Na+/K+-pumpen påverkar neurotransmittormembranreceptorerna, dvs. deras täthet och känslighet för transmittorn, och dessa effekter kommer nu att behandlas.
ACh-receptorer Däggdjursreceptorer för ACh delas in i nikotiniska och muskariniska receptorer. Dessa receptorer kan ytterligare delas in i subtyper, nämligen M1-M5 muskarinreceptorer (Caulfield och Birdsall 1998) och 16 nikotinreceptorsubtyper, nämligen α1-α9, β1-β4, en γ, en δ, en ε (Lukas et al. 1999). Hos blötdjur identifierades ursprungligen tre ACh-receptorer funktionellt i Aplysia, som en snabb excitatorisk responsreceptor, en snabb inhibitorisk responsreceptor och en långsam inhibitorisk responsreceptor (Kehoe 1972). De två receptorerna för snabb respons är nikotiniska, men receptorn för långsam hämmande respons har unika egenskaper och aktiveras endast av ACh, karbamylkolin och arekolin. Pinsker och Kandel (1969) föreslog att en kolinerg Aplysia-interneuron, L10, aktiverade en efterföljande neuron, inte genom en förändring av membrankonduktansen, utan genom aktivering av en elektrogen Na+/K+-pump. Det visades dock att åtminstone en del av detta postsynaptiska svar berodde på en ökning av K+ -permeabiliteten (Kehoe och Ascher 1970). År 1980 publicerade Arvanov och Ayrapetyan en artikel om den depressiva effekten av ouabain på amplituden av den ACh-inducerade strömmen hos Helix-neuroner. Detta var en viktig observation och inledde studier om regleringen av aktiviteten hos neurotransmittorsystem genom Na+/K+-pumpen.
Då fraktioner av endogena ouabainliknande föreningar, endobainer, har hittats i däggdjurshjärnan (Rodriguez De Lores Arnaiz et al. 1998), är det omöjligt att utesluta möjligheten att dessa föreningar också förekommer hos ryggradslösa djur och att de kontinuerligt reglerar transmittorreceptorer genom förändringar i aktiviteten hos pumpen hos ryggradslösa djurs nervsystem. En ökning av nivån av endobain kan undertrycka pumpens aktivitet och på så sätt minska Na+/K+-ATPasets underlättande effekt på det kolinerga systemets aktivitet, vilket också skulle kunna vara fallet hos ryggradslösa djur. För detaljerad information om utvecklingen av endogena ouabain-Na+/K+-pumpinteraktioner hänvisas läsaren till den utmärkta översikten av Blaustein (2018).
I en senare mer detaljerad artikel (Ayrapetyan et al. 1985) analyserades korrelationen mellan Na+/K+-pumpaktivitet och membranens kemosensitivitet med hjälp av intracellulär dialys av Helix neuroner. Effekterna på ACh- och GABA-inducerade membranströmmar och 3H-α-bungarotoxin (3H-α-BT) och 3H-GABA-bindning i Helix ganglier analyserades efter förändringar i pumpaktivitet och intracellulär ATP. Exponering för antingen extracellulär 100 µM ouabain eller en kaliumfri lösning undertryckte den ACh-inducerade strömmen i dialyserade neuroner av A-typ. En ökning av den intracellulära ATP-nivån ledde till en sänkning av ACh-strömmen och till att den blockerande effekten av ouabain på dessa strömmar försvann. Intracellulärt ADP hade en liknande men mindre betydande effekt på de strömmar som orsakades av ACh, medan intracellulärt AMP var ineffektivt. Denna effekt av intracellulär ATP på ACh-strömmen undertrycktes av dinitrofenol, en hämmare av membranfosforylering. Ayrapetyan et al. (1985) föreslår att membranfosforylering minskar affiniteten hos membranreceptorer för ACh och GABA.
