心肌细胞电压依赖性钾通道的研究进展

心肌细胞电压依赖性钾通道的研究进展周军,周兆年（中国科学院上海生理研究所上海２０００３１）在心肌,分布较多且研究较为深入的电压依赖性钾通道（ＶＤＰＣ）主要是短暂外向钾通道Ｉｔｏ、延迟整流钾通道ＩＫ和内向整流钾通道ＩＫ１,它们共同参与心肌动作电位的复极...     

细胞外Mn^2＋对内向整流钾通道（IRK1）的阻断作用

目的和方法：采用双微电极电压钳（ＴＥＶ）法研究细胞外Ｍｎ＾２＋对非洲爪蟾卵母细胞表达的内向整流钾通道（ＩＲＫ１）的阻断作用。结果：细胞外Ｍｎ＾２＋浓度分别为１、１．２５、２．５、５、１０和２０ｍｍｏｌ／Ｌ,Ｋ＾＋浓度为９０ｍｍｏｌ／Ｌ,可见Ｍｎ＾２＋对ＩＲＫ１的瞬间电流（旋加电压后２ｍｓ）具有Ｍｎ＾２＋浓度依赖性和电压依赖性阻断作用;细胞外加Ｍｎ＾２＋浓度较高时强;细胞外Ｋ＾＋浓度为９０ｍｍｏｌ／     

多不饱和脂肪酸对成年雪貂心肌钾通道的作用

本研究是在成年雪貂的心肌上研究多不饱和脂肪酸（PUFA）对电压门控钾通道的效应。我们观察到,n-3 PUFA能抑制短时性外向钾电流（Ito)和延迟整流钾电流（IK),而对内向整流钾电流（IK1）则没有明显影响。二十二碳六烯酸（DHA）对Ito和Ik能产生浓度依赖性的抑制作用,其IC50分别为7.5和20μmol/L,但不影响IK1。二十碳五烯酸（EPA）对这三种钾通道的作用与DHA相似。花生四烯酸（5或10μmol/L)先引起IK的抑制,然后引起IK,AA的激活;用环氧合酶抑制剂消炎痛可以阻断花生四烯酸激活IK,AA的作用。不具有抗心律失常作用的单不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸都不明显影响这些钾通道的活性。上述实验结果证明,n-3 PUFA能抑制心肌细胞的Ito和IK,但和我们以前报道的PUFA对心肌钠电流和钙电流的作用相比,其对Ito和IK抑制作用的效能较低。n-3 PUFA的抗心律失常效应可能与它们抑制心肌钠、钙、钾通道的作用有关。     

细胞外Ba^2＋对内向整流钾通道的阻断作用

实验采用双微电极电压箝（ＴＥＶ）法研究Ｂａ＾２＋对非洲爪蟾卵母细胞表达的内向整流钾通道（ＩＲＫ１）的阻断作用。细胞外Ｂａ＾２＋浓度分别为０,１,３,１０和１００μｍｏｌ／Ｌ,Ｋ＾＋浓度分别为１０和９０ｍｍｏｌ／Ｌ,可见快速开通道阻断剂Ｂａ＾２＋对ＩＲＫ１的瞬间电流（施加电压后１ｍｓ）的阻断作用依赖Ｂａ＾２＋、Ｋ＾＋、时间和电压;但对ＩＲＫ１的开关特性几乎无影响,ＩＲＫ１对之不通透。三级指数拟合的结     

