超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道1在杏仁核快速电点燃癫痫大鼠神经元中表达下调

为研究杏仁核快速电点燃癫痫中超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道1(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel,HCN1)表达变化,成年Sprague-Dawley(SD)大鼠随机分为假手术组(S)、癫痫模型2h组(EP-2 h)、癫痫模型14d组(EP-14 d)和癫痫模型35 d组(EP-35 d);采用快速电点燃刺激杏仁核方法建立癫痫大鼠模型,观察各组大鼠行为学的变化,研究了海马神经元中HCN1的免疫荧光及3,3-二氨基联苯胺(diaminobenzidine,DAB)免疫组化表达情况。结果表明:与S组比较,HCN1的免疫荧光显示EP各组海马部位HCN1阳性表达细胞数均减少,且EP-14 d及EP-35 d组减少最明显(P <0. 05); DAB免疫组化显示EP各组HCN1阳性表达均低于S组,且EP-14 d及EP-35 d组降低最明显(P <0. 05)。可见在杏仁核快速电点燃癫痫大鼠模型中,HCN1下调可能参与癫痫的发生和发展。

超极化激活的环核苷酸门控通道1参与七氟烷诱导的顺行性遗忘作用的机制研究

目的旨在探讨超极化激活的环核苷酸门控通道1(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated cation channel 1,HCN1)在七氟烷诱导的顺行性遗忘中的作用机制。方法采用雄性SPF级C57BL/6J野生型小鼠(WT组,n=60)和HCN1基因全身敲除(HCN1-/-)小鼠(HCN1-/-组,n=60)。将两组小鼠分别暴露于不同浓度的七氟烷(0%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%)下,每个浓度10只小鼠。随后进行条件性恐惧实验,计算两组小鼠七氟烷抑制条件性恐惧记忆的半数效应浓度(median effective concentration,用EC50表示)。采用全细胞膜片钳技术记录0.125mmol/L七氟烷浓度灌流液对转染HCN1的人胚肾293细胞(HEK293-HCN1)上HCN1电流的影响,比较七氟烷处理前(Control组)和处理后(Sevoflurane组)HCN1电流的变化。结果与-/-WT组小鼠相比,HCN1组小鼠在七氟烷抑制场景恐惧记忆和声音恐惧记忆中的EC50值升高,差异有统计学意义(场景恐惧记忆:0.18%比0.26%,P<0.001;声音恐惧记忆:0.47%比0.49%,P<0.001)。全细胞电生理记录显示,与基础值相比,0.125mmol/L七氟烷抑制HEK293-HCN1细胞在﹣90~﹣140mV范围内的电流幅度(P值均<0.05),并增加了半最大激活电压(V1/2a)值[(﹣108±2.9)mV比(﹣100.1±3.0)mV,(P<0.001)]。结论HCN1电流的抑制可能参与了七氟烷诱导的顺行性遗忘作用。

Mink相关肽1对超极化激活的环核苷酸门控的阳离子通道4电生理特性的调节

目的:评价Mink相关肽1(KCNE2或MiRP1)对异源转染的中国仓鼠卵巢(CHO)细胞上的超极化激活的环核苷酸门控的阳离子通道(HCN)4电生理特性的影响。方法:将成功转染HCN4的CHO细胞(n=12)及共转染HCN4+KCNE2的CHO细胞(n=13),即将KCNE2质粒脱氧核糖核酸(DNA)单独转染或和HCN4质粒DNA共转染CHO-K1细胞,用标准微电极全细胞膜片钳记录细胞膜上的HCN4电流。结果:KCNE2对HCN4电流大小的影响:无论是在单独转染HCN4,还是HCN4和KCNE2共转染的CHO细胞中,均能检测到电流的表达。HCN4和KCNE2共转染的细胞中所检测到的电流密度,显著大于单独的HCN4转染细胞中的电流密度,差异有统计学意义(P<0.01)。KCNE2对HCN4激活动力学的影响:KCNE2和HCN4共转染后,其代表通道激活动力学的指标:激活时间常数(Tau)较单独转染HCN4时明显减小,差异有统计学意义(P<0.05)。KCNE2对HCN4激活的电压依赖性的影响:从稳态激活曲线中发现,无论是通道激活50时的脉冲电压(V1/2)还是倾斜因子(S),在HCN4与HCN4+KCNE2两组之间差异无统计学意义(P>0.05)。结论:KCNE2对HCN4通道有明显的调控作用。