Bindningen av 3H-α-BT och 3H-GABA till membranen hämmades av både ouabainhaltiga och kaliumfria lösningar samt av teofyllin och NaF, som båda ökar nivåerna av intracellulär ATP. Dessa resultat visar att Na+/K+-pumpen modulerar affiniteten hos membranreceptorer för ACh och GABA. Det faktum att detta liknade effekter som sågs av modulatorer av fosforylering tyder på att effekterna av pumpaktivitet förmedlas av det fosforylerade tillståndet hos deras receptorer.
I en senare artikel visade Arvanov et al. (1992b) att ouabain selektivt undertryckte Helix A-typ neurons reaktioner på ACh, vilket berodde på den selektiva ökningen av membranens permeabilitet för klorid. Denna effekt av ouabain förmedlas av en ökning av cAMP-nivåerna. Däremot påverkades inte svaren från neuron av Helix B-typ, som huvudsakligen orsakades av en ökning av permeabiliteten för monovalenta katjoner, av ouabain. Blockeringen av Cl- svaren var inte förknippad med en förändring av svarets vändpotential. Arvanov et al. (1992a) drog slutsatsen att effekten av ouabain inte var direkt relaterad till desensibilisering av ACh-receptorn. Av artikeln kan man dra slutsatsen att omfattningen av ouabains effekter på Helix kan relateras till en ökning av cAMP-nivån respektive fosforylering av ACh-receptorn i neuroner av typ A och frånvaron av fosforylering av receptorn i neuroner av typ B.
I en senare studie fann Grigorian et al. (2001) ouabain-känsliga muskarinreceptorer av A-typ och ouabain-okänsliga nikotinreceptorer av B-typ på samma neuron i H. pomatia. Aktiviteten hos någon av A- eller B-typreceptorerna kan bero på neuronets fysiologiska tillstånd, vilket i sin tur kan bero på receptorns fosforyleringstillstånd och/eller aktivitetsnivån hos en endogen ouabainliknande förening.
Två lösliga fraktioner från hjärnbarken, benämnda peaks I och II, som stimulerar respektive hämmar den neuronala Na+/K++-ATPase-aktiviteten, har isolerats genom gelfiltrering i Sephadex G-50 (Rodriguez De Lores Arnaiz et al. 1997, 1998, 1999). Eftersom tidigare studier antydde en korrelation mellan kolinerg överföring och Na+/K+-ATPase-aktivitet testade Rodriguez De Lores Arnaiz et al. (1999) effekterna av dessa toppar på bindningen av den muskariniska antagonisten quinuklidinylbensilat till dessa membran. Författarna fann att bindningen ökade med topp I och minskade med topp II, II-E (en renad fraktion av II) och med ouabain, och att dessa effekter var koncentrationsberoende. Dessa resultat liknar dem som man fann när man använde synaptosomalt Na+/K+-ATPas i synaptosomala membran, och författarna drog därför slutsatsen att båda systemen fungerade på ett liknande sätt. Stimulering av pumpen aktiverar nikotiniska och muskariniska kolinerga receptorer, och hämning av aktiviteten hos detta enzym ger motsatt effekt.
Denna slutsats stöder idén om att endogena modulatorer av Na+/K+-pumpen existerar och kan fysiologiskt reglera pumpen som indirekt kan definiera signalering genom modulering av andra neurotransmittorreceptorer.
Studier som involverar svalg- och kroppsväggsmuskel hos C. elegans och Na+/K+-pumpen ingår också i det här avsnittet eftersom båda musklerna får kolinerga innervation (Chiang et al. 2006; Rand et al. 2000; Richmond och Jorgensen 1999). eat-6 kodar för en ortolog till α-underenheten av Na+/K+-ATPas i C. elegans (Davis et al. 1995). Egenskaperna hos pharynxkontraktioner hos eat-6-mutanter skiljer sig från vildtypen genom att de är svagare, långsammare och deras relaxation fördröjd. Intracellulära inspelningar från terminala bulbmuskelfibrer hos eat-6-mutanter visar att MP konsekvent är depolariserad och att aktionspotentialerna (AP) minskar i amplitud. Davis et al. föreslår att på grund av minskad Na+/K+-pumpaktivitet minskar jongradienterna över muskelfibrerna. Efter ablation av det faryngeala nervsystemet kvarstår eat-6 fenotypen, vilket tyder på att EAT-6 har en verkningsort i muskelfibrerna. Intressant nog orsakade applicering av 20 µM ouabain på dissekerade svalg av vildtyp C. elegans en stor minskning av relaxations-R-transienten i elektropharyngeogrammet (EPG). Dessa EPG:er liknar dem som erhålls från eat-6-mutanter. Denna effekt av ouabain kunde upphävas efter tvättning. Högre koncentrationer av ouabain (35-40 µM) orsakade hyperkontraktion av musklerna, en effekt som också observerades hos eat-6-mutanter.
