酸感受离子通道一种新型家族

酸感受离子通道一种新型家族

酸感觉离子通道（acidsendon，es），h-非电压控制离子通道（h-gat检测器）。这是一个带体门的控性分子走廊。es属于enac（子门峡谷）/deg（deg）通道家族，现在广泛存在于中枢神经和周围感觉神经系统的周围领域。1企业核心能力是小鼠精神过程的关键点ASICs家族共有6个成员(分别是ASIC1a、ASIC1b、ASIC2a、ASIC2b、ASIC3、ASIC4),ASICs亚单位拥有一个共同的结构特点:有两个跨膜区,即跨膜1区(TM1)和跨膜2区(TM2),还有一个巨大的富含半胱氨酸的胞外环和胞内的羧基(C)端和氨基(N)端。这6个亚基所组成的同聚体或异聚体酸敏感离子通道表现出不同的电流表型、通道特性和离子选择性。作为受体接受H+刺激的部位是在胞外,是保持通道基本功能的位点,与通道门控相关的部位是胞外接近TM2的甘氨酸(Gly)430处;而直接影响通道开放的概率、Na+选择性和离子通透性的位点则为胞内接近TM1处的9个保守的氨基酸序列。它们的同聚体和异聚体是钠离子和钙离子的功能性通道。其激活因素是胞外pH下降,最佳刺激范围在pH6.8~5.6之间。ASICs的不同亚基在哺乳动物神经系统的分布存在差异。ASIC1a、ASIC2a、ASIC2b、ASIC3分布在感觉神经元;ASIC1a、ASIC2a、ASIC2b分布在中枢神经元内,主要表达在海马、小脑、大脑皮质、嗅球、松果体缰、基底外杏仁核等。在外周神经系统,ASICs主要和伤害性感受、机械性感受及听神经反应有关。不同的ASICs亚单位组成的离子通道ASIC1a和中枢神经元的突触可塑性、记忆、学习和恐惧条件反射有关及酸中毒介导的、谷氨酸非依赖性的神经元损伤有关。ASIC2a和耳蜗的听觉形成、酸味觉和视网膜的视觉换能有关。ASIC1a和ASIC3表达在伤害性神经元中,在炎症和基因敲除鼠中的研究也支持ASIC3在各种疼痛过程中的作用。ASIC3不仅表达在哺乳类动物的神经系统如大脑、三叉神经、胃内神经、视网膜、感觉神经等处,而且在许多其他部位如心、肺、骨、骨骼肌、睾丸、味蕾、皮肤神经末梢等也发现有ASIC3表达。ASIC4是最近发现的ASICs新成员,它的分布也非常广泛,在脑、脊髓、内耳及部分背根神经节(DRG)神经元中均有表达。2asica1信号通路中枢神经系统神经元中的ASICs的活动是受通道的氧化还原状态调节的,并且这种调节是ASIC1a依赖性的,ASIC1a亚单位的氧化还原状态是决定中枢神经系统中ASICs的全部生理功能和病理作用的一个重要因素。研究还发现,ASIC1a亚单位的氧化还原状态是ASICs功能的重要调节因子,而且还原剂增强的强度是氧化剂抑制的强度的好几倍,认为在老鼠皮层神经元ASICs的氧化还原位点接近于完全氧化状态。Andrey等认为在感觉神经元中氧化还原剂对ASIC电流的影响不包括ASICs对H+亲和力的变化,这可能因为感觉神经和中枢神经元有不同的ASICs亚单位表达。在中枢神经元中,ASIC1a同聚体和ASIC1a/ASIC2a异聚体是占据主要的地位的,而在感觉神经元中,ASIC电流可能是通过ASIC1a、ASIC1b、ASIC2a的复合体和ASIC3来完成的。在最近的研究中,GSH可增强ASIC电流,提出在活体中生理浓度的GSH可能改变ASIC的活性,因为激活的ASIC和随后的膜去极化都有助于兴奋性神经递质的分泌。不同的突触使用不同的神经递质,所有的突触小泡都是酸性的,因此神经传递可能会酸化整个中枢神经系统的突触间隙。ASIC1a在树突棘上是一个H+受体,H+调节数个突触膜上离子通道的功能。例如,在突触前膜,H+抑制电压门控性Ca2+离子通道而减少突触泡的释放;在突触后膜,H+抑制NDMA受体,与此相反,H+直接调控ASIC通道。ASIC1a和ASIC1b对酸较为敏感,其pH0.5为6.2(pH0.5即酸激活的离子电流为最大值50%时的pH值),ASIC1a主要通透Na+,对Ca2+也有一定的通透性。