversat în urma spălării. Concentrații mai mari de ouabaină (35-40 µM) au provocat o hipercontracție a mușchilor, un efect observat, de asemenea, la mutanții eat-6.
Aceste studii folosind mutanți eat-6 au fost extinse de Doi și Iwasaki (2008) care au descoperit că mutațiile în EAT-6 au afectat eficacitatea sinaptică ACh prin modificarea expresiei și localizării nAChR-urilor la joncțiunea neuromusculară C. elegans. Se propune că pompa Na+/K+ ar putea avea un rol nou, ca o proteină de schelă pentru a ajuta la stabilirea unui grup rigid de receptori chiar sub locul de eliberare presinaptică. Aceste efecte ale EAT-6 Na+/K+-ATPază reglează transmisia sinaptică colinergică independent de activitatea pompei. Doi și Iwasaki au investigat, de asemenea, localizarea subunității Na+/K+-ATPază β, NKB-1, cea mai larg exprimată dintre cele trei subunități NKB β la C. elegans. Proteina NKB-1 se leagă fizic de EAT-6, iar mutanții nkb-1 au prezentat deficiențe similare cu cele ale mutanților eat-6, inclusiv defecte de pompare. Acest lucru sugerează că EAT-6 și NKB-1 formează o Na+/K+-ATPază funcțională in vivo. Doi și Iwasaki discută posibilele mecanisme prin care Na+/K+-ATPasa ar putea induce gruparea nAChR. De exemplu, Na+/K+-ATPază poate modula traficul nAChR prin activarea/inactivarea Src tirozin kinazei Src. S-a demonstrat că legarea Src la Na+/K+-ATPază poate forma un complex de semnalizare funcțional (Tian et al. 2006). De asemenea, este posibil ca numărul de receptori colinergici postsinaptici ai mutanților eat-6 să fie crescut. Doi și Iwasaki (2008) au constatat, de asemenea, că receptorii de levamisol și nicotină ai mutanților eat-6 au fost afectați în mod diferențiat în ceea ce privește expresia și localizarea lor în joncțiunea musculară a peretelui corpului. Sensibilitatea la agoniștii ACh a fost, de asemenea, crescută la mutanții eat-6.
Etanolul poate provoca hipercontracție la C. elegans prin activarea unei noi subunități α asociate cu receptorul colinergic al mușchiului peretelui corpului (Hawkins et al. 2015). Această hipercontracție se poate inversa după 40 de minute, în ciuda prezenței continue a etanolului, indicând toleranța la etanol. Autorii au stabilit o legătură între această semnalizare colinergică, Na+/K+-ATPază și toleranța la etanol. De exemplu, o mutație neobișnuită în EAT-6, eat-6 (eg200), nu a reușit să dezvolte toleranță la hipercontracția indusă de etanol, ceea ce sugerează că funcția Na+/K+-ATPază este necesară pentru dezvoltarea toleranței la etanol la C. elegans.
Receptorii de glutamat Glutamatul este principalul transmițător sinaptic excitator în creierul mamiferelor și acționează ca un transmițător la nevertebrate (Walker et al. 1996). În anii 1990, datorită utilizării metodelor de biologie moleculară pentru studierea receptorilor de glutamat, aceștia au fost împărțiți în ionotropi (iGlu) și metabotropi (mGlu) (Mosharova 2001). Receptorii NMDA, AMPA și kainat sunt denumiți receptori ionotropi (adică, canale ionice). Toți ceilalți receptori sunt denumiți metabotropi (mGluRs) și reglează canalele ionice și enzimele care produc mesageri secundari prin intermediul unor receptori specifici cuplați la proteinele G. Există opt mGluRs, împărțiți în 3 grupe, I, II și III, în funcție de nivelul de conservare a secvențelor de aminoacizi și de modul de acțiune (Pin și Duvoison 1995). AMPAR-urile mediază marea majoritate a transmisiei sinaptice excitatorii rapide (Trussell et al. 1994), în timp ce NMDAR-urile joacă un rol vital în modularea eficacității sinaptice, generând plasticitate sinaptică (Hunt și Castillo 2012).