Dessa studier med hjälp av eat-6-mutanter har utökats av Doi och Iwasaki (2008) som fann att mutationer i EAT-6 påverkade den synaptiska ACh-effekten genom att förändra uttrycket och lokaliseringen av nAChRs vid den neuromuskulära korsningen i C. elegans. Det föreslås att Na+/K+-pumpen kan ha en ny roll som ett ställningsbyggande protein för att hjälpa till att etablera ett styvt receptorkluster precis under den presynaptiska frisättningsplatsen. Dessa effekter av EAT-6 Na+/K+-ATPas reglerar den kolinerga synaptiska överföringen oberoende av pumpens aktivitet. Doi och Iwasaki undersökte också lokaliseringen av Na+/K+-ATPas β-underenheten, NKB-1, den mest uttryckta av de tre NKB β-underenheterna i C. elegans. NKB-1-proteinet binder fysiskt till EAT-6, och nkb-1-mutanter uppvisade brister som liknar eat-6-mutanter, inklusive defekter i pumpning. Detta tyder på att EAT-6 och NKB-1 bildar ett funktionellt Na+/K+-ATPas in vivo. Doi och Iwasaki diskuterar möjliga mekanismer genom vilka Na+/K++-ATPas skulle kunna inducera nAChR-klusterbildning. Na+/K+-ATPas kan till exempel modulera nAChR-trafikering genom aktivering/inaktivering av Src tyrosinkinas. Det har visats att bindning av Src till Na+/K+-ATPas kan bilda ett funktionellt signalkomplex (Tian et al. 2006). Det är också möjligt att antalet postsynaptiska kolinerga receptorer hos eat-6-mutanter kan öka. Doi och Iwasaki (2008) fann också att levamisol- och nikotinreceptorer hos eat-6-mutanter var differentiellt påverkade i sitt uttryck och sin lokalisering i kroppsväggens muskelförbindelse. Känsligheten för ACh-agonister var också ökad hos eat-6-mutanter.
Etanol kan orsaka hyperkontraktion hos C. elegans genom aktivering av en ny α-underenhet som är associerad med den kolinerga kroppsväggsmuskelreceptorn (Hawkins et al. 2015). Denna hyperkontraktion kan vända efter 40 minuter trots kontinuerlig närvaro av etanol, vilket tyder på etanoltolerans. Författarna fastställde en koppling mellan denna kolinerga signalering, Na+/K+-ATPas och etanoltolerans. En ovanlig mutation i EAT-6, eat-6 (eg200), misslyckades till exempel med att utveckla tolerans mot etanolinducerad hyperkontraktion, vilket tyder på att Na+/K+-ATPas-funktionen krävs för utvecklingen av etanoltolerans hos C. elegans.
