第三节钠，钾通道阻滞剂Sodium and Potassium
Channels Blockers
4 循环系统药物
一、钠通道阻滞剂
?抑制Na+内流
?膜稳定剂
?（Membrane-Depressen Drugs）?快通道阻滞剂
钠通道阻滞剂的应用
属Vaughan Williams抗心律失常药分类中的Ⅰ类抗心律失常药
钠通道阻滞剂(I类抗心律失常)分类
?I a类：除抑制钠离子内流外，还能抑制钾通道，
延长所有心肌细胞的有效不应期，为广谱抗心律失常药
?I b类：对钠离子内流抑制作用较弱，只是对浦
顷野纤维起作用，属窄普药，只用于室性心律失常
?I c类：抑制钠通道能力最强，能有效地抑制心
肌的自律性、传导性，延长有效不应期，在消除折返传导和冲动形成异常方面均有作用，亦属广普抗心律失常药
（一）Ia类钠通道阻滞剂
?硫酸奎尼丁Quinidine Sulfate
?从金鸡钠树皮中提取出来的生物碱
?含4个手性碳（3S,4S,8R,9S),药用品为右旋体
N N
O
HO
H
H
2
H2SO42H2O
12
3
4
5
6
7
8
9
1
，
4
，
6
，
喹尼丁结构特点
Quinidine
6
,
1
,
987
65
4
32
1
4
,乙烯基
羟甲基
甲氧基
3R, 4S, 8R ,9S ()
喹啉环基
喹核碱环
碱性氮原子
N
O
HO
H
N
H
H
硫酸喹尼丁化学名
（9S）-6′-甲氧基-脱氧辛可宁-9-醇硫酸盐二水合物（(9S)-6′-Methoxycinchonan-9-ol sulfate dihydrate）。
N N
O
HO
H
H
2
H2SO42H2O
12
3
4
5
6
7
8
9
1
，
4
，
6
，
硫酸喹尼丁应用
?心房纤颤
?阵发性心动过速
?心房扑动
（二）I b类钠通道阻滞剂
?盐酸美西律Mexiletine Hydrochloride
?原是局麻药和抗惊厥药，72年才发现其有抗心律失常作用
?用于各种室性心律失常（如早搏、心动过速，或洋地黄中毒、心梗、心脏手术所引起者）
O NH
2HCl
（三）I c 类钠通道阻滞剂
?盐酸普罗帕酮Propafenone Hydrochloride ?77年在德国用于临床，79年我国试制成功?
膜稳定作用类广普抗心律失常药
O
O N H
OH
1，3－二苯基取代的丙酮衍生物
二、钾通道阻滞剂
?广泛存在且最为复杂的一大类离子通道种类多，有几十种亚型
?钾通道抑制剂很多
?无机物Cs+（铯），Ba++，阻滞钾通道
后，能致人死亡
?动物毒素有强大的钾通道抑制作用
?如蝎毒、蛇毒、蜂毒
心肌细胞膜上钾通道作用
?属电压敏感性钾通道（延迟整流钾通道）
?心肌细胞复极化期需大量K+外流,才能形成新的静息电位
?被阻滞时，K+外流减慢，动作电位时程延长
心肌细胞膜上钾通道作用
?延长动作电位时程药（复极化抑制药）
?属Vaughan Williams抗心律失常药分类中的Ⅲ类抗心律失常药
主要学习药物（代表药物）
?盐酸胺碘酮Amiodarone Hydrochloride ?胺碘达隆?
