内向整流钾离子通道Kir3.x的门控机制

内向整流钾离子通道Kir3.x在多种细胞上表达,对控制细胞的电兴奋性起着重要的作用。Kir3.x通道的"开-关"受多种因素调控。Kir3.x通道上氨基酸残基特别是调节区域的氨基酸的突变严重影响通道的门控,并与多种疾病的发生有关。细胞内的pH值、PIP2、Gβγ和Na+浓度的变化也影响Kir3.x通道的活化。

基于弹性和复杂网络模型的内向整流型钾通道Kir3.2的动力学及关键位点研究

内向整流型钾通道蛋白Kir3.2能够调节钾离子的跨膜流动,具有重要的生理功能。由于其与神经和心肌系统的疾病相关,因此是一个重要的药物靶点。为研究该通道的动力学和功能性关键位点,我们首先利用高斯网络模型(GNM)对该通道进行建模,分析其结构的柔性,及各功能区域间的运动相关性;然后,构建运动相关性加权的复杂网络模型,通过依次敲除节点获得网络特征路径长度的变化来识别关键位点。结果发现,GNM重现了通道各区域的柔性;界面螺旋、跨膜螺旋和CTD区域间存在显著的运动正相关,这促进了通道与配体的结合和结构的稳定;所识别的关键残基对通道的激活、结构的稳定和变构信号交流起重要作用。本工作有助于加强对Kir3.2通道工作机制的理解,所识别的功能位点可为药物设计提供有价值的信息。

脂多糖活化星形胶质细胞并下调其内向整流性钾离子通道(Kir4.1)的表达

目的探讨脂多糖(LPS)对星形胶质细胞的活化作用及内向整流性钾离子通道4.1(Kir4.1)表达的影响。方法分离培养新生SD大鼠大脑皮层星形胶质细胞;LPS处理或者和白细胞介素1受体拮抗剂(IL-1ra)处理培养的细胞,MTT法检测细胞活力,免疫细胞化学技术检测星形细胞胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达,ELISA检测细胞培养上清中的IL-1β的水平,实时定量PCR法检测星形胶质细胞IL-1β和Kir4.1 mRNA的表达情况。结果 LPS促进星形胶质细胞的活化具有浓度和时间依赖性。LPS可促进星形胶质细胞IL-1β的分泌和IL-1βmRNA的表达,下调Kir4.1 mRNA的表达;与LPS组相比较,IL-1ra可以有效对抗上述两结果。结论 LPS可诱导培养的星形胶质细胞活化;LPS下调星形胶质细胞Kir4.1 mRNA表达可能与IL-1β有关。

IL-6促进大鼠星形胶质细胞活化并下调内向整流钾离子通道4.1(Kir4.1)的表达

目的探讨白细胞介素6(IL-6)对大鼠星形胶质细胞(Ast)的活化作用及其对内向整流钾离子通道4.1(Kir4.1)表达的影响。方法分离培养新生SD大鼠的大脑皮层Ast,用IL-6或联合IL-6受体拮抗剂(IL-6Ra)处理培养的Ast,CCK-8法检测细胞活力;实时荧光定量PCR和Western blot法分别检测IL-6对Ast Kir4.1通道的mRNA和蛋白表达的影响。结果IL-6在一定剂量(≤30 ng/mL)和作用时间(≤24 h)范围内可促进Ast的活化;用30 ng/mL的IL-6处理Ast 24 h后,Kir4.1通道的mRNA和蛋白表达均显著下降,但此作用可被IL-6Ra所逆转。结论IL-6可促进Ast活化和下调Kir4.1通道的表达。

