运动对大鼠血管平滑肌大电导钾通道生物物理特性的影响

对大鼠进行不同强度的游泳训练以建立动物模型,应用膜片钳技术分析训练1～4周以及对照组的大鼠血管平滑肌细胞大电导钾通道(BK通道)的门控．实验结果显示,BK通道的开放概率在游泳训练第2、3周时明显升高,到第4周趋于稳定;游泳训练后,通道对膜电位、胞内钙离子的敏感性显著增加,通道的平均开放时间常数增大,关闭时间常数减小．实验结果还显示,由游泳训练导致的被动牵张并不改变通道的电导．BK通道在被动牵张力作用下生物物理特性的变化,可能有缓解由于游泳训练而导致血压升高的作用,进而使机体保持正常的生理状态．     

大鼠背根神经节神经元上失活 BK 通道特性的研究

大电导的电压和 Ca²⁺ 激活的 K⁺ 通道 (BK 通道 ) 在哺乳动物的组织中广泛表达,起着多种多样的作用 . 目前只有少数组织中 BK 通道的性质被深入地研究,而且鲜见有失活的 BK 通道 (BK_i) 的报道,尤其是在神经元中 . 发现在大鼠小直径的背根神经节 (DRG) 神经元中,普遍存在失活的 BK 通道 . 失活的 BK 电流成分是 Ca²⁺敏感的,可以被大电导的 BK 通道特异阻断剂 ChTX 所阻断,而且木瓜蛋白酶可以从胞外改变通道失活的特性 .     

p-淀粉样蛋白31-35片段对海马神经元分离膜片Ca2+激活大电导钾通道的抑制

为了确定β-淀粉样蛋白(AβP)在影响神经元电生理特性并导致神经毒作用时的最短活性序列,实验采用膜片钳技术,在急性分离的大鼠海马CA1区锥体细胞的"内面向外”式膜片上,观察了AβP的31-35和25-35片段对Ca2+激活大电导钾(BK)通道活动的影响.结果显示,浴液中给予5μmol/L的AβP31-35后,BK通道的平均开放概率(Po)和开放频率在1～3 min内分别减少了85.8%(P＜0.01)和72.1%(P＜0.01);平均开放时间减少了41.1%(P＜0.01);平均电流幅度则无明显改变(P＞0.05);给予同样摩尔浓度的AβP25-35后,BK通道平均Po减少了85.5%(P＜0.01),平均开放时间减少了51.4%,(P＜0.05).结果提示,两种AβP片段对海马神经元BK通道具有抑制作用,这可能与AβP的神经毒性作用有关;AβP 31-35片段可能是AβP分子中影响细胞电生理特性的最小活性序列.     

大电导钾离子通道(BK)结构与功能的研究进展

大电导钙离子激活钾通道(BK)是细胞膜上唯一接受细胞内Ca2+和膜电位双重调控的离子通道.最新发表的关于BK通道电镜结构及其胞质功能域的晶体结构的文章,第一次展示了BK通道各亚基的组装,并证实通道各功能域在通道门控机制中存在紧密的相互作用.近年来,针对BK通道的功能调节及其门控动力学模拟的研究取得较多进展,有助于更好地理解BK通道发挥生理功能的门控机制,并揭示BK通道相关疾病的病理生理学基础.     

BK通道功能性复合体的研究进展

离子通道可以与其他蛋白质耦合形成稳定的大分子复合物,以确保信号转导的效率和准确性。大电导、钙离子激活的钾离子通道(BK通道)的核心是由形成孔区的α亚基组成的四聚体,它具有BK通道的基本生理功能。在不同的组织内,BKα可以与不同的辅助性亚基结合,使通道功能变得复杂多样。BK通道可以将细胞兴奋性与细胞内的钙离子信号联接在一起,在血流、泌尿、免疫、神经递质释放等许多生命过程中发挥着重要的调节作用。近年来,大量的研究工作表明,BK通道可以与钙离子通道、细胞骨架蛋白、蛋白激酶等生物大分子形成功能性复合物,这对通道功能调控和信号转导等生命活动具有重要的生理意义。本文综述了这些BK通道功能复合体的主要分类、功能特性以及生理学意义,并对其未来的研究前景进行展望。     

