Astrocytic Kir4.1 potassium channels as a novel therapeutic target for epilepsy and mood disorders

Astrocytic Kir4.1 channels and spatial potassium buffering：Astrocytes play a crucial role in maintaining the structural and functional integrity of the brain,which includes formation of the blood-brain barrier,maintenance of water and ion homeostasis,metabolism of neurotransmitters and secretion of various neuroactive molecules.

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-1β促进星形胶质细胞增殖并下调Kir4.1的表达

目的探讨白细胞介素1β(IL-1β)对星形胶质细胞增殖及其内向整流性钾离子通道4.1(Kir4.1)表达的影响。方法体外培养新生SD大鼠大脑皮层星形胶质细胞;用IL-1β或者和白细胞介素1受体拮抗剂(IL-1Ra)处理培养的星形胶质细胞,流式细胞术检测IL-1β对星形胶质细胞细胞周期的影响;荧光定量PCR检测IL-1β对星形胶质细胞Kir4.1 mRNA表达的影响;Western blot法检测IL-1β对星形胶质细胞Kir4.1蛋白表达的影响。结果 IL-1β可以以剂量和时间依赖的方式促进星形胶质细胞的增殖。用10 ng/m L的IL-1β处理星形胶质细胞24 h后,Kir4.1 mRNA和蛋白的表达均下降,IL-1Ra可以有效对抗由IL-1β引起的Kir4.1 mRNA和蛋白的表达下降;Kir4.1 mRNA和蛋白的表达下调也能因IL-1β的去除而部分被恢复。结论 IL-1β可以促进星形胶质细胞的增殖,IL-1β是影响星形胶质细胞Kir4.1表达的关键因素。

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。

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。

葛根素对大鼠心肌细胞离子通道的影响

目的探讨葛根素对大鼠心肌细胞离子通道的影响及其抗心律失常的电生理学机制.方法采用Langendoff胶原酶灌注加浸泡法分离大鼠心室肌细胞,据不同细胞外灌流液将实验分5组对照组;葛根素1.2,2.4,4.8和9.6mmol/L组.分别用膜片钳全细胞记录各组内向整流钾通道(Ik1)、瞬时外向钾通道(Ito)的电流.结果在500ms去极化的实验条件下,葛根素使不同去极化水平时的Ik1瞬间电流及稳态电流均明显下降.随着药物剂量的增加,这种抑制作用也增强.结论葛根素对大鼠心肌细胞离子通道的作用主要是抑制Ik1,且抑制呈浓度依赖性.

水通道蛋白4和内向整流性钾通道4．1在星形细胞瘤组织中的共定位及表达差异

目的:观察水通道蛋白4(aquaporin4,AQP4)与内向整流性钾通道4.1(inward rectifying potassium channel 4.1,Kir4.1)在人不同病理级别星形细胞瘤组织中的共定位现象及其二者的表达差异,探讨星形细胞瘤增殖、生长的病理机制。方法:共收集人不同病理级别星形细胞瘤标本50例。采用石蜡切片HE、激光共聚焦和Western blot分析,以肿瘤周围相对正常脑组织作为对照,观察AQP4与Kir4.1的共定位及其蛋白表达差异。结果:AQP4和Kir4.1在人不同病理级别星形细胞瘤组织中并没有完全共定位;与正常脑组织相比,人星形细胞瘤组织Kir4.1表达上调,并随着星形细胞瘤病理级别的升高表达增强。而AQP4在低级别肿瘤组织中却表达减弱,在高级别肿瘤组织中表达又逐渐增强。结论:AQP4和Kir4.1在各级别肿瘤组织中没有完全共定位,二者的蛋白含量与肿瘤病瘤级别相关,并表现出不同的变化规律,提示二者在肿瘤组织水与离子平衡的维持中可能具有不同的作用。