人颞叶内侧癫痫海马组织星形胶质细胞水通道蛋白4和内向整流性钾离子通道4.1的再分布

目的研究人颞叶内侧癫痫海马组织星形胶质细胞水通道蛋白4(AQP4)和内向整流性钾离子通道4.1(Kir4.1)的分布。方法对10例颞叶内侧癫痫(MTLE)和6例非颞叶内侧癫痫(non-MTLE)手术切除海马组织,应用光镜及透射电镜观察组织学及超微结构,免疫荧光组织化学法观察星形胶质细胞AQP4和Kir4.1的分布。结果 MTLE海马组织星形胶质细胞大量增生伴明显肿胀,神经元显著固缩。non-MTLE海马组织中,AQP4和Kir4.1在星形胶质细胞血管周围足突(pAST-ef)分布多于其他部位,呈现极性分布特点;而在MTLE海马组织中,AQP4和Kir4.1在pAST-ef分布减少,其他部位分布增加,极性分布改变。结论海马组织星形胶质细胞上AQP4和Kir4.1极性分布变化可能与颞叶内侧癫痫发生相关。

氟啶虫酰胺作用靶标——内向整流钾离子通道研究进展

氟啶虫酰胺是一种高选择性杀虫剂,主要用于防治刺吸式口器害虫。有关该杀虫剂的分子靶标长期未知。近年来随着研究的逐渐深入,相关作用靶标已逐步得到明确。早期研究表明,氟啶虫酰胺通过抑制剌吸式口器害虫的取食,造成害虫因饥饿而死亡;最新研究发现,其作用靶标是内向整流钾离子(Kir)通道,纳摩尔浓度级的氟啶虫酰胺即可阻断褐飞虱的Kir通道。氟啶虫酰胺通过抑制昆虫Kir通道,干扰昆虫细胞的离子稳态与平衡电位,尤其是破坏马氏管与唾液腺的正常分泌功能,从而影响昆虫的取食与排泄过程,最终导致害虫死亡。文章对氟啶虫酰胺的作用靶标、作用机制及应用等方面的研究进展进行了综述,总结分析了昆虫Kir通道的结构及其所参与的生理功能,分析了氟啶虫酰胺通过抑制该离子通道致使害虫死亡的具体作用机制,并介绍了针对靶向Kir通道药物的高通量筛选方法与研究进展,可为杀虫剂新靶标挖掘与靶向此类新靶标药剂的创制提供研究思路。

内向整流性钾离子通道和脑水肿

脑水肿是继发于脑血管疾病、颅内感染、脑肿瘤及颅脑外伤等多种脑疾病之后出现的病理现象。它不仅可以导致脑细胞（神经元、神经胶质细胞）内环境破坏，引起神经功能障碍；而且可造成颅内高压，影响脑的血液灌流，进一步加重脑组织的水肿；脑组织的高度肿胀甚至可引起脑疝的形成致病人死亡。因此，如何预防和治疗脑水肿是基础和临床亟待解决的问题。

慢性颞叶癫大鼠海马内向整流钾通道Kir2.3 mRNA的动态变化

目的探讨慢性颞叶癫大鼠海马不同时间点内向整流钾通道Kir2.3mRNA的表达变化及Kir2.3通道与颞叶癫发病机制之间的关系。方法匹罗卡品诱发大鼠产生癫持续状态(statusepilepticus,SE),经过2周成模为慢性颞叶癫大鼠。以SE终止后0h、6h、72h和2周作为时间点,分别用RT-PCR方法检测致痫大鼠海马中Kir2.3通道mRNA的表达变化。结果正常对照组、SE终止后0h、6h、72h、2周各时间点Kir2.3mRNA与β-actin比值分别为0.080±0.030、0.103±0.045、0.164±0.026、0.132±0.024和0.011±0.008,其中6h组比值增高,和对照组比较差异具有统计学意义(P<0.05);2周组比值的降低,和对照组比较差异亦具有统计学意义(P<0.05)。结论离子通道的改变可能是一个动态变化的慢性过程。在致痫大鼠SE发生2周后,即转入慢性自发性癫发作时,可能是Kir2.3通道表达发生变化的转折点,从而成为痫性发作的基础。

