电压门控钠离子通道与疼痛症

疼痛是一种常见的疾病和临床症状,有时会严重影响患者的生活质量,因此,疼痛的研究、治疗具有重要的实际意义。电压门控钠离子通道在神经元动作电位的起始和传导中起着关键作用,尤其是亚型Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9,它们广泛存在于背根神经节中,参与了疼痛的形成。其中,Nav1.7的基因突变会导致多种遗传性疾病。因此,这些亚型是潜在的、理想的疼痛治疗靶点。主要对电压门控钠离子通道与疼痛有关的最新研究进展进行了综述。     

敬钊毒素-Ⅲ对Nav1.8通道的抑制作用

敬钊毒素-Ⅲ(JingzhaotoxinⅢ,JZTX-Ⅲ)是从敬钊缨毛蛛毒液中分离到的一种门控调节型毒素,能选择性抑制钠通道亚型Nav1.5激活,但对其他6种钠通道亚型(Nav1.1 Nav1.4 Nav1.6和Nav1.7)无抑制作用。为了更好地研究钠通道结构与功能之间的关系,采用全细胞膜片钳技术检测了JZTX-Ⅲ对表达在ND7123细胞上的Nav1.8画道的影响。结果显示,JZTX-Ⅲ抑制Nav1.8电流,并且这种抑制作用具有时间和浓度依赖性,抑制时间常数和IC_(50)值分别为41.15±0.6 s和1.4±0.23μmol/L;1μmol/JZTX-Ⅲ使Nav1.8画道的电流-电压关系曲线和激活曲线分别向去极化方向漂移10 mV和9mV,使Nav.1.8通道的稳态失活曲线向超极化方向漂移16 mV,明显改变Nav1.8通道的激活和稳态失活动力学。此外,钠通道序列比对结果提示JZTX-Ⅲ可能通过结合Nav1.8通道DIIS3~S4连接环上的Lys(K)残基抑制Nav1.8通道。以上研究结果为进一步探索钠通道结构与功能之间的关系奠定了基础。     

电压-门控Na+通道α亚单位Nav1.5

Nav1.5α亚单位是电压-门控Nav1.5Na+通道发挥作用的核心亚单位,在心肌中首先被成功克隆,是心脏电生理活动最主要的Na+通道α亚单位.最新的研究发现,Nav1.5不仅可以在神经元等非心肌组织中表达,而且其表达的选择性剪接体的类型及电生理学特性与心肌Nav1.5亦不同.目前,不仅对Nav1.5发挥功能的调控机制及与心脏传导功能障碍等疾病的发病关系有了深入的了解,而且一些常见疾病,如肿瘤和癫痫等的发生也被认为可能和Nav1 .5有关. 本文结合国内外对Nav1.5的最新研究及本小组的工作,对Nav1.5的结构、选择 性剪接、基因定位、电生理学活性及与疾病的关系作一详细综述.     

编码脑组织Nav1.5钠通道新外显子的克隆、鉴定和分布

Nav1.5电压-门控钠通道(VGSC)被认为是心肌的特异性通道,但最近的研究发现,该通道在脑组织尤其是边缘系统中亦广泛分布.此前,在对人神经母细胞瘤细胞钠通道的基因克隆中,发现Nav1.5/SCN5A基因的第6A外显子参与编码该通道.采用人及鼠脑组织,通过RT-PCR法对Nav1.5钠通道基因进行克隆发现:Nav1.5/SCN5A基因中的第6A外显子参与编码了该通道,而心肌等其他组织却是第6外显子参与编码该通道.人Nav1.5/SCN5A基因的第6A和第6外显子都定位于3号染色体,共有92个碱基,都可以编码产生30个氨基酸,但却有7个氨基酸不同.人和鼠脑组织Nav1.5/SCN5A基因的第6A外显子仅有一个碱基不同,却产生相同的氨基酸序列.RT-PCR法证实第6A外显子在鼠脑的不同部位表达不同,第6外显子在大鼠不同组织中的表达也不同,这为深入研究不同系统中Nav1.5钠通道的功能提供了基础.     

