Kv1.5钾离子通道抑制剂抗心房纤颤研究进展

心房纤颤(AF)是常见室上性快速心律失常,可单独发病,亦可与心力衰竭、心肌梗死等伴发。胺碘酮与多非利特等临床常用药物,仅能减少AF发作次数与时间,很难使其恢复正常窦性节律,且因其选择性差,可诱发严重室性心律失常。因此,研发新型抗AF药物十分迫切。Kv1.5钾离子通道仅在心房肌表达,选择性强,可望成为抗AF药物设计的高选择性靶标。现综述Kv1.5钾离子通道抑制剂抗AF的应用与作用机制,以期为抗AF药物研发与临床应用提供参考。

心房颤动与Kv1.5钾离子通道研究进展

心房纤颤（AF）,简称房颤,是临床上最常见的一种持续性快速心律失常,治疗效果欠佳。研究表明,心房电重构是房颤发生的主要原因,其中心房肌动作电位时间（APD）和心房有效不应期（AERP）缩短是电重构的基本特征,而心肌细胞膜离子通道是心肌细胞电活动的基础。

KV1.5钾离子通道阻滞剂的研究

KV1.5?钾离子通道只在心房肌中存在,因此?KV1.5通道的阻滞剂对心房的选择性很强,不会引起房性心律不齐,因此有望作为今后AF的主要治疗手段。实验证明KV1.5阻断剂能明显改善阵发性、持续性和永久性三种心房颤动,其作用机理包括增加人体心肌细胞动作电位复极时长和有效不应期。文章通过对 KV1.5的结构特征和阻滞剂的最新研究成果进行了总结,以期对研制出更好的药物起到一些启发作用。

Kv1.5钾离子通道阻滞剂的研究进展

Kv1.5钾离子通道仅在人心房肌中表达,因而特异性Kv1.5通道阻滞剂对心房具有高度选择性,不引发室性心律失常,故极有可能成为未来房颤治疗的新型主导药物之一。研究发现,Kv1.5通道阻滞剂对阵发性、持续性和永久性3种不同类型的房颤均有治疗作用,作用机制主要涉及延长心肌细胞动作电位复极时程和有效不应期。本文就Kv1.5通道的结构特点及其阻滞剂的研究进展进行综述,希望能为新型房颤治疗药物的研发提供一定线索和启示。

蜈蚣毒液中钾离子通道Kv4.1抑制剂SsTx-P2的分离和结构鉴定

目的:挖掘蜈蚣毒液中的电压门控钾离子通道Kv4.1多肽抑制剂,确定其一级结构,并对其空间结构进行建模分析。方法:利用离子交换层析和反相高效液相色谱对蜈蚣毒液的多肽组分进行分离纯化,通过全细胞膜片钳技术鉴定能够抑制Kv4.1通道的多肽;运用基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱鉴定多肽的分子量,借助Edman降解测序和二维质谱测序确定多肽的一级结构;基于迭代线程装配细化在线分析建立多肽空间结构模型。结果:从蜈蚣毒液中分离纯化得到一条能够抑制Kv4.1通道的多肽SsTx-P2,分子量为6122.8,氨基酸序列为NH2-ELTWDFVRTCCKLFPDKSECTKACATEFTGGDESRLKDVWPRKLRSGDSRLKD-OH,其在1.0µmol/L浓度下能够抑制Kv4.1通道超过95%的电流。空间结构模型显示,多肽SsTx-P2拥有一个保守的螺旋结构。结论:本文通过分离纯化从蜈蚣毒液中得到一条多肽SsTx-P2,能够强效抑制钾离子通道Kv4.1,其空间结构具有一定的保守性。

Kv1.5钾离子通道阻滞剂的研究进展

钾离子的膜通道是心肌细胞膜中亚型最多、其表达受影响因素最多的离子通道,而超快速延迟整流钾电流(IKur)是仅在心房肌发现的钾通道电流,其离子通道的分子基础是Kv1.5钾离子通道。因此,抑制Kv1.5钾通道电流,可选择性延长心房肌动作电位时程及有效不应期,改善心房肌电重构和组织重构。本文就Kv1.5钾离子通道阻滞剂的结构类型及研究进展进行综述,旨在为新型房颤治疗药物的开发提供思路。