昆虫内向整流钾离子通道的结构与功能

内向整流钾离子通道(inwardly-rectifying potassium channels, Kir)在动物体内承担着重要的生理功能。有关昆虫Kir的研究虽然不多,但近5年来却取得许多重要进展,本文就昆虫Kir近年来的研究进展进行评述。目前对昆虫Kir的研究主要集中在双翅目与半翅目,对基因组的分析以及基因克隆研究表明,昆虫Kir基因数量较少,远低于哺乳动物。双翅目的冈比亚按蚊Anopheles gambiae与埃及伊蚊Aedes aegypti有5~6个Kir基因,黑腹果蝇Drosophila melanogaster仅3个Kir基因,半翅目的褐飞虱Nilaparvata lugens与热带臭虫Cimex lectularius也只有3个Kir基因,而大豆蚜Aphis glycines的Kir基因数则减少到2个,第3个Kir基因的丢失可能与其马氏管的退化有关。系统进化分析表明昆虫Kir具有3个亚家族,但与哺乳动物的7个Kir亚家族没有直系同源关系。尽管如此,昆虫Kir具有与哺乳动物Kir类似的基本结构特征:由4个亚基组成四聚体通道,每个亚基具有2个跨膜区(TM1与TM2),TM1与TM2之间具K^+选择过滤序列。昆虫的Kir基因主要在唾液腺与马氏管中高水平表达,Kir抑制剂可阻断唾液腺与马氏管的分泌活性,从而影响昆虫的取食与排泄活动并使昆虫致死,说明这2类组织器官的分泌活性与Kir有关,Kir介导的K^+跨膜转运驱动了这类组织中上皮细胞的分泌活动。更为重要的发现是氟啶虫酰胺对褐飞虱Kir具有很高的阻断活性,并影响其唾液分泌与排泄功能,证明了Kir就是该杀虫剂的分子靶标。最后本文还对昆虫Kir研究中存在的科学问题进行了分析,展望了开发靶向Kir的新型杀虫剂的研究前景。

针药结合对心肌梗死大鼠内向整流钾离子通道相关蛋白的影响及作用机制

目的探讨针药结合对心肌梗死大鼠内向整流钾离子通道(inwardly rectifying K channel,Kir)相关蛋白表达的影响。方法63只大鼠采用随机数字表法随机抽取8只大鼠作为对照组,其余55只建立模型。对照组给予基础饲料,其余大鼠给予高脂喂饲。3周后对55只造模大鼠采用一次性多点位注射盐酸异丙肾上腺素溶液建立动物模型。将造模成功的40只大鼠按照随机数字表法分为模型组、针刺组、中药组、针药结合组、西药组,每组8只,分别给予相应干预。15 d后观察大鼠心电图变化,采用全自动生化分析仪检测各组大鼠血清血脂水平,HE染色观察各组大鼠心脏组织形态学变化,ELISA法检测大鼠血清中血清超敏C反应蛋白(serum high sensitivity C-reactive protein,hs-CRP)、非对环二甲基精氨(ADMA)含量,Western Blot法检测大鼠Kir2.1、Kir2.2、Kir2.3蛋白表达。结果与对照组相比,模型组大鼠血清hs-CRP、ADMA含量均呈上升趋势(P<0.05),Kir2.1、Kir2.2、Kir2.3的蛋白表达量均呈下降趋势(P<0.05);与模型组相比,针刺组、中药组、针药结合组与西药组hs-CRP、ADMA含量均呈下降趋势(P<0.05),中药组、针药结合组与西药组Kir2.1的表达量均呈上升趋势(P<0.05),针刺组、中药组、针药结合组与西药组Kir2.2、Kir2.3的表达量均呈上升趋势(P<0.05);针刺组、中药组、西药组hs-CRP、ADMA含量均高于针药结合组(P<0.05),针刺组、中药组、西药组Kir2.1、Kir2.3表达量均低于针药结合组,针刺组、中药组Kir2.2表达量低于针药结合组(P<0.05)。结论针药结合可能通过调节内向整流钾离子通道,实现对心肌梗死大鼠的治疗改善作用,为日后针药结合治疗本病提供参考和思路。