乙胺碘呋酮
O
O
O I
I
N
. HCl
盐酸胺碘酮化学名
化学名为（2-丁基-3-苯并呋喃基）[4-[2-（二乙氨基）乙氧基]-3，5-二碘苯基]甲酮盐酸盐（(2-Butyl-3-benzofuranyl)[4-[2-(diethylamino)ethoxy]-3,5-diiodophenyl] methanone hydrochloride ）。
HCl
O
O
O
I
I
N
12
3
45
1,3
,2,1
,2
,
胺碘酮的发现
?1960s，临床上用于治疗心绞痛
?发现它对钾通道有阻滞作用
?对钠、钙通道有一定阻滞作用
?对α、β受体有非竟争性阻滞作用
?1970s作为抗心律失常药正式用于临床
?具有广谱抗心律失常作用
?可用于其它药物治疗无效的严重心律失常
盐酸胺碘酮理化性质
稳定性
－其固体闭光保存，3年不会分解
－其水溶液可发生不同程度的降解，在有机溶剂中稳定性比在水溶液中好
盐酸胺碘酮理化性质
羰基鉴别反应
－加2,4-二硝基苯肼成黄色的胺碘酮2，4-二硝基苯腙沉淀
C 2H 5OH / HClO 4
O
N O
I
I N
NH
NO 2
O 2N
O
O
O I
I
N
2，4－硝基苯肼
盐酸胺碘酮理化性质
?碘分解
?加硫酸微热、分解、氧化产生紫色的碘蒸气
吸收与代谢特点
?本品口服吸收慢，一周左右才起效?半衰期长达9.33~44天
?分布广泛，可蓄积在多种器官和组织内
?
主要代谢物为氮上去乙基产物，该代谢物亦具有相似药理活性。（Deethylamiodarone ）。
O
O
O I
I
H N
河北科技师范学院 本科毕业论文文献综述植物钾的吸收与调节 院（系、部）名称：生命科技学院 专业名称：农业资源与环境 学生姓名：高丹 学生学号：0114070105 指导教师：刘微 2010年 5 月 25 日 河北科技师范学院教务处制
摘要 钾是植物生长发育所必需的矿质元素之一。钾吸收调控在生理学及分子生物学方面已取得了很多研究成果，综述了近年来钾素的吸收、影响因素及其调控三个方面的研究进展。 关键词：钾；吸收；影响因素；调节 钾是植物生长发育所必须的矿质营养元素之一，钾离子广泛分布于植物各组织器官中，是植物体内含量最丰富的一价阳离子。钾元素在植物生长过程中起着非常重要的作用，它参与植物生长发育中许多重要的生理生化过程。钾在植物体内无有机化合物,主要以离子形态和可溶性盐存在,或者吸附在原生质表面上。植物体内钾离子浓度往往比其它离子高,而且远远高于外界环境中的有效钾浓度[1]。全世界130 亿公顷土壤中，受到养分胁迫的占22.5%，仅有10.1%是无胁迫或轻度胁迫的土壤，其中在养分胁迫中约有40%的土壤缺钾[2]。中国1/3 左右耕地缺钾或严重缺钾，在热带和亚热带地区土壤缺钾现象尤为严重[3]。而钾作为品质元素，对于提高作物产量、改善作物品质起着非常重要的作用。近几年来，钾肥价格飙升，从而使土壤缺钾成为制约中国农业生产的严重问题之一。 1 K+的生理功能 K+是植物细胞中含量最丰富的阳离子之一,对生物体具有重要的生理功能。土壤中增施钾肥能显著影响树体的生长,增加植物组织中K+ 含量,对生长的影响系数为0. 709 ,对树体整体影响系数为0. 56[4]。K+ 能促进细胞内酶的活性。细胞内有50 多种酶或完全依赖于K+ ,或受K+ 的激活,如丙酮酸激酶、谷胺合成酶、62磷酸果糖激酶等都能被K+ 激活[5]。K+ 对酶的激活同其他一价阳离子一样都是通过诱导酶构象的改变,使酶得以活化,从而提高催化反应的速率,在某些情况下K+ 能增加酶对底物的亲和力,K+ 对膜结合A TP酶也有激活作用,K+ 可能参与tRNA 与核糖体结合过程中的几个步骤,参与蛋白质的合成[6]。K+ 在细胞内外不同浓度的分布是形成细胞跨膜电势的一个重要原因。作为植物细胞中最丰富的阳离子,K+ 是平衡负电荷的主要阳离子因而对阴离子(如NO-3 、苹果酸根等)的长距离运输也十分重要[7]。K+ 能调节植物体的许多生理功能,如增强植物光合作用,增强植株体内物质合成和转运,提高能量代谢等。在非盐生植物中,K+ 在细胞的渗透调节中起着重要作用,如气孔保卫细胞中的K+ 与相伴随的阴离子浓度变化是引起气孔运动的主要原因[8]。 酚类物质与植物病害的关系密切,近年来国内外的研究十分活跃。酚类物质是植物重要的次生代谢物质,参与许多生理过程如氧化还原反应、木质化形成、刺激反应和对毒素活性的反应等[9]。酚类物质中的肉桂酸、香豆素、咖啡酸、阿魏酸、绿原酸等单元酚都