超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道在心血管系统中作用的研究进展

超极化激活的环核苷酸门控阳离子(HCN)通道为超极化激活的阳离子通道,受电压和环核苷酸双重调节。近期科学家利用低温电磁仪探索了HCN通道的某些特殊结构,为研究相关的离子通道特性提供了理论依据。HCN通道及其亚型在心脏中的分布具有一定的种属特异性,病理状态下各亚型的异常分布常常引起各类心律失常,另外HCN基因突变亦参与病态窦房结的形成。诱导多能干细胞作为一种新兴的具有潜在发展前景的干细胞,将为研究HCN基因突变及其参与心脏离子通道病变的病理生理和分子学变化提供良好的模型,且有利于针对HCN通道的特异性药物和生物起搏器的研发。

窦房结细胞起搏与超极化激活的环核苷酸门控通道关系的研究进展

窦房结是正常心脏活动的起搏点,窦房结细胞的自律性决定心率的快慢,而窦房结细胞4期自动除极是其产生自律性的基础,该过程是通过窦房结细胞膜上多种离子流的共同作用而实现的,其中超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道(HCN)及其产生的电流(If电流)在窦房结细胞起搏电活动中具有重要作用。本文探讨窦房结细胞起搏与超极化激活的环核苷酸门控通道的关系,为临床治疗病态窦房结综合征等缓慢性心律失常提供新的方向。

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。

重组慢病毒介导超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道4基因转染BMSCs的实验研究

目的探讨重组慢病毒（1entivirus，LVs）介导超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道4（hyperpo。larization．activatedcyclicnucleotide．gatedcationchannel4，HCN4）基因转染大鼠BMSCs构建生物起搏细胞的可行性。方法选取3～5周龄SD大鼠，采用改良全骨髓贴壁培养法分离培养BMSCs。以LVs作为转染载体，增强绿色荧光蛋白（enhancedgreenfluorescentprotein，EGFP）为标记，构建LVs．HCN4．EGFP病毒液。取第3代BMSCs分别转染LVs—HCN4．EGFP病毒液（实验组）和LVs．EGFP空白病毒液（对照组），荧光显微镜观察转染24、48、72h后两组绿色荧光表达情况，72h时Westernblot检测HCN4蛋白表达；电生理检测实验组转染72h后BMSCs的起搏电流。结果实验组BMSCs形态正常、生长良好；48h后荧光显微镜下可见散在的绿色荧光，转染效率约10％；72h荧光表达稍增多，转染效率为20％～25％。对照组未见绿色荧光表达。Westernblot检测示转染72h后，实验组可见与HCN4蛋白相对分子质量相同的条带表达，而对照组仅有微弱表达；实验组蛋白条带灰度值为33．75±0．41，显著高于对照组的23．39±0．33（t=17．524，P=-0．013）。实验组转染后的BMSCs检测到起搏电流，并能被CsCl完全阻断，符合起搏电流特点。结论重组LVs介导HCN4基因成功转染大鼠BMSCs，并检测到HCN4蛋白表达及起搏电流。

超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道与物质成瘾

物质成瘾是严重危害人类健康的重要因素之一,目前临床上仍然缺乏有效的治疗药物。研究物质成瘾的机制,寻找新的治疗靶点,研发有效的治疗药物是急需解决的重要课题。超极化激活的环核苷酸门控阳离子通道(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide gated cation channels,HCN)参与了许多大脑高级活动,与多种脑疾病的发生发展密切相关,其中HCN通道在物质成瘾中的作用及机制研究正逐步得到重视。近年来,关于物质成瘾的研究证实:在多种精神活性物质成瘾的情况下,多个脑区的HCN通道功能或表达出现异常,但至今尚未能全面了解其机制以及这种变化导致的行为学后果。因此,本文综述HCN通道在成瘾性精神活性物质(如阿片类、可卡因类、大麻类、苯丙胺类、酒精和烟草)成瘾中的神经生物学机制,以期为物质成瘾的机制研究和治疗提供新思路。