阻塞性睡眠呼吸暂停相关心房颤动模型中Kv1.4钾离子通道表达变化

目的检测在慢性阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)相关心房颤动(房颤)犬模型及低氧处理HL-1细胞中Kv1.4钾离子通道表达变化,为慢性OSA发生房颤的可能机制提供一定的实验基础。方法12只健康成年雄性比格犬,分为OSA组、假手术组(Sham组),每组6只,反复夹闭气管插管构建慢性OSA犬模型,每天4 h,每周5 d,持续12周。观察两组犬一般情况,造模前、第4周、第8周、第12周动脉血pH值、氧分压(PaO_(2))、二氧化碳分压(PaCO\-2)、心房有效不应期(AERP)、房颤诱发率、房颤持续时间。12周造模结束后取两组犬心房肌组织,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和Western blotting法检测两组犬心房肌组织中Kv1.4钾离子通道基因及蛋白表达水平。HL-1细胞分为正常氧组(21%氧浓度)、6 h低氧组(3%氧浓度持续6 h)、12 h低氧组(3%氧浓度持续12 h),检测各组HL-1细胞Kv1.4钾离子通道基因及蛋白表达水平。结果在慢性OSA犬模型中,第4周、第8周、第12周OSA组动脉血pH值、PaO_(2)低于Sham组,PaCO\-2高于Sham组;OSA组AERP低于Sham组,房颤诱发率、持续时间高于Sham组(均P<0.05)。OSA组心房肌组织中Kv1.4钾离子通道基因及蛋白表达水平均低于Sham组;在HL-1细胞中,12 h低氧组比正常氧组Kv1.4钾离子通道蛋白表达水平低(P<0.05);6 h低氧组与正常氧组Kv1.4钾离子通道蛋白表达水平无差异,且各组HL-1细胞中Kv1.4钾离子通道基因表达无差异(P>0.05)。结论慢性OSA相关房颤犬模型心房肌Kv1.4钾离子通道蛋白和基因表达降低。12 h低氧可使HL-1细胞Kv1.4钾离子通道蛋白表达降低,基因表达无明显变化。

骨肉瘤Kv1.5钾离子通道表达意义的研究

目的研究表明,Kv1.5钾离子通道参与了多种肿瘤的生物学行为,但其在骨肉瘤中的表达和作用尚未明确。本研究拟检测Kv1.5钾离子通道在骨肉瘤中的表达,并探讨小干扰RNA(small interfering,siRNA)沉默Kv1.5表达后对骨肉瘤细胞增殖、周期和凋亡的影响及可能的调控机制。方法实验分组,Kv1.5-siRNA转染细胞为实验组,controlsiRNA转染细胞为对照组,未处理细胞为空白组。采用siRNA抑制Kv1.5的表达,并分别采用CCK-8法、克隆形成率、流式细胞仪和Tunel法检测MG-63细胞增殖、生长、周期和凋亡的变化。采用qRT-PCR和蛋白质印迹法检测骨肉瘤细胞中周期和凋亡相关基因的表达水平。结果 Kv1.5在骨肉瘤细胞和组织中均异常高表达。CCK-8法检测结果示,Kv1.5-siRNA组细胞增殖水平为(53.87±5.91)%,与control-siRNA组的(99.14±7.87)%相比差异有统计学意义,Z=-3.49,P<0.001;与空白组(100.00±8.37)%相比差异有统计学意义,Z=-3.57,P<0.001。克隆形成实验结果示,Kv1.5-siRNA组克隆形成数为164.00±7.66,与control-siRNA组(223.20±11.41)相比,Z=-2.61,P=0.008;与空白组(228.20±12.62)相比,Z=-2.40,P=0.016。流式细胞周期结果示,Kv1.5-siRNA组G0/G1期所占比例为(68.81±0.55)%,与control-siRNA组(41.22±0.61)%相比,Z=-2.15,P=0.031;与空白组(40.79±0.52)%相比,Z=-2.31,P=0.029。流式细胞凋亡结果示,Kv1.5-siRNA组(30.23±1.74)%与control-siRNA组(14.10±1.27)%相比,Z=-2.04,P=0.039;与空白组(12.85±1.02)%相比,Z=-2.09,P=0.035。Tunel法结果示,Kv1.5-siRNA组凋亡指数为(35.20±3.14)%,与control-siRNA组(8.03±1.50)%相比,Z=-2.41,P=0.015;与空白组(8.22±1.32)%相比,Z=-2.25,P=0.019。沉默Kv1.5表达可明显下调骨肉瘤中Cyclin A、Cyclin D1、Cyclin E、Bcl-2和Bik基因的表达,同时上调p21、p27、Bax、Bcl-XL和Caspase-3基因的表达,与对照组相比,P值均<0.05。结论 Kv1.5钾离子通道参与了骨肉瘤细胞增殖、周期和凋亡的过程,其作用机制可能与调控周期依赖激酶和Bcl-2家族的相关因子有关。