Glutamatreceptorer Glutamat är den viktigaste excitatoriska synaptiska sändaren i däggdjurshjärnan och fungerar som sändare i ryggradslösa djur (Walker et al. 1996). På 1990-talet, tack vare användningen av molekylärbiologiska metoder för att studera glutamatreceptorer, delades de upp i jonotropa (iGlu) och metabotropa (mGlu) (Mosharova 2001). NMDA-, AMPA- och kainatreceptorer kallas jonotropa receptorer (dvs. jonkanalreceptorer). Alla andra receptorer kallas metabotropa (mGluRs) och reglerar jonkanaler och enzymer som producerar andra budbärare via specifika receptorer kopplade till G-proteiner. Det finns åtta mGluRs, uppdelade i tre grupper, I, II och III, beroende på graden av bevarande av deras aminosyrasekvenser och verkningsmekanism (Pin och Duvoison 1995). AMPARs förmedlar den stora majoriteten av snabb excitatorisk synaptisk överföring (Trussell et al. 1994), medan NMDARs spelar en viktig roll i moduleringen av synaptisk effektivitet, vilket genererar synaptisk plasticitet (Hunt och Castillo 2012).
AMPARs är heterotetramer, som är sammansatta av olika kombinationer av de fyra subenheterna GluA1-4, varav de vanligaste är receptorer som innehåller GluA1/GluA2 eller GluAR2/GluA3. NMDARs består av GluN1-underenheter och minst en GluN2-underenhet av fyra GluN2-subtyper, GluN2A-2D. AMPAR och NMDAR samlokaliseras vid den postsynaptiska domänen med hög densitet, troligen stabiliserad och reglerad, genom interaktion med cytosoliska scaffoldingproteiner (Traynelis et al. 2010).
AMPARs är främst natriumkanaler. NMDARs tillåter däremot inträde av både natrium och kalcium, där det senare spelar en viktig roll i synaptisk plasticitet, eftersom kalcium utlöser en mängd nedströms signalhändelser.
NMDARs spelar en viktig roll i excitatorisk överföring, plasticitet och excitotoxicitet i hjärnan (Zhang et al. 2012a). Deras aktivering ökar långtidspotentieringen och minskar långtidsdepressionen vid Schaffer collateral-CA1 synapser i hippocampus. NMDA-receptorn är samtidigt en potentialberoende och ligandberoende jonkanal som selektivt överför positivt laddade joner. Huvuddelen av jonströmmen består av kalcium- och natriumjoner som passerar in i cellen och frigör kaliumjoner från cellen. NMDA-receptorn består av fyra underenheter, två av NR1-klassen och två av NR2-klassen. En tredje NMDA-receptorunderenhet, NR3, identifierades senare och har granskats av Low och Wee (2010).
En endogen Na+/K+-ATPashämmare, endobain E (fraktion IIE), har isolerats från råtthjärna och delar flera egenskaper med ouabain. Endobain har neurotoxiska egenskaper som kan tillskrivas Na+/K++-ATPas-hämning, vilket leder till NMDAR-aktivering, vilket stöder konceptet att intracellulära koncentrationer av Na+- och K+-joner kan modulera NMDAR-funktionen (Reines et al. 2001, 2004). Effekten av endobain E på uttrycket av NMDA-receptorunderenheter i membran från hjärnbarken och hippocampus hos råttor analyserades med Western blot (Bersier et al. 2008). Två dagar efter administrering av 10 µl endobain (1 μl per 28 mg vävnad) ökade uttrycket av NR1-underenhet fem gånger respektive 2,5 gånger i hjärnbarken och hippocampus. Uttrycket av NR2A-, NR2B- och NR2D-underenheterna ökade i båda hjärnområdena. Uttrycket av NR2C-underenheterna påverkades inte i något av områdena. Dessa resultat tyder på att endobain E differentiellt modifierar NMDA-receptorns underenhetsexpression.