AMPAR-urile sunt heterotetramere, asamblate din diferite combinații de patru subunități GluA1-4, dintre care cele mai frecvente sunt receptorii care conțin GluA1/GluA2 sau GluAR2/GluA3. NMDARs sunt compuși din subunități GluN1 și cel puțin o subunitate GluN2, din cele patru subtipuri GluN2, GluN2A-2D. AMPAR și NMDAR se colocalizează în domeniul postsinaptic la o densitate ridicată, probabil stabilizată și reglată, prin interacțiunea cu proteinele de scheletare citosolică (Traynelis et al. 2010).
AMPARs sunt în principal canale de sodiu. În comparație, NMDAR permit intrarea atât a sodiului, cât și a calciului, acesta din urmă jucând un rol important în plasticitatea sinaptică, deoarece calciul declanșează o varietate de evenimente de semnalizare în aval.
NMDAR joacă un rol important în transmiterea excitatorie, plasticitate și excitotoxicitate în creier (Zhang et al. 2012a). Activarea lor sporește potențarea pe termen lung și reduce depresia pe termen lung la sinapsele colaterale Schaffer-CA1 din hipocampus. Receptorul NMDA este simultan un canal ionic dependent de potențial și de ligand care transmite selectiv ioni încărcați pozitiv. Cea mai mare parte a curentului ionic constă în ioni de calciu și sodiu care trec în celulă, eliberând din celulă ioni de potasiu. Receptorul NMDA este format din patru subunități, două din clasa NR1 și două din clasa NR2. O a treia subunitate a receptorului NMDA, NR3, a fost identificată ulterior și a fost analizată de Low și Wee (2010).
Un inhibitor endogen al Na+/K+-ATPazei, endobaina E (fracțiunea IIE), a fost izolat din creierul de șobolan și împărtășește mai multe proprietăți cu ouabaina. Endobainul posedă proprietăți neurotoxice atribuibile inhibării Na+/K+-ATPazei, ceea ce duce la activarea NMDAR, susținând conceptul că concentrațiile intracelulare de ioni Na+ și K+ pot modula funcția NMDAR (Reines et al. 2001, 2004). Efectul endobainelor E asupra expresiei subunităților receptorilor NMDA în membranele cortexului cerebral și hipocampusului de șobolan a fost analizat prin Western blot (Bersier et al. 2008). La două zile după administrarea a 10 µl de endobaină (1 μl pentru 28 mg de țesut), expresia subunității NR1 a crescut de cinci ori și, respectiv, de 2,5 ori, în cortexul cerebral și hipocampus. Expresia subunităților NR2A, NR2B și NR2D a crescut în ambele zone cerebrale. Expresia subunității NR2C nu a fost afectată în niciuna dintre zone. Aceste rezultate indică faptul că endobainul E modifică diferențiat expresia subunităților receptorului NMDA.
Transmisia sinaptică excitatorie în cortexul mamiferelor implică activarea AMPAR-urilor și intrarea Na+ în celulă care trebuie eliminat prin activarea Na+/K+-ATPazei. Este rezonabil să presupunem existența unei legături încrucișate între acești receptori și Na+/K+-ATPază. În mod interesant, s-a demonstrat că Na+/K+-ATPasa este abundentă în locurile sinaptice și este colocalizată cu AMPAR (Zhang et al. 2009). Acești autori propun o interacțiune între subunitatea Na+/K+-ATPază α1 și partea intracelulară C-terminală a subunităților GluR2. În urma inhibării Na+/K+-ATPazei, are loc o internalizare rapidă și o degradare mediată de proteazomi a AMPAR-urilor și suprimarea transmisiei sinaptice mediate de AMPA. Acest lucru sugerează o reglare homeostatică a AMPAR-urilor de către Na+/K+-ATPază. Se propune ca acumularea intracelulară de Na+ cauzată de inactivitatea Na+/K+-ATPază să conducă la eliminarea canalelor de Na+ de la suprafața celulară. Degradarea AMPAR indusă de Ouabain este abolită în prezența inhibitorilor de proteazom. Este posibil ca această cale de degradare să fie modulată de inhibitorii endogeni ai Na+/K+-ATPazei. În acest fel, pompa ar putea juca o funcție importantă de reglare a distribuției și transmiterii sinaptice AMPAR, care sunt componente esențiale ale plasticității (Man 2012). Aceștia pot include ouabain, endobain și agrin endogeni (Hilgenberg et al. 2006; Schoner 2000, 2002). Astfel, Na+/K+-ATPază poate regla rotația AMPAR, puterea sinaptică și funcția cerebrală. Disfuncția Na+/K+-ATPazei în urma hipoxiei, ischemiei și accidentului vascular cerebral este un răspuns patologic timpuriu major (Zhang et al. 2009).
