人超极化激活环核苷酸门控通道1基因启动子区及蛋白的生物信息学分析

目的通过生物信息学预测分析人超极化激活环核苷酸门控通道1(Hyperpolarization activated cyclic nucleotide gated channel 1,HCN1)基因的启动子区的序列特征、转录因子及其结合位点和蛋白质的理化性质、信号肽、亲疏水性、跨膜区域、蛋白结构、与之相互作用的蛋白质及功能,为研究HCN1基因的表达调控及其参与伴海马硬化内侧颞叶癫痫等相关疾病的发病机制奠定理论基础。方法通过Protparam、Protscale、TMHMM、SignalP 5.0、NetPhos 3.1、Swiss-Model、Promoter 2.0、AliBaba2.1和EMBOSS等生物软件和网站分析和预测人HCN1蛋白理化性质、结构功能、定位表达、系统进化关系、蛋白相互作用以及HCN1基因启动子、CpG岛及转录因子结合位点特征等。结果信息学的预测HCN1蛋白的进化分析表明,人与黑猩猩的遗传距离最小,亲缘关系最近。人HCN1蛋白是位于质膜上不稳定的亲水性蛋白,存在2个典型的跨膜螺旋区,预测该蛋白无信号肽及核定位序列。HCN1蛋白的二级结构主要为无规则卷曲及α-螺旋,且含有多个潜在的磷酸化位点。HCN1的本体论分析:细胞组成分析表明HCN1蛋白位于质膜(GO:0005886);分子功能表现为与环磷酸腺苷(cyclic Adenosine monophosphate, cAMP)结合(GO:0030552)和电压门控离子通道活性(GO:0005244),参与细胞对cAMP的反应过程(GO:0071320)和钾离子的跨膜运输(GO:0071805)。与人HCN1存在相互作用的10个蛋白,包括HCN2、HCN4、PEX5L、MARCH7、KCTD3、GNAT3、SHKBP1、KCNQ2、FLNA和NEDD4L。主要为参与离子跨膜转运的调节(GO:0034765)和钾离子的跨膜运输(GO:0071805)。HCN1基因定位于5p12,含有8个外显子和7个内含子。HCN1基因上游至5'侧翼共2 000 bp的核苷酸序列存在3个启动子区。启动子区序列中存在1个长度为158 bp的CpG岛,HCN1基因5'调控区存在1个CAAT盒及1个TATA盒。被两种软件同时预测到的HCN1基因启动子区的转录因子结合位点有19种,包括NF-κB、NF-1、AP-1、TBP、IRF-1、c-Ets-1、Elf-1、HNF-3、HNF-1、YY1、GATA-1、RXR-α、GR、AP-2αA、ENKTF-1、C/EBPβ、C/EBPα、c-Fos和c-Jun。结论分析结果为进一步研究HCN1在癫痫发生发展过程中的作用具有重要意义,启动子区的生物信息学分析能够提高基因启动子的研究效率,为后续实验构建HCN1基因启动子表达载体及鉴定启动子功能提供理论依据。

超极化激活环核苷酸门控通道的研究展望

超极化激活和环核苷酸门控通道（hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels,HCN）是哺乳动物独一无二的离子通道,在1998年由Santoro等人命名。

超极化激活环核苷酸门控通道在人肺组织中的表达及功能

目的探讨超极化激活环核苷酸门控(HCN)通道在人肺组织标本及人肺上皮细胞系中的表达情况,并进行相关功能学研究。方法收集临床肺癌手术患者癌旁正常肺组织标本,体外培养人肺上皮H441。采用聚合酶链反应和蛋白质免疫印迹技术检测人肺组织标本和人肺上皮细胞中HCN通道的表达水平。应用尤斯灌流室实验装置测定H441单层细胞的短路电流,检测HCN通道的相关功能。结果聚合酶链反应结果显示,HCN 4和HCN 1通道扩增产物经琼脂糖凝胶电泳出现116 bp和91 bp的目的条带,HCN 4和HCN 1亚型在人肺组织和H441细胞系中均有mRNA水平的表达,而HCN 2和HCN 3亚型未见表达。用10%聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后,在99 000和130 000分别出现HCN 4和HCN 1的目的条带,HCN 4和HCN 1亚型在人肺组织和H441细胞系中均有表达,HCN 2和HCN 3亚型未见表达。尤斯灌流室系统测定短路电流的变化,3、10、30、100、300μmol/L的ZD7288能够剂量依赖性抑制人H441单层细胞的短路电流,根据Boltzmann方程拟合后的半数抑制率为85.8μmol/L。结论 HCN 4/1通道亚型在人肺组织中具有组织和功能学表达,为临床寻求合适药物治疗肺脏相关疾病提供了理论基础。

