电压门控钠通道在慢性疼痛药物发现中的研究进展

由于发病率高、药物效果有限或治疗药物受限等原因,慢性疼痛的治疗一直是世界范围内研究人员关注的难题。电压门控钠通道(VGSCs)阻滞剂有较为显著的镇痛作用,目前已知与慢性疼痛相关的钠通道亚型主要有Nav1.3、Nav1.7、Nav1.8、Nav1.9。2021年8—9月进行了该研究,全面概括了上述钠通道亚型与慢性疼痛的关系,归纳出潜在候选药物临床前研究方法,以及已被证实安全有效的选择性钠通道阻滞剂品种,为选择性钠通道阻滞剂的开发提供参考。

MiR-21-5p通过下调电压门控钾离子通道Kv1.1表达减轻大鼠三叉神经痛

目的:三叉神经痛(trigeminal neuralgia,TN)是一种临床上常见的神经病理性疼痛。电压门控性钾通道(voltage-gated potassium channel,Kv)已被证实参与TN的发生、发展,但具体机制仍不明确。微RNA(microRNA,miR)可通过调节三叉神经节(trigeminal ganglion,TG)上Kv通道的表达及神经元兴奋性,参与神经病理性疼痛。本研究旨在探索TN模型中TG上Kv1.1和miR-21-5p的关系,评估miR-21-5p是否对Kv1.1有调控作用,为TN的治疗提供新的靶点。方法:将48只SD大鼠随机分为6组:1)假手术组(sham组,n=12),大鼠仅在术侧切口缝合,不结扎神经;2)Sham+agomir NC组(n=6),sham大鼠通过脑立体定位注射方法于术侧TG微量注射agomir NC;3)Sham+miR-21-5p agomir组(n=6),sham大鼠通过脑立体定位注射方法于术侧TG微量注射miR-21-5p agomir;4)TN组(n=12),采用铬肠线慢性缩窄性眶下远端神经损伤(chronic constriction injury of the distal infraorbital nerve,dIoN-CCI)法构建TN大鼠模型;5)TN+antagomir NC组(n=6),TN大鼠通过脑立体定位注射方法于术侧TG微量注射antagomir NC;6)TN+miR-21-5p antagomir组(n=6),TN大鼠通过脑立体定位注射方法于术侧TG微量注射miR-21-5p antagomir。检测术后各组大鼠面部机械痛阈变化。采用蛋白质印迹法和实时反转录聚合酶链反应检测术后大鼠术侧TG中Kv1.1和miR-21-5p的表达情况。利用双荧光素酶报告基因确定Kv1.1和miR-21-5p是否存在靶标关系,即miR-21-5p是否可以直接影响KCNA1的3'端非翻译区(3'-untranslated region,3'-UTR)。通过免疫荧光法测定,对脑立体定位注射的效果进行评价,随后分别将miR-21-5p的类似物(agomir)和agomir NC通过脑立体定位仪注射至sham组大鼠TG内,使miR-21-5p过表达;向TN组大鼠TG内分别注射miR-21-5p的抑制剂(antagomir)和antagomir NC,抑制miR-21-5p表达。观察给药前后大鼠行为学变化,检测干预后大鼠TG内miR-21-5p和Kv1.1表达的变化。结果:与基础痛阈值相比,TN组大鼠在术后第5至15天,面部机械痛阈值显著降低(P<0.05),sham组大鼠面部机械痛阈值稳定在正常水平,证明dIoN-CCI模型构建成功。与sham组相比,TN组TG中Kv1.1 mRNA和蛋白质表达均下调(均P<0.05),miR-21-5p的表达上调(P<0.05)。双荧光素酶报告结果显示:与转染mimic NC和野生型KCNA1(KCNA1 WT)组相比,共转染6 nmol/L或20 nmol/L的rno-miR-21-5p mimics的KCNA1 WT组的荧光素酶活性显著降低(P<0.001);与6 nmol/L rno-miR-21-5p mimics共转染组相比,较大剂量(20 nmol/L)的rno-miR-21-5p mimics共转染组的荧光素酶相对活性显著降低(P<0.001)。免疫荧光法结果显示通过脑立体定位可以将药物准确注入TG。TN组抑制miR-21-5p表达后,大鼠面部机械痛阈升高,TG中Kv1.1 mRNA及蛋白质的表达水平升高;sham组过表达miR-21-5p后,大鼠面部机械痛阈降低,TG中Kv1.1 mRNA及蛋白质的表达降低。结论:Kv1.1和miR-21-5p均参与TN的发生、发展,miR-21-5p可以通过结合KCNA13'-UTR来调控Kv1.1的表达,进而影响TN。