血管平滑肌细胞上的自发内向阳离子通道

采用膜片箝技术的细胞贴附式（ｃｅｌ－ａｔａｃｈｅｄ）,在酶法分离的大鼠尾动脉平滑肌细胞上记录到一种自发的内向阳离子通道。结果发现：１、在实验条件下（池子液：Ｋｒｅｂｓ,电极液：高钾）,该通道电导为２６．５±４．１ｐＳ,且具有明显的电压依赖、时间依赖和Ｃａ２＋依赖的特性;２、该电流具有极显著的内向整流特性;３、离子替换实验表明,该通道对Ｎａ＋和Ｋ＋具有很好的通透性,对Ｃｌ－的通透则很差;４、胞外加入４－ＡＰ（２ｍｍｏｌ／Ｌ或５ｍｍｏｌ／Ｌ）,ＢａＣｌ２（１ｍｍｏｌ／Ｌ）和ＣｓＣｌ（２０ｍｍｏｌ／Ｌ）均不能抑制该电流;５、内向阳离子电流可与Ｃａ２＋－激活Ｋ＋电流在同一细胞上交替活动,提示这两种电流可能在调控平滑肌细胞的基本活动方面起关键作用。     

氧自由基致豚鼠心室肌细胞跨膜电位变化的离子电流基础

目的：旨在提示氧自由基参与缺血／再灌注性心委失常发生的离子电流基础。方法：采用膜片钳全细胞式记录技术,观察Ｈ２Ｏ２（１ｍｍｏｌ／Ｌ）对豚鼠心室肌细胞跨膜电位和相关离子电流的影响。结果：Ｈ２Ｏ２使豚鼠心肌单细胞的静息电位（ＲＰ）降低,动作电位时程（ＡＳＤ）显著缩短,对动作电位幅度（ＡＰＡ）和超射（ＯＳ）及钠电流的峰值（ＩＮａ）均无明显影响;明显抑制内向整流钾电流（ＩＫ１）,尤其在超极化时;增强延迟外     

败血症大鼠心肌钙通道分布的变化

本研究用结扎盲肠及穿刺（ＣＬＰ）引起败血症。结果证明：大鼠心肌钙通道在早期败血症（ＥＳ,ＣＬＰ后９ｈ）时由心肌轻型囊泡向心肌肌膜转运增多;在晚期败血症（ＬＳ,ＣＬＰ后１８ｈ）时由心肌肌膜向心肌轻型囊泡转运增多。败血症时大鼠心肌肌膜和心肌轻型囊泡钙通道的再分布与ｃＡＭＰ依赖性蛋白激酶（ＰＫＡ）,Ｃａ（２＋）／钙调素依赖性蛋白激酶（ＰＫＭ）和蛋白激酶Ｃ（ＰＫＣ）磷酸化作用无关。败血症时大鼠心肌肌膜和心肌轻型囊泡上肾上腺能β－受体、Ｍ－胆碱受体和Ｎａ＋／Ｋ＋ＡＴＰａｓｅ的变化规律和钙通道的一样,它们可能是败血症时的一种非特异性变化。     

中枢神经系统中与G蛋白偶联的内向整流钾通道

G蛋白偶联的内向整流钾通道（GIRK）在中枢神经系统中具有广泛分布,并且与多种受体相偶联,在神经突触后抑制中具有重要作用。本文简要介绍了近年来G蛋白偶联钾通道在基因结构、脑内组织分布、细胞内调控,以及脑功能方面的研究结果。关于GIRK在中枢神经系统中的生理和病理意义还有待进一步研究。     

心脏K^＋通道

Ｋ＾＋通道是生物膜上一种调节Ｋ＾＋流的跨膜蛋白质,广泛存在于各种可兴奋的细胞。在维持心脏正常功能方面发挥重要作用。本主要讨论内向整流Ｋ＾＋通道,延迟整流Ｋ＾＋通道,瞬进外向电流Ｋ＾＋通道,毒蕈碱／腺激活Ｋ＾＋通道,ＡＴＰ敏感性Ｋ＾＋通道的基本特性,及其在心脏电生理作用中的重功能,和相关的分子生物学信息。     