ASIC1a同聚体介导的电流特点是pH依赖性电流,其pH范围是6.8~6.0。最近发现它对Zn2+和Pb2+也可通透。ASIC2a在外周和脑中均有表达,其对酸敏感性较低(pH0.5=4.4)。ASIC2b(ASIC2a的剪接变异体)在体内分布很广泛,在脑和DRG中均有表达,但可与ASIC2a和(或)ASIC3形成异聚体通道,而ASIC3特异性存在于伤害性疼痛神经元中,对Pb2+较敏感。Askwith等证明,神经肽FF和FMRF可以调控ASICs,这些肽既可以减慢ASICs同聚体通道的失活,使之产生较大的稳态电流而引起痛觉,也可以极大地上调ASICs异聚体通道。理解了H+离子是怎样调节离子通道和它在突触间隙的作用有助于更好的理解神经的功能,并对和酸中毒有关的神经疾病提供一个新的观点。3asica1通道ASICs可以被多种金属离子所调控。Baron等的研究证实,Zn2+增强了ASIC2a同聚体通道或有ASIC2a参与的异聚体通道的表达。重金属Ni2+和Cd2+剂量依赖性抑制海马区CA1神经元的ASICs电流。钙离子是重要的第二信使物质,广泛参与细胞内的重要的生理及病理生理过程。在中枢神经元中高表达的ASIC1a是可通透Ca2+的重要ASIC亚单位。ASIC1a的过度激活可导致钙内流高度的增加,并和酸介导的神经损伤有关,也和正常的脑功能及脑缺血时的病理有关。已有实验表明,ASIC1a通道的激活可进一步恶化神经元的损伤,而ASIC1基因敲除小鼠不发生pH6.0刺激下神经元的损伤。在DRG神经元中,Ca2+可以抑制H+诱导的电流,进而调控ASICs。在缺血缺氧后,ASICs可被激活,同时ASICs还感受多种缺血信号的调控,引起神经元过度去极化,最终导致神经元凋亡和不可逆的缺血损伤。明确ASICs是否对钙离子有高的通透性,可能揭示ASICs在一些疾病过程中的作用。在海马神经元切片中可发现ASIC1a介导酸激活[Ca2+]i的提高,以前的研究证明了[Ca2+]i在控制树突棘数目上的重要作用,Zha等推测树突密度的变化可能是Ca2+内环境改变了几个小时到几天。ASIC1a激活增加[Ca2+]i可能有两个办法:ASIC1a同聚体可能直接升高[Ca2+]i或传导Na+的ASIC1a亚单位可能激活电压门控的Ca2+通道而增加[Ca2+]i。Zha等还发现突触后膜和其它位点上的ASIC1a在树突上可作为一种H+离子的感受器;它影响[Ca2+]i和CaMKⅡ(钙调节依赖性蛋白激酶Ⅱ)的磷酸化,并且经由ASIC1a调节结构的可塑性,改变树突的密度———主要的兴奋性神经传递的位点。4激光性髓炎在drg中的作用研究显示,在酸化条件下所致的伤害和疼痛感受中,ASIC3是主要的酸传感器之一。ASIC3介导的电流包含快速失活和持续性的稳态成分,这些电生理特点与痛觉敏感和持续性可能密切相关。Jones等用质子电渗方法研究酸诱导的疼痛,发现透皮电渗引起持续的剂量依赖性的中度疼痛,皮下注射阿米洛利明显抑制这种疼痛,分析表明皮肤酸诱导的疼痛主要是ASIC3介导的。伤害感受器的ASIC3和TRPV1在DRG部分神经元中共同表达,提示这两者共同参与组织酸中毒所致的疼痛及持续疼痛。脊髓作为感觉信息从外周到中枢的第一站,在痛觉的传递、整合和调制中具有重要作用。DRG的ASICs研究已有大量报道,并被认为与机械感受和痛觉相关。在胸腰段DRG的结肠传入神经中的ASIC3比胃的迷走传入神经中高表达,在整个胸腰段的DRG中,ASICs的表达量是ASIC2>ASIC1>ASIC3,而在结肠传入神经元中,ASIC3>ASIC2>ASIC1,ASIC3是最丰富ASICs的转录物,这些数据表明,ASICs在结肠传入神经上的表达不同,对于内脏痛来说有不同的药物作用目标。ASICs在伤害性感觉神经元中表达,也有一系列的证据表明胞外酸化可以导致疼痛信号,但对于促炎因子的调节作用却知之甚少。