超极化激活环核苷酸门控阳离子通道研究进展

离子通道是镶嵌在细胞膜脂质双层中的跨膜蛋白,其基本功能是产生生物电,并通过完成对某些离子的转运维持细胞内环境稳定。近十年研究表明超极化激活的阳离子通道对动物的生理过程产生非常重要的作用,其分子机制与作用于中枢神经系统调节突触的整合、突触的传递、抑制海马的长时程增强等有关,临床研究显示脑的自发放电、心脏的起搏电流、病理性疼痛的产生等与此有关。

超极化激活环核苷酸门控通道4和钙依赖性蛋白激酶Ⅱ在心源性猝死患者窦房结中的表达情况及其法医学意义

目的探讨心源性猝死(SCD)患者窦房结组织超极化激活环核苷酸门控通道4(HCN4)和钙依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)蛋白表达情况及其法医学意义。方法收集2018年1月至2022年12月川北医学院司法鉴定中心尸检心脏标本200份,其中SCD100份(SCD组),非SCD100份(非SCD组)。两组均进行常规苏木精-伊红(HE)染色,采用免疫组织化学方法检测两组标本窦房结组织中HCN4和CAMKⅡ蛋白表达,图像处理软件计算目的蛋白的AOD值。结果SCD以成年男性为主且在死因中以冠心病占比最多。SCD组中HCN4的AOD值低于非SCD组,CAMKⅡ的AOD值高于非SCD组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论窦房结中HCN4、CaMKⅡ异常表达可能是心源性猝死的机制,HCN4、CaMKⅡ有望成为心源性猝死的分子标记。

腹侧海马CA1区HCN2通道功能下调参与慢性炎症痛

海马作为边缘系统的重要结构,在疼痛感知和疼痛慢性化中起关键作用。近期对人类和啮齿类的研究表明,腹侧海马CA1 (ventral hippocampal CA1,vCA1)的功能失调,包括神经元兴奋性降低以及与其他脑区功能连接度降低,参与调控疼痛慢性化。然而,vCA1调控疼痛的分子机制不清。超极化激活环核苷酸门控阳离子通道(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels,HCN),尤其是HCN1和HCN2亚型,在CA1区锥体神经元表达丰富,具有稳定膜电位等作用。该研究采用完全弗氏佐剂(complete Freund’s adjuvant,CFA)小鼠模型,探讨vCA1区HCN通道是否参与调节慢性炎症痛。

超极化激活环核苷酸门控通道在颞叶癫痫的研究新进展

超极化激活环核苷酸门控通道(Hyperpolarizationactivated cyclic nucleotide gatedchannel,HCN)属于电压门控型离子通道,迄今为止发现有四个亚型:HCN1~HCN4。HCN通道的激活依赖于膜的超级化,在膜电位低于静息电位时,HCN通道被激活,产生局部紧张性电流,导致持续的钠内流,使细胞膜发生去极化。该通道分布在人体的分布并不一致,主要在神经系统和心脏中表达。目前研究表明,HCN通道既参与所在组织的正常生理功能,如睡眠和觉醒、学习和记忆、视觉和疼痛感知、神经元起搏、树突整合等,也与多种中枢神经系统疾病及所在组织的病理状态密切相关,如神经病理性疼痛、学习记忆障碍、药物成瘾和颞叶癫痫,特别是在伴海马硬化性内侧颞叶癫痫中。癫痫作为神经系统最常见的神经疾病之一,癫痫因其病因错综复杂,病理改变亦多样性,至今尚未能完全了解其全部发病机制。目前有大量的文献报道HCN与癫痫,特别是颞叶癫痫的发生发展有密切关系。因此本文就HCN通道的结构特征、分布、功能、调控及其在颞叶癫痫发生过程中的新研究进展进行综述。