Na+/K+-ATPaza și NMDAR-urile joacă roluri importante în reglarea învățării și memoriei în hipocampus (Zhang et al. 2012a), prima acționând ca transportor de ioni, iar cea de-a doua ca canale ionice. Acești autori au utilizat dihidro-ouabaină pentru a investiga efectele sale asupra curenților NMDA în neuronii CA1 din hipocampul de șobolan. Dihidro-ouabaină (10-1000 µM) a crescut acești curenți NMDA, dar nu prin activarea protein kinazei A sau C. Cu toate acestea, inhibitorii selectivi ai tirozin kinazei Src și ai cascadei protein kinazelor activate de mitogen (MARK) au blocat curenții NMDA induse de dihidro-ouabaină. Zhang et al. (2012a) au concluzionat că Src mediază interacțiunea dintre Na+/K+-ATPază și NMDAR-uri pentru a transduce semnalele de la Na+/K+-ATPază la cascada MARK.
Activarea receptorilor NMDA modifică concentrațiile intracelulare de Na+ și K+, care sunt ulterior restabilite de Na+/K+-ATPază. S-a observat că receptorul NMDA și Na+/K+-ATPază interacționează unul cu celălalt și această interacțiune a fost demonstrată pentru ambele izoforme ale subunității α (α1 și α3) a Na+/K+-ATPază exprimate în neuroni (Akkuratov et al. 2015). Folosind Western blotting, acești autori au arătat că expunerea pe termen lung a culturii primare de neuroni cerebeloși de șobolan la concentrații nanomolare de ouabaină duce la o scădere a nivelurilor subunităților NMDAR NR1 și NR2B care este probabil mediată de subunitatea α3 a Na+/K+-ATPază. Acest lucru diferă de lucrările anterioare în care injectarea de endobain E a dus la creșterea expresiei NMDAR în cortexul cerebral și hipocampus (Bersier et al. 2008). Autorii speculează că această diferență s-ar putea datora unei diferențe în regiunea creierului sau unei diferențe între modul de acțiune al endobainei E și al ouabainei. O scădere a activității enzimatice a subunității α1 a Na+/K+-ATPază a fost, de asemenea, observată în urma activării NMDAR. Acest efect este mediat de o creștere a Ca2+ intracelular. Astfel, Na+/K+-ATPază și NMDAR pot interacționa funcțional prin formarea unui complex macromolecular care poate fi important pentru restabilirea echilibrului ionic după excitarea neuronală (Akkuratov et al. 2015). În plus, funcția NMDAR poate fi reglată de compuși endogeni asemănători ouabainelor.
Efectele de toxicitate ale ouabainelor Inactivarea celulară a Na+/K+-ATPazei în culturile de celule neuro-gliale din cerebel cu ouabaină 1 mM duce la acumularea de glutamat (Glu), hiperstimularea receptorilor de glutamat, influxuri mai mari de Ca2+ și Na+ în celule prin intermediul canalelor activate de Glu (Stelmashook et al. 1999). Acest proces duce la umflarea celulelor, la de-energizarea mitocondrială și la moartea celulelor granulare. Cu toate acestea, adăugarea unui antagonist NMDAR cu ouabaină a prevenit aceste răspunsuri. Autorii sugerează că o scădere a activității Na+/K+-ATPază în neuroni poate contribui la apariția tulburărilor neurologice cronice.