心肌钠,钾离子通道的分子生物学进展

分子生物学和电生理学（膜片钳技术）的联合应用研究对于阐明心肌钠、钾离子通道的分子结构与功能表达已取得突破性进展。现已证明,心肌钠离子通道主要由基β－亚单位作为功能性单位以表达出钠通道竭尽成分,其α－亚单位的存在可能改变钠电流的动力学性质。多种钾离子通道及其电流成分亦已在心肌细胞上鉴定出来。分子生物学研究已揭示出与心肌钠、钾通道功能表达有关的基因结构。在生理（例如心肌发生学过程中）情况下或病变心肌时     

小鼠巨噬细胞电压依赖内向整流K~＋通道及GM－CSF的影响

采用膜片钳技术,在细胞贴附方式下确定并分析了昆明白小鼠腹腔巨噬细胞电压依赖的内向整流型Ｋ＋通道（Ｋｉｒ）及其基本特性。当电极液含１４５ｍｍｏｌ／ＬＫ＋,保持电位Ｖｐ在－３０ｍＶ以上时,该通道电流发放,电导为４３ｐＳ。改变［Ｋ＋］ｏ,通道外延的反转电位Ｅｒｅｖ接近于封接膜片两侧的Ｋ＋平衡电位Ｅｋ,单通道电导正比于［Ｋ＋］ｏ的平方根,但不同［Ｋ＋］ｏ下,激活通道所需驱动电位ＶＤ相同。单通道显示电压敏感性,具有长短两个开放状态和两个关闭状态。除膜电位外,［Ｋ＋］ｏ是此型通道的另一个门控因素,且在膜电位超极化增高的情况下,其作用更加显著。以粒细胞／巨噬细胞集落刺激因子ＧＭ－ＣＳＦ（１６ｎｇ／ｍｌ）预浴细胞４８小时,该通道开放概率Ｏ．Ｐ．显著升高,通道激活所需驱动电位的阈值显著下降,通道活动更加频繁。     

心肌细胞钾通道的分子学多样性

电压调控性钾通道和内向整流性钾通道是心肌细胞两类主要的钾通道,对心肌细胞动作电位的形成起重要的作用。对其分子生物学结构的多样性的研究,有助于进一步弄清其功能并为寻找理想的抗心律失常药物提供理论指导。     

两类Ca~(2 )通道拮抗剂对脑缺血时Ca~(2 )/CaM PK Ⅱ活性抑制的保护作用

本文以蒙古沙土鼠双颈总动脉结扎（ＢＣＡＯ）前脑缺血模型Ｃａ２＋／ＣａＭＰＫⅡ活性变化为指标,研究了以氯胺酮（ＫＴ）、右美沙芬（ＤＭ）、苄丙咯（ＢＰ）及硝苯吡啶（ＮＤ）为代表的配体门控Ｃａ２＋通道（ＬＧＣＣ）及电压门控Ｃａ２＋通道（ＶＧＣＣ）两类Ｃａ２＋通道拮抗剂对缺血性脑损伤的保护作用。结果如下：（１）脑缺血后,胞浆型及颗粒型Ｃａ２＋／ＣａＭＰＫⅡ活性均明显下降;（２）缺血前单独用药,ＫＴ、ＤＭ、ＢＰ及ＮＤ对酶活性均具有剂量依赖性的保护作用;（３）与单独用药相比,联用异类药,ＫＴ＋ＢＰ、ＫＴ＋ＮＤ及ＤＭ＋ＢＰ的保护作用显著增高,而联用同类药,ＢＰ＋ＮＤ及ＫＴ＋ＤＭ的保护作用无明显增高。结果提示：脑缺血中,ＬＧＣＣ及ＶＧＣＣ两类Ｃａ２＋通道均参与了缺血性脑损伤过程;两类Ｃａ２＋通道的单一拮抗对缺血性脑损伤均有保护作用,而联合拮抗效果更佳。     

