内入性血流对小鼠g蛋白偶联门控il-kn离子通道的影响

内入性血流对小鼠g蛋白偶联门控il-kn离子通道的影响

1离子通道的结构钾通道是一个离子通道。许多非脂溶性物质或亲水性物质如葡萄糖、氨基酸及各种离子,由浓度高处向浓度低处移动时不能自由扩散,而是借助细胞膜上的一类特异蛋白的帮助,这类扩散叫促进扩散或协助扩散。这类特异蛋白叫运输蛋白,主要代表有两个即通道蛋白和载体蛋白。通道蛋白的中心具有一个对离子高度亲和力的亲水性通道,由于它允许适当大小的离子顺浓度梯度通过,故亦称离子通道。该通道由分门控性和非门控性两种。前者的开放是间断性的,其开、闭受到膜电位、特定的化学物质及配体的(如神经递质)的调节。当然,这种通道的开闭是很快的,一般只有几毫秒。后者因不受上述机制的控制,呈持续开放状态。整流是引用物理学上的名词,指电流易向一个方向流动,而不易向反方向流动;内入性整流是指正离子易从细胞膜外流入膜内,而不易从细胞膜内流入膜外。在神经和骨骼肌细胞,除极到达正电位后,细胞膜对钾的通透性大大增高,钾迅速向外流动,使膜复极,故动作电位的时程极短。但在心肌细胞0期除极可使细胞膜上的某种钾通道(IK1)对钾的通透性降低到只有原来的1/5,为内入性整流。2irk离子通道的流变性在《Cell》上发表的一篇最新报道对内向整流的钾离子通道对离子流入更有效控制的奇特性质的结构基础进行了研究。IRK离子通道对于神经细胞在兴奋过后恢复静息的膜电位非常重要。在动作电位产生过程中,钠离子流入细胞,这时如果钾离子通道开放的话,钾离子就会被驱逐出神经细胞,如果这样细胞内集聚的正电荷就会被消减。IRK离子通道在这时被一些细胞内的阳离子如多胺所封闭,保证细胞内的正常生理过程能够进行。这些多胺先在细胞内封闭IRK离子,当动作电位完成后,IRK离子通道会再开放,让钾离子进入细胞恢复静息的膜电位。那么IRK离子通道能够产生这种整流特性的结构特点是什么呢?曾经有人怀疑是羧基末端有重要作用,因为这些区域突变影响到了封闭因子如多胺的结合。NishidaandMacKinnon检测了一个小鼠的G蛋白偶联门控IRK离子通道的氨基端和羧基端。这两个末端都位于细胞内。他们发现这些末端能够形成一个四聚体,并组成孔道结构将整个离子通道的长度延伸至60°A。这个孔道位于负电荷氨基侧链上,提供了多胺结合的一个很好的位点。多胺的封闭效应在细胞膜处于去极化的状态下是更有效。研究者发现被延长的离子通道能够更多的聚集钾离子,抑制钾离子向细胞外的外流。NishidaandMacKinnon的研究提供了对整流性离子通道非常有价值的研究,为其他联系的整流性离子通道研究也指出了可能的方向。3细胞外li+对内向国计量表t内向电流的作用台湾的谢如姬发现在许多可被激化的细胞,内向整流性的钾信道维持其静态导电性进而控制其兴奋性。这些钾信道同时也调整其它生理功能,譬如心跳速率、肾脏盐份的代谢及胰导素之分泌。其实验室主要是探讨内向整流性钾通道Kir2.1的离子通透性及通道的开关机制。近来其利用能堵塞钾通道的钡离子成功地探讨钾离子如何在信道中与控制信道开关的分子作用。同时,利用定点基因突变我们也在钾通道靠近细胞外侧的出口找到了二个钾离子结合处。位于此结合处的二个钾离子之间的交互作用使得钾离子能快速地脱离通道最后进入细胞内。最近我们观察到内向电流会随时间而减小。