Diferite alfa-izoforme de Na+/K+-ATPază, care posedă sensibilitate diferită la ouabaină, pot avea funcții de semnalizare diferite. Inhibarea izoformei alfa-3 a Na+/K+-ATPpazei neuronale de șobolan la o concentrație scăzută (100 nM) de ouabaină a condus la activarea cascadei MAP kinazei prin intermediul PKC și PIP3 kinazei. Spre deosebire de izoforma alfa3 a Na+/K+-ATPazei sensibilă la ouabaină, o izoformă alfa1 a Na+/K+-ATPazei rezistentă la ouabaină (inhibare cu 1 mM de ouabaină) reglează MAP kinaza prin reacții dependente de kinaza Src. Utilizarea unui test apoptotic Annexin V-FITC pentru a determina celulele cu caracteristici apoptotice timpurii ne permite să concluzionăm că izoforma alfa3 stimulează și alfa1 suprimă procesul apoptotic în neuronii cerebelului. Aceste date reprezintă prima demonstrație care arată participarea izoformelor Na+/K+-ATPază rezistente la ouabaină (alfa-1) și sensibile la ouabaină (alfa-3) în diverse căi de semnalizare în celulele neuronale (Karpova et al. 2010a, b).
Receptorii glutamatului la nevertebrate Rolul important al transmisiei glutamatergice în clasele de nevertebrate evidențiază o cale prin care pompa Na+/K+-ATPază ar putea avea un impact asupra transmisiei glutamatergice. Acest transmițător joacă un rol important la nivelul NMJ la artropode. În plus, este un factor determinant în sistemul nervos central la alte clase importante de nevertebrate (Walker et al. 1996). Aceste roluri importante implică atât receptorii omologi ionotropi cât și metabotropi ai glutamatului. Există o relație strânsă între receptorii de glutamat și formele superioare de comportament în toate phyla (a se vedea recenzia Robbins și Murphy 2006). În ciuda acestui fapt, până în prezent nu a fost descris niciun receptor de glutamat la nevertebrate care să fie modulat de pompa Na+/K+. Cu toate acestea, agoniștii glutamatului și ai glutamatului non-NMDA depolarizează celulele gliale și Retzius ale lipitorilor, modificând activitatea intracelulară a Na+ și inducând o post-hiperpolarizare (Dorner et al. 1994). Această post-hiperpolarizare este blocată de 100 µM ouabaină și atunci când sodiul extern este parțial înlocuit cu litiu. Aceste experimente arată că efectele directe ale glutamatului și ale agoniștilor de glutamat non-NMDA pot activa o pompă Na+/K+.
Receptorii GABA Receptorii GABAR de mamifere sunt clasificați în receptori GABAA, GABAB și GABAC (Olsen 2018). Receptorii GABAA și GABAC sunt ionotropi, în timp ce receptorii GABAB sunt metabotropi. Există relativ puțină literatură privind interacțiunea dintre Na+/K+-ATPază și GABARs. Studiile care au utilizat ARN din creierul de șobolan injectat în ovocite Xenopus au arătat efectul ouabainei asupra receptorilor GABA (Arvanov 1990; Arvanov și Usherwood 1991). La patru până la zece zile după injectare, ovocitele au răspuns la aplicații de 1-100 µM, GABA, L-kainat și L-glutamat. Toți cei trei compuși au evocat curenți de intrare. În soluția salină care conține ouabaină, răspunsurile la GABA, L-kainat și L-glutamat au fost crescute cu 80-120%, 20-30% și, respectiv, 20-40%, atât la ovocitele foliculate, cât și la cele defoliculate. Potențialele de inversare pentru acești curenți induși de agonist nu s-au schimbat în prezența ouabainei. 100 µM ouabaină a crescut, de asemenea, greutatea și volumul ovocitelor. Autorii au propus că ouabainul, prin creșterea volumului ovocitelor, mărește suprafața membranei ovocitare care conține receptori și care este accesibilă la agoniștii aplicați exogen. Acest lucru sugerează că efectul ouabainului este direct. Rolul cheie al Na+/K+-ATPazei în modularea fluxurilor de Cl- (a se vedea mai sus) înseamnă că este posibil ca acest efect să moduleze această clasă importantă de receptori inhibitori.