Excitatorisk synaptisk överföring i däggdjurens hjärnbark innebär aktivering av AMPARs och inträde av Na+ i cellen som måste avlägsnas via aktivering av Na+/K+-ATPas. Det är rimligt att anta att det finns en överlappning mellan dessa receptorer och Na+/K+-ATPas. Intressant nog har det visats att Na+/K+-ATPas är rikligt förekommande vid synaptiska platser och samlokaliseras med AMPARs (Zhang et al. 2009). Dessa författare föreslår en interaktion mellan Na+/K+-ATPas α1-underenhet och den intracellulära C-terminala delen av GluR2-underenheterna. Efter Na+/K+-ATPas-hämning sker en snabb internalisering och proteasomalmedierad nedbrytning av AMPARs och undertryckande av AMPA-medierad synaptisk överföring. Detta tyder på en homeostatisk reglering av AMPARs genom Na+/K+-ATPas. Det föreslås att den intracellulära Na+-ackumulering som orsakas av Na+/K+-ATPas-inaktivitet leder till att Na+-kanaler på cellytan avlägsnas. Ouabain-inducerad AMPAR-nedbrytning avskaffas i närvaro av proteasomhämmare. Det är möjligt att denna nedbrytningsväg moduleras av endogena Na+/K+-ATPashämmare. På så sätt kan pumpen spela en viktig funktion för att reglera AMPARs synaptiska fördelning och överföring som är viktiga komponenter i plasticitet (Man 2012). Dessa kan inkludera endogent ouabain, endobain och agrin (Hilgenberg et al. 2006; Schoner 2000, 2002). Na+/K+-ATPas kan alltså reglera AMPAR-omsättningen, synaptisk styrka och hjärnans funktion. Na+/K+-ATPas-dysfunktion efter hypoxi, ischemi och stroke är en viktig tidig patologisk reaktion (Zhang et al. 2009).
Na+/K+-ATPas och NMDARs spelar viktiga roller i regleringen av inlärning och minne i hippocampus (Zhang et al. 2012a), där det förstnämnda agerar som jontransportör och det senare som jonkanal. Dessa författare använde dihydro-ouabain för att undersöka dess effekter på NMDA-strömmar i råttans hippocampala CA1-neuroner. Dihydro-ouabain (10-1000 µM) ökade dessa NMDA-strömmar men inte genom aktivering av proteinkinas A eller C. Selektiva hämmare av Src tyrosinkinas och kaskaden av mitogenaktiverade proteinkinaser (MARK) blockerade dock dihydro-ouabaininducerade NMDA-strömmar. Zhang et al. (2012a) drog slutsatsen att Src medierar korsdialogen mellan Na+/K+-ATPas och NMDARs för att överföra signalerna från Na+/K+-ATPas till MARK-kaskaden.
Aktivering av NMDA-receptorer förändrar de intracellulära koncentrationerna av Na+ och K+, som sedan återställs av Na+/K+-ATPas. Det observerades att NMDA-receptorn och Na+/K+-ATPas interagerar med varandra och denna interaktion visades för båda isoformerna av α-underenheten (α1 och α3) av Na+/K+-ATPas som uttrycks i neuroner (Akkuratov et al. 2015). Med hjälp av Western Blotting visade dessa författare att långvarig exponering av primärkulturen av råttans cerebellära neuroner för nanomolära koncentrationer av ouabain leder till en minskning av nivåerna av NMDAR-underenheterna NR1 och NR2B som troligen förmedlas av α3-underenheten av Na+/K+-ATPas. Detta skiljer sig från tidigare arbete där injektion av endobain E ledde till ökat NMDAR-uttryck i hjärnbarken och hippocampus (Bersier et al. 2008). Författarna spekulerar i att denna skillnad kan bero på en skillnad i hjärnregionen eller en skillnad mellan endobain E:s och ouabains verkningssätt. En minskning av den enzymatiska aktiviteten hos α1-underenheten av Na+/K+-ATPas observerades också efter NMDAR-aktivering. Denna effekt medieras av en ökning av intracellulärt Ca2+. Na+/K+-ATPas och NMDAR kan således interagera funktionellt genom att bilda ett makromolekylärt komplex som kan vara viktigt för att återställa jonbalansen efter neuronal excitation (Akkuratov et al. 2015). Dessutom kan NMDAR-funktionen regleras av endogena ouabain-liknande föreningar.