Smith等研究发现花生四烯酸可以增强ASIC1a和ASIC3异聚体介导的电流,花生四烯酸增强ASICs的激活是通过一个直接机制,因为抑制花生四烯酸的代谢对增强作用没有影响。众所周知,花生四烯酸在炎症过程中释放,因此花生四烯酸可能是重要的促炎症反应因子,并且可能增强酸介导的疼痛。对于ASICs在中枢痛觉感受中的作用目前尚未见报道。5asica1在脑缺血治疗中的机制ASICs可能和疾病有关。急性脑缺血和癫痫发作脑内pH值降低,组织酸化是缺血性脑损伤的一个共同特征,这也正是由于ASICs易被酸化激活,从而介导大量毒性Ca2+胞内超载并诱导产生一连串细胞毒物质,破坏脑神经元蛋白质、脂及核酸类。Xiong等的研究显示,脑缺血损伤中,脑细胞无氧代谢增强,pH严重下降,导致严重酸中毒而致ASIC1激活,钙离子大量内流,胞内钙超载后脑细胞大量死亡。应用ASIC1a阻断剂PcTX或Amiloride发现,酸中毒所致的神经元损伤都有显著的减轻,脑梗死的范围也大大下降,提示ASIC1a介导了脑缺血过程中酸中毒所致的神经元的死亡,因为目前的临床研究使用谷氨酸抗体作为主要的神经保护因子已经失败,这些发现说明ASIC1a可能是脑卒中患者等脑缺血性损伤的一个新的治疗靶点。了解脑缺血时相关的生化改变及缺血性脑损伤的细胞机制对于重建新的、有效的神经保护措施是很重要的。各种原因导致心肌缺血时,酸性物质增多,造成病灶局部H+浓度升高。ASIC3的通道在pH7左右时即可激活开放,形成陡峭的电流。在心肌缺血、梗死最早的阶段内pH变化的范围为6.7~7.1,而在这个范围内ASIC3恰好敏感并可激活。Immke等的研究进一步显示,大量的ASIC3存在于心脏的感觉神经元中,其开放和完全调节与肌肉缺血引起的乳酸释放密切相关。心脏供血不足引起的心肌局部缺血,常伴随着胞外酸化,进而诱导大量电流产生。心肌感觉传入神经中的ASIC3可能介导H+激活的电流,进而引起心绞痛。这个病理作用将可能成为治疗心绞痛的新作用靶点。最近还发现,ASIC3可能参与调控年龄依赖性的葡萄糖耐受不良及胰岛素抵抗。6ph改变的抑制剂H+的刺激使ASIC3及其他ASIC激活,在这个过程中,ASIC3等不仅受到许多内源因子的调节,同时可能也是各种药物的靶标。ASICs抑制剂多是非选择性药物,如阿米洛利、非甾体抗炎药物和神经肽类。几种非甾体抗炎药(NSAIDs)已经证实对ASICs有直接的抑制作用。阿米洛利及其类似物是目前已知的一大类小分子ASICs抑制剂,是一种利尿药,可以抑制ASIC1a、ASIC1b、ASIC3介导的电流。在不同pH值下进行的体内试验证明,阿米洛利通过对伤害感受器中ASICs的抑制来缓解酸化引起的疼痛,它对于pH值在6.0~7.2之间引起的疼痛起镇痛作用,但对于较低pH值(如pH值在5.0以下时)引起的疼痛作用不显著,而且它的特异性差。Dubé等报道了对A-317567作用于ASICs的研究,与阿米洛利及其类似物相似,A-317567也能抑制ASICs的各种亚基,选择性抑制ASICs可产生外周镇痛作用,A-317567对ASICs激活后引起的疼痛非常有效,它没有利尿剂的作用特点。最近,两个新的肽类———PcTx1和APETx2,从一种蜘蛛和海葵中分离出来,对于ASIC1a和ASIC3来说分别是具有选择性和高亲和力的抑制剂。用0.7Nm(IC50,即半抑制浓度)亲和力的PcTx1可抑制ASIC1a同聚体,而对ASIC1a异聚体无任何影响,在周围和中枢神经元中这有助于鉴定ASIC1a同聚体通道。PcTx1充当门控调节物,因为它可使通道由静止状态转向灭活状态。APETx2可抑制几种包含有ASIC3的通道,迄今为止,它的作用机制是不明确的。目前,ASICs抑制剂的选择性差,几乎对各部分亚基都有抑制作用,在镇痛的同时,也会影响ASICs正常的生理功能,产生不良反应,例如学习记忆障碍、味蕾细胞对酸的感觉退化等。所以,设计和改造具有高选择性和