川芎嗪抗链霉素耳毒性作用及其对豚鼠耳蜗外毛细胞钾通道的影响

本文旨在研究川芎嗪（tetramethylpyrazine,TMP）拮抗链霉素耳毒性作用及其对豚鼠耳蜗外毛细胞K^＋通道的影响,探讨TMP拈抗链霉素耳毒性的离子通道机制。60只豚鼠随机分为6组,应用听觉脑干反应（auditory brainstem response,ABR）技术检测豚鼠ABR听阈,观测TMP的抗链霉素耳毒作用;并采用全细胞膜片钳技术观察TMP对耳蜗外毛细胞Ca^2＋敏感艮电流的影响。结果显示,TMP明显降低链霉素导致的豚鼠ABR听阈升高,提示TMP具有抗链霉素耳毒性作用;TMP能明显增大豚鼠耳蜗外毛细胞Ca^2＋敏感艮电流,并呈浓度依赖关系。结果提示,TMP通过增大艮通道电导而拮抗链霉素耳毒性作用。     

KCNE2的两种突变体I57T和V65M对Kv4.3通道功能的调节

Mink相关蛋白1(MiRP1)是由KCNE基因家族成员KCNE2编码的具有一个跨膜结构的小分子蛋白质,发生在KCNE2上的相关突变能够引起遗传性长QT间期综合症(long QT syndrome,LQT6),但其机制不明.以往的工作表明,MiRP1调节瞬间外向钾电流(transient outwatd current,Ito)的功能,对维持心电稳定性具有重要的调节作用.在哺乳细胞系COS-7表达系统利用膜片钳全细胞记录方式,研究了两种LQT6相关的突变体157T和V65M对Kv4.3通道功能的影响,从MiRP1对Ito功能调控的改变探讨LQT6引起心律失常的电生理机制.结果表明,KCNE2与Kv4.3共表达后对通道功能具有明显的调控作用,使通道的激活和失活明显减慢,电压依赖性失活发生正向移位,同时加快Kv4.3通道从失活中的恢复.157T与Kv4.3共表达的通道,门控动力学以及通道的恢复特性更接近Kv4.3单独表达的通道,表现为丧失KCNE2的功能--"loss of function",而V65M的作用则与之刚好相反,对Kv4.3门控动力学和恢复特性的调节较KCNE2更强,同时,使通道电流密度明显降低,表现为增强KCNE2的功能--"gain of function".由此推论,KCNE2对Ito功能有重要的调节作用,发生在KCNE2基因上的突变,无论是增强(V65M)还是减弱(I57T)KCNE2的功能都可能通过改变Ito在心脏电稳定性中的贡献,从而使心脏在某些条件下发生心律失常.     

KCNE2的两种突变体I57T和V65M对Kv4.3通道功能的调节

Mink相关蛋白1（MiRP1）是由KCNE基因家族成员KCNE2编码的具有一个跨膜结构的小分子蛋白质,发生在KCNE2上的相关突变能够引起遗传性长QT间期综合症（long QT syn＆ome,LQT6）,但其机制不明．以往的工作表明,MiRP1调节瞬间外向钾电流（transient outward current,Ito）的功能,对维持心电稳定性具有重要的调节作用．在哺乳细胞系COS-7表达系统利用膜片钳全细胞记录方式,研究了两种LQT6相关的突变体157T和V65M对Kv4.3通道功能的影响,从MiRP1对Ito功能调控的改变探讨LQT6引起心律失常的电生理机制．结果表明,KCNE2与Kv4.3共表达后对通道功能具有明显的调控作用,使通道的激活和失活明显减慢,电压依赖性失活发生正向移位,同时加快Kv4.3通道从失活中的恢复．157T与Kv4．3共表达的通道,门控动力学以及通道的恢复特性更接近Kv4.3单独表达的通道,表现为丧失KCNE2的功能—“loss of function”,而V65M的作用则与之刚好相反,对Kv4.3门控动力学和恢复特性的调节较KCNE2更强,同时,使通道电流密度明显降低,表现为增强KCNE2的功能——“gain of function”．由此推论,KCNE2对k功能有重要的调节作用,发生在KCNE2基因上的突变,无论是增强（V65M）还是减弱（157T）KCNE2的功能都可能通过改变Ito在心脏电稳定性中的贡献,从而使心脏在某些条件下发生心律失常．     