离子通道研究进展 陆亚宇（江苏教育学院生物系） 指导老师：戴谷（江苏教育学院生物系） 摘要：随着对离子通道研究的逐步深入, 各种研究方法都暴露出一定的局限性. 目前, 对于离子通道的研究工作进入了一个新阶段,即对不同方法的综合应用阶段,这不仅有助于人们在分子水平上认识离子通道的结构和功能的关系,也为不同领域的科学家提供了更多的合作机会.首先介绍了离子通道理论及实验研究方法, 并分析了各种研究方法综合应用的必要性,展望了这一领域的发展前景及其所面临的挑战性问题.并介绍最新的全自动膜片钳技术及其最新进展,它具有直接性、高信息量及高精确性的特点。近来在多个方面作出新的突破,如高的实验通量表现,较高的自动化程度、良好的封接质量、微量加样等。目前,该技术在以离子通道为靶标的药物研发,药物毒理测试以及虚拟药筛等方面有广阔的应用前景。全文对全自动膜片钳仪器的原理和技术细节作简单介绍。并简单介绍最新的关于K+通道在烟草中的发现，并对利用现代生物技术手段提高烟叶含钾量进行了展望。 关键字：离子通道; 实验方法; 全自动膜片钳；钾离子通道 前言： 细胞是通过细胞膜与外界隔离的,在细胞膜上 有很多种离子通道（如右图）,细胞通过这些 通道与外界进行离子交换。离子通道在许多细 胞活动中都起关键作用,它是生物电活动的基 础,在细胞内和细胞间信号传递中起着重要作 用。随着基因组测序工作的完成,更多的离子 通道基因被鉴定出来,离子通道基因约占 1 . 5% ,至少有400个基因编码离子通道。相应的 由于离子通道功能改变所引起的中枢及外周疾 病也越来越受到重视。 离子通道的实验研究最初主要来源于生理学实 验。1949～1952年, Hodgkin等发展的“电压钳 技术” 为离子通透性的研究提供技术条件。60 年代中期,一些特异性通道抑制剂的发现为离 子通道的研究提供有力武器。1976年Neher和 Sakmann发展的膜片钳技术直接记录离子单通 道电流,为从分子水平上研究离子通道提供直 接手段。80年代中期,生化技术的进步,分子生物学以及基因重组技术的发展,使人们能够分离纯化许多不同的通道蛋白,直接研究离子通道的结构与功能关系。 通道结构和功能的研究日益成为电生理学、分子生物学、生物化学、物理学等多学科交叉的热点问题.对离子通道进行研究,传统的实验方法是电压钳技术、膜片钳技术等电生理学研究方法[; 传统的理论方法主要包括PNP模型和布朗动力学模型, 伴随计算机技术的迅猛发展和X 射线晶体衍射图谱技术在离子通道研究中的应用, 以及Mackinnon 等用X 射线晶体衍射技术成功解析出多个高分辨率离子通道三维空间结构,使得人们得以使用分子动力学模拟和量子化学计算等模拟在分子水平认识离子通道结构和功能的关系;随着分子生物学快速发展,又出现了定点突变技术、人工膜离子通道重建技术等实验技术手段本文中,笔者将
应用文献 IonFlux system 应用之一： hERG K +通道电流和药理学特性 简介 HERG (human ether-a go-go-related gene) K + 通道在心脏中高表达，是心肌动作电位三期快速复极化电流(IK r )的主要组成部分(Curran ‘95; Sanguinetti ‘95)。hERG 突变引起的功能缺失常伴随一些遗传性长QT 综合症(LQTS) 并且会增加发生严重的室性心律失常, 扭转性实行心动过速 (Tanaka ‘97; Moss ‘02)的风险。HERG 钾离子通道被作用于心脏或非作用于心脏的药物抑制，都被证实有非常大的可能性出现获得性药物诱导的长QT 综合症(LQTS)，甚至导致猝死(V andenberg, Walker & Campbell ‘01)。实际上，hERG 钾离子通道被抑制引起的副作用是近年来药物撤市的主要原因，因而药物作用于外源性表达于哺乳动物细胞的hERG 通道的体外效应评价已被 国际药品注册协调会议（International Conference on Harmonization ）推荐作为临床前安全性评价工作的一部分(ICHS7B Expert Working Group, ‘02)。 hERG 钾离子通道药物效应评价的金标准方法是手动膜片钳记录。然而，这种低通量、高成本的方法在大量的安全性筛选实验中非常受限制。