电压门控钠离子通道疾病的研究进展

细胞膜上的电压门控钠离子通道（Voltage-gated Sodium Channels,VGSCs）是细胞形成动作电位过程中重要的组成构件,由一个大的α亚基和一个或多个不同的β亚基组成,中央是具高度选择性只允许钠离子通过的亲水通道。电压门控钠离子通道在调节细胞膜电位、维持细胞离子稳态、细胞增殖和凋亡等生理过程中发挥着重要作用,因而钠离子通道自身的异变或是相关基因的变异都可能引起一系列身体病变。本文主要介绍了电压门控钠离子通道的结构与功能,阐述了其与癌细胞侵袭转移和神经病理性疼痛的关系,并介绍了几种典型的由钠离子通道基因变异引起的疾病。随着对电压门控钠离子通道及其异常分子机制研究的不断深入,新成果将为生理学、药理学和病理学等领域的研究提供理论基础和新的研究思路,为离子通道疾病的临床预防、诊断与治疗找到新途径。     

昆虫钠离子通道的研究进展

昆虫只有一个或两个电压门控钠离子通道α亚基基因,但两种转录后修饰(选择性剪切和RNA编辑)实现了昆虫钠离子通道的功能多样性。昆虫β辅助亚基TipE和TEH1-4在钠离子通道表达和调控中也起着重要作用。电压门控钠离子通道在动作电位的产生和传递中至关重要,是多种天然和人工合成神经毒素及杀虫剂的作用靶标,包括广泛使用的拟除虫菊酯类、茚虫威和氰氟虫腙等杀虫剂。其中,拟除虫菊酯类杀虫剂通过调控昆虫钠离子通道的失活和去激活,延长跨膜钠离子流的时间,引起神经兴奋性传导障碍;茚虫威和氰氟虫腙阻断昆虫中枢和外周神经系统神经元的动作电位传导,这些神经毒剂都能干扰昆虫钠离子通道的正常功能。昆虫钠离子通道一般存在两个拟除虫菊酯类杀虫剂结合位点,但不同物种钠离子通道与拟除虫菊酯的结合位点存在一定差异。据此,本文就昆虫钠离子通道及其与杀虫剂的相互作用加以综述,有望推动昆虫神经受体研究,且对鉴定昆虫抗药性相关突变位点和研发高效的杀虫剂均具有重要参考价值。     

钠离子通道参与调节小胶质细胞的生物学功能

小胶质细胞作为常驻的免疫细胞,遍布于大脑和脊髓中,提供持续的免疫监视活动。当中枢神经系统组织细胞受到损伤时,小胶质细胞发生激活从而引起多种生物学效应。近年来研究显示多种亚型的电压门控型钠离子通道在小胶质细胞表面表达,并参与调节小胶质细胞的激活、吞噬、多种细胞因子/趋化因子的释放,迁移以及浸润等生理过程。本文针对电压门控型钠离子通道参与调节小胶质细胞生物学功能的最新进展进行了分析与归纳,并探讨其作用机制及未来研究的发展趋势。     

一种来源于蜘蛛毒液的新型Nav1.7多肽抑制剂的发现与鉴定

Nav1.7特异性地表达在外周伤害性感觉神经元。临床遗传学、动物模型和药理学研究表明，Nav1.7是一个重要的镇痛药物开发靶点。本研究以沟纹硬皮地蛛（Calommata signata Karsch）毒液为研究对象，通过电刺激采集毒液、反相高效液相色谱分离纯化、质谱鉴定、蛋白质测序以及全细胞膜片钳记录等方法，筛选并鉴定到一种对Nav1.7有抑制作用的新型多肽毒素，命名为APTX-1。质谱鉴定该多肽毒素的分子质量为7 815.2 Da；其N端前10位氨基酸序列为ASCKQVGEEC。APTX-1抑制Nav1.7电流具有浓度依赖性，其半数抑制浓度为（0.46±0.08）μmol/L。通道动力学分析显示，APTX-1并不影响Nav1.7的翻转电位、电压依赖性稳态激活曲线和失活曲线，表明该多肽毒素并不影响Nav1.7的离子选择性和电压依赖性。综上所述，本研究获得了一个新型Nav1.7调制剂，并探究了其对Nav1.7的作用特点，为靶向Nav1.7的镇痛药物研发提供了潜在先导分子。     

钠离子通道与蜜蜂狄斯瓦螨对氟胺氰菊酯的抗性机理

狄斯瓦螨Varroadestructor是全世界蜜蜂最严重的寄生虫 ,目前 ,它对主要防治药物———拟除虫菊酯类的氟胺氰菊酯已产生明显抗性 ,严重影响其防治效果。近年来神经生理学研究结果证实 :电压门控的钠离子通道是拟除虫菊酯作用的位点。钠通道结构的改变 ,是拟除虫菊酯类杀虫剂毒理的主要基础 ,也是产生抗药性的基础。该文介绍了近年来国内外研究电压门控钠离子通道、拟除虫菊酯对钠通道的作用、钠通道与拟除虫菊酯的抗性和狄斯瓦螨对氟胺氰菊酯抗性机理研究的新进展     