心脏特异性表达KCNQ1^（V180L）转基因小鼠的建立及表型分析

目的建立心脏特异性表达KCNQ1^V180 L转基因小鼠,为研究KCNQ1基因功能及其突变与心律失常性心脏疾病的关系提供工具动物。方法把KCNQ1^V180 L基因插入α-MHC启动子下游,构建转基因表达载体,显微注射法建立C57BL/6J KCNQ1^V180 L转基因小鼠,PCR鉴定转基因小鼠的基因型,采用Western Blot鉴定KCNQ1^V180 L在心脏组织中的表达,记录转基因小鼠死亡情况,超声分析转基因小鼠心脏结构形态和功能改变,心电分析转基因小鼠心肌电生理变化。结果建立了2个心脏组织特异性表达KCNQ1^V180 L转基因小鼠品系。转基因小鼠离乳前即出现猝死;超声检查显示转基因小鼠左心室内径变短,心室壁变厚,短轴缩短率增加;心电分析显示其心室复极异常。结论 KCNQ1^V180 L转基因小鼠具有临床长QT综合征类似的病理改变,可作为研究KCNQ1基因功能及其突变与心律失常发病机制的疾病动物模型。     

利诺吡啶对豚鼠耳蜗外毛细胞和Deiters细胞钾电流的抑制

为探讨KCNQ家族钾通道在耳蜗外毛细胞和Deiters细胞的功能性表达,我们观察并记录了KCNQ家族钾通道阻滞剂利诺吡啶对豚鼠耳蜗单离外毛细胞(outer hair cells,OHCs)和Deiters细胞总钾电流的影响。采用酶孵育加机械分离法分离豚鼠耳蜗单个OHCs和Deiters细胞：运用膜片钳技术,在全细胞模式下记录正常细胞外液中8个外毛细胞和5个Deiters细胞的总钾电流,并观察100μmol／L和200μmol／L利诺吡啶对外毛细胞和Deiters细胞总钾电流的影响。结果观察到,在正常细胞外液中的单离外毛细胞,可记录到四乙基二乙胺敏感的外向性钾电流和静息膜电位附近激活的内向性钾电流(the K^ current activated at negative potential,IKa)两种钾电流,而在单离Deiters细胞中只记录到外向整流性钾电流。在细胞外液中,加入100μmol／L利诺吡啶后,OHCs中的四乙基二乙胺敏感的钾电流峰电流成分被抑制,稳态电流幅值减小,且电流的失活时问常数明显延长;在细胞外液中加入100μmol／L和200μmol／L利诺吡啶后,OHCs的内向性钾电流IKa被完全抑制;而细胞外液中利诺吡啶终浓度为200μmol／L时,Deiters细胞的外向整流性钾电流幅值无明显变化。由此我们推测,KCNQ家族钾通道存在于豚鼠耳蜗外毛细胞,其介导的钾电流是四乙基二乙胺敏感的钾电流的组成部分,并构成全部的IKn,其功能是介导细胞内K^ 外流和防止细胞过度去极化;KCNQ家族钾通道不存在于豚鼠耳蜗Dciters细胞。     

KCNQ1基因及其编码钾通道的研究概况

本文介绍了KCNQ1基因和其编码的通道蛋白的结构、生理学功能及电生理特点。归纳了围绕KCNQ1基因的热点研究方向和成果,并展望了未来的研究趋势。对基础医学上关心的KCNQ1基因突变与疾病的关系,及相关的病理药理学研究做了较为详细的介绍。     

葛根素对大鼠心室肌细胞动作电位的影响

目的:从电生理角度探讨葛根素抗心律失常的可能机制。方法:采用膜片钳技术记录大鼠心室肌细胞动作电位(AP)、转染的人胚胎肾细胞缓慢延迟整流钾电流(IKs),观察加药前、后葛根素对AP和IKs的影响。结果:0.01、0.1、1 mmol/L葛根素可浓度依赖性地延长动作电位时程,分别使APD50从(71.8±11.8)ms延长至(86.9±10.7)ms、(100.5±14.1)ms和(123.6±25.4)ms;使APD90从(164.6±21.4)ms延长至(188.3±11.5)ms、(221.6±25.7)ms和(278.7±38.2)ms(n=6,均P0.05),而对RMP、APA和APD20无显著影响。此外,0.01、0.1、1 mmol/L葛根素对IKs抑制率分别为(17.8±2.5)%、(40.4±1.9)%和(60.9±3.2)%(n=6,均P0.05)。结论:葛根素可能通过抑制IKs来延长动作电位时程,发挥抗心律失常作用。     