紫杉醇诱发痛大鼠脊髓背角超极化活化环核苷酸门控通道4的表达及其与γ-氨基丁酸B型受体的关系

目的探讨紫杉醇诱发神经痛大鼠脊髓背角超极化活化环核苷酸门控通道4(HCN4)的表达变化及其与γ-氨基丁酸B型(GABAB)受体的关系。方法清洁级SD雄性大鼠(购自河北医科大学动物实验中心),69周龄,体重180~220 g。于实验开始第1、3、5、7 d分别腹腔注射紫杉醇2 mg/kg制备神经痛模型,行鞘内置管术成功后,随机数字表法将其分为5组(n=10):紫杉醇模型组(P组),紫杉醇模型+生理盐水组(N组),紫杉醇模型+慢病毒空载体组(BV组),紫杉醇模型+HCN4通道慢病毒组(H组),紫杉醇模型+ZD7288组(I组),10只同龄大鼠作为空白对照组(C组)。腹腔注射紫杉醇后15 d鞘内注射药物20 μl:N组注射生理盐水,BV组注射慢病毒空载体(1×108 TU/ml),H组注射HCN4通道慢病毒(1×108 TU/ml)。腹腔注射紫杉醇后21 d鞘内注射药物20 μl:I组注射HCN4通道抑制剂ZD7288(30 μg)。腹腔注射紫杉醇前1 d(T0)、注射后第14天(T1)、第21天(T2)时点分别测定50%机械缩足反应阈(MWT)。于T2时点取脊髓背角组织标本,采用免疫组织化学法和蛋白质印迹法(Western blot)法测定HCN4通道和GABAB受体的蛋白表达水平。测量数据采用均值±标准差(Mean±SD)表示,组内比较采用重复测量设计的方差分析,组间比较采用单因素方差分析。结果与T0时点[(15.4±2.7)、(14.8±2.1)、(14.6±2.1)、(14.2±2.2)、(15.2±2.1) g]比较,P组、N组、BV组、H组、I组T1时[(4.8±1.3)、(4.7±1.5)、(4.8±1.1)、(5.0±1.3)、(4.8±1.3) g] MWT均降低(t=11.326、12.177、12.932、11.298、13.449,P<0.05),差异有统计学意义;与T1时点比较,H组、I组T2时点[(9.9±1.0)、(10.3±1.5) g]MWT均升高(t=9.389、9.006,P<0.05),差异有统计学意义。与C组[(14.4±2.6) g]比较,T1时点P组、N组、BV组、H组、I组MWT均降低(t=10.394、10.009、10.537、10.117、10.335,P<0.05),差异有统计学意义;与P组[(5.2±1.7) g]比较,T2时点H组和I组[(9.9±1.0)、(10.3±1.5) g]MWT均升高(t=7.440、7.212,P<0.05),差异有统计学意义。与C组[(0.24±0.03)、(0.75±0.05) g]比较,T2时点P组脊髓背角HCN4通道蛋白表达(0.86±0.09)升高、GABAB受体蛋白表达(0.25±0.03)降低(t=14.980、20.325,P<0.05),差异有统计学意义;与P组比较,T2时点H组、I组脊髓背角HCN4通道蛋白表达(0.13±0.04、0.18±0.03)降低、GABAB受体蛋白表达水平(0.91±0.03、0.79±0.03)升高(t=16.934、16.473、33.335、28.412,P<0.05),差异有统计学意义。免疫组织化学法测定蛋白的光密度值与Western blot法测定结果一致。结论紫杉醇可通过大鼠脊髓背角HCN4通道蛋白表达水平升高,促使GABAB受体蛋白表达下调,从而诱发神经病理性痛。

Hcn1通道蛋白表达降低参与大鼠膀胱过度活动症的发生

目的观察膀胱过度活动症模型(DO)大鼠中核糖核酸(RNA)以及参与的信号通路激活和抑制情况,探讨可能参与膀胱过度活动症发生、发展的信号分子和靶点。方法膀胱颈结扎法制备DO大鼠模型,尿动力学检测评估模型构建是否成功;常规生物学方法进行RNA提取质控,后期建库测序,数据分析采用R平台完成;q-PCR和Western blot验证测序结论。结果尿动力学检测显示DO模型构建成功;6例样本的RNA-seq测序结果及后续q-PCR验证DO模型大鼠膀胱组织中6个基因高表达,2个基因低表达(P<0.001);基因组表达富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)显示炎症反应相关通路在DO模型大鼠膀胱组织中激活,超极化激活环核苷酸门控阳离子通道(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel,Hcn)活性被抑制[富集分数=-0.565,错误发现率(FDR)q=0.044];Western blot检测结果证实Hcn1通道蛋白在DO模型大鼠中的表达被抑制(P<0.001)。结论 Hcn1通道蛋白表达降低参与大鼠膀胱过度活动症的发生、发展。