Kv7钾离子通道在血管平滑肌中的表达及功能

KCNQ基因(KCNQ1～5)编码的电压门控型Kv7钾离子通道广泛存在于心肌细胞(Kv 7.1)和神经系统(Kv 7.2～7.5),在调节神经兴奋性和心肌动作电位方面发挥着重要的作用。近来,KCNQ基因被发现高表达于血管平滑肌细胞并在调节血管收缩中发挥着重要的作用。该文将对目前Kv7钾离子通道在血管平滑肌细胞中的表达、功能及Kv7钾离子通道开放剂对高血压的潜在治疗作用的证据进行总结。

口腔扁平苔藓组织中HERG1和Kv3.4钾离子通道蛋白的表达

目的:研究钾离子通道蛋白HERG1、Kv3.4在口腔扁平苔藓(oral lichen planus,OLP)中的表达及意义。方法:采用免疫组织化学SP技术检测20例OLP和16例正常口腔黏膜(normal oral mucosa,NOM)组织中HERG1及Kv3.4的表达。结果:HERG1和Kv3.4在NOM、非糜烂型OLP组织表达阴性或基底层有少量表达;在糜烂型OLP基底层、棘细胞层及颗粒层呈阳性表达;HERG1、Kv3.4在OLP组织的表达均高于正常组织(P<0.05),且糜烂型OLP中的表达高于非糜烂型OLP(P<0.05);在OLP中HERG1与Kv3.4的表达呈正相关(P<0.05)。结论:HERG1、Kv3.4可能与OLP的发生发展有关。

口腔鳞状细胞癌组织中HERG1、Kv3.4钾离子通道蛋白的表达

目的:研究口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)组织中HERG1和Kv3.4钾通道蛋白的表达情况,分析后者在口腔黏膜癌变中可能的作用机理。方法:S-P法免疫组织化学染色技术检测16例人正常口腔黏膜(normal oral mu-cosa,NOM)和30例人OSCC组织中HERG1和Kv3.4的表达情况。结果:HERG1和Kv3.4在NOM组织上皮细胞的基底层少量表达,二者在OSCC组织中的表达均高于正常组织(P<0.05),且二者的表达呈正相关(P<0.05)。结论:HERG1和Kv3.4钾通道蛋白可能参与到口腔黏膜癌变过程中;在OSCC中二者的表达呈正相关,联合检测这两个指标将可能为OSCC的提供新的临床诊疗靶点。

酸中毒时心脏克隆钾离子通道Kv1．4的动力学特性

目的：探讨心脏克隆钾离子通道Kv1．4的C型失活(Kv1．4△N)在非洲蟾蜍卵母细胞上表达后的动力学特性以及酸中毒时的改变。方法：将Kv1．4△N cRNA(最大体积为50 n1)注入非洲爪蟾的卵母细胞内,于18℃孵育16h以上。电极采用两步法拉制,微电极由1．5 mm口径的电极拉制。电极内充3M KCl,电阻0．5～1．0MΩ。采用双微电极电压钳制法(two electrode voltage clamp,TEV)在室温下(20～24℃)记录电流。结果：与正常pH时相比,酸性环境下,Kv1．4△N的峰电流减小,在pH7．4时通道在去极化至-40mv激活,而pH 6．8时为-30mv激活；通道在pH 7．4时最大失活为0．384±0．072,而在pH6．8时为0．197±0．013；在pH6．8时通道复活减慢(P＜0．05)。结论：酸中毒导致通道电流减小,并且使通道失活加快和恢复减慢。

钾离子通道相互作用蛋白与Kv4

钾离子通道为心肌复极的主要离子通道,其中构成Ito的Kv4主要存在于左心室外膜下心肌。但体外表达研究表明,Kv4通道电流与体内存在的Ito性质并不一致,这表明还存在其他一些辅助亚单位与Kv4共同构成Ito,其中一类最重要的β亚单位为钾离子相互作用蛋白(KChIPs)。KChIPs为一类钙离子结合蛋白,现已发现4种KChIPs基因。KChIPs与Kv4在体外共同表达时,KChIPs可增加Kv4在细胞膜上的表达,减慢失活以及加速复活,这样使产生的电流接近于体内存在的心室Ito。

