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El receptor 5-HT 3 es un subtipo de receptor 5-HT que sirve de ligando al neurotransmisor endógeno de la serotonina (5-hydroxytryptamine, 5-HT o receptores de serotonina). Pertenece a la superfamilia Cys-loop de canales iónicos controlados por ligandos (LGIC) y, por lo tanto, difiere estructural y funcionalmente de todos los demás receptores 5-HT en el grupo de receptores acoplados a proteína G.[1][2][3] Este canal iónico es selectivo para cationes y media la despolarización y excitación neuronal dentro de los sistemas nerviosos central y periférico .[1]
Al igual que con otros canales iónicos activados por ligando, el receptor 5-HT3 consta de cinco subunidades dispuestas alrededor de un poro central que es permeable a los iones de sodio (Na), potasio (K) y calcio (Ca). La unión del neurotransmisor 5-hidroxitriptamina (serotonina) al receptor 5-HT3 abre el canal que, a su vez, conduce a una respuesta excitatoria en las neuronas. La corriente interna de rápida activación y desensibilización es transportada predominantemente por iones de sodio y potasio.[2] Están más estrechamente relacionados por homología con el receptor nicotínico de acetilcolina.
El receptor 5-HT3 difiere notablemente en estructura y mecanismo de los otros subtipos de receptores 5-HT acoplados a proteína G. Por lo general, el canal funcional está compuesto por cinco subunidades 5-HT3A idénticas (homopentaméricas). Puede también constar de una combinación del 5-HT3A con una de las otras cuatro subunidades (heteropentaméricas) 5-HT3B,[4][5][6][7] 5-HT3C, 5-HT3D o 5-HT3E.[8] Al parecer, sólo las subunidades 5-HT3A forman canales homopentaméricos funcionales. Todos los demás subtipos de subunidades deben heteropentamerizarse con subunidades 5-HT3A para formar canales funcionales. Además, actualmente no se ha encontrado ninguna diferencia farmacológica entre el receptor heteromérico 5-HT3AC, 5-HT3AD, 5-HT3AE y el receptor homomérico 5-HT3A.[9] La glicosilación N-terminal de las subunidades del receptor es fundamental para el ensamblaje de la subunidad y el tráfico de la membrana plasmática.[10]
Las subunidades rodean un canal iónico central de manera pseudosimétrica. Cada subunidad comprende:
El dominio extracelular es el sitio de acción de los agonistas y antagonistas competitivos, mientras que el dominio transmembrana contiene el poro de iones central, la puerta del receptor y el filtro de selectividad principal que permite que los iones atraviesen la membrana celular.[2]
Los genes que codifican los receptores 5-HT3 humanos se encuentran en los cromosomas 11 (HTR3A, HTR3B) y 3 (HTR3C, HTR3D, HTR3E), por lo que parece que provienen de duplicaciones de genes. Los genes HTR3A y HTR3B codifican las subunidades 5-HT3A y 5-HT3B, mientras que los genes HTR3C, HTR3D y HTR3E codifican las subunidades 5-HT3C, 5-HT3D y 5-HT3E. Los genes HTR3C y HTR3E no parecen formar canales homoméricos funcionales, pero cuando se expresan conjuntamente con HTR3A forman complejos heteroméricos con eficacias 5-HT disminuidas o aumentadas. Aún no se ha identificado el papel fisiopatológico de estas subunidades adicionales.[11]
El gen del receptor 5-HT3A humano tiene una estructura similar al gen del ratón que tiene 9 exones y se distribuye en ~13 kb. Cuatro de sus intrones están exactamente en la misma posición que los intrones en el gen homólogo del receptor de acetilcolina α7, lo que muestra claramente su relación evolutiva.[12][13]
Expresión Los genes que codifican para el 5-HT3C, 5-HT3D y 5-HT3E tienden a mostrar un patrón de expresión periférico restringido, con altos niveles particularmente a nivel del intestino. En el duodeno y en el estómago de seres humanos, por ejemplo, el ARNm del receptor 5-HT3C y 5-HT3E podría ser mayor que los del 5-HT3A y 5-HT3B .
Polimorfismo En pacientes tratados con fármacos quimioterapéuticos, cierto polimorfismo del gen HTR3B podría predecir el éxito del tratamiento antiemético. Esto podría indicar que la subunidad del receptor 5-HTR3B podría usarse como biomarcador de la eficacia del fármaco antiemético.
El receptor 5-HT3 se expresa a través de los sistemas nerviosos central y periférico y es mediador de una variedad de funciones fisiológicas.[14] A nivel celular, se ha demostrado que los receptores postsinápticos 5-HT3 median la transmisión sináptica excitatoria rápida en las interneuronas neocorticales de rata, la amígdala y el hipocampo, y en la corteza visual del hurón.[15][16][17][18] Los receptores 5-HT3 también están presentes en las terminaciones nerviosas presinápticas. Existe alguna evidencia de un papel en la modulación de la liberación de neurotransmisores,[19][20] pero la evidencia no es concluyente.[21]
Cuando los agonistas activan el receptor y abren el canal iónico, se suelen observar los siguientes efectos:
Los agonistas del receptor incluyen:
Algunos antagonistas del receptor (clasificados por su respectiva aplicación terapéutica) incluyen:
Los siguientes agentes no son agonistas sobre el receptor, pero aumentan la afinidad o eficacia de los receptores cuando está presente un agonista:
El descubrimiento del receptor 5-HT3 se produjo en 1986, careciendo de herramientas farmacológicas selectivas.[14] Sin embargo, con el descubrimiento de que el receptor 5-HT3 desempeña un papel destacado en los vómitos inducidos por quimioterapia y radioterapia, y el desarrollo concomitante de antagonistas selectivos del receptor 5-HT <sub id="mwAWk">3</sub> para suprimir estos efectos secundarios, despertó un gran interés en la industria farmacéutica.[2][33] Desde entonces, siguió rápidamente la identificación de receptores 5-HT3 en líneas celulares y tejidos nativos.[14]
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