右美托咪定对大鼠利多卡因局部静脉麻醉的影响机制

目的探讨右美托咪定对利多卡因局部静脉麻醉(IVRA)的影响及其机制。方法建立大鼠尾静脉IVRA模型给药后,分别通过甩尾和夹尾试验评估大鼠尾静脉IVRA镇痛和麻醉效果。结果右美托咪定可以延长利多卡因IVRA镇痛和麻醉持续时间。哌唑嗪、育亨宾以及ZD7288不影响右美托咪定延长利多卡因IVRA持续时间的作用。毛喉素可以逆转右美托咪定延长利多卡因IVRA持续时间的作用。结论右美托咪定通过抑制超极化激活环核苷酸门控通道,延长利多卡因IVRA持续时间。

电针对神经病理性疼痛伴发焦虑大鼠行为学及缰核HCN1表达的影响

[目的]观察电针(electro-acupuncture,EA)对神经病理性疼痛伴发焦虑大鼠行为学的干预作用,以及对缰核中超极化激活环核苷酸门控通道蛋白1(hyperpolarization-activated cyclicnucleotide-gated channels 1,HCN1)和c-fos表达的影响,部分阐明神经病理性疼痛伴发精神障碍的发病机制及EA的干预机制。[方法]32只雄性SD大鼠按完全随机法分为空白对照组、假手术组、坐骨神经分支选择性损伤(sciatic nerve branch selective injury,SNI)组和EA组,每组8只。SNI组和EA组以SNI法制备神经病理性疼痛模型,模型制备第8天起,EA组选取"足三里""昆仑"两穴,以EA治疗,每次30min,1次/d,共3次,其余组别不予治疗。造模前,造模后l、3、5、7、8、9和10d检测机械性缩足反射,造模后第10天采用旷场实验观察大鼠的焦虑情绪,免疫荧光检测缰核HCN1与c-fos的表达。[结果]造模第1天起,与空白对照组比较,假手术组大鼠患侧机械性痛阈各时点差异无统计学意义(P>0.05),SNI组大鼠较假手术组下降(P<0.01);与SNI组比较,EA组大鼠各时点机械性痛阈均上升(P<0.01);4组大鼠健侧机械性痛阈无明显变化(P>0.05)。旷场实验中,SNI组大鼠运动总距离、进入中央区次数、中央区运动距离均低于假手术组(P<0.01,P<0.01,P<0.05),而中央区停留时间仅低于空白对照组(P<0.05),EA组大鼠运动总距离、进入中央区次数和中央区停留时间均少于SNI组(P<0.05,P<0.01,P<0.01),中央区运动距离差异无统计学意义(P>0.05)。各组大鼠健侧内侧缰核(medial habenular nucleus,MHb)、外侧缰核外侧部分(lateral habenular nucleus lateral part,LHb L)和外侧缰核内侧部分(lateral habenular nucleus medial part,LHbM)的HCN1表达差异无统计学意义(P>0.05);与假手术组比较,SNI组患侧各部分HCN1表达水平均增高(P<0.01,P<0.01,P<0.01);与SNI组比较,EA组患侧HCN1表达水平均降低(P<0.01,P<0.01,P<0.01)。各组大鼠健侧MHb与LHb L的c-fos表达差异无统计学意义(P>0.05);与假手术组比较,SNI组健侧LHbM以及患侧MHb、LHbL的c-fos表达也显著增高(P<0.01,P<0.05,P<0.01),而两组患侧LHbM的c-fos表达差异无统计学意义(P>0.05);EA组双侧c-fos的表达均低于SNI组同侧(P<0.01,P<0.01)。[结论]大鼠患侧缰核HCN1通道可能参与了神经病理性疼痛伴发焦虑的发生,而干预缰核HCN1的表达可能是EA调控神经病理性疼痛伴发精神障碍的机制之一。