心肌内向整流钾通道激动剂抑制异丙肾上腺素所致大鼠心室重构

目的:观察和探讨内向整流钾通道(Ⅰ_(K1))激动剂盐酸扎考必利(zacopride,Zac)对异丙肾上腺素(isoproterenol,Iso)所致心室重构的影响及作用机制。方法:SD大鼠随机分为正常对照组、Iso模型组、Zac干预组、Zac+氯喹干预组和卡托普利阳性对照组。腹腔注射异丙肾上腺素3 mg/kg,每天1次,连续给药10 d,观测各组全心质量/体质量比和左心室质量/体质量比。用全细胞膜片钳技术检测大鼠心室肌细胞电压门控钙电流(Ⅰ_(Ca-L))、静息膜电位(RMP)及动作电位时程(APD)的变化。选用新生1~3 d的SD乳鼠,用0.08%胰蛋白酶和0.04%Ⅱ型胶原酶消化心脏组织,经差速贴壁法和5-溴脱氧尿嘧啶核苷纯化心肌细胞后随机分成正常对照组、Iso模型组、Zac干预组、Zac+BaCl_2干预组和Zac+氯喹干预组,培养24 h后用激光共聚焦显微镜检测心肌细胞内游离钙离子浓度。结果:Iso模型组与正常对照组比较,全心肥厚指数、左心室肥厚指数明显增加,膜片钳结果提示RMP减小APD明显延长;Zac干预组明显抑制心肌肥大,并增大RMP,缩短APD。同时应用低剂量Ⅰ_(K1)抑制剂氯喹可明显抑制Zac的抗心室重构作用,并逆转Zac对RMP和APD影响。在乳鼠心肌细胞,Iso可使细胞表面积增大,细胞内[Ca^(2+)]_i增高;Zac干预后细胞形态恢复至正常或接近正常水平,并显著减轻钙超载。Ⅰ_(K1)阻断剂BaCl_2和氯喹可阻断Zac的效应。结论:Ⅰ_(K1)选择性激动剂Zac明显抑制异丙肾上腺素所致的心室重构,其机制可能为增强Ⅰ_(K1),进而增大RMP,缩短APD,从而阻断心肌细胞内钙超载依赖的信号通路。

扎考比利改善压力超负荷致大鼠心室重构的作用

目的:研究扎考比利(zacopride,ZAC)对腹主动脉缩窄所致大鼠压力超负荷性心室重构的改善作用。方法:通过腹主动脉缩窄构建大鼠压力超负荷心室重构模型,预防性给予ZAC、氯喹(chloroquine,Chlor)及ZAC+Chlor。连续给药8周,超声心动图评价心功能;计算心重/体重比(HW/BW)和左心室/体重比(LVW/BW);左心室心肌组织HE染色;透射电镜观察心肌细胞超微结构;Western blot检测大鼠心肌组织内向整流钾通道(IK1)蛋白表达;RT-PCR法检测心肌组织Kir2.1的mRNA表达。结果:与模型(vehicle)组相比,ZAC组大鼠心功能明显改善,LVEDS和LVEDD明显降低(P <0.05),LVEF和LVFS显著升高(P <0.01),HW/BW和LVW/BW显著降低(P <0.05),心肌肥大程度降低,心肌细胞横断面积明显减小(P <0.01),心肌超微结构明显改善。Chlor明显阻断了ZAC对腹主动脉缩窄所致压力超负荷大鼠心室重构的保护作用。与vehicle组相比,ZAC组大鼠心肌组织IK1蛋白表达和Kir2.1的mRNA显著升高(P <0.01)。结论:心肌IK1激动剂ZAC显著减轻大鼠左心室压力超负荷诱发的心室重构。