内向整流钾通道Kir2.1亚型的表达及功能

内向整流钾通道Kir2.x亚家族中的Kir2.1一直以来是离子通道研究的热点领域。目前,Kir2.1主要在心血管内皮细胞、壁细胞、乳腺内分泌细胞、腮腺细胞、视网膜内皮细胞等细胞中表达并发挥着不同的生理功能。本文就Kir2.1在组织细胞中的分布及功能做以综述。

慢病毒介导RNA干扰心房区心肌细胞Kir2.2基因对Kv2.1钾通道及内向整流钾电流的影响

目的探讨慢病毒介导RNA干扰心房区心肌细胞Kir2.2基因对Kv2.1钾通道及内向整流钾电流的影响。方法构建携带Kir2.2基因干扰RNA的慢病毒载体(pGCSIL-Kir2.2-siRNA),并转染大鼠心房区心肌细胞,采用荧光显微镜观察携带报告基因GFP的慢病毒载体(pGCSIL-GFP-siRNA)在心肌细胞的转染情况,根据实验设计分为三组:Control组(不行慢病毒转染)、Ad-siRNA-null组(仅行空慢病毒转染)和Ad-siRNA-Kir2.2组(行pGCSIL-Kir2.2-siRNA慢病毒转染)。分别采用RT-PCR和Western印迹检测三组的Kir2.2基因的mRNA及Kv2.1钾通道的蛋白水平,采用膜片钳技术记录RNA干扰前后的心肌细胞内向整流钾电流(IK1)的变化情况。结果 pGCSIL-GFP/Kir2.2-siRNA慢病毒载体构建成功,且pGCSIL-GFP-siRNA转染心房肌细胞后,超过80%的细胞均可检测GFP(MOI=50),载体可正确表达;RT-PCR显示干扰后的细胞Kir2.2基因表达受到明显抑制,Ad-siRNA-Kir2.2组的Kir2.2基因的mRNA和Kv2.1钾通道的蛋白水平均下降,与其余两组相比均有差异(P<0.05);与Control组相比,Ad-siRNA-Kir2.2组的IK1减弱,电流密度降低,且电流-电压曲线上移,内向电流(-100 mV)和外向电流(-60 mV)均降低。结论慢病毒介导RNA干扰心房区心肌细胞Kir2.2基因可降低Kv2.1钾通道的表达并抑制内向整流钾电流。

细胞外La^(3+)对内向整流钾通道(IRK1)的阻断作用

本文采用双微电极电压钳 (TEV)法研究细胞外La3+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La3+浓度分别为 0 ,0 1,0 3,1,3和 10mmol/L ,K+浓度为 90mmol/L ,可见La3+对IRK1的瞬间电流 (施加电压后 1 5ms)具有La3+浓度依赖性、时间依赖性和电压依赖性阻断作用 ;阻断剂La3+对IRK1的门控特性和外向电流几乎无影响作用 ;细胞外加La3+后反转电位没有变化 ,因而IRK1对之不通透。细胞外La3+在减少IRK1电导的同时增加IRK1的归一化电导。三级指数拟合的结果表明 :拟合的时间常数不随La3+浓度的增减而增减 ,这表明细胞外La3+对IRK1的抑制作用可能通过了表面电荷机制或La3+在通道中的阻断位点在通道表面。因为La3+浓度较低时 ,阻断的效力与La3+浓度较高时的差异不大 ,所以La3+不会通过表面电荷机制进行IRK1阻断的 ,因此La3+是IRK1的一种快速开通道阻断剂 。

钾离子通道在帕金森病中的研究进展

帕金森病(PD)是第二大神经退行性疾病,其致病机制与黑质(SN)中的多巴胺神经元严重丢失、α-突触核蛋白的大量积累有关。钾(K^(+))通道在中枢神经系统中广泛分布,在调节细胞兴奋性、突触传递和神经递质的释放中起关键作用。大量文献表明PD发生与K^(+)通道功能异常密切相关,PD也被认为是离子通道疾病。近年来的研究显示,干预K^(+)通道可以显著影响PD患者的运动和非运动障碍。本文对K^(+)通道在PD中的作用进行了综述,总结并讨论了干预K^(+)通道在PD治疗中的影响,为PD的预防和治疗提供新思路。