Kv7(KCNQ)钾离子通道对中枢单胺能神经传递的调控

KCNQ基因编码5种Kv7钾离子通道亚型(Kv7.1-Kv7.5),其中4种(Kv7.2-Kv7.5)表达于中枢神经系统内。神经元Kv7通道参与突触前后神经递质的调节,激活Kv7通道能够降低神经元兴奋性,减少单胺类神经递质释放,Kv7通道开放剂为单胺类神经元过度兴奋所致疾病(如精神分裂、焦虑、药物滥用等)提供了新的治疗方案,该文将针对Kv7通道在单胺类神经系统内的表达、功能及Kv7通道开放剂在治疗神经元过度兴奋所致疾病中的作用进行总结。

孔道关键氨基酸残基对电压门控钾离子通道Kv2.1和Kv2.2离子选择性的调控

哺乳动物电压门控钾离子通道在膜电位维持以及介导神经元和肌肉兴奋性方面发挥了关键性的作用,与多种神经和心血管疾病密切相关.本研究主要运用点突变方法和膜片钳技术探究W366,Y376以及W374,Y384之间的氢键对哺乳动物大鼠Kv2.1和Kv2.2通道结构和功能的影响.实验证明破坏该氢键会导致通道丧失钾离子通透能力,而主要通透钠离子.

癫痫持续状态后大鼠海马区钾离子通道Kv1.3的表达研究

目的研究氯化锂-匹罗卡品致癫痫持续状态(status epilepticus,SE)后大鼠海马区钾离子通道Kv1.3的表达及分布变化,探讨钾离子通道Kv1.3与癫痫发作的相关性。方法 48只健康雄性sprague-dawley大鼠随机平分为实验组和对照组,每组继续随机分为6 h、1 d、2 d和3 d 4个观察时间点亚组(n=6)。通过大鼠脑电监测记录大鼠脑电变化情况,通过尼氏染色观察脑组织病理改变,采用免疫组织化学染色和Western-blot方法检测各时间点大鼠海马区Kv1.3的表达及分布变化。结果 (1)脑电监测:正常大鼠脑电图表现为波幅较均匀一致的α波,痫性发作后开始出现慢波、棘波,波幅、节律不规则,SE过程中表现为长程的棘波活动。(2)尼氏染色:SE后6 h未发现明显形态学及神经元数量改变;SE后1 d,海马区神经元结构松散,神经元数量减少;SE后2 d、3 d,海马区神经元进一步减少,且出现神经元肿胀、变形、尼氏小体减少甚至消失。(3)免疫组织化学染色和Western-blot检测:SE后2 d,Kv1.3在海马CA_3和CA_1区表达较对照组明显减少(P<0.05)。SE后6 h、1 d、3 d,Kv1.3在海马CA_3和CA_1区表达较对照组无明显变化(P>0.05)。SE后6 h、1 d、2 d、3 d,Kv1.3在海马DG区表达较对照组无明显差异(P>0.05)。结论 Kv1.3的表达下调可能与癫痫发作相关。

依普利酮对慢性心衰患者免疫应答的改变及对CD4^+CD25^+ Treg细胞Kv1.3钾离子通道的影响

目的通过观察慢性心力衰竭(Chronic heart failure,CHF)患者外周血免疫因子、Th17/Treg比例及CD4^+CD25^+调节性T细胞(regulatory T cells,Treg)电压依赖性Kv1.3钾离子通道电流的变化,为探究心力衰竭发生、发展的免疫学机制提供一定理论依据。方法密度梯度磁性分选Treg细胞后使用流式液相多重蛋白定量技术(Cytometric Bead Array,CBA)测定CHF组与正常对照组外周血血浆中IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-17A、TNF、IFN-γ荧光强度(Mean fluorescence intensity,MFI);流式法检测CHF组与正常对照组全血中Th17/Treg比例的变化;使用ELISA法测定TGF-β、IL-10的浓度;膜片钳实验分4组:Psora-4组、CHF组、正常对照组、CHF+EPL组。Psora-4组使用Kv1.3通道阻断剂Psora-4灌流正常对照组细胞,CHF组与正常对照组细胞不做干预直接检测,CHF+EPL组使用依普利酮(eplerenone,EPL)灌流CHF患者Treg细胞,通过全细胞膜片钳技术记录各组Treg细胞Kv1.3钾离子通道的电流变化。结果 CHF组IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-17A、TNF、IFN-γ的MFI明显强于正常对照组(P<0.05);Th17/Treg比例有统计学差异:CHF组vs正常对照组[(2.97±0.86)vs(0.95±0.12)],(P<0.01);CHF组TGF-β、IL-10的浓度明显大于正常对照组(P<0.01);Psora-4组Treg细胞Kv1.3钾离子通道电流密度峰值较正常对照组明显减小[(35.6±3.51)vs(106.11±10.47)]pA/pF,(P<0.01);CHF组外周血Treg细胞Kv1.3钾离子通道电流密度峰值较正常对照组明显增大[(259.57±19.07)vs(106.11±10.47)]pA/pF,(P<0.01);CHF+EPL组CD4^+CD25^+ Treg细胞Kv1.3钾离子通道电流密度峰值较CHF组明显减小[(41.21±3.61)vs(259.57±19.07)]pA/pF,(P<0.01)。结论 CHF组较正常对照组各免疫因子明显增多,Th17/Treg细胞比例变高,CD4^+CD25^+ Treg细胞Kv1.3钾离子通道电流密度增大且依普利酮可降低心衰组电流密度,提示Kv1.3钾离子通道可能参与慢性心力衰竭的发生和发展。