近年来，全自动膜片钳技术发展越来越成熟，可以获得高通量的、可与手动膜片钳记录结果相媲美的数据。IonFlux? 系统结合了读板机的便捷和传统膜片钳技术的优秀性能。本文主要利用IonFlux 系统记录了在哺乳细胞中表达的hERG 电流以及一些阳性抑制剂对hERG 阻断效应的药理学特性分析。 材料和方法 细胞 实验中使用G418筛选的稳定表达hERG 通道的CHO 细胞（Millipore PrecisION? hERG-CHO Recombinant Cell Line, Cat# CYL3038）。细胞培养在含10%胎牛血清的Glutamax DMEM/F12 培养基 (Gibco, Cat# 11320) ，加有1% 青霉素-链霉素以及500 μg/mL G418。实验前至少提前24小时将细胞转移至30℃培养箱中，或传代后一直放置在30℃培养箱中。细胞密度不能超过90%。收集细胞时，使用Detachin (Genlantis, San Diego, CA, Cat# T100100)消化细胞，冲洗并轻柔吹打，最后细胞悬浮在细胞外液中，浓度为每毫升2-5百万个细胞。 溶液和化合物 细胞外液成分（ECS ）含有（mM ）：NaCl 145, KCl 4, MgCl 2 1, CaCl 2 2, HEPES 10, 葡萄糖 10，用NaOH 调pH 至7.4 。细胞内液成分（ICS ）含有（mM ）：KCl 120, HEPES 10, Na 2ATP 4, EGTA 10, CaCl 2 5.374, MgCl 2 1.75，用KOH 调pH 至7.2。 hERG 抑制剂购自Sigma 。化合物第一步全部溶于DMSO 中，制成高浓度的母液（10-50 mM ），然后按照浓度梯度和最终外液中的终浓度的倍数关系进行下一步的稀释，因而最终相应的DMSO 浓度为（0.1- 0.3%）。DMSO 溶液（0.1- 0.3%）作为阴性对照的记录始终开始于抑制剂作用之前， 且规定不能对电流幅度的影响超过10%。 Figure 1. IonFlux 高通量全自动膜片钳系统，采用“读板机”式模式，简化了工作流程、增加了实验通量。系统配有16通道和64通道两种型号，每天可以记录获取10,000 个数据点。
第四章钠通道激动剂、阻滞剂 第一节概述 钠通道的一个重要特性就是具有特异的激动剂和阻滞剂。这些激动剂和阻滞剂主要是神经毒素和作用于中枢及心脏钠通道的药物。钠通道是许多特异性天然动植物神经毒素作用的靶器。这些毒素可调节钠通道的各种功能活性，包括通道的电导、激活和失活等，进而影响电信号产生与传导过程，使动物麻痹，甚至死亡。电压门控型钠通道上至少存在7个不同的神经毒素结合靶位点（见图2-6-1）。河豚毒素（tetrodotoxin，TTX）、蛤蚌毒素（saxitoxin，STX）和芋螺毒素（conotoxin，CTX）作用于位点1，阻断通道外口，但不改变通道动力学和门控性质；蟾毒素（batrachotoxin，BTX）、木藜芦毒素（grayanotoxin ，GTX）和乌头碱（aconitine）等作用于位点2，可持续激活钠通道；北非蝎α-毒素(North African scorpion α-toxin)，海洋海葵毒素(Sea-anemone toxins, ATX)它们分别从北非蝎和海葵中分离和提炼出来的碱性水溶性多肽毒素，作用于位点3，其受体部位在通道外侧，使钠通道缓慢失活，并增强其持续激活。表2-4-1列出了电压门控性钠通道（VGSC）的毒素结合位点及生理效应。 钠通道蛋白的提纯，就是利用它与毒素选择性的结合而进行的。首先用非离子的清洁剂(detergent) 使可兴奋膜上的钠通道蛋白溶解，然后再通过选择性毒素与该蛋白结合。最后再用常规生化方法进行纯化。许多毒素对钠通道有选择性结合作用，主要工作是在神经细胞上发现的。虽然在骨骼肌细胞与心肌细胞膜上均有钠通道，而且其分子结构与神经细胞上的钠通道相似，但它们对毒素的亲和力并不相同。例如，心肌细胞钠通道对TTX的亲和力比脑及骨骼肌细胞弱100-1000 倍。 表2-4-1 电压门控性钠通道（VGSC）的毒素结合位点 结合位点神经毒素生理效应 1 河豚毒素(Tetrodotoxin ,TTX) 离子通道阻滞→抑制离子转运 蛤蚌毒素(Saxitoxin,STX) μ-芋螺毒素（μ-Conotoxins，μ-CTX） 2 藜芦定(Veratridine) 持续激活 蟾毒素(Batrachotoxin ,BTX) 乌头碱(Aconitine) 木藜芦毒素(Grayanotoxin,GTX) 3 北非蝎α-毒素(North African scorpion α-toxin) 缓慢失活; 增强持续激活 海洋海葵毒素(Sea-anemone toxins, ATX) δ-Atracotoxins 4 北非蝎β-毒素(American scorpion β-toxin) 短暂反复激活；电压依赖性激活移向更负的