二十二碳六烯酸下调心房颤动大鼠心房肌细胞双孔内向整流相关性钾通道-1的表达

目的:探讨二十二碳六烯酸(DHA)在大鼠心房颤动(房颤)模型中的作用及其对双孔内向整流相关性钾离子通道1(TREK-1)表达的影响。方法:将乙酰胆碱-氯化钙混合液敏感的雄性SD大鼠随机分为对照组(A组)、对照DHA处理组(B组)、房颤组(C组)、房颤DHA处理组(D组)。分别观察房颤发生时间和心房有效不应期(ERP);应用Western blot测定大鼠心房肌中TREK-1表达及反转录-聚合酶链反应测定大鼠心房肌中TREK-1 mRNA表达。结果:D组较C组大鼠房颤出现时间明显推迟,每天房颤持续时间显著缩短(P<0.01);与A组比较,C组大鼠心房ERP明显缩短,D组大鼠心房ERP较C组明显延长(P<0.01)。与A组比较,C组TREK-1 mRNA和蛋白表达水平均明显升高(P<0.01);与C组比较,D组TREK-1mRNA和蛋白表达均降低(P<0.05和P<0.01)。结论:DHA具有抗房颤作用,其机制可能与下调双孔钾通道TREK-1表达有关。

心肌内向整流钾通道IRK1激动剂后适应可减轻心肌细胞缺氧/复氧损伤

目的:探讨心肌内向整流钾通道IRK1激动剂扎考必利(Zac)后适应减轻心肌细胞缺氧/复氧(H/R)损伤的作用及机制。方法:胶原酶法分离成年雄性SD大鼠心室肌细胞,体外利用矿物油覆盖法建立H/R损伤模型。细胞分别缺氧45和75 min之后去除上层石蜡油密封层并更换新鲜台氏液,复氧30 min;2种损伤模型复氧前分别给予0.1、1和10μmol/L的Zac进行药物后适应;激光共聚焦显微镜观察比较Fluo-4负载细胞内游离钙离子浓度;Westernblot法测定各组心肌细胞IRK1主要亚单位Kir2.1蛋白的表达。此外,在心肌H9c2(2-1)细胞建立H/R模型,分别缺氧3和5 h,之后复氧2 h;2种损伤模型复氧前分别加入0.1、1和10μmol/LZac进行药物后适应;ELISA法检测乳酸脱氢酶和caspase-3含量;CCK-8法检测细胞活力;Westernblot法测定各组心肌细胞PI3K/Akt信号通路相关蛋白的水平。结果:成年大鼠心室肌细胞复氧时预先给予0.1~10μmol/LZac可有效抑制H/R引起的IRK1抑制和细胞内钙超载。在心肌H9c2(2-1)细胞H/R模型中,0.1~10μmol/LZac后适应可激活PI3K/Akt信号通路,减少心肌细胞的坏死和凋亡,其中0.1μmol/LZac为最适效应浓度;IRK1阻断剂BaCl_(2)可有效抑制Zac的效应(P<0.01),表明Zac的后适应保护是IRK1依赖的。结论:通过激动心肌IRK1减轻心肌细胞内钙超载并激活PI3K/Akt信号通路是减轻H/R损伤的有效策略。IRK1可能成为拮抗心肌缺血/再灌注损伤药物作用的新靶点。

内向整流钾离子通道与视网膜疾病的关系

内向整流钾离子通道(inwardly rectifying K+channel,Kir通道)是钾离子通道家族中的一个亚类,在各种组织细胞中广泛分布,在维持机体环境稳态中具有重要作用.近期研究显示,其亦存在于视网膜色素上皮、视网膜神经元、胶质细胞及血管细胞中,具有维持视网膜渗透压稳态,抵抗神经毒性及氧化应激,参与视觉形成等重要作用.Kir通道参与了糖尿病性视网膜病变、遗传性KCNJ13视网膜病变、青光眼等多种视网膜疾病的发生发展.