痛觉相关钠离子通道研究进展

疼痛是一种与组织损伤或潜在的损伤相关的不愉快的主观感觉和情感体验,是机体受到伤害性刺激后产生的一种防御反应。伤害性感觉神经元细胞膜上的电压门控钠离子通道是细胞表面一类跨膜糖蛋白,负责可兴奋细胞动作电位的产生和传导,并且在炎性痛、神经病理性疼痛和功能性痛的产生、传导以及维持上起到了重要的作用,成为近年来疼痛病理生理机制研究和疼痛治疗的分子靶标。本文将就痛觉相关钠离子通道的类型,结构,及其表达和功能的改变与疼痛的关系进行综述。     

禾谷缢管蚜阳离子通道基因RSC1的克隆、分子特性及诱导表达分析

【目的】SC1通道(sodium channel 1)是昆虫体内一种重要的离子通道,被认为是一种开发新型杀虫剂的神经靶标。本研究拟克隆禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi的SC1通道基因,并初步分析其生理功能及其与SC1类通道、电压门控钠离子通道、电压门控钙离子通道的进化关系。【方法】采用RT-PCR技术,克隆了禾谷缢管蚜SC1基因完整的开放阅读框;利用实时荧光定量PCR技术,分析禾谷缢管蚜成蚜在不同浓度的高效氯氟氰菊酯诱导下SC1基因表达变化。【结果】获得了禾谷缢管蚜SC1基因(命名为RSC1)完整的开放阅读框(Gen Bank登录号为KU640190),其长度6 687bp,编码2 228个氨基酸。RSC1具有SC1通道的结构特征,有一个不同于电压门控钠离子通道和电压门控钙离子通道的特殊DEEA模体(motif)。系统进化分析结果显示,RSC1与电压门控钠离子通道组成一个进化枝,电压门控钙离子通道组成另外一个进化枝,SC1与电压门控钠离子通道在进化上有更近的起源关系。实时荧光定量PCR分析结果表明,LC15,LC35和LC503种剂量的高效氯氟氰菊酯处理6 h后,禾谷缢管蚜RSC1基因表达量相对于清水对照显著下调,表达量分别为对照的0.57,0.82和0.78倍;3种剂量的高效氯氟氰菊酯处理24 h后,禾谷缢管蚜RSC1基因表达量分别为对照的2.19,1.33和1.19倍,其中LC15(0.1484 mg/L)胁迫下RSC1基因的表达量显著上调。【结论】SC1类通道与电压门控钠离子通道在进化起源上有更近的关系。RSC1通道可能是高效氯氟氰菊酯的次级靶标。由于RSC1和其同源基因只存在于节肢动物中,脊椎动物尚未发现该类基因,因此这类通道可能作为开发新型杀虫剂的神经靶标。     

昆虫钠离子通道基因突变及其与杀虫剂抗性关系的研究进展

昆虫电压门控钠离子通道(voltage-gated sodium channel)存在于所有可兴奋细胞的细胞膜上,在动作电位的产生和传导上起重要作用,是有机氯和拟除虫菊酯杀虫剂的靶标位点。在农业和医学害虫控制过程中,由于有机氯和拟除虫菊酯杀虫剂的广泛使用,抗药性问题日益突出。其中,由于钠离子通道基因突变,降低了钠离子通道对有机氯和拟除虫菊酯类杀虫剂的亲和性,从而产生击倒抗性(knock-down resistance, kdr),已成为抗性产生的重要机制之一。本文综述了昆虫钠离子通道的跨膜拓扑结构、功能、进化及其基因的克隆;更重要的是总结了已报道的40多种昆虫40个钠离子通道基因非同义突变,以及钠离子通道基因选择性mRNA剪接和编辑,以及它们与杀虫剂抗性的关系;也评述了钠离子通道基因突变引起蛋白质结构的改变,从而对杀虫剂抗性的影响机制。这些研究对于进一步鉴定与杀虫剂抗性相关的突变及抗性机制,开发有机氯和拟除虫菊酯类杀虫剂抗性分子监测方法具有重要意义。     