离子通道与癫痫 发稿时间：2010-3-14 摘要：离子通道在调解神经元的兴奋性方面有十分重要的作用。离子通道与癫痫关系的研究日益受到重视。本文在这里着重阐述了几种目前研究较多的离子通道与癫痫的关系、离子通道基因突变与癫痫方面的研究。随着对离子通道与癫痫关系的研究，开发出许多专门针对离子通道的药物，在这里也简要介绍了这些药物的研究进展。离子通道是所有真核生物细胞维持正常生理功能必须的一大类跨膜蛋白，是大脑思维、心脏跳动以及肌肉收缩等细胞电兴奋产生和传导的基础。对于兴奋的细胞,离子通道负责其膜电位的静息和兴奋。近年来随着分子生物学和膜电钳电生理技术的发展,许多编码离子通道蛋白的基因己被克隆、表达和定性。过去几年来的研究也不断证实和发现离子通道的遗传缺陷和许多神经系统遗传性疾病和遗传易感性疾病之间有着密切的关系。癫痫是其中的疾病之一，癫痫的特征是中枢神经元兴奋性升高，其中最主要的特征是一些中枢神经元会作爆发式放电。近年来研究较多的有钠、钾、钙、氯、氢等离子通道。其与癫痫的关系现分别讨论如下。 1.钾离子通道良性新生儿家族性惊厥(Benign Familial)是一种常染色体显性遗传病,与KCNQ2和KCNQ3通道基因突变有关。KCNQ2和KCNQ3钾离子通道分别由位于染色体20q13?3的EBN1和位于8q24的EBN2表达[1]。通过对家系的研究表明,KCNQ2上的基因缺陷包括两个错义突变,两个框移突变,一个剪切位点突变。这些突变有的在碳氮末端,有的在膜孔域。而KCNQ3上的基因缺陷仅有一个在膜孔域第177位点上由甘氨酸取代缬氨酸的错义突变。这些突变会影响钾离子通道的功能,导致膜复极化时程变长,神经兴奋性增强。另外,有研究表明,KCNQ2和KCNQ3通道亚基可形成异四聚体共同参与M电流的形成[2]。M电流是一种慢激活/失活的钾电流,它在决定电活性阈值及突触传入的反应中起重要的作用。KCNQ2或KCNQ3的基因突变导致M通道的功能下降,钾离子流减少或消失,受累神经元因此可兴奋性增强,引起癫痫。KCNA1基因编码电压门控Kv1?1通道的α亚单位,它位于染色体12P13上。其突变可导致发作性共济失调Ⅰ(EAⅠ)。EAⅠ为一种遗传性小脑及周围神经电压门控性钾离子通道病。有数据表明:EAⅠ的患者患癫痫的比例高出正常人10倍[3]。说明Kv1?1为癫痫的侯选基因之一。其致病机制可能为突变亚单位对钾离子通道有负性作用,延迟了神经元的复极化,因此易化了动作电位的产生和传导,降低了癫痫的发作阈值。GIRK2突变与癫痫发作有关。在GIRK2亚单位膜孔域上的突变导致蛋白质分子构型改变,使通道失去了对钾离子的选择性,也失去了对G 蛋白βγ二聚体的敏感性,这种突变通道还可导致wv小鼠脑颗粒细胞的死亡。死亡原因为失去GIRK2介导的钾离子电流而不是非选择性的其他正电流的表达。KCNAB2基因定位在1p36上,它编码电压门控钾离子通道β亚单位蛋白Kvβ2。它与1p36缺失综合征中的癫痫表型有关。1p36缺失综合征主要表现为智力障碍并发癫痫发作、听力丧失、发育迟缓、口唇裂等。Kvβ亚单位在钾离子通道早期的生物合成、稳定及Kv1α亚单位的表达中起一定的作用。Kvβ亚单位由至少三个基因表达KC-NAB1,KCNAB2,KCNAB3。在哺乳动物的大脑中,KC-NAB2表达的Kvβ2占主导地位。所以Kvβ2表达水平的下降会减少膜的功能性钾离子通道,进而减少钾离子流,这可能会增加动作电位的时程,导致钙离子内流增多,神经递质释放增加,进一步导致神经元的过度兴奋,癫痫发作的阈值降低。[4]2钠通道和癫痫1997年,Sheaffer等发现了一个遗传性癫痫家族。这个家族的5代人共60个体中有23人患有癫痫。表现为伴有高热惊厥的癫痫综合征(general-ized epilepsywith febrile seizures plus)。Mulley等研究发现此家族的染色体19上的基因突变导致了癫痫,并且认为这个突变的基因是电压依赖性钠通道β1辅基的基因SCN1B。哺乳动物脑组织钠通道含有α和β1辅基。β1辅基是一种膜蛋白,有一个小的胞内域、一个穿膜结构和一个大的胞外域,可以调节通道开关的速率。突变导致了辅基上的一个氨基酸发生改变,使钠通道的开关速率变慢[5]。体外实验发现,人类