Toxicitetseffekter av ouabain Cellulär Na+/K+-ATPas-inaktivering i neuro-gliacellkulturer i lillhjärnan med 1 mM ouabain leder till ackumulering av glutamat (Glu), överstimulering av glutamatreceptorer, högre Ca2+- och Na+-inflöde i cellerna genom Glu-aktiverade kanaler (Stelmashook et al. 1999). Denna process leder till cellsvullnad, mitokondriell de-energisering och död av granuleceller. Tillägg av en NMDAR-antagonist med ouabain förhindrade dock dessa reaktioner. Författarna föreslår att ett fall i Na+/K+-ATPas-aktiviteten i neuroner kan bidra till uppkomsten av kroniska neurologiska störningar.
Flera alfa-isoformer av Na+/K+-ATPas, som besitter olika känslighet för ouabain, kan ha olika signalfunktioner. Hämning av rott neuronalt Na+/K+-ATPas alfa-3-isoform vid låg (100 nM) ouabainkoncentration ledde till aktivering av MAP-kinas-kaskaden via PKC och PIP3-kinas. Till skillnad från den ouabain-känsliga alfa3-isoformen av Na+/K+-ATPas reglerar en ouabain-resistent alfa1-isoform (hämning med 1 mM ouabain) av Na+/K+-ATPas MAP-kinas via Src-kinasberoende reaktioner. Genom att använda ett annexin V-FITC-apoptotiskt test för att fastställa celler med tidiga apoptotiska egenskaper kan vi dra slutsatsen att alfa3-isoformen stimulerar och alfa1 undertrycker apoptotiska processer i cerebellumneuroner. Dessa data är den första demonstrationen som visar att Ouabain-resistenta (alfa-1) och Ouabain-känsliga (alfa-3) Na+/K+-ATPas-isoformer deltar i olika signalvägar i neuronala celler (Karpova et al. 2010a, b).
Glutamatreceptorer hos ryggradslösa djur Den viktiga roll som den glutamaterga överföringen spelar i olika klasser av ryggradslösa djur belyser en väg genom vilken Na+/K+-pumpen kan påverka den glutamaterga överföringen. Denna transmittor spelar en viktig roll vid leddjurs NMJ. Dessutom är den en viktig bestämningsfaktor i det centrala nervsystemet i andra större klasser av ryggradslösa djur (Walker et al. 1996). Dessa viktiga roller involverar både homologa jonotropa och metabotropa glutamatreceptorer. Det finns ett nära samband mellan glutamatreceptorer och högre former av beteende i alla fyler (se översikt Robbins och Murphy 2006). Trots detta har man hittills inte beskrivit några ryggradslösa glutamatreceptorer som moduleras av Na+/K+-pumpen. Glutamat- och icke-NMDA-glutamatagonister depolariserar dock glial- och Retziusceller från iglar, vilket förändrar den intracellulära Na+-aktiviteten och inducerar en efterhyperpolarisering (Dorner et al. 1994). Denna efter-hyperpolarisering blockeras av 100 µM ouabain och när extern natrium delvis ersätts med litium. Dessa experiment visar att direkta effekter av glutamat och icke-NMDA-glutamatagonister kan aktivera en Na+/K+-pump.
GABA-receptorer GABAR-receptorer från däggdjur klassificeras i GABAA-, GABABAB- och GABAC-receptorer (Olsen 2018). GABAA- och GABAC-receptorer är jonotropa medan GABAB-receptorer är metabotropa. Det finns relativt lite litteratur om interaktionen mellan Na+/K+-ATPas och GABARs. Studier med RNA från råtthjärnan som injicerats i Xenopus oocyter visade effekten av ouabain på GABA-receptorer (Arvanov 1990; Arvanov och Usherwood 1991). Fyra till tio dagar efter injektionen reagerade oocyterna på appliceringar av 1-100 µM GABA, L-kainat och L-glutamat. Alla tre föreningarna framkallade inkommande strömmar. I ouabaininnehållande saltlösning ökade reaktionerna på GABA, L-kainat och L-glutamat med 80-120 %, 20-30 % respektive 20-40 % i både follikulerade och defollikulerade oocyter. Omvändningspotentialen för dessa agonistinducerade strömmar förändrades inte i närvaro av ouabain. 100 µM ouabain ökade också oocyternas vikt och volym. Författarna föreslog att ouabain, genom att öka oocytens volym, ökar den yta av oocytens membran som innehåller receptorer och som är tillgänglig för exogent applicerade agonister. Detta tyder på att effekten av ouabain är direkt. Na+/K+-ATPasets nyckelroll när det gäller att modulera Cl-flöden (se ovan) innebär att det är möjligt att denna effekt kan modulera denna viktiga klass av hämmande receptorer.