BK通道功能性复合体的研究进展

离子通道可以与其他蛋白质耦合形成稳定的大分子复合物,以确保信号转导的效率和准确性。大电导、钙离子激活的钾离子通道（BK通道）的核心是由形成孔区的d亚基组成的四聚体,它具有BK通道的基本生理功能。在不同的组织内,BKα可以与不同的辅助性亚基结合,使通道功能变得复杂多样。BK通道可以将细胞兴奋性与细胞内的钙离子信号联接在一起,在血流、泌尿、免疫、神经递质释放等许多生命过程中发挥着重要的调节作用。近年来,大量的研究工作表明。BK通道可以与钙离子通道、细胞骨架蛋白、蛋白激酶等生物大分子形成功能性复合物,这对通道功能调控和信号转导等生命活动具有重要的生理意义。本文综述了这些BK通道功能复合体的主要分类、功能特性以及生理学意义,并对其未来的研究前景进行展望。     

麻黄碱抑制支气管平滑肌细胞增殖的机制

BK通道(large-conductance Ca2 -activated K channel)是一种大电导、电压和钙离子依赖的钾通道,存在于哺乳动物几乎所有的组织中.β1亚基是首次从平滑肌细胞中分离到的一种BK通道辅助亚基.麻黄作为一种β肾上腺素受体激动剂,是一味治疗哮喘的常用中药.利用RT-PCR和膜片钳等技术,研究麻黄治疗哮喘的作用机制.结果表明:麻黄碱(ephedrine,Eph)作为麻黄的一种主要成分,显著抑制支气管平滑肌细胞(bronchial smooth muscle cells,BSMCs)的增殖和BK通道β1亚基的表达,但是对BK通道的电流没有显著影响.     

BK通道的生物物理特性与门控及其最新研究进展

BK_(Ca)通道是细胞膜上受Ca~(2+)和膜电位双重调控的离子通道,其与细胞信号系统偶联并发挥着重要作用,该通道高度表达于高等动物的多种组织.最近的研究证实,在心肌细胞膜上存在力敏感BK通道并参与了心脏收缩与舒张的调控.本文将介绍BK通道与L-型钙通道功能上的耦合,心肌细胞质膜力敏感BK通道门控和功能的研究,以及对基底刚度的响应.这有助于更好地理解力敏感离子通道相关心脏疾病的病理和生理学基础.     

BK通道在细胞膜上的单分子定位及空间分布*

摘要目的：研究大电导、钙离子和电压激活的钾离子通道（BK通道）在HEK293 细胞膜上的单分子定位及其总体空间分布情况。 方法：分别用mEos2、Dronpa 等荧光蛋白标记BK通道的α亚基和辅助性β2 亚基,将这些质粒在HEK293 细胞内瞬时转染以表 达通道蛋白,然后用激光共聚焦荧光显微成像、全内反射荧光显微成像、光敏定位荧光成像等技术观察BK通道的亚细胞定位及 单分子分布,并用电生理实验技术检测荧光蛋白对BK通道有影响。结果：激光共聚焦荧光显微成像和全内反射荧光显微成像技 术只能在亚细胞水平定位通道蛋白,BK 通道在细胞膜上聚集并形成不规则的蛋白簇,它的α亚基和β2 亚基在细胞膜上完全共 定位;光敏定位荧光成像技术成功定位BK通道蛋白簇里面的单分子,虽然α和β2 亚基紧紧靠在一起,它们之间依然存在空间 距离;BK通道的质膜表达和功能特性不受荧光蛋白的影响。结论：BK通道蛋白簇里面包含大量的α和β2 亚基的蛋白单分子, 它们紧密地聚集在一起,但是并没有完全共定位,在分子水平上揭示了BK通道α和β亚基功能耦合的结构基础,为以后研究大 分子蛋白质间的相互作用机制提供了很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表 达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。     

BK通道在细胞膜上的单分子定位及空间分布

目的：研究大电导、钙离子和电压激活的钾离子通道（BK通道）在HEK293细胞膜上的单分子定位及其总体空间分布情况。方法：分别用mEos2、Dronpa等荧光蛋白标记BK通道的α亚基和辅助性β2亚基,将这些质粒在HEK293细胞内瞬时转染以表达通道蛋白,然后用激光共聚焦荧光显微成像、全内反射荧光显微成像、光敏定位荧光成像等技术观察BK通道的亚细胞定位及单分子分布,并用电生理实验技术检测荧光蛋白对BK通道有影响。结果：激光共聚焦荧光显微成像和全内反射荧光显微成像技术只能在亚细胞水平定位通道蛋白,BK通道在细胞膜上聚集并形成不规则的蛋白簇,它的仅亚基和β2亚基在细胞膜上完全共定位;光敏定位荧光成像技术成功定位BK通道蛋白簇里面的单分子,虽然α和β2亚基紧紧靠在一起,它们之间依然存在空间距离;BK通道的质膜表达和功能特性不受荧光蛋白的影响。结论：BK通道蛋白簇里面包含大量的α和β2亚基的蛋白单分子,它们紧密地聚集在一起,但是并没有完全共定位,在分子水平上揭示了BK通道α和p亚基功能耦合的结构基础,为以后研究大分子蛋白质间的相互作用机制提供了很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。     

