中电导钙激活钾离子通道在心脑血管疾病中的研究进展

在非传染性疾病中,心血管疾病(CVD)是导致死亡的主要原因。根据2023年更新的美国心脏学会报告,2017~2020年全球心血管疾病的患病率高达48.6%[1]。在中国,CVD的患病率和死亡率逐年上升,给社会带来巨大的经济负担。因此,心血管疾病的机制研究及诊治具有重要意义。

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。

靶向钾离子通道抗肿瘤药物研究现状

越来越多证据表明肿瘤可能是一种“通道病”,许多钾离子通道基因也被证实为原癌基因,部分离子通道功能、数量异常均可能导致肿瘤的发生、发展,在肿瘤细胞周期、肿瘤免疫微环境方面都发挥重要作用,种类繁多的钾离子通道在诸多肿瘤中都可作为一个潜在的治疗靶点,能有效抑制肿瘤细胞增殖、转移等过程。通过对现有文献与资料进行查阅和分析,发现了许多药物均能通过靶向钾离子通道发挥抗肿瘤机制,故概述了四大类钾离子通道在肿瘤中的作用,总结了一部分以钾离子通道为靶点的抗肿瘤药物、抗肿瘤生物提取成分,并基于影响钾离子电流、影响钾离子通道蛋白数量表达两个方面进行了药物靶向钾离子通道发挥抗肿瘤作用的机制研究进行综述,以期为临床研究钾离子通道在肿瘤靶向治疗中提供思路。

线粒体三磷酸腺苷敏感钾离子通道在大鼠心肺复苏后急性肾损伤中的作用研究

目的 探索线粒体ATP敏感钾离子通道(mitoKATP)在大鼠心肺复苏后急性肾损伤(AKI)中的作用。方法 采用窒息法建立大鼠心脏骤停-心肺复苏模型,将50只健康成年雄性Sprague Dawley(SD)大鼠随机分为左西孟旦治疗(levo)组、mitoKATP通道激动(mito)组、肌膜KATP通道激动(sarc)组、空白对照(control)组和假手术(sham)组,每组各10只。levo组采用左西孟旦干预,mito组在左西孟旦干预的基础上予sarcKATP抑制剂HMR-1098处理,sarc组在左西孟旦干预的基础上予mitoKATP抑制剂5-HD处理。心肺复苏6 h后收集5组大鼠样本,检测大鼠血清肌酐(sCr)、尿素氮(BUN)、IL-1β、IL-6和TNF-α水平,H-E染色观察肾脏组织损伤情况,采用分光光度法检测线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ活性,免疫印迹实验检测凋亡相关蛋白cleaved caspase 3表达水平。结果 与sham组比较,control组大鼠心肺复苏6 h后sCr和BUN水平均显著升高(P值均<0.05)。与control组比较,levo组和mito组sCr、BUN水平均显著降低(P值均<0.05);而sarc组sCr和BUN水平的差异均无统计学意义(P值均>0.05)。与control组比较,levo组和mito组肾小管轻度扩张,管型明显减少;而sarc组大鼠肾组织结构变化与control组相似。levo组和mito组IL-1β、IL-6和TNF-α水平均较control组显著降低(P值均<0.05),而sarc组与control组间的差异均无统计学意义(P值均>0.05)。与sham组比较,control组肾组织cleaved caspase 3相对表达量显著增加(P<0.05);与control组比较,levo组和mito组cleaved caspase 3相对表达量均显著减少(P值均<0.05),而sarc组肾组织cleaved caspase 3相对表达量的差异无统计学意义(P>0.05)。与sham组比较,control组线粒体复合物Ⅰ、Ⅱ活性显著受到抑制(P值均<0.05);与control组比较,levo组和mito组线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ活性均显著增强(P值均<0.05),而sarc组线粒体呼吸链复合物活性的差异无统计学意义(P值均>0.05)。结论 mitoKATP开放能够抑制炎症反应,减少肾组织细胞凋亡,改善肾脏线粒体功能,缓解大鼠心肺复苏后AKI。