三氧化二砷对心肌细胞膜延迟整流钾通道蛋白表达的影响研究

目的:观察不同剂量的三氧化二砷(arsenic trioxide,As2O3)对心肌细胞膜上延迟整流钾电流蛋白表达的影响。方法:将豚鼠随机分为4组:正常对照组、As2O3小剂量组(0.4 mg/kg)、中剂量组(0.8 mg/kg)、大剂量组(1.6 mg/kg),给药后不同时间间隔记录心电图,测量QT间期和RR间期,计算QTc的值的变化,同时应用荧光免疫组化技术检测心肌延迟整流钾通道IKr、IKs通道蛋白的表达量。结果:1在不同剂量的As2O3作用下,0.8 mg/kg和1.6 mg/kg As2O3组的豚鼠QTc明显延长,并且这种延长作用与给药剂量和时间密切相关。在2 h的观察时间内,0.8 mg/kg和1.6 mg/kg As2O3分别使QTc从对照组的324±7 ms延长到368±11 ms(P0.01)和388±11 ms(P0.01)。2大剂量组豚鼠心肌缓慢型延迟整流钾通道Kv LQT1和GPERG蛋白表达与对照组相比显著降低(P0.01)。结论:As2O3对豚鼠心肌QT间期有明显延长效果,其机制可能与降低Kv LQT1和GPERG蛋白的表达,影响了钾通道的功能有关。     

牛磺酸镁抗豚鼠尖端扭转型室速的作用研究

目的：研究牛磺酸镁配位化合物（TMCC）抗豚鼠心脏尖端扭转型室速（TdP）的作用。方法：取健康、体重250~300 g的成年雄性豚鼠,随机分为4组：① TdP模型组（n=7）：离体心脏以K-H灌流液灌流20 min,然后使用IKs阻滞剂10μmol/L Chromanol 293B合并低钾（钾离子浓度为1.8 mmol/L）进行灌流,建立TdP模型。②~④ TdP模型+TMCC低中高浓度组（n=6）：正常灌流稳定20 min后,在建立TdP模型的同时分别给予1、2、4 mmol/L TMCC。采用Langendorff逆行主动脉灌流法灌流豚鼠离体心脏,利用Biopac电生理记录仪采集并记录豚鼠离体心脏表面心电图。从心电图第Ⅱ导联图形获取各组豚鼠离体心脏TdP发生率、跨室壁复极离散度、QT间期不稳定性,以观察TMCC对TdP的影响。观测指标量取时间分别为：豚鼠离体心脏正常灌流20 min时、TdP发生前及给药60 min时。结果：TdP模型组的TdP发生率为6/7。1、2、4mmol/L TMCC可降低TdP发生率,三组TdP发生率分别为5/6、1/6、0/6。与给药前相比,TdP模型组中Chromanol 293 B合并低钾可使豚鼠离体心脏校正后的跨室壁复极离散度显著增大（P<0.01）;与TdP模型组相比,TdP模型+1、2、4mmol/L TMCC组可明显减弱Chromanol 293B合并低钾导致的豚鼠离体心脏校正后的跨室壁复极离散度增大（P>0.05）。与模型组相比,2、4mmol/L TMCC明显降低Chromanol 293B合并低钾导致的QT间期不稳定增大（P<0.05）。在TdP模型建立过程中,从心电图中可观察到连续多个心动周期的P波消失,而在TdP模型+TMCC组中,心电图始终拥有独立P波。结论：TMCC可通过降低离体心脏跨室壁复极离散度和QT间期不稳定性以及抑制早后除极的发生而发挥抗TdP作用,降低TdP发生率。     

M通道研究进展

M通道是一种电压依赖性非失活的钾离子通道,属于KCNQ家族,主要分布于神经细胞、平滑肌细胞、内耳毛细胞等,该通道在调节神经兴奋性、平滑肌张力和听觉等方面发挥作用。越来越多的研究证实KCNQ基因突变或M通道功能失调与许多疾病有关,并且已经发现一些药物可以通过调节M通道达到治疗作用。本文着重从电生理学、分子生物学、病理生理学等方面介绍了M通道的研究进展。     

多不饱和脂肪酸对钾通道的调控作用及机理

多不饱和脂肪酸具有包括离子通道在内的众多作用靶点,通过作用于这些靶点,可以有效保护免疫系统、神经系统和心血管系统的功能,在一定程度上保护人体健康。电压门控钾离子通道家族K_V7通道和大电导钙离子激活的钾离子通道(BK_Ca)广泛表达于机体的各类组织中,具有重要的生理或病理功能。本综述围绕K_V7和BK_Ca通道,根据对已有报道的汇总,多不饱和脂肪酸可以增大K_V7和BK_Ca通道的电流幅值,其中对K_V7通道电流的影响主要是改变其电压依赖特性和最大电导值,而对BK_Ca通道电流的影响主要是改变其孔道区域关闭态的构象。此外,多不饱和脂肪酸对K_V7和BK_Ca通道功能的调节也会受到共表达的辅助亚基影响,但相关机制有待进一步阐明。深入理解多不饱和脂肪酸对K_V7和BK_Ca通道调节作用效果和分子机制,有助于全面理解K_V7和BK     