牛磺酸对损伤的心肌肌膜ATPase活性影响的研究

本研究以异丙肾上腺素（Ｉｓｏｐｒｏｔｅｒｎｏｌ,Ｉｓｏ．）诱导的大鼠心肌损伤为模型,观察牛磺酸（Ｔａｕｒｉｎｅ,Ｔａｕ）对损伤心肌肌膜上Ｎ＿ａ￣＋—Ｋ＿－￣＋ＡＴＰａｓｅ、Ｃ＿ａ￣（２＋）－ＡＴＰａｓｅ、Ｍ＿ｇ￣（２＋）ＡＴＰＡＳＥ活性的影响。按Ｄａｈａｌｌａ方法分离及鉴定心肌肌膜同时分别测定三种ＡＴＰａｓｅ活性,结果：Ｉｓｏ组,与Ｔａｕ＋Ｉｓｏ组的三种ＡＴＰａｓｅ活性明显低于对照组与Ｔａｕ组,且同时Ｔａｕ＋Ｉｓｏ组明显高于Ｉｓｏ组但对照组与Ｔａｕ组之间差别无显著性。结果提示：牛磺酸能提高异丙肾上腺素诱导心肌损伤的心肌膜ＡＴＰａｓｅ活性,可能通过其保护心肌肌膜的结构及功能而实现的。     

蛋白激酶C与缺血预处理心肌保护作用

蛋白激酶Ｃ（ＰＫＣ）是心肌细胞磷脂酰肌醇信号转导系统的重要组成部分,ＰＫＣ在缺血预处理（ＩＰ）过程中的移位和激活在ＩＰ的心肌保护中发挥了关键的作用。ＰＫＣ介导ＩＰ心肌保护作用的机制与其磷酸化底物蛋白有关,包括激活细胞外－５‘－核苷酸酶,激活ＡＴＰ敏感性钾通道以及维持细胞内Ｃａ＾２＋稳态。对ＰＫＣ发挥ＩＰ心肌保护作用机制的探索将为人类心血管疾病的治疗提供新的理论基础和药理手段。     

缺氧心肌收缩蛋白Ca~（2＋），Mg~（2＋）－ATP酶活性研究

将大鼠置于模拟海拔８ｋｍ高度的低压舱内缺氧１周及缺氧后空气中常氧恢复１周和２周,观察了左右心室功能、心肌肥厚、心肌收缩蛋白含量及其Ｃａ￣（２＋）,Ｍｇ￣（２＋）－ＡＴＰ酶活性的动态变化。结果表明,８ｋｍ缺氧１周后肺动脉压及右心室收缩压明显升高,左右心室±ｄｐ／ｄｔｍａｘ及收缩指数明显降低。左右心室肌明显肥厚,心肌收缩蛋白Ｃａ￣（２＋）,Ｍｇ￣（２＋）－ＡＴＰ酶活性明显减低。缺氧后常氧恢复１和２周后,左右心室功能逐渐恢复达到或接近正常水平,心肌肥厚逐渐减轻或恢复正常,心肌收缩蛋白Ｃａ￣（２＋）,Ｍｇ￣（２＋）－ＡＴＰ酶活性也逐渐升高。因此说明：心肌收缩蛋白Ｃａ￣（２＋）,Ｍｇ￣（２＋）－ＡＴＰ酶活性的改变是心功能变化的重要生化基础之一,它的减低是缺氧心肌对环境的代偿适应。     

