α- und β-Adrenozeptor-Agonisten wie Etilefrin, die strukturell den Catecholaminen ähneln, wirken als direkte Sympathomimetika wie Noradrenalin und Adrenalin an α- und β-Rezeptoren des Herzens und der Gefäße.
Die Affinität von direkten Sympathomimetika zu den α- und β-Rezeptoren kann durch Strukturveränderungen an der Basissubstanz Noradrenalin verändert werden. Die Hydroxygruppe in der Seitenkette ist wichtig für die Affinität sowohl zu den α- als auch β-Rezeptoren. Die Substitution am Stickstoff führt zu einer Abnahme der Affinität zu den α-Rezeptoren und zu einer Zunahme der Affinität an den β-Rezeptoren, wobei ein Isopropylrest mit der höchsten Affinität zu den β-Rezeptoren einhergeht. Eine weitere Vergrößerung des Substituenten am Stickstoff verstärkt die Wirkung am β2-Rezeptor (z. B. Salbutamol zur Therapie obstruktiver Lungenerkrankungen). Das Fehlen von Hydroxygruppen am Ring senkt die Polarität der Substanz erheblich und führt zu indirekt sympathomimetisch wirkenden Substanzen (z. B. Amphetamin).
Die Adrenozeptoren werden in die zwei Hauptgruppen α- und β-Rezeptoren eingeteilt. Bei diesen unterscheidet man wiederum α1- und α2- sowie β1, β2 und die wenig bedeutenden β3-Rezeptoren. Die Verteilung der einzelnen Rezeptoren im Organismus ist sehr komplex. Einige sollen jedoch wegen ihrer Wichtigkeit bezüglich der Arzneimitteltherapie an dieser Stelle kurz hervorgehoben werden:
An Gefäßen finden sich α1-Rezeptoren zur Gefäßkontraktion und β2-Rezeptoren zur Gefäßdilatation. β1-Rezeptoren kommen in der Herzmuskulatur und in den Macula-densa-Zellen der Niere vor. Im Uterus befinden sich α1-Rezeptoren zur Kontraktion und β2-Rezeptoren zur Dilatation. Die Erschlaffung der Muskulatur im Magen-Darm- und Bronchial-Trakt erfolgt über β2-Rezeptoren. Der Stoffwechsel wird überwiegend über β2 geregelt. Dabei wird in der Leber die Glykogenolyse und Gluconeogenese gesteigert, im Sketlettmuskel die Glykogenolyse gesteigert und in den Fettzellen die Lipolyse gesteigert.
Alle Adrenozeptoren sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Die Signaltransduktion ist jedoch unterschiedlich:
- α1-Rezeptoren an Arterien und Arteriolen viszeraler Organe sind Gq-gekoppelte Rezeptoren, die über eine Aktivierung der Phospholipase C vermehrt Inositoltriphosphat (IP3) und Diacylglycerol (DAC) bilden. Daraufhin wird vermehrt Ca2+ aus dem sarkoplasmatischen Retikulum freigesetzt, das die Myosin-Kinase aktiviert. Die Myosin-Kinase phosphoryliert das Myosin. Es kommt zu einem Tonusanstieg der glatten Muskulatur mit Vasokonstriktion.
- α2-Rezeptoren kommen vorwiegend präsynaptisch vor und vermitteln eine Autoinhibition der Freisetzung von Neurotransmittern. Diese Inhibition geschieht über Gi-gekoppelte Rezeptoren, die die Adenylatcyclase hemmen; das cAMP geht dadurch runter. Dies führt zu einer Hemmung von Ca2+-Kanälen und Aktivierung von K+-Kanälen. Es sei erwähnt, dass andere α2-Rezeptoren die Signalübertragung über die βγ-Untereinheit vermitteln.
- β1 und β2-Rezeptoren sind Gs-gekoppelte Rezeptoren. Die Aktivierung der Adenylatcyclase führt zu einer Erhöhung von cAMP. Hierüber wird die cAMP-abhängige Proteinkinase aktiviert. Bei β1-Rezeptoren werden dadurch spannungsabhängige Ca2+-Kanäle phosphoryliert, was zu einem verstärkten Ca2+-Einstrom in die Herzmuskelzelle führt. Am Sinusknoten kommt es dadurch zu einer Erhöhung der Herzfrequenz (positiv chronotrope Wirkung), am AV-Knoten wird die Überleitungsgeschwindigkeit erhöht (positiv dromotope Wirkung) und an Vorhof- und Kammermyokard wird die Kontraktilität gesteigert (positiv inotrope Wirkung). Bei β2-Rezeptoren wird über eine cAMP-Erhöhung schliesslich die Myosin-Kinase gehemmt. Die Ca2+-Konzentration in der glatten Gefäßmuskulatur wird herabgesetzt und es kommt zu einer Gefäßdilatation.