Kv7/KCNQ钾离子通道开放剂研究进展

电压门控型Kv7/KCNQ钾离子通道广泛存在于神经系统,在调节神经兴奋性中发挥着重要的作用。Kv7/KCNQ通道开放剂成为临床治疗神经过度兴奋相关疾病癫痫和疼痛的一种新的策略。目前,已报道的Kv7/KCNQ通道开放剂有近30种。该文将对开放剂作用特点、作用位点及其临床应用前景进行总结。     

靶向TRPA1通道的药物开发研究进展

瞬时受体势(Transient Receptor Potential,TRP)通道是一种非选择性阳离子通道,广泛分布于神经和非神经细胞中。TRPA1作为TRP通道的一个亚型,是一种温度敏感型的TRP通道,其温度激活阈值与物种有关。在小鼠体内,TRPA1可以被低温(17℃)激活,然而在绿安乐蜥体内TRPA1的温度激活阈值却达到了35.8℃。TRPA1除了可以响应温度刺激之外,还可以被化学刺激、机械刺激等多种理化方式激活。TRPA1基因的功能获得性突变会导致家族性发作性疼痛综合征。由于TRPA1在温度感知、痛觉产生、哮喘、瘙痒等众多生理与病理过程中发挥着重要作用,因而TRPA1受到了广泛关注。文章总结TRPA1通道的生理特性,并对其参与的机体生理调节及靶向TRPA1通道的药物开发现状和前景进行综述,以期为临床上治疗相关疾病提供理论基础。     

Otop1质子通道研究进展

近期，Otop1通道被鉴定为新的质子通道，其对H⁺具有较高的通透性和选择性。解析的冷冻电镜结构显示，Otop1蛋白质结构为同源二聚体结构，每个亚基包含12个跨膜螺旋(TM1-TM12)。从结构推测Otop1通道存在三种可能的质子传导路径。Otop1通道在前庭、脂肪细胞和味觉细胞中表达，参与许多生理与病理过程。本文就Otop1质子通道的结构、特点及其生理与病理功能做一综述，主要探讨Otop1参与的三个生理病理过程，即在耳石发育过程中的作用以及Otop1缺乏或突变时可能导致的现象、Otop1作为质子通道参与酸味传导过程以及作为信号因子靶标参与肥胖时的代谢稳态，旨在为Otop1通道的更深层次的研究提供基础。     

耐钙心肌细胞的分离和电生理特性观察

用快速、恒压的无钙和胶原酶Ｔｙｒｏｄｅ液相继灌流豚鼠心脏冠脉系统后,再经无钙液室温浸泡心脏和用改变的Ｋ－Ｂ液帮助分离细胞的恢复,可获得耐钙的游离心肌细胞。全细胞电流记录：静息电位为－７２±９ｍＶ（ｎ＝１２）,并显示出快内向电流（ＩＮａ）,可被异搏定阻断的慢钙离子流和时间依赖性外向钾流（Ｉｋ）;单通道记录分别显示了Ｎａ＋Ｃａ２＋和Ｋ＋通道的电压依赖性等特征。结果表明了用此法分离的细胞具有耐钙性和正常电生理特性。     

双孔钾通道TREK-1结构、分布、调控因素及其抗癫痫作用的研究进展

钾离子通道是最大最复杂的离子通道家族,迄今为止在人类基因组中共克隆出了70余种钾离子通道亚型,其中双孔钾离子通道是近年来新发现的一类钾离子通道亚家族,它们在结构上与电压依赖性钾通道、钙激活钾通道,内向整流型钾通道等传统的单孔钾离子通道差异很大。双孔钾离子通道,具有4个跨膜片段,形成独特的2个孔道结构域,主要介导背景钾电流。由于其介导背景钾电流而参与并维持静息膜电位形成等重要生理作用而备受关注。近年来研究最多的双孔钾通道TREK-1几乎表达于机体的每一个细胞,可被细胞内酸度、膜牵张、多不饱和脂肪酸、温度、受体偶联第二信使系统调控,调节细胞兴奋性,参与一系列生理、病理过程,与神经系统疾病如癫痫密切相关,本文就此做一综述。     

