Canalele ciclice activate de nucleotide ( HCN) activate prin hiperpolarizare sunt proteine integrale care sunt canale cationice neselective dependente de liganzi în membranele celulelor inimii și creierului [1] . Canalele HCN sunt uneori denumite „canale stimulatoare cardiace” deoarece sunt implicate în generarea activității ritmice de către celulele inimii și ale creierului. Canalele HCN sunt codificate de patru gene ( HCN1 , 2 , 3 , 4 ) și sunt exprimate în inimă, sistemul nervos central și periferic și fotoreceptorii retinieni [2] [3] .
Curenții de ioni prin canalele HCN, desemnați ca I f ( amuzant - amuzant / ciudat) sau I h ( hiperpolarizant - hiperpolarizant) în inimă și I h , I q ( interogare - ciudat) în sistemul nervos [4 ] , joacă o cheie rol în controlul activității ritmice cardiace și neuronale („curenți stimulatori cardiac”). Ei au primit această denumire (amuzant și interogare) datorită faptului că activarea lor are loc în timpul hiperpolarizării , în timp ce de obicei canalele ionice sunt activate în timpul depolarizării . Procesul de activare a canalului este facilitat de adăugarea de cAMP . Canalele HCN nu sunt inactivate la depolarizare. În sistemul nervos, ei par să fie responsabili pentru reglarea ciclului somn-veghe, a ritmului respirației și a activității ritmice implicate în sincronizarea diferitelor zone ale creierului pentru a lucra împreună [4] .
Canalele HCN aparțin superfamiliilor de potasiu dependente de tensiune (Kv) și superfamilii de nucleotide ciclice (CNG) , deosebindu-le de alte canale dependente de tensiune. Canalele HCN constau din 4 subunități, care pot fi fie aceleași, fie diferite unele de altele [4] . Cu toate acestea, canalele in vivo constând din subunități de același tip sunt mai frecvente [5] . Fiecare subunitate conține șase domenii transmembranare (S1–6), inclusiv un senzor cu sarcină pozitivă (S4), o regiune poroasă situată între S5 și S6 și care poartă motivul GYG al canalelor de potasiu și un domeniu ciclic de legare a nucleotidelor (CNBD) la capătul C-terminal. Izoformele HCN sunt foarte conservate în ceea ce privește domeniile transmembranare și locul de legare al nucleotidelor ciclice (80-90% identice), dar diferă prin capetele lor amino și carboxi [6] . Canalele HCN constând din subunități de același tip diferă prin proprietățile lor. Astfel, HCN2 și HCN4 sunt cele mai sensibile la reglarea prin cAMP. Canalele HCN1 au cea mai mare rată de activare, iar canalele HCN4 au cea mai mică [5] .
În nodul sinoatrial, izoforma HCN4 este cea mai comună, cu toate acestea, se găsesc și izoformele HCN1 și HCN2, deși în cantități mult mai mici. Curentul ionic prin canalele HCN, numit „amuzant” (amuzant) sau curent de stimulare cardiacă (I f ), joacă un rol cheie în generarea și reglarea automatismului cardiac [7] .
Toate cele patru tipuri de subunități ale canalelor HCN sunt exprimate în creier [3] . HCN1 apare cel mai frecvent în cortexul cerebral din toate straturile [8] , hipocamp , cortexul cerebelos și trunchiul cerebral . HCN2 este exprimat în talamus , globus pallidus , nucleii trunchiului cerebral. HCN3 este caracteristic părților inferioare ale sistemului nervos. HCN4 este prezent în nucleii talamici, ganglionii bazali și complexul habenular . Canalele HCN se găsesc și în sistemul nervos periferic [5] . Pe lângă rolul lor ca conducători ai activității ritmice sau oscilatorii, canalele HCN pot regla excitabilitatea neuronală . Astfel, în neuronii piramidali ai cortexului și ai hipocampului, canalele HCN sunt localizate în principal pe dendritele apicale , reglând excitabilitatea acestora și conectivitatea rețelei neuronale [9] . Unele cercetări sugerează rolul lor în percepția gustului acru , coordonarea motorie și unele aspecte ale învățării și memoriei . Există dovezi că canalele HCN joacă un rol în dezvoltarea epilepsiei [10] și a durerii neuropatice . S-a demonstrat că canalele HCN sunt implicate în neuronii senzoriali ai analizorului olfactiv, determinate de activitatea lor [11] .