与之前在其它内向整流性钾通道的研究不同的是,我们的结果显示Kir2.1信道的去活化是依存于细胞膜电位及细胞外钾离子的浓度。同时在去活化的过程中,通道很可能因有无钾离子的存在而有形体上的改变。第四军医大学宋祖军、孙脊峰具体探讨了细胞外不同离子对内向整流钾通道的作用。采用双微电极电压钳(TEV)法研究Li+对非洲爪蟾卵母细胞表达的双基因内向整流钾通道(IRK1-T)的作用及其机制。结果发现细胞外K+浓度为10mmol/L时,细胞外Li+可加速IRK1-T内向电流的失活过程;3个指数拟合的分析结果表明:由于细胞外Li+对失活过程的时间常数几乎无影响。因此Li+对失活过程的作用是通过Li+与K+在IRK1-T上相互竞争同一结合位点而造成的。细胞外Li+对IRK1-T的瞬间内向电流(施加电压后1ms)具有时间依赖性和电压依赖性的易化作用。增加细胞外K+浓度与Li+浓度的比率,这一易化作用增强,表明Li+加速IRK1-T内向电流的失活过程的作用因Li+后反转电位几乎不变,所以IRK1-T对Li+不通透。因而的出结论:Li+不仅是一快速通道阻断剂,而且细胞外Li+还可以在增大IRK1-T的内向整流作用的同时缩短该电流的时程。除此之外第四军医大学基础部生理学教研室还进行了Ba2+、Cs+、Mn2+、La3+均是利用的双微电极电压钳(TEV)法。4内酰胺通道slrATP敏感钾通道(KATP)是一组将细胞膜电活动与细胞代谢联系在一起的重要通道。该通道是由磺酰脲受体(SLR)和内向整流钾通道亚单位组成的异源四聚体。KATP通道开放后膜电位向平衡电位(在生理不对称[K+]o/[K+]i时接近-80mV)移动,通道通过调控膜电位来调节不同细胞的电活动和功能。4.1胰岛素代谢l胰腺β细胞KATP通道对胰岛素分泌起十分重要的调节作用。胰腺β细胞KATP通道在空腹血糖浓度低(2～3mmol/L)时激活,引起细胞膜电位呈超极化改变,降低细胞兴奋性,从而减少胰岛素分泌。餐后血糖浓度增高(5～7mmol/L),[ATP]i也随之升高,引起KATP通道关闭,β细胞去极化,通过激活电压依赖性Ca2+通道增加细胞内Ca2+,从而刺激胰岛素分泌。β细胞KATP通道亚单位突变会导致家族件低胰岛素血症或婴儿高胰岛素血症性低血糖。4.2心肌缺血器part和ca2+心肌细胞KATP通道在缺血预适应保护机制中的重要作用已受到普遍关注。KCOs可模拟缺血预适应,而优降糖去除这一作用。其他因子,如腺昔、PKC和Ca2+也诱导缺血预适应。尽管产生缺血预适应的终效应器尚未确定,但可肯定KATP通道是各种刺激因素的靶,因此,KATP通道激活可能是引起缺血预适应的共同通路。其机制是:心肌短暂缺血、缺氧引起KATP通道开放,使心肌细胞膜发生超极化,通过减少Ca2+内流降低ATP消耗,从而使细胞在代谢损害期间得到保护,减少随后长时间缺血所带来的心肌损伤。4.3patp系统作用机制KATP通道在某些血管床如冠脉、肠系膜动脉、仓鼠颊囊和提案肌动脉基础张力的维持中起重要作用。肾、脑和肺动脉KATP通道虽对基础张力的维持不起作用,但在缺氧时调节这些血管的张力。KATP通道对血流的代谢调节起重要作用,缺血、缺氧引起的扩管作用可被伏降糖抑制,提示缺血、缺氧激活KATP通道。代谢抑制主要通过减少细胞内ATP水平和引起腺苦释放而激活KATP通道。