产品名: GSK1014802(CNV1014802)修订日期: 6/30/2016产品说明书 化学性质 产品名: GSK1014802(CNV1014802) Cas No.: 934240-30-9 分子量: 314.35 分子式: C18H19FN2O2 化学名: (2S,5R)-5-(4-((2-fluorobenzyl)oxy)phenyl)pyrrolidine-2-carbimidic acid SMILES: FC1=CC=CC=C1COC2=CC=C([C@@](N3)([H])CC[C@@]3([H])C(O)=N)C=C2 溶解性: Soluble in DMSO 储存条件: Store at -20°C 一般建议: For obtaining a higher solubility , please warm the tube at 37°C and shake it in the ultrasonic bath for a while.Stock solution can be stored below -20°C for several months. 运输条件: Evaluation sample solution : ship with blue ice All other available size: ship with RT , or blue ice upon request 生物活性 靶点 : Membrane Transporter/Ion Channel 信号通路: Sodium Channel 产品描述: GSK1014802(CNV1014802)是一种新型的钠通道阻滞剂[1][2][3]. 电压门控钠通道(Navs)是跨膜的离子通道蛋白,在细胞膜去极化时,参与Na+跨膜转运[2]. GSK1014802(CNV1014802)是一种新型的钠通道阻滞剂,同时也是一种有效的抗惊厥药.在大鼠中,GSK1014802(20 ~ 80 mg/kg,口服)呈剂量依赖性地缓解Phencyclidine(PCP) 诱导的逆转学习
基于支持向量机方法的HERG 钾离子通道抑制剂分类模型 李平2 谈宁馨2饶含兵1 李泽荣1,*陈宇综3 (1四川大学化学学院,成都610065;2 四川大学化学工程学院,成都610065; 3 Department of Pharmacy,National University of Singapore,Singapore 117543) 摘要：对human ether -a -g ò-g òrelated genes(HERG)钾离子通道(钾通道)抑制剂,计算了表征分子组成、电荷分布、 拓扑、几何结构及物理化学性质等特征的1559个分子描述符,采用Fischer Score(F -Score)排序过滤和Monte Carlo 模拟退火法相结合从中筛选与HERG 钾通道抑制剂分类相关的分子描述符.采用支持向量机(SVM)方法,分别以IC 50=1.0、10.0μmol ·L -1为分类标准,建立了三个分类预测模型.对367个训练集分子,用五重交叉验证,得到正、负样本的平均预测精度分别为84.8%-96.6%、80.7%-97.7%,其总的平均预测精度为87.1%-97.2%,优于其它文献报道结果.对97个外部测试集分子,所建三个模型的总样本预测精度在67.0%-90.1%之间,接近或优于其它文献报道结果.