环黄芪醇对电压门控钠离子通道的作用研究

探讨环黄芪醇治疗神经病理性疼痛的分子机制。方法 将环黄芪醇或对照溶剂作用于原代培养的大鼠DRG神经元并进行全细胞膜片钳记录,以直接观察环黄芪醇对NaV通道功能的影响。包括比较环黄芪醇组与对照组电流-电压(IV)曲线、峰电流密度大小、激活/失活曲线特征。通过电压方案筛选出TTX敏感型NaV电流,探究环黄芪醇对TTX敏感型和不敏感型NaV通道的选择性抑制作用。结果 环黄芪醇显著抑制了DRG神经元NaV的电流密度,差异有统计学意义(P<0.05)。环黄芪醇并未改变DRG神经元NaV通道的激活、失活特性。环黄芪醇可能具有选择性抑制TTX不敏感型NaV通道的作用。结论 环黄芪醇能够显著抑制DRG神经元NaV通道的电流密度,该发现能够阐明环黄芪醇镇痛作用的潜在分子机制,为环黄芪醇作为镇痛药物的临床转化提供理论依据。

经颅磁声电刺激对老年小鼠电压门控钠钾离子通道的影响

背景:经颅磁声电刺激是一种新型无创的神经调控技术,利用超声波与静磁场耦合作用产生的感应电场调节神经系统的放电活动,但其作用机制目前尚不清楚。目的:探讨经颅磁声电刺激调节老年小鼠神经兴奋性变化的内在介导机制。方法:取20只老年(15月龄)昆明小鼠,采用随机数字表法分为老年对照组(接受伪刺激)、磁场组(仅接受0.3 T的静磁场刺激)、超声组(仅接受2.6 W/cm^(2)的超声刺激)和磁声组(接受0.3 T静磁场、2.6 W/cm^(2)超声的耦合刺激),每组5只,刺激2 min/d,连续刺激14 d;另将5只青年(2月龄)昆明小鼠作为青年组(接受伪刺激)。刺激结束后,采用膜片钳技术分别记录小鼠脑切片中细胞激活、失活和复活过程中相关通道的离子电流。结果与结论:①与老年对照组比较,磁声组小鼠电压门控钠通道电流峰值升高(P<0.05),通道电流的激活曲线向左移动,失活曲线向右移动,恢复活性时间缩短(P<0.05),与青年组仍有差距(P<0.05);磁声组小鼠电压门控钾通道电流峰值降低(P<0.05),瞬时外向钾电流和延迟整流钾电流的激活曲线均向右移动,瞬时外向钾电流的失活曲线向左移动,瞬时外向钾电流的恢复活性时间延长(P<0.05),与青年组仍有差距(P<0.05);②结果表明,经颅磁声电刺激可以通过相关离子通道动力学特性的改变,产生激活钠离子电流并抑制钾离子电流的效果,进而提高老年小鼠的神经兴奋性,但尚不能达到青年小鼠的水平,这种神经调控技术有望为延缓衰老提供潜在的可能性。