Receptorii de dopamină (DAR) Na+/K+-ATPazei este implicată în reglarea DAR-urilor. DARs pot interacționa cu o serie de molecule denumite colectiv proteine care interacționează cu receptorii de dopamină, DRIPs, care nu numai că reglează semnalizarea receptorilor, dar contribuie la traficul și stabilitatea receptorilor și la formarea complexului de semnalizare DAR în celule (Kabbani și Levenson 2007). Bertorello și colab. (1990) au furnizat dovezi că dopamina, printr-un efect sinergic asupra receptorilor D1 și D2, inhibă activitatea Na+/K+-ATPază a neuronilor striatali izolați. Acest lucru duce la o depolarizare tranzitorie a MP, cu o creștere a Na+ intracelular. DAR-urile mamiferelor sunt împărțite în două familii, și anume D1 și D2. Familia D1 conține subtipurile D1 și D5 care sunt cuplate la proteina G heterotrimerică GS și reglează pozitiv activitatea adenililciclazei. Familia D2, și anume subtipurile D2, D3, D4, sunt cuplate la proteinele inhibitoare GI/O și reduc activitatea adeniliciclazei. Dopamina și alte catecolamine modulează activitatea Na+/K+-ATPază prin două mecanisme, și anume, un efect direct asupra enzimei și, în al doilea rând, asupra receptorilor de catecolamină, dar care implică căile PKC și PKA. Acestea din urmă activează Na+/K+-ATPasa prin stimularea căilor PKC și PKA în anumite țesuturi (Therien și Blostein 2000). Legarea dopaminei la DAR D1 neuronali neostriatali inhibă activitatea Na+/K+-ATPază, în timp ce legarea dopaminei la DAR D2 activează canalele de sodiu, ceea ce crește sodiul intracelular și activează Na+/K+-ATPază (Aizman et al. 2000). Utilizând co-imunoprecipitarea și spectrometria de masă, s-a demonstrat că D1 și D2 DARs există într-un complex cu Na+/K+-ATPasa (Hazelwood et al. 2008). Acești autori au efectuat teste biologice cu Na+/K+-ATPază și DAR-uri co-exprimate în celule HEK293T pentru a investiga impactul Na+/K+-ATPază asupra funcției DAR. Transfecția DAR-urilor D1 sau D2 în celulele HEK293T a dus la o scădere accentuată a activității Na+/K+-ATPazei α1, fără o modificare a nivelurilor proteice ale enzimei. DAR-urile sunt capabile să reducă funcția Na+/K+-ATPază în absența dopaminei și fără o modificare a nivelurilor enzimei. Acest lucru oferă dovezi suplimentare pentru a susține importanța unui complex de interacțiune. Coexprimarea simultană a celor două proteine într-un signalplex (un termen pentru a descrie un complex de receptori, format dintr-o varietate de interacțiuni proteice, a se vedea Hazelwood et al. 2010) a dus la atenuarea reciprocă a funcției fiecăreia dintre ele. Această lucrare arată că interacțiunea dintre DAR și subunitatea α1 a Na+/K+-ATPază are ca rezultat modularea reciprocă a funcției dintre cele două proteine, atât în prezența cât și în absența liganzilor, oferind un nou mecanism de control pentru semnalizarea DAR și echilibrul ionic în celulă.
DAR-urile sunt implicate în adaptarea activității Na+/K+-ATPază striatală de șoarece în urma activării receptorilor opioizi de către morfină (Wu et al. 2007). Tratamentul in vivo cu morfină pe termen scurt a stimulat activitatea Na+/K+-ATPază și această stimulare a fost inhibată de un antagonist D2R, în timp ce tratamentul cu morfină pe termen lung inhibă Na+/K+-ATPază și această inhibiție a fost inhibată de un antagonist D1R. O proteină kinază A dependentă de cAMP a fost implicată în reglarea activității Na+/K+-ATPază de către morfină.