心钠素前体分子内调控对心肌Na^＋—K^＋—ATP酶的作用

目的：研究利钾尿肽及心钠素前体分子内调控作用对心肌Ｎａ＋Ｋ＋ＡＴＰ酶的作用。方法：将大鼠心肌匀浆后,分别加入利钾尿肽、心钠素以及利钾尿肽＋心钠素,用比色法测定Ｎａ＋Ｋ＋ＡＴＰ酶活性。将大鼠心脏悬挂于Ｌａｎｇｅｎｄｏｒｆ灌流装置,分别以利钾尿肽、心钠素、利钾尿肽＋心钠素为灌流液,灌注心脏,用四道生理仪观测左心室内压、左心室收缩最大速率,左心室舒张最大速率,心率及冠脉流量。结果：心钠素虽然对Ｎａ＋Ｋ＋ＡＴＰ酶有抑制作用（抑制率２６．２％）,但是,与对照无显著性差异（Ｐ＞０．０５）。利钾尿肽显著抑制酶的活性（抑制率４６．５％,Ｐ＜０．０１）这种抑制作用可被心钠素抵消（抑制率１７．６％,Ｐ＞０．０５）。利钾尿肽可以增加左心室收缩和舒张最大速率以及左室内压,而这种强心作用可因心钠素的加入而消失或减弱。结论：利钾尿肽可以抑制心肌Ｎａ＋Ｋ＋ＡＴＰ酶的活性,产生强心作用,心钠素可以抵消以上作用。     

细胞外低钠灌流对豚鼠心室肌细胞内钾离子活度的影响

本实验应用钾离子选择微电极观察了不同浓度的低钠对豚鼠心室肌细胞内钾离子活度（ａｉＫ）的影响。发现细胞外低钠（低［Ｎａ］ｏ）灌流引起明显的ａｉＫ下降,下降幅度随灌流液中Ｎａ＋浓度的降低而加大。Ｃｓ＋（５ｍｍｏｌ／Ｌ）及低钾（２．５ｍｍｏｌ／Ｌ）灌流均可明显减小这种ａｉＫ的下降。Ｃａ２＋通道阻断剂Ｃｄ２＋、Ｎｉ２＋、Ｍｎ２＋及Ｖｅｒａｐａｍｉｌ对此无影响;而长时间的Ｃａｆｅｉｎｅ（１０ｍｍｏｌ／Ｌ,３０ｍｉｎ）灌流可减小低钠引起的ａｉＫ下降。鉴于上述结果,我们认为：低［Ｎａ］ｏ引起的ａｉＫ下降与细胞膜钠泵活动的改变关系不大,而很可能与细胞膜对Ｋ＋的通透性及细胞膜上钙调节Ｋ＋通道的活动改变有关。     

低硒心肌损伤与钾离子通道蛋白的关系研究

目的：心肌上的离子通道蛋白与心肌损伤有很大的关系,本研究通过低硒喂养对C57BL／6小鼠心肌组织损伤的影响及其对钾通道蛋白的改变。方法：将实验小鼠分为4组：对照组,低硒30天组,低硒90天组和低硒180天组。采用低硒饲料（硒含量0．0045μg／g）喂养的方法建立低硒小鼠模型,对照组给予正常饲料（硒含量0．256μg/g）,与低硒组同时喂养;硒含量的测定和HE染色方法观察心肌损伤情况,WesternBlotting方法检测其钾通道蛋白的表达。结果：低硒饲料喂养小鼠的心脏硒含量与正常饲料喂养的硒含量相比明显降低（P〈0．01）;并出现轻微的心肌损伤,钾通道蛋白的表达量在低硒30天组,低硒90天组和低硒180天组下调（P〈0．01）。结论：成功建立低硒小鼠模型,低硒能引起小鼠心肌损伤,这种改变可能有心脏的钾通道蛋白的表达水平有关。     

柯萨奇B3病毒对心肌细胞离子通道电流的影响

目的 :探讨柯萨奇B3病毒 (coxsackievirusB3,CVB3)对大鼠心肌细胞离子通道的影响 ,以了解病毒感染导致细胞电生理活动异常的机理。方法 :酶消化法获得单个心肌细胞后利用膜片钳全细胞电流记录技术观察CVB3对L型钙通道电流、钠通道电流、外向钾电流和内向整流性钾电流的影响。结果 :CVB3感染使L型钙通道电流、外向钾电流增加 ,内向整流性钾电流减小 ,对钠通道电流无明显影响。结论 :CVB3对L型钙通道电流、外向钾电流和内向整流性钾电流的影响可能是病毒感染后细胞损伤和产生异常电活动的原因。