电压门控钾通道亚家族G成员1在肺癌中的表达及生物学作用

目的:探讨电压门控钾通道亚家族G成员1(potassium voltage-gated channel subfamily G member 1,KCNG1)在人肺癌组织中的表达水平和临床意义以及其在肺癌细胞恶性生物学行为中的作用。方法:通过TCGA数据库(The Cancer Genome Atlas)分析KCNG1 mRNA在人肺癌组织中的表达水平,探究其与肺癌患者临床病理特征及预后的关系;基于KCNG1 mRNA表达水平构建预测肺癌患者预后的列线图模型;采用基因本体(GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书通路(KEGG)富集分析探究KCNG1潜在的生物学功能;采用基因集富集分析(GSEA)预测KCNG1相关差异表达基因参与调控的相关信号通路。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及蛋白免疫印迹分别检测肺癌A549和H1299细胞系以及正常肺上皮细胞中KCNG1 mRNA和蛋白表达水平;通过转染siRNA构建KCNG1敲减的细胞株,分别采用EdU,Transwell,Matrigel Transwell,细胞划痕愈合及血管生成拟态实验检测细胞株生物学行为变化。结果:KCNG1 mRNA在肺癌组织中显著高表达且与肺癌患者不良预后密切相关(P均<0.05);列线图模型初步证实KCNG1可能是肺癌潜在的生物标志物,并具有良好的预后评价功能;GO及KEGG富集分析提示KCNG1在调节激素分泌、离子转运、神经肽信号通路及细胞间黏附等生物学过程中发挥重要作用;GSEA结果提示KCNG1相关差异表达基因主要富集在KRAS,MTORC1,MYC,P53及WNT信号通路;KCNG1敲低的肺癌细胞增殖、迁移、侵袭和成管能力明显受到抑制(P均<0.05)。结论:KCNG1 mRNA在肺癌中显著高表达且与患者不良预后密切相关;siRNA介导的KCNG1敲低可显著抑制肺癌细胞的恶性生长。

基于TCGA数据库分析电压门控钠离子通道α、β亚基在乳腺癌中的表达及预后意义

目的基于癌症基因组图谱(the cancer genome atlas,TCGA)数据库,分析电压门控钠离子通道α、β亚基在乳腺癌患者中的mRNA表达情况,以及对患者临床病理参数和预后的影响。方法从TCGA数据库中下载乳腺癌患者的电压门控钠离子通道α、β亚基mRNA表达水平和临床资料,分析电压门控钠离子通道α、β亚基在正常乳腺组织和乳腺癌组织中的差异表达及其临床病理参数的相关性。采用Kaplan-Meier和Log-rank检验,以及Cox回归模型分析电压门控钠离子通道α、β亚基对乳腺癌患者预后的影响。结果除SCN 10 A表达水平无显著性差异(P>0.05)及SCN 1 A在乳腺癌组织中高表达(P<0.01)外,其余亚基在癌组织中的mRNA表达水平均显著低于正常乳腺组织(P<0.01),且不同亚基的表达水平与临床病理参数存在不同程度的相关性。在患者生存分析中发现,仅SCN 5 A的mRNA表达水平与患者生存相关(P<0.05)且其高表达患者的预后优于低表达患者。在2~5年内高表达SCN 5 A的三阴型乳腺癌患者,其预后较差。COX多因素分析结果表明,SCN 5 A非影响乳腺癌患者的独立预后因素。结论初步提出除SCN 10 A表达水平无显著性差异外,其余亚基在乳腺癌组织和癌旁组织中的mRNA表达水平均有显著性差异。其中仅SCN 5 A的mRNA表达水平与患者预后相关但其并非影响预后的独立因素。

电压门控钠离子通道在难治性癫痫中的作用机制研究进展

癫痫是一种常见神经系统慢性疾病。国际抗癫痫联盟将癫痫发作定义为由于大脑中异常过度或同步化的神经元活动导致的体征或症状的短暂发生。大约70%的患者通过适当药物治疗可以有效控制癫痫发作,但仍有约1/3患者对现有抗癫痫药物(antiepilepsy drug,AED)治疗没有反应。电压门控钠离子通道(voltage-gated sodium channel,VGSC)的α亚基由1个高度保守的基因家族进行编码,其中SCN1A、SCN2A和SCN8A基因突变是中枢神经系统疾病的重要病因。已有研究表明,VGSC在难治性癫痫(treatment-resistant epilepsy,TRE)病理进程中发挥重要作用。本文对TRE概念、发病和耐药机制进行全面分析,并综述了VGSC介导TRE机制研究的进展。

电压门控离子通道相关癫痫研究进展及奥卡西平的治疗选择

癫痫的本质为脑神经元过度异常同步化放电,钠离子、钾离子及钙离子等相关电压门控离子通道是调节神经元兴奋性的基础,并在此过程中发挥着重要作用,编码上述离子通道的基因突变可影响神经元正常生理功能从而导致癫痫发作。癫痫的病因可分为遗传性、结构性、代谢性、免疫性、感染性及不明原因性,其中遗传性因素是儿童期癫痫的主要病因,约占24%,常见突变基因为PRRT2、SCN1A、KCNQ2和SLC2A1[1]。目前由于二代测序的广泛应用。