Dopaminreceptorer (DARs) Na+/K+-ATPas är involverat i regleringen av DARs. DARs kan interagera med en rad molekyler som kollektivt kallas dopaminreceptor interagerande proteiner, DRIPs, som inte bara reglerar receptorns signalering utan också bidrar till receptorns trafikering och stabilitet och bildandet av DAR-signaleringskomplexet i cellerna (Kabbani och Levenson 2007). Bertorello et al. (1990) gav bevis för att dopamin, genom en synergistisk effekt på D1- och D2-receptorer, hämmar Na+/K+-ATPase-aktiviteten hos isolerade striatalneuroner. Detta leder till en övergående depolarisering av MP, med en ökning av intracellulärt Na+. Däggdjurens DAR-receptorer är indelade i två familjer, nämligen D1 och D2. D1-familjen innehåller D1- och D5-subtyper som är kopplade till det heterotrimera G-proteinet GS och som positivt reglerar adenylylcyklasaktiviteten. D2-familjen, dvs. subtyperna D2, D3 och D4, är kopplade till hämmande GI/O-proteiner och minskar adenylylcyklasaktiviteten. Dopamin och andra katekolaminer modulerar Na+/K++-ATPas-aktiviteten genom två mekanismer, nämligen en direkt effekt på enzymet och för det andra på katekolaminreceptorer, men med inblandning av PKC- och PKA-vägar. De senare aktiverar Na+/K++-ATPas genom stimulering av PKC- och PKA-vägar i specifika vävnader (Therien och Blostein 2000). Dopaminbindning till neostriatala neuronala D1 DARs hämmar Na+/K+-ATPasaktiviteten, medan dopaminbindning till D2 DARs aktiverar natriumkanaler, vilket ökar det intracellulära natriumet och aktiverar Na+/K+-ATPas (Aizman et al. 2000). Med hjälp av samimmunoprecipitation och masspektrometri visades att D1 och D2 DARs existerar i ett komplex med Na+/K+-ATPas (Hazelwood et al. 2008). Dessa författare utförde biologiska analyser med Na+/K+-ATPas och DARs som samexpresterades i HEK293T-celler för att undersöka Na+/K+-ATPasets inverkan på DAR-funktionen. Transfektion av antingen D1 eller D2 DARs i HEK293T-celler resulterade i en markant minskning av Na+/K+-ATPas α1-aktiviteten utan förändring av enzymproteinnivåerna. DARs kan minska Na+/K+-ATPas-funktionen i frånvaro av dopamin och utan förändring av enzymnivåerna. Detta ger ytterligare bevis för att stödja betydelsen av ett interagerande komplex. Samuttryck av de två proteinerna i ett signalplex (en term för att beskriva ett receptorkomplex som består av en mängd olika proteininteraktioner, se Hazelwood et al. 2010) resulterade i en ömsesidig dämpning av varandras funktion. Detta arbete visar att interaktion mellan DARs och α1-underenhet av Na+/K+-ATPas resulterar i ömsesidig modulering av funktionen mellan de två proteinerna, både i närvaro och frånvaro av ligander, vilket ger en ny kontrollmekanism för DAR-signalering och jonbalans i cellen.
DARs är involverade i anpassningen av mus striatala Na+/K+-ATPas-aktiviteten efter aktivering av opioidreceptorer med morfin (Wu et al. 2007). In vivo stimulerade kortvarig morfinbehandling Na+/K+-ATPase-aktivitet och denna stimulering hämmades av en D2R-antagonist, medan långvarig morfinbehandling hämmar Na+/K+-ATPase och denna hämning hämmades av en D1R-antagonist. Ett cAMP-beroende proteinkinas A var involverat i regleringen av Na+/K+-ATPase-aktiviteten av morfin.