线粒体ATP敏感性钾离子通道开放剂调控冠心病大鼠心肌凋亡的功能及机制

目的:探讨线粒体ATP敏感性钾离子通道开放剂对冠心病大鼠心肌细胞凋亡的影响及机制。方法:将50只SD大鼠随机分为对照组、冠心病组及二氮嗪低、中、高剂量组,除对照组外,其余各组大鼠均用高脂饮食联合垂体后叶素构建冠心病大鼠模型,造模后二氮嗪低、中、高剂量组大鼠分别灌胃3,5,7 mg/kg的二氮嗪,每日给药1次,共14 d,对照组和冠心病组大鼠灌胃等体积的生理盐水。治疗14 d后,取各组大鼠心肌组织,苏木精-伊红(HE)染色检测心肌损伤,原位缺口末端转移酶标记法(TUNEL)检测心肌细胞凋亡,酶联免疫吸附法(ELISA)检测血清炎性细胞因子白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)浓度,蛋白免疫印迹法(Western Blot)检测心肌组织中Cleaved-Caspase 3、Bcl-2、Bax、磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)、蛋白激酶B(AKT)、磷酸化磷脂酰肌醇-3-激酶(p-PI3K)、磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)表达。结果:相比于对照组,冠心病组大鼠心肌损伤严重,血清TNF-α、IL-1β、IL-6显著增加,心肌细胞凋亡指数增加,Cleaved-Caspase 3和Bax表达增加,Bcl-2表达、PI3K和AKT磷酸化水平降低(P<0.05)。相比于冠心病组,二氮嗪低、中、高剂量组大鼠心肌损伤均有缓解,TNF-α、IL-1β、IL-6降低,心肌细胞凋亡指数降低,Cleaved-Caspase 3和Bax表达下调,Bcl-2表达、PI3K和AKT磷酸化水平增加(P<0.05)。结论:线粒体ATP敏感性钾离子通道开放剂二氮嗪可缓解冠心病大鼠心肌细胞损伤及凋亡,其机制为激活抗凋亡的PI3K/AKT信号通路。

电压门控性钾离子通道相关儿童遗传性癫痫的临床特征与药物疗效评价

目的分析电压门控性钾离子通道(voltage-gated potassium channels,Kv)基因变异相关遗传性癫痫的基因型—表型特点,评价不同抗癫痫发作药物(anti-seizure medications,ASMs)的疗效。方法检索PubMed数据库,纳入符合纳排标准的患儿进行分析,并根据临床表现将患儿分为“良性”、“脑病”和其他表型3类。对患儿的变异基因、临床表现、药物疗效等进行描述性统计分析,采用Logistic回归探究治疗效果的影响因素。结果纳入474例患儿的数据进行分析。不同表型间变异基因、变异来源等方面有差异。临床特征方面,不同表型间的患儿在发病年龄、合并发育迟缓等方面也有显著差异。单药治疗方面,“良性”表型的患儿最常见的治疗选择是苯巴比妥,“脑病”表型的患儿最常见的治疗选择是钠通道阻滞剂(sodium channel blockers,SCBs)类药物,SCBs单药治疗的疗效均优于其他ASMs。对接受单药治疗的患儿进行多元Logistic分析,结果显示,患儿是否合并发育迟缓及是否应用SCBs是药物治疗疗效的显著影响因素。结论“良性”表型和“脑病”表型的Kv基因变异相关癫痫患儿在基因变异、临床表型和药物选择的多个方面存在差异。SCBs可能是单药治疗此类癫痫的推荐选择。