缺氧调控耳蜗听神经元电压门控性钾通道的表达

目的 研究缺氧后大鼠螺旋神经节神经元电压门控性钾通道(Kv)亚单位表达的特点。方法 取出生3~5 d SD大鼠,断头后分离并原代培养螺旋神经节神经元。将载有螺旋神经节神经元的培养皿分为对照组及实验组(无氧处理24 h),随后提取总RNA,通过实时荧光定量聚合酶链反应(qPCR),检测caspase-3,Kv1.1、Kv1.2和Kv3.1α亚单位mRNA表达的特点。结果 无氧处理24 h后,大鼠螺旋神经节神经元caspase-3 mRNA表达增加;同时,Kv1.1、Kv1.2和Kv3.1α亚单位mRNA在该神经元的表达也上调,与对照组相比,分别增加3.71、3.59、4.33倍。结论 严重缺氧可显著上调初级听神经节神经元Kv mRNA的表达,这可能是缺氧影响听力的机制之一。

钾电压门控通道亚家族C成员3在胃癌组织中的表达及其与腹腔镜胃癌根治术患者预后的关系

目的探讨钾电压门控通道亚家族C成员3(KCNC3)在胃癌组织中的表达及其与腹腔镜胃癌根治术患者预后的关系。方法收集60例腹腔镜胃癌根治术患者的临床资料,采用免疫组织化学法检测KCNC3水平并分析其与患者临床特征和预后的关系。结果肿瘤分期为Ⅲ~Ⅳ期、有淋巴结远处转移的胃癌患者的胃癌组织中KCNC3阳性表达率分别明显高于肿瘤分期为Ⅰ~Ⅱ期、无淋巴结远处转移的胃癌患者,差异均有统计学意义(P﹤0.01)。多因素分析结果显示,分化程度为低分化、有淋巴结远处转移、KCNC3表达阳性均是腹腔镜胃癌根治术患者预后的独立危险因素(P﹤0.01)。结论胃癌组织中KCNC3表达与临床特征有关,KCNC3表达可作为预测腹腔镜胃癌根治术患者预后的生物标志物。

电压门控性阳离子通道的分子结构与机能

通过eDNA克隆和测序,已揭示了电压门控性阳离子通道的一级结构,对其二、三级结构也进行了探讨。已知这类通道的主亚单位由四个同源结构域组成,在空间上以近似对称方式排列,中间形成选择性离子孔道。每一同源重复体含6个跨膜片断(S1～S6),还有两个附加片段SS1和SS2位于S5和S6之间。S4能“感受”跨膜电位变化,使带正电荷的残基向外旋转移动,产生瞬时门控电流,引起构型变化使通道打开。通道的失活则与重复体Ⅲ、Ⅳ之间带正电荷的胞浆侧结构有关。它在去极化构型变化之后产生继发的变化,从胞浆侧阻断已打开的通道口。SS1和SS2则与通道的选择性和门控机制有关。

大鼠肺动脉平滑肌细胞的分离及电压门控性钾电流的记录方法

目的介绍一种大鼠肺动脉平滑肌细胞(PASMCs)的急性分离方法并观察电压门控性钾电流电生理特性。方法应用胶原酶和木瓜蛋白酶联合消化法获得大鼠PASMCs,利用全细胞膜片钳技术记录PASMCs膜上的电压门控性钾通道(Kv)电流。结果在相差显微镜下观察大鼠PASMCs呈舒展梭形,边界清晰,有完整的细胞膜,胞浆均匀,数量多,活性好。结论用酶急性分离的大鼠PASMCs,容易进行全细胞膜片钳记录,方法简单、稳定、可靠。

