Під час взаємодії норадреналіну з бета-адренорецепторами скоротливих кардіоміоцитів активується фермент, який зумовлює відкриття кальцієвих каналів і вхід іонів кальцію в кардіоміоцит, що призводить до позитивного інотропного ефекту. Назвіть цей фермент:

Чому це правильна відповідь

Взаємодія норадреналіну з β1-адренорецепторами скоротливих кардіоміоцитів належить до сигнальної трансдукції через G-білок-залежний шлях, де рецептор асоційований з стимулюючим G-білком (Gs). При зв’язуванні агоніста α-субодиниця Gs обмінює ГДФ на ГТФ, дисоціює та активує мембранний фермент аденілатциклазу, який каталізує перетворення АТФ на циклічний АМФ (цАМФ) з вивільненням пірофосфату; цей процес локалізується на внутрішній поверхні плазматичної мембрани кардіоміоцитів. Підвищення рівня цАМФ активує протеїнкіназу А (PKA), яка фосфорилює L-типу кальцієві канали (Cav1.2) у сарколемі, збільшуючи їхню ймовірність відкриття під час потенціалу дії, що призводить до посиленого вхідного кальцієвого струму (ICa) та зростання внутрішньоклітинної концентрації Ca2+. Протеїнкіназа А також фосфорилює фосфоламбан у саркоплазматичному ретикулумі, знімаючи його інгібуючий вплив на SERCA (Ca2+-АТРазу саркоплазматичного ретикулуму), що посилює захоплення кальцію в СР та збільшує запаси Ca2+ для наступного вивільнення через ріанодинові рецептори під час кальцій-індукованого вивільнення кальцію. Ці ефекти разом забезпечують більшу амплітуду кальцієвого транзієнту в цитозолі, посилюють зв’язування Ca2+ з тропоніном C, підвищують силу скорочення міофібрил та реалізують позитивний інотропний ефект β-адренергічної стимуляції. Регуляція аденілатциклази відбувається через Gs-білок (активація) та Gi-білок (інгібування, наприклад, при стимуляції м-холінорецепторів), а також алостерично модулюється форсколіном (прямий активатор); активність PKA контролюється рівнем цАМФ, який гідролізується фосфодіестеразами (PDE3, PDE4 у серці), що є мішенню інгібіторів типу мілринону для посилення інотропії. Гормони катехоламіни (адреналін, норадреналін) є основними активаторами цього шляху в фізіологічних умовах стресу чи фізичного навантаження. Порушення цього шляху (наприклад, при серцевій недостатності) призводить до десенситизації β-рецепторів, зниження активності аденілатциклази та послаблення інотропної відповіді на катехоламіни, що клінічно проявляється зниженою скоротливою функцією міокарда, зниженим серцевим викидом та прогресуванням недостатності кровообігу. Ускладнення включають ремоделювання серця та аритмії через дисбаланс кальцієвого гомеостазу. Саме цей варіант правильний, бо ключова біохімічна ознака — активація аденілатциклази Gs-білком з утворенням цАМФ, що через PKA відкриває кальцієві канали та забезпечує вхід Ca2+ для позитивного інотропного ефекту; причинно-наслідковий зв’язок чіткий: норадреналін → β1-рецептор → Gs → аденілатциклаза → цАМФ → PKA → фосфорилювання Ca-каналів → ↑Ca2+ → посилене скорочення, на відміну від інших ферментів, які не беруть участі в β-адренергічному сигнальному каскаді кардіоміоцитів.