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。

牛磺酸镁对缺氧/复氧致大鼠心肌细胞内向整流钾通道异常的影响

目的观察牛磺酸镁配合物(taurine magnesium coordi-nation compound,TMCC)对缺氧/复氧损伤所致大鼠心肌细胞异常内向整流钾通道电流(Ik1)的影响。方法采用Lan-gendorff逆行主动脉灌流酶溶液消化法急性分离大鼠单个心肌细胞,在电压钳模式下,应用全细胞膜片钳技术记录不同浓度TMCC对正常细胞和不同浓度TMCC及胺碘酮对缺氧/复氧模型细胞内向整流钾通道电流Ik1的变化。结果不同浓度TMCC对正常大鼠心肌细胞的Ik1无明显性影响。缺氧/复氧能使Ik1内向电流峰值从(-13.05±1.43)pA.pF-1降至(-6.94±0.59)pA.pF-1(n=6,P<0.01),内向电流曲线上移。与缺氧/复氧组相比,TMCC(100、200、400μmol.L-1)可使减小的内向电流峰值分别恢复为(-7.21±0.79)pA.pF-1、(-7.28±0.22)pA.pF-1、(-10.96±0.78)pA.pF-1(n=6,P<0.01),24.24μmol.L-1胺碘酮使其恢复为(-8.80±0.97)pA.pF-1。TMCC(100、200、400μmol.L-1)和胺碘酮均可使上移的内向电流曲线下移。缺氧/复氧使大鼠心肌细胞Ik1外向电流峰值从(2.43±0.32)pA.pF-1降至(1.31±0.28)pA.pF-1,I-V曲线下移。与缺氧/复氧组相比,TMCC(100、200、400μmol.L-1)可使减小的外向电流分别恢复为(0.90±0.14)pA.pF-1、(1.84±0.46)pA.pF-1、(2.36±0.40)pA.pF-1、24.24μmol.L-1胺碘酮使其恢复为(2.16±0.69)pA.pF-1。TMCC(100、200、400μmol.L-1)和胺碘酮均可使下移的外向电流曲线上移。结论 TMCC对正常心肌细胞Ik1无影响,但能恢复缺氧/复氧减小的Ik1内向电流和外向电流峰值。提示TMCC对Ik1的作用可能是其发挥抗心律失常的机制之一。

心肌肽素对豚鼠心室肌细胞内向整流钾电流的影响

目的研究心肌肽素对豚鼠心室肌细胞内向整流钾电流(IK1)的影响,探讨心肌肽素抗心律失常的作用机制。方法用急性酶解法分离豚鼠心室肌细胞,用标准的全细胞膜片钳技术,观察不同浓度的心肌肽素对内向整流钾电流的影响。结果在测试电压100mV的条件下,观察豚鼠心室肌细胞IK1内向电流对心肌肽素的影响。10μg/ml心肌肽素使IK1从给药前21.0±6.3pA/pF降低到给药后18.4±5.4pA/pF(P<0.05),抑制率为(20±3)%。50μg/ml心肌肽素使IK1从给药前22.8±5.5pA/pF降低到给药后16.0±3.8pA/pF(P<0.01),抑制率为(32±6)%。50μg/ml心肌肽素没有改变IK1的电流密度电压曲线形态。结论心肌肽素抑制豚鼠心室肌细胞IK1,可能是其抗心律失常作用的机理之一。

ATP敏感钾通道的研究进展

ATP敏感钾通道(KATP)是一组将细胞膜电活动与细胞代谢联系在一起的重要通道.该通道是由磺酰脲受体(SUR)和内向整流钾通道(KIR6x)亚单位组成的异源四聚体(SUR/KIR6x)4.SUR与KIR6x基因在染色体上配对存在.KIR6x亚单位形成通道的电流孔道,SUR使通道对磺酰脲类药物、钾通道开放剂和Mg2+NDPs等调节因子敏感.不同亚型KATP通道特性由SUR与KIR6x亚单位组成决定.KATP通道门控受[ATP]i和[ADP]i调节,膜磷脂(PIPs)抑制通道对ATP的敏感性,细胞磷酸转移系统也参与ATP/ADP对通道的调节机制;磺酰脲类复合物(SUs)抑制KATP通道,钾通道开放剂(KCOs)激活KATP通道;G蛋白以及PKA、PKC、PKG等信使物质也参与通道的调节.KATP通道对胰岛素的分泌、心肌缺血预适应以及血管的张力起重要调节作用.

