Evaluation of changes in the characteristics of beta2-adrenergic receptors in healthy volunteers under the influence of cholinergics using a modified radioligand analysis technique

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Background. Reseaching of the properties of β-adrenergic receptors (β-AR) is an urgent area in both fundamental and applied medicine. One of the most exact ways to determine the characteristics of β-AR is the radioligand method using [125I]cyanopindolol. This method сan determine the binding activity of β-AR on human blood cells. It is especially important to study the receptor link under the influence of various external factors and drugs. Aims — to evaluate the binding activity of β2-AR on T-lymphocytes of peripheral blood cells using radioligand analysis in healthy volunteers and in professional athletes under the influence of cholinergics. Methods. Healthy volunteers and athletes were given methacholine inhalation. Blood sampling was carried out initially on a clean background and after the methacholine test. To level out the differences in the conditions of formulation and to bring the results to the same coordinate system, the evaluation of the characteristics of β-AR in the framework of the study was carried out according to the specific binding index (ISS) — value reflecting the proportion of specific binding of receptors from the total specific. Results. During the study, when dividing volunteers into smokers and non-smokers, a tendency to decrease binding activity was noted. As a result of the study, in the general group of volunteers was registerd a significant decrease in the binding activity of beta2 receptors under the influence of methacholine. In the group of athletes, no significant changes were kept. Conclusions. The reason for these results may be both intense training, which changes the number of receptors, and the presence or absence of eosinophilic inflammation. The smoking factor does not play a significant role.

About the authors

Anna V. Eremenko

Pulmonology Scientific Research Institute; Russian University of Medcine

Author for correspondence.
Email: a_nn87@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-9333-0022
SPIN-code: 2813-1638

MD

Russian Federation, Moscow; Moscow

Ekaterina V. Smolyakova

Pulmonology Scientific Research Institute; Russian University of Medcine

Email: smolyakovak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1904-5319
SPIN-code: 1751-0230

MD, PhD

Russian Federation, Moscow; Moscow

Yuri S. Skoblov

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: uskoblov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3659-3939
SPIN-code: 4275-6780

MD, PhD in Biology

Russian Federation, Moscow

Anna V. Rvacheva

Pulmonology Scientific Research Institute; Russian University of Medcine

Email: arvatcheva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9277-2291
SPIN-code: 5267-9598

MD, PhD
Russian Federation, Moscow; Moscow

Kirill A. Zykov

Pulmonology Scientific Research Institute; Russian University of Medcine

Email: kirillaz@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-3385-2632
SPIN-code: 6269-7990