神经系统内机械敏感性TRP通道与疼痛

瞬时感受器电位(transient receptor potential,TRP)离子通道超家族是一类在生物体内分布广泛,能通透钙离子的非选择性阳离子通道。研究表明部分TRP通道能感受内、外环境中多种形式的机械刺激,在细胞机械信号转导过程中发挥重要作用,属于机械敏感性离子通道。越来越多的研究发现,机械敏感性TRP通道参与了痛觉的维持和发展。本文就神经系统内机械敏感性TRP通道及其在痛觉研究中的进展进行综述。     

β—淀粉样蛋白31—35片段对海马神经元分离膜片Ca^2＋激活大电导钾通道的抑制

为了确定β－淀粉样蛋白（AβP）在影响神经元电生理特性并导致神经毒作用时的最短活性序列,实验采用片钳技术,在急性分离的大鼠海马CA1区锥体细胞的“内面向外”式膜片上,观察了AβP的31－35和25－35片段对C^2 a激活大电导钾（BK）通道活动的影响,结果显示,浴液中给预5umol/L的AβP31－35后,BK通道的平均开放概率（P0）和开放频率在1－3min内分别减少了85．8％（P＜0．01）和72．1％（P＜0．01）,平均开放时间减少了41．1％（P＜0．01）,平均电流幅度则无明显改变（P＞0．05）,给予同样摩尔浓度的AβP25－35后,BK通道平均P0减少了85．5％（P＜0．01）,平均开放时间减少51．4％,（P＜0．05）,结果提示：两种AβP片段对海马神经元BK通道具有抑制作用,。这可能与AβP的神经性作用有关,AβP－31－35片段可能是AβP分子中影响细胞电生理特性的最小活性序列。     

血管紧张素Ⅱ对血管平滑肌细胞中大电导钙激活钾通道的多重调节作用（英文）

肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system, RAS)是影响血管平滑肌细胞张力的重要因素。RAS主要活性物质血管紧张素Ⅱ (angiotensin Ⅱ, Ang Ⅱ)可通过激活血管紧张素Ⅱ-1型受体(angiotensin Ⅱ type 1 receptor, AT1R)升高胞内Ca~(2+)浓度,收缩平滑肌细胞。大电导钙激活钾(large-conductance Ca~(2+)-and voltage-activated potassium, BK)通道是血管平滑肌细胞中分布最广、表达最多的钾离子通道,在维持细胞膜电位和胞内钾钙平衡中发挥重要作用。血管平滑肌细胞上的BK通道主要包含α与β1两种亚基。其中功能亚基BKα上分布有膜电位及Ca~(2+)感受器。因此当膜电位或细胞内Ca~(2+)浓度升高时会反馈性引起BK通道开放。然而,越来越多的研究显示,尽管Ang Ⅱ可升高胞内Ca~(2+)浓度,但却通过激活PKC通路、促进AT1R与BKα通道形成的异源二聚体内吞、加快α与β1亚基解离等途径抑制BK通道的表达和功能。在一些情况下,Ang Ⅱ对BK通道也可表现出激活作用,但机制尚不完全明确。该综述总结了Ang Ⅱ对BK通道抑制或激活两方面效应的可能原因,为改善细胞内离子失衡提供理论依据。     

Martentoxin:一种大电导钙激活钾离子通道的独有配体(英文)

大电导钙激活钾离子(BK)通道广泛分布于可兴奋细胞与非兴奋细胞中,行使着一系列重要的生理功能。以源于蝎粗毒的高亲和性毒素作为研究工具,使BK通道的药理学和结构性质正逐步被揭示。Martentoxin是一种分离提取自东亚短钳蝎(Buthus martensi Karsch)粗毒的短链多肽,由37个氨基酸残基构成。研究表明,其对BK通道的特异性远高于其它各类型的电压门控钾通道(Kv)。迄今为止,由于用以探明BK通道亚型结构与功能及相关病理的特异性药物工具仍然稀缺,因此阐明martentoxin与BK通道间的相互作用模式就显得至关重要了。鉴于此原因,本综述将针对martentoxin的药理性质和其与BK通道相互作用的分子机制做进一步阐明。     