缬草提取物8-羟基松脂醇苷对Kv1.5钾通道电流的影响

目的探讨缬草提取物8-羟基松脂醇苷对Kv1.5钾通道电流的影响。方法以转基因Kv1.5HEK293细胞为受试对象,采用膜片钳技术观察10,30μmol.L-18-羟基松脂醇苷对转基因Kv1.5HEK293细胞电流的影响。结果 8-羟基松脂醇苷浓度依赖性减少Kv1.5HEK293细胞电流,电流值从(148.3±13.0)PA/PF分别降至(109.4±4.4)PA/PF和(78.6±11.3)PA/PF,抑制率分别为28.5%和37.1%。结论 8-羟基松脂醇苷对转基因Kv1.5 HEK293细胞电流有抑制作用,且呈浓度依赖性,可以部分解释缬草抗心律失常作用机制。

体内心肌缺血微环境下大鼠骨髓间充质干细胞钾离子通道的表达

目的动态观察在体内心肌缺血微环境下,大鼠骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)向心肌细胞分化过程中主要钾离子通道的分化表达。方法采用左冠状动脉前降支(left anterior descending coronary artery,LAD)结扎术建立大鼠急性心肌梗死(myocardial infarction,MI)模型(n=60),将绿色荧光蛋白(green fluorescent pro-tein,GFP)标记的MSCs,心外膜下注射移植到心肌梗死周边区;免疫荧光染色观察移植后3d(MI-3d组)、5d(MI-5d组)、7d(MI-7d组)、9d(MI-9d组)MSCs的存活情况及其主要钾离子通道(Kv1.4、Kir2.1、Kv4.3、Kca1.1)蛋白的表达;应用激光捕获显微切割技术分离以上各组心肌组织中GFP标记的MSCs群,应用Real-time PCR测定其Kv1.4、Kir2.1、Kv4.3、Kca1.1的mRNA表达。结果免疫荧光染色观察到移植的MSCs于移植后第3天开始持续表达Kv1.4、Kir2.1、Kv4.3,不表达Kca1.1,于移植后第9天几乎未观察到MSCs;Real-time PCR结果显示移植后3、5、7d,移植的MSCs上Kv1.4和Kir2.1表达呈逐步增多趋势,差异具有统计学意义(P<0.05),Kv4.3的表达无此变化趋势,但高于未移植MSCs,未见明显差异。结论移植的MSCs在大鼠体内心肌缺血微环境下向心肌细胞分化的过程中能够表达部分钾离子通道表型,但其不能长时间、有效的存活。

Kv1.5钾通道与心房颤动

心房颤动是最为常见的心律失常之一。尽管目前有很多药物正应用于心房颤动的治疗,如多非利特、胺碘酮、索他洛尔、普罗帕酮、氟卡尼等,但是人们仍然希望得到一种更为安全有效的抗心律失常药物。理想的治疗心房颤动的药物应是具有高度的心房肌细胞选择性,可以终止或延缓心房颤动的发生,而没有延长Q-T间期或负性肌力的作用。电压门控钾离子通道Kv1.5被认为是实现心房高度选择性理想的药物作用靶点。临床及动物研究证实,Kv1.5钾通道是心房电重构的基础,其阻滞剂可以选择性延长心房有效不应期而终止心房颤动。本文旨在对Kv1.5钾通道的历史、结构、功能和最新的一些阻滞剂做一综述。