Interacțiunea DAR la nevertebrate cu Na+/K+-ATPază Complexitatea semnalizării dopaminei la nevertebrate este bine stabilită, iar toate filamentele majore exprimă omologii DARS de mamifere (Walker et al. 1996; Troppmann et al. 2014). Un exemplu este interacțiunea dintre Na+/K+-ATPază și receptorii de dopamină din celulele acinare ale căpușei, Ixodes scapularis (Kim et al. 2016). Secreția glandei salivare indusă de dopamină a fost inhibată de ouabaină (10 µM), care a blocat transportul fluidelor în acinii de tip III. Kim et al. (2016) sugerează că ținta semnalizării intracelulare mediate de receptorul D1 pentru secreția glandei salivare include Na+/K+-ATPază. Baza acestei interacțiuni funcționale rămâne să fie elucidată. Acționează prin tipul de interacțiuni proteice directe descrise pentru mamifere sau prin deplasarea gradienților ionici care sunt necesari pentru funcționarea normală a celulelor? Lipsesc dovezile pentru astfel de interacțiuni în sistemul nervos al nevertebratelor.
Receptorii de serotonină (5-hidroxitriptamină) (5-HTR) Receptorii 5-HTR sunt clasificați în receptori cuplați cu proteina G (GPCR) și canale ionice legate de ligand și mediază atât efecte excitatorii cât și inhibitorii (Hoyer et al. 1994). Există cel puțin șase GPCR, și anume, 5-HT1, 5-HT2, 5-HT4-7, care pot fi împărțiți în subtipuri și un canal de cationi Na+ și K+ cu ligand, 5-HT3. 5-HT modulează activitatea Na+/K+-ATPază în neuronii piramidali CA1 din hipocampul de șobolan (Zhang et al. 2012b). Această inhibiție se face prin 5-HT3Rs, deoarece a fost redusă de un antagonist 5-HT3R, dar nu și de un antagonist 5-HT1R. În plus, un agonist 5-HT3R a mimat efectul 5-HT. Agoniștii 5-HT pot modifica activitatea Na+/K+-ATPază în cortexul cerebral al șobolanilor începând cu ziua 21 (Hernández 1982), iar acest efect este blocat de antagoniștii 5-HT. În urma unei stări de hipersensibilitate indusă a receptorilor 5-HT, răspunsul Na+/K+-ATPază la agoniștii 5-HT a fost îmbunătățit. Autorul a concluzionat că sensibilitatea receptorilor 5-HT din creierul de șobolan implică Na+/K+-ATPază.
5-HT acționează ca un transmițător în toate filamentele majore (Walker et al. 1996). Cu toate acestea, există puține dovezi privind interacțiunile dintre 5-HTR și pompa Na+/K+. Injectarea de Na+ în neuronii senzoriali T ai lipitoarei, H. medicinalis, are ca rezultat faptul că MP devine mai negativ din cauza activării Na+/K+-ATPasei (Catarsi și Brunelli 1991). Această creștere a negativității este blocată de 5-HT, care inhibă direct activitatea pompei Na+/K+ în celulele T prin intermediul AMPc (Catarsi et al. 1993). Stimularea repetitivă a câmpului receptiv al celulelor T induce o creștere a post-hiperpolarizării (AHP) în celulele T, care se datorează în principal creșterii activității Na+/K+-ATPază (Scuri et al. 2002). AHP este redusă de 5-HT sau de inhibarea pompei Na+/K+ care poate facilita conducerea potențialului de acțiune în terminalele sinaptice și poate fi importantă pentru plasticitatea pe termen scurt (Scuri et al. 2007). Inhibarea pompei Na+/K+, după injectarea a 10 nM de dihidro-ouabaină, are ca rezultat un comportament de înot mai rapid, sugerând un rol al pompei în fiziologia înotului la lipitoare. Cu toate acestea, interacțiunea dintre 5-HT și pompa Na+/K+ la nivel molecular la lipitoare nu este cunoscută.
.