电针心经与肺经对急性心肌缺血模型大鼠心肌组织超极化激活的环核苷酸门控通道2表达的影响

目的:通过比较电针心经和肺经腧穴对急性心肌缺血(AMI)大鼠心肌组织超极化激活的环核苷酸门控通道2(HCN 2)mRNA和蛋白表达的影响,探讨电针经穴效应及后效应的相对特异性。方法:SD大鼠随机分为正常组、模型组、电针手少阴心经神门组(简称神门组)、电针手太阴肺经太渊组(简称太渊组),每组12只。采用冠状动脉前降支结扎法复制AMI模型。两电针组分别电针"神门""太渊"穴,刺激15min,1次/d,共治疗7d。于末次电针治疗后即刻和次日相同时间各取材6只大鼠,分别称为神门8d组、神门9d组、太渊8d组和太渊9d组。采用实时荧光定量PCR法检测心肌组织HCN 2mRNA表达水平,Western blot法检测HCN 2蛋白表达水平。结果:与正常组比较,模型组HCN 2mRNA和蛋白表达水平均显著减少(P<0.01);与模型组比较,神门组及太渊组HCN 2mRNA和蛋白表达量均显著增多(P<0.01);与神门8d组比较,神门9d组的HCN 2mRNA和蛋白表达量均显著增多(P<0.01),但太渊8d组的HCN 2mRNA和蛋白表达量均减少(P<0.01);与神门9d组比较,太渊9d组的HCN 2mRNA和蛋白表达量均显著减少(P<0.01);与太渊8d组比较,太渊9d组HCN 2蛋白表达显著增加(P<0.01)。结论:电针心经和肺经均可以促进AMI模型大鼠心肌组织HCN 2mRNA和蛋白的表达,且具有一定的持续性后效应,电针心经在调整心肌组织HCN 2表达中具有相对特异性。

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。

mHCN4基因修饰小鼠骨髓间充质干细胞重建起搏离子流通道

目的观察超极化激活的环核苷酸门控通道亚型4(mHCN4)外源基因对小鼠骨髓间充质干细胞(mMSCs)的转染及其功能表达。方法2个月大昆明小鼠拉颈处死,无菌条件下分离股、胫骨,收集骨髓细胞种植于塑料培养瓶,24h后更换培养液,保留贴壁细胞,待细胞达90%融合时胰酶消化传代培养。收集第3代贴壁细胞,用免疫磁珠法分选CD11b-细胞继续扩增培养。以pUC18、pcDNA3-mHCN4、pIRES2-EGFP、pMSCV-puro等质粒载体为架构,用不同酶类将目的片段连接构建pMSCV-mHCN4-EGFP及pMSCV-EGFP逆转录病毒载体。载体转染PT67包装细胞,收集逆转录病毒上清转染第3代扩增的mMSCs细胞,观察mMSCs的转染效果及阳性转染细胞的mHCN4通道动力学特性。结果mMSCs的转染效率约10%～20%。mHCN4基因转染组可记录到明显的时间依赖性的超极化激活内向电流(If),If的半数最大激活电压为-99.0±5.8mV,在-140mV电压时的激活时间常数为451±61ms。该电流对CsCl高度敏感;对照组细胞在超激化状态下无明显的电流出现。结论mHCN4外源基因可在mMSCs中成功表达起搏离子流通道,基因修饰后的mMSCs有可能成为一种有效的生物起搏种子细胞。