MD, PhD, Professor, Corresponding Member of the RAS
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Eglen RM, Hegde SS, Watson N. Muscarinic receptor subtypes and smooth muscle function. Pharmacol Rev. 1996;48(4):531–565.
  2. Fryer AD, Jacoby DB. Muscarinic receptors and control of airway smooth muscle. Am J Respir Crit Care Med. 1998;158(5 Pt 3):S154–160. doi: https://doi.org/10.1164/ajrccm.158.supplement_2.13tac120
  3. Gosens R, Zaagsma J, Meurs H, et al. Muscarinic receptor signaling in the pathophysiology of asthma and COPD. Respir Res. 2006;7(1):73. doi: https://doi.org/10.1186/1465-9921-7-73
  4. Costello RW, Jacoby DB, Fryer AD. Pulmonary neuronal M2 muscarinic receptor function in asthma and animal models of hyperreactivity. Thorax. 1998;53(7):613–616. doi: https://doi.org/10.1136/thx.53.7.613
  5. Lameh J, Cone RI, Maeda S, et al. Structure and function of G protein coupled receptors. Pharm Res. 1990;7(12):1213–1221. doi: https://doi.org/10.1023/a:1015969301407
  6. Кондратенко Т.Я. Хроническая пневмония и рак: β-адренергические и мускариновые ацетилхолиновые рецепторы в паренхиме легких человека при злокачественных новообразованиях // Вопросы медицинской химии. — 1991. — Т. 37. — № 3. — С. 20–21. [Kondratenko T.Y. Hronicheskaya pnevmoniya i rak: β-adrenergicheskie i muskarinovye аcetilholinovye receptory v parenhime legkih cheloveka. Voprosy medicinskoj himii. 1991;37(3):20–21. (In Russ.)]
  7. Burman KD, Ferguson EW, Djuh YY, et al. Beta receptors in peripheral mononuclear cells increase acutely during exercise. Acta Endocrinol (Copenh). 1985;109(4):563–568. doi: https://doi.org/10.1530/acta.0.1090563
  8. Thomson NC, Chaudhuri R, Livingston E. Asthma and cigarette smoking. Eur Respir J. 2004;24(5):822–833. doi: https://doi.org/10.1183/09031936.04.00039004
  9. Costa LG, Kaylor G, Murphy SD. In vitro and in vivo modulation of cholinergic muscarinic receptors in rat lymphocytes and brain by cholinergic agents. Int J Immunopharmacol. 1990;12(1):67–75. doi: https://doi.org/10.1016/0192-0561(90)90069-y
  10. Douglas CL, Baghdoyan HA, Lydic R. M2 muscarinic autoreceptors modulate acetylcholine release in prefrontal cortex of C57BL/6J mouse. J Pharmacol Exp Ther. 2001;299(3):960–966.
  11. Hu F, Luo W, Hong M. Mechanisms of proton conduction and gating in influenza M2 proton channels from solid-state NMR. Science. 2010;330(6003):505–508. doi: https://doi.org/10.1126/science.1191714
  12. Moffat JC, Vijayvergiya V, Gao PF, et al. Proton transport through influenza A virus M2 protein reconstituted in vesicles. Biophys J. 2008;94(2):434–445. doi: https://doi.org/10.1529/biophysj.107.109082
  13. Moorthy NS, Poongavanam V, Pratheepa V. Viral M2 ion channel protein: a promising target for anti-influenza drug discovery. Mini Rev Med Chem. 2014;14(10):819–830.
  14. Doherty PC, Turner SJ, Webby RG, et al. Influenza and the challenge for immunology. Nat Immunol. 2006;7(5):449–455. doi: https://doi.org/10.1038/ni1343
  15. Beigel JH, Farrar J, Han AM, et al. Writing Committee of the World Health Organization (WHO) Consultation on Human Influenza A/H5. Avian influenza A (H5N1) infection in humans. N Engl J Med. 2005;353(13):1374–1385. doi: https://doi.org/10.1056/NEJMra052211
  16. Halper B, Hofmann M, Oesen S, et al. Influence of age and physical fitness on miRNA-21, TGF-β and its receptors in leukocytes of healthy women. Exerc Immunol Rev. 2015;21:154–163.
  17. Borck PC, Leite NC, Valcanaia AC, et al. Swimming training reduces glucose-amplifying pathway and cholinergic responses in islets from lean- and MSG-obese rats. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2020;47(2):286–293. doi: https://doi.org/10.1111/1440-1681.13197
  18. Busra Emik-Ozdemir, Melek Tunc-Ata, Yasin Ozdemir, et al. The effects of swimming exercise and detraining on hemorheological parameters and oxidative stress in rats with metabolic syndrome. Nutrition Clinique et Métabolisme. 2023;37(1):94–100. doi: https://doi.org/10.1016/j.nupar.2023.01.003
  19. Zazula MF, Saraiva DF, Theodoro JL, et al. An Early and Sustained Inflammatory State Induces Muscle Changes and Establishes Obesogenic Characteristics in Wistar Rats Exposed to the MSG-Induced Obesity Model. Int J Mol Sci. 2023;24(5):4730. doi: https://doi.org/10.3390/ijms24054730
  20. Методические рекомендации по использованию метода спирометрии / Российское респираторное общество. М., 2021. [Metodicheskie rekomendacii po ispol’zovaniyu metoda spirometrii. Russian Respiratory Society. Moscow; 2021. (In Russ.)] Available from: https://spulmo.ru/obrazovatelnye-resursy/federalnyeklinicheskie-rekomendatsii
  21. Hall LG, Thyfault JP, Johnson JD. Exercise and inactivity as modifiers of β cell function and type 2 diabetes risk. J Appl Physiol (1985). 2023;134(4):823–839. doi: https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00472.2022
  22. Агапова О.Ю., Скоблов С.Ю., Зыков К.А., и др. Радио-лигандный метод оценки рецепторной активности β-адренорецепторов Т-лимфоцитов человека // Биоорганическая химия. — 2015. — Т. 41. — № 5. — С. 529–535. [Agapova OY, Skoblov YS, Zykov KA, et al. Radioligand method of assessment of human T-lymphocytes’ β-adrenoceptors activity. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2015;41(5):529–535. (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.7868/S0132342315050024
  23. Агапова О.Ю. Характеристика активности β-адренорецепторов при применении специфических агонистов и антагонистов у пациентов с бронхиальной астмой с сочетанной сердечно-сосудистой патологией: дис. … канд. мед. наук. — М., 2016. [Agapova OY. Harakteristika aktivnosti β-adrenoreceptorov pri primenenii specificheskih agonistov i antagonistov u pacientov s bronhial’noj astmoj s sochetannoj serdechno-sosudistoj patologiej: dissertation. Moscow; 2016. (In Russ.)]
  24. Смолякова Е.В., Амбатьелло Л.Г., Климова А.А., и др. Новые возможности изучения адренорецепторного аппарата в условиях современной клиники // Кардиологический вестник. — 2017. — № 4. — С. 88–93. [Smolyakova EV, Ambat’ello LG, Klimova AA, et al. The possibility of ultrasound duplex scanning in assessing the motion of atherosclerotic plaque. Russian Cardiology Bulletin. 2017;4:88–93. (In Russ.)]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Change in the median of the specific binding index of beta2 receptors after inhalation of methacholine in a group of healthy volunteers and athletes

Download (134KB)
3. Fig. 2. Change in the median of the specific binding index after inhalation of methacholine in the group of athletes with a negative methacholine test

Download (87KB)
4. Fig. 3. Change in the median of the specific binding index of beta2 receptors in the general group of volunteers after inhalation of methacholine

Download (95KB)
5. Fig. 4. Dynamics of absolute values ​​of beta2-receptors after inhalation of methacholine

Download (138KB)
6. Fig. 5. Change in absolute values ​​of beta2-receptors after inhalation of methacholine in the general group of volunteers

Download (88KB)

Copyright (c) 2025 "Paediatrician" Publishers LLC

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».