细胞外Ba^(2+)对双基因内向整流钾通道的阻断作用

目的 :研究 Ba2 +对非洲爪蟾卵母细胞表达的双基因内向整流钾通道 (IRK1- T)的阻断作用。方法 :采用双微电极电压钳 (TEV)法。结果 :细胞外 Ba2 +浓度分别为 1,3,10和 10 0μmol/ L ,K+浓度为 90 mm ol/ L ,可见 Ba2 +的阻断作用对 IRK1- T的瞬间电流 (施加电压后 1m s)具有浓度依赖性、时间依赖性和电压依赖性 ;快速开通道阻断剂 Ba2 +对 IRK1- T的通道开关特性几乎无影响作用 ,IRK1- T对之不通透。三级指数拟合表明 :细胞外 Ba2 +低浓度(1和 3μm ol/ L )时 ,Ba2 +与 K+相互竞争同一结合位点 ,随着 Ba2 +浓度的增加 ,时间常数不增加但拟合的权数却浓度依赖性增加 ,所以失活过程随 Ba2 +浓度的增加越来越快 ;细胞外 Ba2 +高浓度 (10和 10 0μm ol/ L )时 ,时间常数随Ba2 +浓度的增加而减少 ,拟合的权数却浓度依赖性减少 ,失活过程也越来越快 ,说明 Ba2 +作用位点由通道的表面部位进入通道更深的地方。结论 :Ba2 +对 IRK1-

平滑肌内向整流钾通道(K_(IR))

平滑肌内向整流钾通道在维持和调节细胞膜电位中发挥重要作用,并可能成为新的治疗靶点.综述了其分子学基础、电生理特性、生理功能和调控机理等研究进展.

绞股蓝总皂甙对单个豚鼠心室肌细胞的钙、钠、钾电流及动作电位的影响

目的研究绞股蓝总皂甙（ＧＰ）对成年豚鼠单个心室肌细胞的动作电位（ＡＰ）、Ｌ－型钙通道电流（ＩＣａ）、快钠通道电流（ＩＮａ）以及内向整流钾通道电流（ＩＫ１）的影响。方法膜片钳全细胞记录。结果５０ｍｇＬ－１ＧＰ能使动作电位时程（ＡＰＤ９０）由给药前的（７０８±２４）ｍｓ缩短到给药后的（３９６±１６）ｍｓ（Ｐ＜０．０１），抑制率５８．１％，动作电位幅值（ＡＰＡ）由给药前的（１２１±７．２）ｍＶ降到给药后的（８６±８．６）ｍＶ（Ｐ＜０．０１），抑制率２４．１％，静息膜电位无明显影响；５～５０ｍｇＬ－１的ＧＰ能浓度依赖性阻滞ＩＣａ和ＩＮａ，但对ＩＫ１无明显影响。结论ＧＰ对缺血心肌的保护作用在于减少“钙超载”和抑制异常兴奋性的产生。

细胞外Ba^(2+)对内向整流钾通道的阻断作用

实验采用双微电极电压箝 (TEV)法研究Ba2 +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Ba2 +浓度分别为 0 ,1,3 ,10和 10 0 μmol/L ,K+浓度分别为 10和 90mmol/L ,可见快速开通道阻断剂Ba2 +对IRK1的瞬间电流 (施加电压后 1ms)的阻断作用依赖Ba2 +、K+、时间和电压 ;但对IRK1的开关特性几乎无影响 ,IRK1对之不通透。三级指数拟合的结果表明 :细胞外Ba2 +低浓度 ( 1和 3 μmol/L)时 ,Ba2 +与K+相互竞争同一结合位点 ,随着Ba2 +浓度的增加 ,时间常数不增加但拟合的权数却呈浓度依赖性增加 ,所以失活过程随Ba2 +浓度的增加越来越快 ;细胞外Ba2 +高浓度 ( 10和 10 0 μmol/L)时 ,时间常数随Ba2 +浓度的增加而减少 ,拟合的权数却呈浓度依赖性减少 ,失活过程也越来越快 ,说明Ba2 +作用位点由通道的表面进入了通道更深的部位。上述结果提示 ,Ba2 +对IRK1的阻断存在两种不同的机制。细胞外K+浓度为 90mmol/L和Ba2 +浓度为 3 0 μmol/L时 ,Mg2 +或Mn2 +可与Ba2 +争夺结合位点 ,随着Mg2 +或Mn2 +浓度增加 ,失活过程逐渐减缓 ,Ba2 +在通道中的结合点也逐渐离开通道 ,Mg2 +能而Mn2 +不能进入通道较深处阻断通道 。