电压门控钠离子通道表达对宫颈癌细胞增殖侵袭转移作用的研究

目的:探讨电压门控钠离子通道(voltage-gated sodium channels,VGSCs)在宫颈癌细胞中的表达、分布及其对该细胞增殖、侵袭能力的影响。方法:用Western blot了解VGSCs在不同宫颈癌细胞株中表达水平,采用免疫荧光检测VGSCs蛋白在细胞中的定位。分别用MTT法和Matrigel法检测VGSCs对宫颈癌细胞的增生和侵袭作用。以半定量RT-PCR和RNAi方法确认宫颈癌细胞中VGSC表达亚型及其功能。结果:在检测的4种宫颈癌细胞株中,ME180细胞表达较高水平VGSCs蛋白,其存在于细胞膜和细胞质中。VGSCs抑制剂-河豚毒素(TTX)对ME180细胞增生无影响(P>0.05),但呈浓度依赖性抑制细胞的Matrigel侵袭(P<0.05)。在ME180细胞中检测到Nav 1.2、Nav 1.6和Nav 1.7三种VGSCs亚型,其中Nav 1.6 mRNA占总mRNA的78%,RNAi抑制Nav 1.6mRNA表达后可降低细胞侵袭达52%(P<0.05)。结论:VCSCs在宫颈癌ME180细胞株高表达,Nav 1.6为其主要表达亚型,增加了体外癌细胞的侵袭转移。

高效氯氰菊酯对大鼠海马CA3区神经元电压门控钾通道的影响

利用全细胞膜片钳技术,在急性分离的新生大鼠海马CA3区锥体细胞上研究高效氯氰菊酯的两种组分高顺氯氰菊酯和高反氯氰菊酯对瞬时外向钾电流(transient outward potassium current,IA)和延迟整流钾电流(delayed rectifier potassium current,IK)的影响。高顺氯氰菊酯使IA增大,而高反氯氰菊酯则使IA减小。高顺和高反氯氰菊酯均使IA激活曲线左移,反式结构还可促进IA的失活。高顺和高反氯氰菊酯均使IK减小,并使其激活曲线左移,而对IK的失活过程无影响,高反氯氰菊酯可使IK失痞后恢复过程延长。结果表明,瞬时外向钾通道和延迟整流钾通道同样是高效氯氰菊酯的作用靶点,这可能是高效氯氰菊酯对哺乳动物产生毒性作用的原因之一。

培养的新生大鼠交感神经元膜电学性质及电压门控通道的膜片箝研究

在培养的新生大鼠颈上神经节交感神经元标本上，用全细胞电流箝及电压箝技术观察记录了交感神经元膜电学参数及电压门控性通道电流。用全细胞电流箝测得下列平均值：静息电位，－５１±６ｍＶ；输入阻抗，１４３２±３８９ＭΩ；时间常数，１３０±３２ｍｓ；动作电位幅度，９６±１０ｍＶ，超射值，４２±６ｍＶ。培养早期即可记录到自发或诱发的动作电位，大多数动作电位后跟随快或慢的后超极化电位。在电压箝状态下可分别记录到电压门控钠、钾、钙通道电流。钾电流以延迟整流型为主，钙电流只有高电压激活，缓慢失活的Ｌ或Ｎ型，未能记录到低电压激活，快速失活的Ｔ型钙电流。

电压门控钠通道SCN5A/Nav1.5在卵巢癌中的表达及意义

目的:电压门控钠通道(voltage-gated sodium channels,VGSCs)与多种恶性肿瘤的转移过程密切相关。本研究探索VGSCs亚型SCN5A/Nav1.5在人卵巢癌中功能性表达的意义及其对卵巢癌细胞体外转移能力的影响。方法:通过SBFI荧光探针、免疫荧光、实时荧光定量PCR(real-time fluorogentic quantitative PCR,RFQ-PCR)、Western印迹、免疫组织化学、CCK-8Kit和Transwell小室法,分别检测卵巢癌SKOV-3细胞中Na+的分布、SCN5A/Nav1.5在分子和蛋白水平的表达及其与卵巢癌细胞体外迁移和侵袭能力的相关性。结果:在卵巢癌细胞SKOV-3和上皮性卵巢癌组织中存在SCN5A/Nav1.5的异常表达,30μmol/L河豚毒素(tetrodotoxin,TTX)能分别抑制SKOV-3细胞内Na+浓度、细胞体外迁移和侵袭力的(41.51±0.41)%、(33.80±1.6)%和(43.60±2.9)%,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:电压门控钠通道SCN5A/Nav1.5参与卵巢癌细胞的体外转移过程,并在卵巢癌的发生发展过程中起重要的作用,有可能成为卵巢癌治疗的靶标。