HCN通道的结构与功能及其功能调节相关的细胞分子机制研究进展

超极化激活环核苷酸阳离子门控通道(HCN通道)参与许多重要的生理活动,包括窦房结自律性、学习和记忆、突触神经递质释放、树突整合等,并且与癫痫、神经病理性疼痛、脑血管疾病的发生、发展存在一定关联。HCN通道除受细胞内cAMP调节外,还受细胞内外小分子物质(cGMP、cCMP及离子、磷脂酰肌醇丝氨酸)、蛋白质(小分子蛋白、蛋白激酶)及一些神经递质(谷氨酸、γ-氨基丁酸、乙酰胆碱、神经肽类物质、去甲肾上腺素、单胺类神经递质、NO、嘌呤类神经递质)的调节,这些物质除了调节HCN通道的开放以外,还调控该通道的表达、分布及功能特性,从而发挥相应的生理功能。

miR-1调控靶基因HCN4在风湿性心脏病心房颤动中的作用

目的通过检测风湿性心脏病(风心病)心房颤动(房颤)患者右心耳组织miR-1及其靶基因HCN4表达,探讨miR-1参与风心病房颤的可能机制。方法 36例风心病患者根据是否存在房颤,分为房颤组(AF组)和窦性心律组(SR组),术前均进行心脏彩超、心电图检测,术中取右心耳组织,应用荧光定量PCR技术检测miR-1及靶基因HCN4的表达,免疫组化、Western Blot方法检测HCN4蛋白表达,应用膜片钳技术检测右心耳心肌细胞起搏电流(If)。结果 AF组miR-1基因表达小于SR组[(0.005 0±0.000 7)vs.(0.009 4±0.002 5),P <0.05];而HCN4基因表达水平AF组高于SR组[(0.255 2±0.019 4)vs.(0.159 2±0.013 1),P <0.05];免疫组化AF组HCN4蛋白表达较窦性心律组增强;Western Blot检测HCN4蛋白表达水平AF组高于SR组[(1.170 2±0.055 98)vs.(0.360 6±0.017 78),P <0.05];右心耳心肌细胞起搏电流改变,AF组半稳态激活电压(V1/2)为(-88±5.9)mV,稳态激活曲线斜率(K)为(8.2±1.8);SR组V1/2为(-97±4.5)mV,K为(11.4±2.6)。结论风心病房颤患者miR-1表达降低,调控HCN4基因、蛋白表达增高,导致房颤心肌细胞起搏电流的改变,可能参与风心病房颤的发生。

肠润方对功能性便秘大鼠结肠运动调控的机制研究

目的:探讨中药复方肠润方影响功能性便秘大鼠结肠运动的作用机制。方法:选取健康SD大鼠72只,随机分为空白组、模型组、麻仁丸组、肠润方高剂量组、肠润方中剂量组、肠润方低剂量组,每组12只。除空白组外,其余各组均采用复方地芬诺脂灌胃建立功能性便秘大鼠肠动力障碍模型。采用多导生理记录仪检测肠润方水提液对大鼠离体结肠张力、收缩波振幅的影响;通过Western-Blot检测大鼠结肠酪氨酸蛋白激酶生长因子受体(Tyrosine Kinase Growth Factor Receptor,C-Kit)、干细胞因子(Stem Cell Factor,SCF)、超极化激活环核苷酸门控的阳离子通道1(Hyperpolarization-activated Cyclic nucleotide-gated Cation Channel 1,HCN1)、超极化激活环核苷酸门控的阳离子通道2(Hyperpolarization-activated Cyclic nucleotide-gated Cation Channel 2,HCN2)的蛋白表达水平;通过RT-PCR实验检测大鼠结肠C-Kit、SCF、HCN1、HCN2的mRNA表达水平。结果:①离体肠管运动实验结果显示,不同浓度肠润方水提液均可改善地芬诺酯所致的大鼠离体结肠张力的下降,同时提高收缩波振幅;②与空白组比较,模型组C-Kit、SCF、HCN1、HCN2在结肠的蛋白及mRNA表达显著降低(P<0.01)。肠润方高剂量组和肠润方中剂量组可显著升高C-Kit、SCF、HCN1、HCN2的蛋白表达及mRNA表达(P<0.01)。结论:肠润方能够显著改善功能性便秘临床症状,其作用机制可能与上调C-Kit、SCF以及HCN通道表达水平,维持Cajal间质细胞(Interstitial Cells of Cajal,ICC)胃肠慢波起搏与传导功能,加强结肠平滑肌收缩,促进结肠运动有关。