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。

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。

小电导的钙激活钾离子通道1的真核表达及其在乳腺癌细胞增殖中的作用

目的构建重组的真核表达质粒pENTER-小电导的钙激活钾离子通道1(small conductance calcium-gated K+channel 1,SK_(Ca)1),并研究其在乳腺癌细胞密歇根癌症基金会7号(Michigan cancer foundation-7,MCF-7)中的表达;观察SK_(Ca)1的亚细胞定位;检测SK_(Ca)1在乳腺癌细胞增殖中的作用。方法从MCF-7细胞中抽提总RNA并逆转录成cDNA;以cDNA为模板扩增SK_(Ca)1基因,通过无缝克隆技术将基因片段克隆至真核表达质粒pENTER中;质粒转染MCF-7细胞后,分别用Western blot和免疫荧光实验检测SK_(Ca)1的表达及亚细胞定位,用细胞计数试剂盒8(cell counting kit-8,CCK-8)实验测定SK_(Ca)1的细胞增殖效应。结果成功构建了带有标签的重组真核表达质粒pENTER-SK_(Ca)1,并在乳腺癌细胞MCF-7中高效表达;SK_(Ca)1主要分布于细胞质和细胞核,并能促进乳腺癌细胞增殖。结论成功制备了研究SK_(Ca)1的必要工具原料并对其分子机制进行了初步探索,为深入研究SK_(Ca)1在乳腺癌细胞中的信号转导作用奠定了基础。

钾离子通道蛋白Shaker对果蝇心脏衰老的保护作用

钾离子通道在心肌细胞动作电位复极过程中起着重要作用。钾离子通道蛋白种类繁多,已知钾离子通道蛋白KCNQ和HERG/eag参与心脏动作电位的形成,调节心脏收缩节律。钾离子通道蛋白Shaker是果蝇(Drosophila)体内发现的第一个电压门控钾离子通道,维持神经元和肌肉细胞的电兴奋性,但是目前其在成人心脏功能中的作用仍不清楚。本研究以果蝇为模型,高频电刺激模拟心脏应激状态,观察钾离子通道蛋白shaker基因突变体的心衰发生率。同时,利用心脏特异性启动子hand4.2Gal4特异性敲低钾离子通道蛋白Shaker的表达;果蝇成体心脏生理学功能分析系统分析了1、3、5周龄特异性敲低钾离子通道蛋白Shaker的心脏表型。结果表明,shaker基因突变将严重影响果蝇心脏抗应激能力,表现在高频电刺激后的心力衰竭发生率显著性升高;心脏特异性敲低shaker基因导致5周龄果蝇心律失常发生率显著性增加;心脏特异性敲低HDAC3将显著降低果蝇寿命。综上所述,本研究推测钾离子通道蛋白Shaker在衰老过程中维护果蝇正常的心脏功能。

打顶对烤烟植株钾素代谢和钾离子通道基因表达的影响

【目的】定量检测打顶对烟株钾离子通道基因表达的影响,为从分子水平上研究打顶对烟草钾素营养调控机理提供理论依据。【方法】在盆栽基质培养条件下,利用实时荧光定量PCR技术检测了打顶后(1h、5h、24h和14d)烟株钾离子通道基因表达的变化,并通过酶联免疫法分析烟株内源激素的含量。【结果】与不打顶处理比较,打顶能够降低整株钾累积量,有利于钾素向叶和根中分配;能够抑制NKT1和NTORK1基因在叶中表达,诱导其在根中表达。NKT1叶中表达量高于根,NTORK1在打顶后24h内叶中表达量高于根,打顶后14d根中表达量高于叶。根中钾离子通道基因表达是调控根系钾素累积和决定地上部K+浓度的关键。打顶有利于K+从根系细胞质膜中流出,导致由根系向地上部运输的K+减少,从而使烟叶中钾累积量降低。打顶对钾离子通道基因表达的调控作用与烟株内源激素水平变化有关,打顶后叶中IAA含量降低,根中IAA含量增加,其中14d时根中IAA比不打顶处理增加了140.7%。【结论】打顶后烟株内源激素水平变化可能是调控钾离子通道基因表达的主要原因,而钾离子通道基因表达的变化直接影响着烟株体内钾素累积和分配。