过氧化氢对老年豚鼠耳蜗外毛细胞大电导钙激活钾通道电流的影响

本文旨在研究氧自由基(oxygen free radical)供体——过氧化氢(H2O2)对老年豚鼠耳蜗外毛细胞大电导钙激活钾通道(large-conductance Ca2+-activated potassium channels,BKCa channels)电流的影响,探讨氧自由基对老年豚鼠耳蜗外毛细胞BKCa通道电流的作用机制。采用急性酶分离方法分离耳蜗外毛细胞,用全细胞膜片钳记录通道电流,鉴别并分析通道特性,观察不同浓度H2O2对BKCa通道电流的影响。结果显示,在膜片钳全细胞模式下,可记录到一串幅值较大、快速激活、几乎不失活的电流,激活电压大于-40~-30 mV,电流随膜电位的增加而增强,电流幅值不断增大,并表现出外向整流的特性,无"rundown"现象;IbTX(100 nmol/L)可完全阻断通道活动,证实该电流为BKCa通道电流。BKCa通道电流表现出明显的H2O2浓度依赖性激活,电流幅值和峰值电流密度随H2O2浓度(1、2、4μmol/L)增加而增大。以上结果提示,外毛细胞可能存在能够调节胞内钙平衡的氧自由基/BKCa途径。     

偏头痛发病机制中ASICs通道及P/Q钙通道交互影响的电生理研究

目的:ASICs通道及P/Q钙通道均参与偏头痛发生,分析ASICs通道及P/Q钙通道的电生理相互作用,评价二者的在偏头痛发生中的交互影响。方法:健康SPF级野生型C57BL/6鼠婴,分离培养双侧三叉神经节神经元,采用全细胞膜片钳技术记录三叉神经节神经元的钙电流变化及动作电位变化。结果:酸性外液及阿米洛利对钙通道无直接影响,酸性外液及P/Q通道阻断剂Aga-IVA均增加三叉神经元兴奋性(P0.05),而阿米洛利可阻断这种增加效应(P0.05)。结论:阿米洛利能够抑制Aga-IVA对三叉神经节神经元兴奋性的增加,可能与其阻断ASICs通道有关,提示ASICs通道可能为P/Q通道突变引发偏头痛的下游机制之一。     

大电导钙激活钾通道对大鼠骨髓间充质干细胞增殖的影响

为了观察开放和拮抗大电导钙激活钾通道（bigconductanceCa2＋-activated砧channel．BKca）对大鼠骨髓间充质干细胞（bonemarrowmesenchymalstemcells,BMSCs）增殖的影响并探讨其机制,该研究分离培养了大鼠BMSCs,采用BKca通道特异性开放剂msl619）和拮抗剂（IBTX）干预,MTT、平板克隆测定细胞增殖活力及细胞克隆形成能力;流式细胞术分析细胞凋亡及细胞周期分布;Westernblot、定量PCR检测周期蛋白cyclinD1基因和蛋白表达水平;整细胞膜片钳技术分析细胞膜电生理特性。结果显示,NS1619干预组与对照组相比,BMSCs~胞膜科通道外向电流振幅增大,细胞增殖能力和克隆形成能力增强,凋亡减少。此外,开放BKca通道明显促进细胞从G1期向S期过渡,cyclinD1蛋白7LmRNA表达上调,而拮抗BKca通道则相反。推测,BKca通道通过调节细胞周期进程最终影响细胞增殖,该作用可能与其具有调控细胞膜心电流的电生理特性有关。     

HERG通道在爪蟾卵母细胞的持续表达与电流变化

目的:探索一个HERG通道在爪蟾卵母细胞持续稳定表达HERG通道的方法,研究表达培养不同时期卵母细胞膜静息电位和通道电流特性的变化.方法:用含HERG片段的pSP64载体质粒体外转录制备的mRNA注射表达于卵母细胞,用双电极电压钳技术记录通道电流.结果:①本方法可成功在卵母细胞持续表达与HERG通道电生理特性一致的功能性通道,并可在10～15 d内稳定用于电生理记录.②在培养的第3、6和9 d细胞膜静息电位负值逐渐升高,在第12 d又开始降低.异源表达的HERG通道内向整流的最大电位在第3、6和9 d逐渐向正向转移,在第12 d又回复,激活曲线的半最大激活电压(V1/2)在培养的第3、6和9 d逐渐向负向转移,在第12 d又逐渐回复,其改变和膜静息电位的变化趋势一致.结论:本研究提供了一种HERG基因在爪蟾卵母细胞长期持续表达的方法,并为HERG通道的分子位点和药物作用研究在不同实验条件电生理实验数据的差异提供依据.