电针次髎穴治疗脊髓损伤后神经源性膀胱作用机制的实验研究

目的:观察电针次髎穴对脊髓损伤后神经源性膀胱模型大鼠膀胱组织形态、超极化激活环核苷酸门控通道1(HCN1)蛋白表达、HCN1 mRNA表达的影响,探讨电针次髎穴治疗脊髓损伤后神经源性膀胱的作用机制。方法:将30只健康成年雌性SD大鼠按照随机数字表法分为对照组、模型组、电针组各10只。对照组大鼠正常饲养,不进行其他干预。模型组、电针组大鼠采用改良脊髓完全横断法建立脊髓全横断模型,并在T10水平上建成完全性脊髓损伤后神经源性膀胱模型。待大鼠度过脊休克期后,电针组给予电针次髎穴治疗,日1次,连续14 d;模型组大鼠每日在自制简易电针治疗辅助装置内放置15 min,不进行其他干预。干预14 d后,取各组大鼠膀胱组织标本,HE染色观察膀胱组织形态;Western Blotting法检测各组大鼠膀胱组织HCN1蛋白相对表达;反转录聚合酶链反应(RT-PCR)法检测HCN1 mRNA表达。结果:与对照组大鼠比较,模型组和电针组大鼠膀胱壁增厚,黏膜上皮增生,固有层、平滑肌层增厚,可见炎性细胞浸润,肌细胞肥大、排列紊乱、间隙增宽;与模型组比较,电针组大鼠上述膀胱组织形态变化程度较轻。模型组和电针组大鼠膀胱组织HCN1蛋白表达较对照组升高,差异有统计学意义(P<0.05);电针组大鼠膀胱组织HCN1蛋白表达较模型组降低,差异有统计学意义(P<0.05)。模型组和电针组大鼠膀胱组织HCN1 mRNA表达较对照组升高,差异有统计学意义(P<0.05);电针组大鼠膀胱组织HCN1 mRNA表达较模型组降低,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:电针次髎穴可以促进脊髓损伤后神经源性膀胱模型大鼠膀胱功能的恢复,其机制可能与降低HCN1mRNA表达、减少HCN1数量有关。

mHCN2和mHCN4基因在乳鼠心室肌中的表达及其起搏电流的特性

目的分析乳鼠心室肌mHCN2和mHCN4基因的表达及其起搏电流的特性。方法通过酶消化法分离乳鼠心室肌细胞,用全细胞膜片钳技术记录If电流并研究其特性;采用SYBR-GreenI染料进行实时定量PCR,测定乳鼠心室肌起搏基因mHCN2和mHCN4的表达。结果全细胞膜片钳记录到心室肌细胞If电流,得到电流密度-电压曲线,其激活电压约为-75mV;实时定量PCR检测mHCN2∶mHCN4为(5.56±1.35)∶1。结论乳鼠心室肌细胞有超极化激活、可被Cs+阻断的If电流;其基因表达以mHCN2为主。

心脏电子起搏器时代与生物起搏替代的前沿话题(英文)

学术背景:植入电子起搏器是目前治疗症状性缓慢心律失常的主要方法,然而它存在许多缺点。能否利用分子生物学原理发展生物起搏器成为大家关注的热点。通过转染编码If电流的超极化激活环核苷酸门控通道基因,过度表达超极化激活环核苷酸门控通道,增加心脏舒张期内向电流,从而在窦房结被抑制时提供起搏作用,这种利用基因治疗和细胞治疗构建的生物起搏在不久的将来可能会成为电子起搏器最为理想的替代方法。目的:总结超极化激活环核苷酸门控通道基因构建生物起搏的研究进展。检索策略:由该论文的研究人员应用计算机检索Pubmed数据库1979-01/2007-06的相关文献,检索词"hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel;biological pacemaker",并限定文章语言种类为English。共检索到157篇文献,对资料进行初审,纳入标准:①与生物起搏及超极化激活环核苷酸门控通道基因密切相关。②同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。排除标准:重复性研究。文献评价:文献的来源主要是超极化激活环核苷酸门控通道基因的基础实验。所选用的36篇文献中,10篇为综述,其余均为临床或基础实验研究。资料综合:①在4种异构体中超极化激活环核苷酸门控通道1,2,4是心脏中的主要部分,超极化激活环核苷酸门控通道3只在胚胎起搏细胞中有低水平表达。起搏活性小的区域(如心室肌),超极化激活环核苷酸门控通道2的表达占优势;而起搏活性高的区域超极化激活环核苷酸门控通道4的表达占优势。此外,超极化激活环核苷酸门控通道2在整个发育阶段,是心室的主要异构体,超极化激活环核苷酸门控通道2:超极化激活环核苷酸门控通道4的相当表达量在乳鼠为5:1,成年鼠为13:1。②超极化激活环核苷酸门控通道通道缺陷可导致病窦综合征。③到目前为止,转染编码If电流的超极化激活环核苷酸门控通道基因被认为是最有可能实现生物起搏的。结论:基因治疗和细胞治疗必将成为改善生物"起搏"功能最理想的方法,以超极化激活环核苷酸门控通道基因和细胞为主的生物起搏在缓慢性心律失常治疗中必将占有一席之地。