电压门控钠通道亚单位在大鼠肠易激综合征模型中变化的研究

背景:电压门控钠通道(VGSC)在神经元动作电位的产生和传递中起着极为重要的作用。近年来它与内脏高敏感性的关系越来越受到重视。目的:探讨VGSC亚单位的变化与大鼠肠易激综合征(IBS)内脏高敏感性之间的关系。方法:以新生大鼠直肠内气囊扩张制作IBS的动物模型,在其成年后取L6-S2脊髓背根神经节,采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)半定量法对背根神经节细胞表面VGSCNav1.1、Nav1.6、Nav1.7、Nav1.8和Nav1.9五种α亚单位mRNA的含量进行检测,并以原位杂交的方法对Nav1.8的表达进一步加以确认;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)法对大鼠肠道组织神经生长因子(NGF)的含量进行检测。结果:背根神经节细胞表面α亚单位Nav1.8mRNA的表达增加,而Nav1.1、Nav1.6、Nav1.7和Nav1.9的表达没有改变,原位杂交定性分析也证实造模组Nav1.8含量增加;造模组肠道组织NGF的含量显著高于对照组。结论:新生大鼠直肠内气囊扩张使其脊髓背根神经节细胞Nav1.8mRNA的表达增加,而其他几种常见α亚单位的含量均未发生改变。这种变化可能与肠道组织NGF表达的增加有关。

云南血竭及血竭素对三叉神经节细胞电压门控性钠通道电流的影响

目的 :探讨云南血竭及其提纯物血竭素高氯酸盐对三叉神经节细胞电压门控性钠通道电流的影响 .材料与方法 :在急性分离的 TRG细胞膜上 ,阻断电压门控性钙通道和钾通道 ,在 - 70 m V的钳制电位下 ,从 - 6 0 m V起 ,给予 10 m V步幅递增、80 ms步宽的去极化脉冲刺激 ,进行全细胞膜片钳记录 .观察不同浓度的云南血竭及其提纯物血竭素高氯酸盐对 TRG细胞电压门控性钠通道电流的影响 .结果 :各种浓度的云南血竭均显著抑制 TRG细胞膜上电压门控性钠通道电流 ,并呈浓度依赖性 ,而血竭素高氯酸盐无此效应 .结论 :除了因消炎而止痛外 ,云南血竭尚可能通过直接干预 TRG细胞的痛觉信息传入而发挥其镇痛作用 ,其有效作用成分有待进一步探讨 .

表皮生长因子促进电压门控钠通道Nav1.5表达及人乳腺癌细胞的侵袭

目的探讨表皮生长因子(EGF)是否调节乳腺癌MDA-MB-231细胞电压门控钠通道(VGSC)Nav1.5亚型基因的表达及其可能的信号分子传导途径。方法用Matrigel侵袭、免疫荧光定位、实时荧光定量RT-PCR(RFQ-PCR)和Western blot等方法,分别检测或探讨EGFR和Nav1.5蛋白在细胞中的表达和定位、EGF和Nav1.5对细胞侵袭的作用、EGF对Nav1.5 mRNA和蛋白水平的影响以及PI3K在EGF增加侵袭中的作用。结果 MDA-MB-231细胞高表达EGF受体和Nav1.5蛋白,EGF增加细胞的侵袭达51.0%±2.6%,VGSC抑制剂Tetrodotoxin(TTX)10μmol/L阻滞EGF诱导的细胞侵袭(P<0.05);EGF增加Nav1.5 mRNA水平为(128±4)倍(P<0.05),Nav1.5蛋白水平有39%±4%上升(P<0.05)。PI3K抑制剂Wortmannin抑制EGF诱导的Nav1.5 mRNA和蛋白水平的增加,亦抑制EGF诱导的细胞侵袭。结论 EGF上调乳腺癌MDA-MB-231细胞VGSC Nav1.5亚型mRNA和蛋白的表达,促使乳腺癌细胞的侵袭,PI3K参与EGF诱导的Nav1.5的表达和细胞的侵袭。