Invertebrate DAR-interaktion med Na+/K+-ATPase Komplexiteten i dopaminsignalering hos ryggradslösa djur är väletablerad, och alla de större fylerna uttrycker homologer av däggdjurs DARS (Walker et al. 1996; Troppmann et al. 2014). Ett exempel är interaktionen mellan Na+/K+-ATPas och dopaminreceptorer i acinarceller hos fästingen Ixodes scapularis (Kim et al. 2016). Dopamininducerad spottkörtelsekretion hämmades av ouabain (10 µM), som blockerade vätsketransporten i typ III acini. Kim et al. (2016) föreslår att målet för den D1-receptormedierade intracellulära signaleringen för spottkörtelsekretion inkluderar Na+/K+-ATPas. Grunden för denna funktionella interaktion återstår att klarlägga. Fungerar den genom den typ av direkta proteininteraktioner som beskrivs för däggdjur eller genom att förskjuta de joniska gradienter som krävs för normal cellfunktion? Bevis för sådana interaktioner i ryggradslösa djurs nervsystem saknas.
Serotonin (5-hydroxytryptamin)-receptorer (5-HTR) 5-HTR klassificeras i G-proteinkopplade receptorer (GPCR) och ligandstyrda jonkanaler och förmedlar både excitatoriska och inhiberande effekter (Hoyer et al. 1994). Det finns minst sex GPCR:er, nämligen 5-HT1, 5-HT2, 5-HT4-7, som kan delas in i subtyper och en ligandstyrd Na+- och K+-kationkanal, 5-HT3. 5-HT modulerar Na+/K+-ATPase-aktiviteten i CA1-pyramidala neuroner i råttans hippocampus (Zhang et al. 2012b). Denna hämning sker genom 5-HT3Rs eftersom den reducerades av en 5-HT3R-antagonist men inte av en 5-HT1R-antagonist. Dessutom efterliknade en 5-HT3R-agonist effekten av 5-HT. 5-HT-agonister kan modifiera Na+/K+-ATPase-aktiviteten i hjärnbarken hos råttor från och med dag 21 (Hernández 1982), och denna effekt blockeras av 5-HT-antagonister. Efter ett tillstånd av inducerad 5-HT-receptoröverkänslighet förstärktes Na+/K+-ATPasets svar på 5-HT-agonister. Författaren drog slutsatsen att 5-HT-receptorkänslighet i råttans hjärna involverar Na+/K+-ATPas.
5-HT fungerar som en transmittor i alla de större stamcellerna (Walker et al. 1996). Det finns dock få bevis för interaktioner mellan 5-HTR och Na+/K+-pumpen. Injektion av Na+ i blodigel, H. medicinalis, T-sensoriska neuroner resulterar i att MP blir mer negativ på grund av aktivering av Na+/K+-ATPas (Catarsi och Brunelli 1991). Denna ökning av negativiteten blockeras av 5-HT som direkt hämmar Na+/K+-pumpens aktivitet i T-celler genom cAMP (Catarsi et al. 1993). Upprepad stimulering av T-cellernas receptiva fält inducerar en ökad efterhyperpolarisering (AHP) i T-celler som huvudsakligen beror på ökad Na+/K+-ATPase-aktivitet (Scuri et al. 2002). AHP minskas av 5-HT eller hämning av Na+/K+-pumpen som kan underlätta aktionspotentialens ledning i synaptiska terminaler och vara viktig för kortsiktig plasticitet (Scuri et al. 2007). Hämning av Na+/K+-pumpen, efter injektion av 10 nM dihydro-ouabain, resulterar i ett snabbare simbeteende, vilket tyder på att pumpen spelar en roll i simfysiologin hos blodigeln. Interaktionen mellan 5-HT och Na+/K+-pumpen på molekylär nivå i blodigeln är dock inte känd.