Stargazin研究进展

Stargazin是一种主要在小脑颗粒神经元中表达的电压依赖钙离子通道的γ-2亚基,在结构上是一种四跨膜蛋白。功能研究表明stargazin有双重作用,一方面可以调节谷氨酸受体质膜运输和突触定位;另一方面还可以影响这些受体的生物物理特性。这些研究阐明了神经系统突触反应调节的复杂性,同时也为应用奠定了基础。     

钾通道在培养大鼠海马神经元凋亡性容积减少中的作用

为探讨钾通道参与神经元凋亡的可能机制,在星形孢菌素（STS)诱导的培养海马神经元凋亡模型上,研究了凋亡时神经细胞容积的动态变化及钾通道在其中的作用.实验结果显示,钾通道阻断剂四乙铵或升高细胞外K⁺均能够明显抑制STS诱导的神经元凋亡,并且大电导钙激活钾通道（BK）选择性阻断剂iberiotoxin和paxilline具有同样程度的抗细胞凋亡作用,表明钾通道（可能主要是BK通道）参与了STS诱导的培养海马神经元凋亡.在STS诱导神经元凋亡的早期就出现了细胞容积的显著减少,而钾通道阻断剂或升高细胞外K⁺均可阻断该细胞容积减少.研究结果提示细胞内钾离子的外流可能参与了凋亡性细胞容积减少,这也可能是钾通道介导细胞凋亡的重要机制之一.     

离子通道受其辅助亚基及外源性毒素调控的作用机制

离子通道是一类位于细胞膜上的跨膜蛋白,可以在电压、配体结合或机械力的作用下开放或关闭,并允许特定离子通过其跨膜孔道进出细胞.辅助亚基是一类单次跨膜或两次跨膜蛋白,可以与离子通道α亚基相互作用,改变其膜上表达量、电导特性等,同时会影响通道对药物的敏感性.动物毒素是一类含二硫键的多肽,可以选择性结合到离子通道特定位点上,产生抑制激活、延缓失活或异常开放等不同通道特性的改变.本文就近年来本实验室在离子通道受其辅助亚基及外源性毒素调控的作用机制研究方面的进展进行简要综述.     

肾动脉内注射缓激肽对麻醉家兔肾传入神经放电的双相激活

在48只麻醉家兔,应用记录肾传入神经多单位和单位放电方法,观察了肾动脉内注射缓激肽(bradykinin,BK,50g/kg)对肾传入神经活动(ARNA)的影响。结果表明:(1)肾动脉内应用BK引起ARNA双相激活。ARNA激活的初发相在肾动脉注射BK后迅速出现,延迟相则见于注射后7min左右,且延迟相的激活作用大于初发相。(2)静脉内预先注射前列环素合成阻断剂Indomethacin(Indo,50mg/kg),可部分阻断BK引起的ARNA延迟相的激活,对初发相的激活并无影响;(3)静脉内预先注射NO合酶抑制剂LNAME(300mg/kg),可完全阻断BK引起的ARNA延迟相的激活,而对初发相仅有部分阻断作用。本实验提示:肾内应用缓激肽所致ARNA初发相的激活,可归因于BK的直接作用及其所诱发NO的释放,延迟相的激活主要在于BK引起前列环素和NO释放的结果。     

三磷酸肌醇对猪冠状动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道的作用

应用膜片钳单通道电流记录技术,研究三磷酸肌醇(trisphosphateinositol,IP3)对猪冠状动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道(large-conductanceCa2+-activatedpotassiumchannels,BKchannels)的作用。结果显示:在内面向外式(inside-out)膜片下,IP3(10~50μmol/L)可以浓度依赖性地增加通道的开放概率,而对电流幅值无明显影响,开放概率的增加是通过明显缩短平均关闭时间实现的(n=11,P<0.01);洗去药物后通道活性可以恢复到对照水平;IP3对通道的激活作用不随时间而衰减;IP3的降解产物对通道没有明显的激活作用。结果表明:在inside-out膜片下,IP3能够激活猪冠状动脉平滑肌细胞BK通道。     

铅对大鼠海马神经细胞H-电流特性的影响

应用全细胞膜片钳技术研究了铅对大鼠海马神经细胞H－电流特性的影响。结果表明：铅抑制了H－电流表达;降低了H－通道电压敏感性和升高了H－通道的激活电压。铅对H－电流的压抑效应有其对H－通道电压敏感性的改变,是铅损伤神经活动的一个因素之一。