葛氏鲈塘鳢与七彩神仙鱼心肌细胞钠离子通道的温度响应特征

温度适应对于动物的生存至关重要，而目前对于鱼类这样的外温动物的温度适应相关研究仍然缺乏。葛氏鲈塘鳢(Perccottus glenii)可以在结冰的环境中生存数天，而七彩神仙鱼(Symphysodon aequifasciatus)是被广泛饲养的热带观赏鱼类，本研究将这2种鱼类作为冷水鱼与热带鱼的代表，探究其温度耐受性。为此，测定了它们的临界温度以及不同温度下(0 ~ 38 ℃)的心率，并利用原代细胞急性分离，结合膜片钳电生理技术与控温技术，测定了上述2种鱼类心肌电压门控钠离子通道在不同温度下的电生理特征。结果显示，葛氏鲈塘鳢和七彩神仙鱼的温度耐受范围具有较大差异，分别为﹣2.0 ~ 27.4 ℃以及13.1 ~ 39.3 ℃。葛氏鲈塘鳢的心率在0 ~ 19 ℃之间随着温度的升高而稳定升高，在19 ℃时达到最高，其后逐渐降低，这与葛氏鲈塘鳢心肌细胞上的电压门控钠离子通道在20 ℃时电流峰值最大且通道的开放概率最大这一电生理特征具有一致性。而七彩神仙鱼的心率则在14 ~ 31 ℃之间稳定升高，这与其心肌细胞电压门控钠离子通道电流峰值和开放概率在15 ~ 30 ℃的实验范围内随温度的升高而升高的电生理特性也一致。以上结果说明，这2种鱼类的心率、心肌细胞电压门控钠离子通道复合电流对于温度的响应与其自身的温度耐受范围以及原产栖息地温度紧密相关。因此，鱼类心肌细胞上的电压门控钠离子通道可能存在对温度的适应机制，保证鱼类循环系统在不同温度下正常运行。     

Nav1.5/SCN5A基因新的变构体编码人脑组织Nav1.5 Na+通道

河豚毒-抵抗性(TTX-R)Nav1.5 Na 通道是心肌的特异性Na 通道,虽然研究发现神经元中也存在河豚毒-抵抗性Na 电流及Nav1.5/SCN5A mRNA的表达,但其确切的cDNA序列尚不清楚.采用RT-PCR法对人脑组织Nav1.5/SCN5A基因cDNA进行克隆发现:人脑组织Nav1.5/SCN5A基因cDNA有2种变构体,hB1和hB2(accession number EF629346,EF629347),其中hB1全长6201个碱基,其开放读码框架(ORF)参与编码2016个氨基酸,和人心肌Nav1.5 Na 通道氨基酸序列相同率高达98%,共有28个不同的氨基酸,其中7个集中位于第6A外显子与第6外显子编码区.与人心肌Nav1.5/SCN5A基因cDNA不同的是,在对人脑组织Nav1.5/SCN5A基因cDNA的克隆中未发现该基因第18外显子的选择性剪接,但却发现其第24外显子的选择性剪接,2种选择性剪接体(hB1和hB2)在脑组织中基本同时表达,表达比率接近1∶1,但在心脏中二者的表达比率却与年龄有关.人Nav1.5/SCN5A基因的第24外显子定位于染色体3P21区,共有54个碱基,参与编码18个氨基酸.RT-PCR法证实第24外显子的选择性剪接也可发生在大鼠心脑之外的其他组织中,竞争性PCR法证明,不同组织中2种选择性剪接体的表达比率不同,且随着周龄的增加,2种选择性剪接体在各组织中表达的变化趋势不同.此外,RT-PCR法还发现Wistar大鼠全身16种组织中均可检测到Nav1.5/SCN5A mRNA的表达.上述实验结果说明,Nav1.5 Na 通道在全身组织中分布广泛,但编码人脑组织Nav1.5 Na 通道与心肌组织该离子通道的cDNA序列不同,是Nav1.5/SCN5A基因的2种变构体,这为深入研究不同组织中Nav1.5 Na 通道的功能提供了基础.     

河蟹眼柄神经分泌细胞离子通道的膜片钳研究

采用全细胞膜片钳技术对培养12－24小时不同形态河蟹眼柄视节端髓X器官（MTXO）神经分泌细胞离子通道进行了研究。结果表明,河蟹眼柄MTXO中分布的A、B、C三种类型神经分泌细胞均可记录到由向电流和外向电流组成的正常全细胞电流。内向电流由高电压激活钙离子通道电流（Lca)和对TTX敏感钠离子通道电流（INa）组成。ICa的激活电压为－30mV,在0－ 20mV电压下达到峰值,在－40mV和－70mV保持电压下记录的ICa激活阈值、初始峰值及I－V曲线无明显差别。外向电流明显,幅值较大,包括对4－AP敏感的快速激活、快速失活钾离子通道电流（IA）和对TEA敏感的缓慢激活、缓慢失活钾离子通道电流（IK）。正常蟹种、二龄成蟹和早熟蟹种MTXO神经分泌细胞均表达电压门控钠、钾、钙离子通道,通道电流和电压特征无明显区别.     