G蛋白激活的内向整流型钾通道4基因研究进展

G蛋白激活的内向整流型钾通道4(GIRK4)是G蛋白偶联内向整流型钾通道家族成员之一,由KCNJ5编码,广泛分布于哺乳动物心、脑等组织器官。近年研究发现,GIRK4基因异常表达与心房纤颤相关,而且可能与肥胖、代谢综合征等众多其他临床疾病的发生、发展密切相关,阐明GIRK4基因在临床疾病中的病理生理机制对探讨一些临床疾病新的诊治思路具有重要的开拓性意义。

细胞内pH对胆碱能受体介导的Kir3.1/3.4电流的调节

目的 研究细胞内pH对胆碱能受体介导的Kir3 1/3 4电流的调节作用。方法 应用AzideNa、KHCO3 和通过灌流直接降低细胞内 pH ,用双电极电压钳和膜片钳方法观察在蛙卵细胞中表达的Kir3 1/ 3 4钾离子通道电流的变化和M受体激活对Kir3 1/ 3 4电流调节的变化。结果 细胞内 pH降低能抑制Kir3 1/ 3 4的电流 ;Kir3 1/ 3 4对细胞内pH的敏感性介于另外两种Kir通道Kir2 1和Kir2 3之间 ,即这三种通道对细胞内 pH的敏感性依次为Kir2 3>Kir3 1/ 3 4 >Kir2 1;细胞内pH降低能够减弱M1受体激活对Kir3 1/ 3 4的抑制作用 ,加强M2 受体激活Kir3 1/ 3 4电流后的去敏作用。结论 在维持细胞静息电位方面起重要作用的Kir3 1/ 3 4通道在细胞内pH降低的情况下基础电流和M受体激活调节电流均发生了变化 ,这些变化在缺血缺氧引起的细胞 (如心肌细胞 )

内向整流钾通道阻断剂对内皮祖细胞功能的影响

目的：研究内向整流钾通道阻断剂氯化钡（Ba Cl2）和氯化铯（Cs Cl）对内皮祖细胞（EPCs）功能的影响。方法：利用密度梯度离心法体外分离大鼠骨髓单核细胞,并进行体外诱导培养。待细胞培养至3-5代时将细胞消化并等密度接种于六孔板中,待细胞融合至80%时用含2%胎牛血清的M199对其进行同步化处理,然后分组进行干预。本实验主要分两组：1Ba Cl2（100μmol/L）及其无Ba Cl2的台氏液组;2Cs Cl（1 mmol/L）及其正常对照组。依照上述分组加入阻断剂干预12 h后,检测迁移、粘附功能及基质细胞衍生因子（SDF-1）、前列环素（PGI2）基因表达的变化。此外,收集各组处理3 d后的细胞上清,用ELISA试剂盒检测上清中SDF-1的含量。并进一步通过信号通路阻断剂预先干预内皮祖细胞（EPCs）,然后重复上述处理,并用荧光定量RT-PCR检测SDF-1基因表达的变化来推测其作用机制。结果：与对照组相比,用Ba Cl2、Cs Cl处理后的EPCs迁移、粘附能力显著增强,SDF-1、PGI2基因表达量增加;ELISA检测结果显示,SDF-1分泌量较对照组明显增加。Ba2＋、Cs＋促进SDF-1分泌与e NOS信号通路有关;促进PGI2的分泌与P38信号通路相关。结论：Ba2＋、Cs＋具有促进EPCs迁移、粘附和分泌功能;SDF-1分泌增加的机制可能是通过e NOS信号通路来完成的,而PGI2与P38信号通路有关联。