Beta-Adrenozeptoren

Kristallstruktur des β₂-Adrenozeptors im Komplex mit seinem Liganden Carazolol

Als β-Adrenozeptoren oder Betarezeptoren wird eine Gruppe phylogenetisch verwandter G-Protein-gekoppelter Rezeptoren (GPCR) bezeichnet, die insbesondere durch das Hormon Adrenalin aktiviert werden. Sie gehören wie die α₁- und α₂-Adrenozeptoren zur Familie der Adrenozeptoren und werden auf Grund ihrer pharmakologischen und molekularbiologischen Eigenschaften in drei Subtypen weiter unterteilt: β₁, β₂ und β₃. Die Existenz eines vierten Subtyps, des „β₄-Adrenozeptors“, wird kontrovers diskutiert. Seit Oktober 2007 und Juni 2008 liegen Röntgenkristallstrukturen des β₂ bzw. β₁-Rezeptors vor; sie sind damit nach dem Rhodopsin der zweite bzw. dritte GPCR, dessen Struktur aufgeklärt wurde.

Vorkommen

β-Adrenozeptoren kommen in hoher Dichte im Herzen, in der glatten Muskulatur und im Fettgewebe vor. Im Herzen führt primär eine Aktivierung von β₁-Adrenozeptoren und sekundär die Aktivierung des β₂-Subtyps zu einer Steigerung der Herzkraft und Herzfrequenz. In der Niere kommt es β₁-Adrenozeptor-vermittelt zu einer Sekretion von Renin.

In der glatten Muskulatur der Bronchien, der Gebärmutter und der Blutgefäße ist der β₂-Subtyp der dominierende Adrenozeptor und führt dort zu Erschlaffung und damit zu einer Erweiterung der Organe.

Der β₃-Adrenozeptor wurde vorwiegend im braunen Fettgewebe gefunden und führt dort zu Lipolyse und Thermogenese.

Der pharmakologisch im Herz nachgewiesene β₄-Adrenozeptor wird derzeit nur als ein Affinitätszustand des β₁-Subtyps angesehen, da beispielsweise in β₁-Knockout-Mäusen keine β₄-Effekte nachweisbar sind.

Funktion

Eine Aktivierung von β-Adrenozeptoren führt über eine Kopplung der gebundenen G-Proteine vom Typ G_s oder ferner G_i/o zu einer Deaktivierung nachgeschalteter Signaltransduktionswege. Alle β-Adrenozeptoren sind in der Lage über G_s die Adenylylcyclase zu binden, welche die Konzentration an cAMP im Zytosol erhöht und über diese Konzentrationserhöhung die Proteinkinase A aktiviert. Eine Signaltransduktion über G_i/o-Proteine konnte insbesondere für β₂- und β₃-Adrenozeptoren nachgewiesen werden.

Die β₁-Adrenozeptoren sind besonders wichtig im Bereich des Sinusknotens und der Arbeitsmuskulatur des Herzen, wo sie durch den Sympathikus positiv inotrope, positiv lusitrope und positiv bathmotrope Wirkung vermitteln. (siehe auch Muskelkontraktion)

In den glatten Muskelzellen der Bronchiolen und der Arteriolen der Skelettmuskulatur vermitteln β₁- bzw. β₂-Rezeptoren in gleicher Weise die Aktivierung der Proteinkinase A, die dort die MLCP durch Phosphorylierung aktiviert und so eine Erweiterung zur Folge hat.

Pharmakologie

β-Adrenozeptoragonisten

β-Adrenozeptoragonisten (auch β-Sympathomimetika) erregen β-Adrenozeptoren. Therapeutisch finden sowohl β₂-selektive als auch β₃-selektive Adrenozeptoragonisten Anwendung:

• Salbutamol, Salmeterol, Terbutalin, Clenbuterol, Formoterol etc. zur Therapie des Asthma bronchiale.
• Terbutalin als Tokolytikum.
• Mirabegron zur Behandlung der überaktiven Blase.

β₂-Adrenozeptoragonisten, wie Salbutamol und insbesondere Clenbuterol werden häufig missbräuchlich als Dopingmittel verwendet. Im Vordergrund steht jedoch die Anwendung in der Therapie akuter Asthmaanfälle. Der auftretende Bronchospasmus kann durch Inhalation sehr schnell gelöst werden, sodass eine rasche Besserung eintritt.

β-Adrenozeptorantagonisten

β-Adrenozeptorantagonisten (auch β-Sympatholytika) hemmen die durch Adrenalin hervorgerufenen Effekte. Sie werden als Betablocker therapeutisch unter anderem bei Bluthochdruck, Herzinsuffizienz, Angina Pectoris und zur Migräne-Prophylaxe eingesetzt.

Übersicht

Pharmakologie und Physiologie von β-Adrenozeptoren

Eigenschaft	β1	β2	β3	(„β4“)
Signaltransduktion	Gs	Gs, Gi/o	Gs, Gi/o	Gs
Agonisten	Adrenalin, Isoprenalin (Isoproterenol), Noradrenalin
Selektive Agonisten	Noradrenalin, Xamoterol, Denopamin	Salbutamol, Salmeterol, Clenbuterol, Terbutalin, Formoterol, Fenoterol	Amibegron, Mirabegron, Solabegron	–
Antagonisten	Propranolol
Selektive Antagonisten	Metoprolol, Bisoprolol, Atenolol, Betaxolol	ICI 118551	SR59230A	–
Hauptfunktion	Steigerung der Herzkraft und -frequenz	Relaxation glatter Muskulatur	Lipolyse	Steigerung der Herzkraft und -frequenz

Literatur

• Perry P. Griffin, Manfred Schubert-Zsilavecz, Holger Stark: Hemmstoffe von Beta-Adrenozeptoren. In: Pharmazie in unserer Zeit. Bd. 33, Nr. 6, 2004, S. 442–449. doi:10.1002/pauz.200400091
• Cornelia Held, Ralf Kling, Peter Gmeiner: Struktur und Funktion β-adrenerger Rezeptoren. In: Pharmakon. Band 1, Nr. 5, 2013, S. 406–412 (doi:10.1691/pn.20130043).