钠离子通道疾病及其抑制剂生物学功能研究进展

电压门控型钠离子通道(Voltage-gated sodium channel,VGSC)广泛分布于兴奋性细胞,是电信号扩大和传导的主要介质,在神经细胞以及心肌细胞兴奋传导等方面发挥重要作用。钠离子通道结构和功能的异常会改变细胞的兴奋性,从而导致多种疾病的发生,如神经性疼痛、癫痫,以及心律失常等。目前临床上多采用钠离子通道抑制剂治疗上述疾病。近些年,研究人员陆续从动物的毒液中分离纯化出具有调控钠离子通道功能的神经毒素。这些神经毒素多为化合物或小分子多肽。现已有医药研发公司将这些天然的神经毒素进行定向设计改造成钠离子通道靶向药物用于临床疾病的治疗。此外,来源于七鳃鳗Lampetra japonica口腔腺的富含半胱氨酸分泌蛋白(Cysteine-rich buccal gland protein,CRBGP)也首次被证明能够抑制海马神经元和背根神经元的钠离子电流。以下针对钠离子通道疾病及其抑制剂生物学功能的最新研究进展进行分析归纳。     

双孔通道结构及激活机制的研究进展

双孔通道(two-pore channels, TPCs)是一类位于内溶酶体膜上的非选择性阳离子渗透性通道，也是电压门控离子通道(voltage-gated ion channel, VGICs)超家族中进化上的重要成员。双孔通道广泛存在于动植物中，主要以酸性储存的方式表达。该文综述了TPCs的结构、分布以及TPCs激活机制研究进展，并将目前有关TPCs与相关配体激活研究过程中存在的问题加以总结，旨在为今后研究和治疗以TPCs为靶向的相关疾病提供参考。     

神经节内板状末梢是豚鼠食道迷走传入神经末梢的机械敏感性受体

电生理学研究发现迷走传入神经在胃肠道的特有结构——神经节内板状末梢(intraganglionic laminar endings,IGLEs)具有感受机械刺激的功能,推断其为迷走神经机械敏感性受体。但是电生理学方法不能将IGLEs的特异结构与其感受机械刺激的功能同时显示出来,而且IGLEs作为机械敏感性受体,其传导机械刺激的机制尚不清楚。本研究应用活性依赖性荧光染料 FM1-43结合牵拉刺激豚鼠食道显示激活的IGLEs结构,以期观察IGLEs是否对机械刺激敏感。同时用多种药物阻断或促进豚鼠食道IGLEs的激活以探讨IGLEs传导机械刺激的机制。应用神经顺行标记技术以验证FM1-43显示的特异结构是否为IGLEs。结果表明,牵拉刺激结合FM1-43染色显示的结构与神经顺行标记法一致,牵拉刺激组激活的IGLEs数目明显多于未牵拉组 [(90．4±9．5)％vs(10．7±2．1)％,P<0．05]。IGLEs对牵拉刺激的敏感性,表明IGLEs是迷走传入神经在胃肠道内感受机械刺激的受体。TTX,阿托品和钙离子对牵拉刺激激活IGLEs无明显影响,表明IGLEs对机械刺激的传导不需要神经递质以及动作电位的传导,而是直接通过机械门控离子通道实现的。多种TRP通道阻断剂包括SKF,gadolinium对IGLEs的激活无影响,而上皮钠离子通道阻断剂benzamil可以明显阻断IGLEs的激活,因此推断,IGLEs结构中传导机械刺激的离子通道可能属于上皮钠离子通道家族而非电压门控钠离子通道或TRP通道。     

电压门控钠离子通道与恶性肿瘤的转移

电压门控钠离子通道(VGSC)是可兴奋组织中动作电位的关键离子通道,具有重要的生理功能.近年来国内外研究发现,VGSC在转移的前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌等细胞中表达,其增加了癌细胞的运动和侵袭,促使了癌症的转移,其还将被作为治疗靶点而进行药物开发和临床应用.     

急性分离大鼠新皮质神经元ATP敏感钾通道的双闸门控机制与多样性

经典的观点将离子通道分为化学门控(配体门控)和电压门控两型,在研究ATP敏感钾(K-ATP)通道过程中,发现一类同时受化学物质和电压双重门控的K-ATP通道.再次证明最近提出的这种“双闸门控机制,并发现K-ATP通道具有多样性或异质性.实验在40.21%的急性分离大鼠神经元上,共记录到3组激活阈值和电压敏感性不同的K-ATP通道,并对第3组80-pS通道(n=15)进行了详细研究.结合现有资料,认为体内存在相当多样的K-ATP通道,其中一类通道受化学物质和电压双重门控.K-ATP通道的这些特点与其生理与病理生理功能密切相关.