葛根素对豚鼠心室肌细胞钾离子通道的影响

目的 :观察葛根素对豚鼠单个心室肌细胞钾离子通道的影响。方法 :采用内面向外膜片钳单通道记录技术。结果 :葛根素 2 0 μmol/L ,4 0 μmol/L ,80 μmol/L对单个心肌细胞钾离子通道的开放概率 (P0 )有抑制作用 ,在 80μmol/L时 ,P0 值从 0 .86 7± 0 .13降至 0 .0 19± 0 .0 1,与用药前比较有显著差异 (n =5 ,P <0 .0 1)。结论

林烟草钾离子通道基因NKT6的克隆与表达定位分析

Shaker家族钾离子通道在植物钾的吸收转运及其他生命过程中发挥重要作用。本研究利用同源克隆的策略从林烟草中获得一个Shaker家族钾离子通道基因,命名为NKT6(GenBank登录号为KC310448)。该基因cDNA序列全长2 317 bp,编码由681个氨基酸组成的蛋白,该蛋白与Shaker家族其他成员具有较高同源性。NKT6基因组CDS序列共含有11个外显子、10个内含子。系统进化树分析表明,NKT6蛋白是Shaker家族Group II的成员之一。荧光定量PCR分析发现,NKT6的表达量在林烟草的茎和腋芽中最高,其次在萼片、叶、花中,在根中最低。亚细胞定位结果表明,NKT6主要定位于细胞膜和核膜附近的内质网上。干旱与外源ABA胁迫处理后,NKT6的表达量均呈下降趋势。推测NKT6可能在林烟草气孔开放中发挥作用。

烟草钾离子通道研究进展

K+通道是烟草吸收K+的重要途径之一。近年来,已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离到多种K+通道基因。笔者从K+通道基因类型、K+通道基因的克隆与功能、K+吸收机制和K+通道分子调控技术等方面综述了烟草K+通道研究现状与进展。对应用生物工程技术改良烟草的钾营养性状进行了讨论,并对利用现代生物技术手段提高烟叶含钾量进行了展望。

宫颈癌中Eag1钾离子通道的表达以及缺氧对其的调控作用

目的研究不同病变宫颈组织中Eag1表达情况以及缺氧对宫颈癌Hela细胞膜上Eag1钾离子通道表达的影响。方法采用免疫组化、免疫荧光和RT-PCR法,检测不同病变宫颈组织和宫颈癌Hela细胞中Eag1蛋白的表达情况,以及不同缺氧时间和缺氧浓度对Hela细胞中Eag1 mRNA表达的影响。结果免疫组化结果表明,宫颈上皮内瘤变组织中Eag1蛋白的表达明显高于正常组,宫颈癌组织中Eag1的表达明显高于宫颈上皮内瘤变组;Eag1的表达随临床分期的增高而增加;与病理分级无明显相关性。免疫荧光、RT-PCR结果表明,正常培养的宫颈癌Hela细胞中即有Eag1表达;其表达随缺氧程度加深及缺氧时间的延长明显增强。结论Eag1钾离子通道蛋白有可能成为新的早期筛查和判断宫颈癌生物学行为的诊断指标。Eag1在宫颈癌Hela细胞缺氧感受中起重要的作用。

15-HETE对缺氧兔肺动脉平滑肌钾离子通道的影响(英文)

用肺动脉环和全细胞膜片钳技术研究15-羟化二十烷四烯酸(15-HETE)对缺氧兔肺动脉平滑肌钾离子通道的影响。新出生的幼兔分两组,一组放入吸氧分数为0.12 的低氧舱内;另一组保持正常氧环境。9 d 后, 称重、取肺动脉进行细胞培养并制作肺动脉环。分别加入4-氨基吡啶(4-aminopyridione, 4-AP)、四乙胺(tetraethylammonium, TEA)、glyburide(GLYB)三种特异性钾离子通道阻断剂, 观察15-HETE 对兔肺动脉平滑肌钾离子通道的作用变化,同时采用全细胞膜片钳测定钾电流。结果显示: 5 mmol/L 4-AP 阻断KV通道后可以抑制15-HETE 诱导的缺氧兔肺动脉收缩;TEA和GLYB 分别阻断大电导型钙激活钾通道(BKCa)和KATP通道后并不影响15-HETE诱导的缺氧兔肺动脉收缩; 15-HETE可降低兔肺动脉平滑肌细胞钾电流幅度。上述结果提示: 缺氧兔肺动脉中,15-HETE阻断电压依赖钾通道(KV通道), 引起膜去极化, 可能是缺氧性肺血管收缩的机制之一。