电针通过抑制PDK1/Akt/HCN4通路改善大鼠神经源性尿潴留

目的:以3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1(PDK1)/蛋白激酶B(Akt)/超极化激活环核苷酸门控离子通道4(HCN4)通路为切入点,探究电针治疗大鼠神经源性尿潴留的分子机制。方法:实验选取SD雌性大鼠,采用改良Hassan Shaker脊髓全断法建立逼尿肌无力型尿潴留大鼠模型,并按随机数字表法随机分为模型组、电针组、PDK1抑制剂组、HCN4阻断剂组、电针+HCN4阻断剂组,每组20只,另取20只大鼠作为假手术组。电针组、电针+HCN4阻断剂组取大鼠“中极”“中髎”电针治疗20 min,1次/d,PDK1抑制剂组隔天1次腹腔注射OSU-03012(20 mg/kg),HCN4阻断剂组隔天1次腹腔注射伊伐布雷定(10 mg/kg),以上治疗均持续10 d。多通道生理记录仪检测大鼠尿流动力学指标;肌条实验检测逼尿肌兴奋性;HE染色观察膀胱形态学变化;免疫荧光双染法检测膀胱组织HCN4与酪氨酸蛋白激酶KIT(C-Kit)阳性表达;Western blot法检测膀胱组织PDK1/Akt/HCN4通路蛋白及热休克蛋白27(HSP27)表达。结果:与假手术组相比,模型组大鼠出现排尿功能障碍,漏尿点压力、离体逼尿肌自发收缩频率、膀胱组织C-Kit荧光强度、HCN4+/C-Kit+共表达、HCN4及磷酸化(p)-HSP27/HSP27蛋白表达降低(P<0.05),膀胱最大容量及顺应性、离体逼尿肌收缩时最小张力、膀胱组织PDK1及p-Akt/Akt蛋白表达升高(P<0.05);与模型组相比,电针组、PDK1抑制剂组大鼠以上指标均逆转(P<0.05);与电针组相比,电针+HCN4阻断剂组和HCN4阻断剂组大鼠排尿功能障碍严重,漏尿点压力、自发收缩频率、C-Kit荧光强度、HCN4+/C-Kit+共表达、HCN4及p-HSP27/HSP27蛋白表达降低(P<0.05),膀胱最大容量及顺应性、离体逼尿肌收缩时最小张力、膀胱组织PDK1及p-Akt/Akt蛋白表达升高(P<0.05)。HE染色示模型组大鼠膀胱上皮组织脱落、层次紊乱,膀胱壁细胞空泡化、黏膜层及肌层中性粒细胞浸润等病理损伤明显,电针组及PDK1抑制剂组有所减轻,HCN4阻断剂组较模型组加重,电针+HCN4阻断剂组上述病理损伤较电针组严重。结论:电针刺激“中髎”“中极”可能通过抑制PDK1/Akt通路活化,促进HCN4介导的逼尿肌兴奋性收缩、排尿电信号活化,从而改善神经源性尿潴留大鼠排尿功能障碍。

HCN转染骨髓间充质干细胞构建生物起搏器的研究进展

超极化激活环核苷酸门控通道(HCN)是目前基因治疗心律失常的研究热点。心脏生物起搏即利用生物学及其相关技术,修复或替代受损的自律性节律点和(或)特殊传导系统,使心脏的起搏和传导功能得以恢复。心脏生物起搏器应用于临床仍面临许多问题,但是随着分子生物学和基因工程技术的发展,心脏生物起搏器必将造福于人类。