最近发现内毒素性休克时KATP通道过度激活可能是导致血压急剧下降的重要原因。4.4内皮细胞katp通道在肾近球细胞,由KATP通道开放引起的超极化增加肾素分泌。内皮细胞KATP通道在能量代谢障碍时影响静息膜电位,可能参与EDRF释放的调节。神经元上KATP通道的开放降低动作电位的频率,可能对神经元起保护作用.5营造单次给药对grik2dirk2的行为抑制作用G蛋白偶联内向整流钾通道属于内向整流钾通道7个亚家族中的一员,在各种组织中广泛分布,特别在中枢神经系统中与多种受体偶联,在维持静息电位及慢突触后抑制中起重要作用。大量关于G蛋白偶联离子通道的研究是在KAch上进行的,此通道后来被证明为GIRKl/4构建。Ach通过G蛋白使GIRK开放,K+外流,呈超极化。GIRK在中枢神经系统中与许多重要受体偶联,如GABAβ受体、阿片受体、D2多巴胺受体、M2毒蕈碱受体、α2肾上腺素受体、代谢型谷氨酸受体、在维持膜静息电位及调节神经细胞兴奋性方面起重要作用。Ba-clofen激动GIRK后能可逆性地降低谷氨酸引起的兴奋性突触后电位(EPSP)达1/3;GIRK选择性抑制剂则降低钾电导而增强EPSP,提示GIRK在兴奋性传入调控中的广泛背景作用。胆碱能对兴奋性传入的部分阻断作用也与其激活GIRK导致突触后电位降低相关。weaver小鼠由于GRIK2基因的一个点突变(G953-A),使氨基酸序列发生相应改变(G1y156-Ser),从而使钾通道高度保守的离子滤器“指纹序列”GYG变为SYG,丧失了对一价阳离子的选择。病理上,weaver小鼠由于小脑颗粒细胞和黑质多巴胺能神经元大量死亡引起共济失调和震颤,此外也表现为自发性癫痫及雄性不育。weaver小鼠神经元死亡的机制最直接的解释是Na+离子流使细胞承受巨大的代谢压力导致的非成熟性死亡或分化障碍。另一组研究人员认为是小脑分裂后期的移行前期颗粒细胞存在于触发迁移的细胞外高浓度谷氨酸环境中,正常小鼠GIRK2可以对抗NMDA受体引起的去极化从而保证神经元的正常发育,但weaver小鼠颗粒细胞将持续去极化并由于过量钙内流导致死亡。电生理改变上,Weaver小鼠GIRK2(GIRK2wv)通道显示出较大的G蛋白非依赖性基础电流以及较小的G蛋白激活的放大电流;而当研究人员在蟾蜍卵中注射更多的GIRK2wvcRNA后,GIRK2wv显示出更大的基础电流和更弱的放大电流。其机制牵涉到细胞内高Na+直接激活了GIRK2wv通道并阻遏了G蛋白的激活。基因敲除鼠(GIRK2-/-)的小脑形态和多巴胺能神经元与正常GIRK2+/+相一致却与GIRK2wv/WV不同,weaver小鼠的异常表现是由于GzRKz的功能异常而不是因缺少GzRKz所致。进一步的研究发现杂合GIRK2Wv/-小鼠与Wv/+在组织学上相似,GIRK2+/+与WV/-亦相似,但前两者的相似性比后两者显著。对此认为基因剂量机制可以作出一定的解释。下丘脑生殖轴控制区的神经元CIRK1/2在雌激素的调控下与受体解偶联,Weaver小鼠的雄性不育可能与其功能障碍有关。如前所述,GIRK通过突触后抑制调节神经元兴奋性。weaver小鼠可产生自发性癫痫,GIRK-/-小鼠虽然发育良好但对癫痫的敏感性大幅提高。在电惊厥休克(ECS)大鼠模型中GIRK在急慢性ECS后的mRNA和蛋白均有明显提高,提示机体