烟草钾离子通道及转基因烟草抗逆性的研究进展

钾离子通道蛋白是烟株吸收土壤中钾离子的重要通道蛋白,能明显改善烟草的品质和提高烟株的抗逆性,因此研究转钾离子通道基因烟草具有广阔的应用前景。采用载体介导法和DNA直接摄取法等向烟草中导入高效吸收积累型钾离子通道基因,烟株的吸钾量明显增加,而且烟株的抗逆性也显著增强,因此转钾离子通道等相关抗逆基因已经成为改良烟草抗逆境胁迫的新途径。笔者对烟草钾离子通道、转化方法以及烟草转相关抗逆基因的研究现状及进展进行综述,为建立烟草钾高效和抗逆体系提供参考。

烟草钾离子通道基因NtTPK的克隆及表达分析

采用同源克隆的方法对烟草品种K326中的一个钾离子通道基因NtTPK进行了研究,该基因序列全长1 317 bp,编码438个氨基酸。实时荧光定量PCR结果表明,该基因在茎中的表达量最高;在低钾处理24 h后该基因表达量最低;200 mmol·L^(-1)NaCl处理24 h后该基因表达量最高;在烟草打顶7 d后,该基因在叶和根中的表达量达到最高。这些结果为进一步研究该基因的功能提供了一定理论基础。

电针内关穴对心肌缺血ASIC3^(-/-)小鼠瞬时外向钾离子通道相关蛋白表达的影响

目的:探讨电针内关穴对心肌缺血ASIC3基因敲除(ASIC3^(-/-))小鼠心肌细胞瞬时外向钾离子通道相关蛋白Kv1.4、Kv4.2、Kv4.3及KCh IP2表达的影响。方法:ASIC3^(-/-)小鼠36只,随机分为空白组、模型组、内关组、列缺组、足三里组和非经非穴组,每组6只,皮下注射异丙肾上腺素建立心肌缺血模型。检测小鼠电针治疗前后心电图T波电压的变化,Western blot检测Kv1.4、Kv4.2、Kv4.3和KCh IP2蛋白表达量。结果:治疗后,与模型组相比,内关组、列缺组和足三里组小鼠T波电压和蛋白表达量均有所回升(P<0.05),其中内关组优于列缺组及足三里组(P<0.05);非经非穴组与模型组之间无明显差异(P>0.05)。结论:电针内关穴、列缺穴和足三里穴均可提升心肌缺血ASIC3^(-/-)小鼠心肌细胞瞬时外向钾离子通道相关蛋白的表达,且心包经内关穴的针刺效应优于列缺穴和足三里穴。

人胃癌SGC7901细胞膜钾离子通道的特性

目的 研究人胃癌细胞系 SGC790 1细胞膜钾离子通道特性 .方法 以人胃癌细胞系 SGC790 1为研究对象 ,采用穿孔膜片钳全细胞记录法 .结果 人的胃癌 SGC790 1细胞系的静息膜电位为 (- 32 .2± 2 .2 ) m V,在钳制电压 - 40 m V,阶跃电压在 - 80～ +80 m V,记录到一种跨膜电流 ,该跨膜电流具有电压依赖、外向整流特性 ,该电流在延迟 2 5 ms后最大激活 ,80 0 m s内不失活 ,翻转电位在 - 6 0～ - 40 m V,能被已知的钾通道的阻断剂 4- AP或 TEA阻断 .结论 在人胃癌SGC790 1细胞系细胞膜上存在延迟整流钾离子通道 .