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。

HCN2阳离子通道:缓解疼痛的新靶点

疼痛长期困扰人类健康,其发病机制纷繁复杂,究竟谁在其中扮演了重要的作用是目前亟待解决的重大问题。随着对疼痛研究的不断深入,超极化激活的环核苷酸门控通道逐渐引起广泛关注。在炎性痛和神经病理性痛过程中,它都扮演了至关重要的作用,其数目改变和开放频率增加都参与介导了疼痛部位的异常放电,成为诱发疼痛的开关。在给与阻断剂或敲除通道2亚型后,能明显缓解炎性痛和神经病理性痛的不良反应,成为可以缓解疼痛发生的新靶点。超极化激活的环核苷酸门控通道在机体分布广泛,参与多种重要生理功能的调节,但目前还没有针对该门控通道某种亚型的特异性阻断剂。在今后,也许超极化激活的环核苷酸门控通道会成为临床治疗疼痛的新靶点,该通道的特异性药物也将为广大患者带来新的福音。

右美托咪定对神经病理性疼痛的作用及其机制

目的观察右美托咪定对坐骨神经结扎所致神经病理性疼痛的镇痛作用,从离子通道角度探讨其机制。方法 SD大鼠随机分为3组:CCI组、CCI+Dex组及Sham组,每组9只。CCI组和CCI+Dex组通过结扎坐骨神经建立神经病理性疼痛模型,Sham组只暴露坐骨神经不结扎。术后7天,CCI+Dex组腹腔注射右美托咪定40μg/kg,CCI组腹腔注射等量生理盐水,1次/天,连续3天。大鼠术前、CCI术后7天及注药后3天采用Von Frey纤维测定机械性缩足阈值(PWMT),热辐射法测定缩足潜伏期(TWL)。麻醉后处死大鼠,采用酶解法分离大鼠的腰段背根神经节(DRG)细胞,另将HCN1与HCN2质粒转染至HEK293细胞,全细胞膜片钳记录HEK293细胞及大鼠DRG神经元的HCN电流。结果 CCI术后7天,CCI组及CCI+Dex组大鼠PWMT、TWL较术前降低(P<0.05),而Sham组大鼠的PWMT、TWL与术前比较差异无统计学意义(P>0.05)。给药3天后,CCI+Dex组PWMT、TWL较给药前增加(P<0.05);而CCI组给药前后PWMT和TWL无明显变化。与Sham组比较,CCI组与CCI+Dex组DRG神经元Ih幅度均增加,V1/2值降低(P<0.05);与CCI组比较,右美托咪定治疗后的大鼠DRG神经元Ih幅度降低,V1/2值增加(P<0.05)。另外右美托咪定(0.1~10μmol/L)抑制HEK 293细胞中的HCN1和HCN2电流,导致最大电流降低,Ih抑制率增加,V1/2向超极化方向改变(P<0.05)。结论右美托咪定可缓解神经病理性疼痛,这可能与其抑制DRG神经元Ih有关。

大鼠骨髓间充质干细胞体外诱导分化为心脏起搏样细胞的研究

目的探讨超极化激活的环核苷酸门控通道亚型4(mHCN4)基因修饰对大鼠骨髓间充质干细胞(rM-SCs)体外定向分化为心脏起搏样细胞的影响。方法以构建的mHCN4逆转录病毒载体转染第三代rMSCs,获取稳定高效表达mHCN4基因的细胞,观察细胞形态学改变,并进行α-actin、TroponinT、HCN4、Connexin43等基因表达检测。结果rMSCs转染mHCN4基因后,可获得高效稳定表达mHCN4的细胞,经连续不传代培养后出现大量的肌管样分化,并出现自主搏动的细胞,α-actin、TroponinT、HCN4表达检测均为阳性;而只转染绿荧光蛋白(GFP)的rMSCs仅出现少量的肌管样分化,并未观察到细胞的自主搏动;未转染组MSCs则未观察到肌管样分化。结论mHCN4基因修饰的rMSCs可在体外定向分化为具有自律性的心脏起搏样细胞,而mHCN4基因活化可能是促进rMSCs向心脏起搏样细胞分化的关键因素。