关键词：支持向量机;HERG 钾通道抑制剂; Monte Carlo 模拟退火法 中图分类号：O641 Classification Models for HERG Potassium Channel Inhibitors Based on the Support Vector Machine Approach LI Ping 2 TAN Ning -Xin 2 RAO Han -Bing 1 LI Ze -Rong 1,* CHEN Yu -Zong 3 (1College of Chemistry,Sichuan University,Chengdu 610065,P.R.China ;2College of Chemical Engineering,Sichuan University, Chengdu 610065,P.R.China ;3Department of Pharmacy,National University of Singapore,Singapore 117543) Abstract ：We calculated 1559molecular descriptors including constitutional,charge distribution,topological,geometrical,and physicochemical descriptors to characterize the molecular structure of human ether -a -g ò-g òrelated genes (HERG)potassium channel inhibitors.A hybrid filter/wrapper approach combing the Fischer Score (F -Score)and Monte Carlo simulated annealing was used to select molecular descriptors relevant to the discrimination of HERG potassium channel inhibitors.Three classification models with threshold values of IC 50=1.0,10.0μmol ·L -1,respectively,were built using the support vector machine (SVM)approach.Models developed from 367training set molecules were validated through 5-fold cross -validation (CV)and the average prediction accuracies were 84.8%-96.6%,80.7%-97.7%,and 87.1%-97.2%for the positive,negative,and overall samples,respectively,which showed better performance than models previously reported in literature.Overall prediction accuracies for the three models using an external test set of 97molecules were between 67.0%and 90.1%,which were close to or better than the results reported in literature. Key Words ：Support vector machine; HEGR potassium channel inhibitor; Monte Carlo simulated annealing [Article] https://www.doczj.com/doc/237507319.html, 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao ) Acta Phys.-Chim.Sin .,2009,25(8)：1581-1586 Received:February 20,2009;Revised:April 20,2009;Published on Web:June 1,2009.* Corresponding author.Email:lizrscu@https://www.doczj.com/doc/237507319.html,;Tel:+86-28-85406139 鬁Editorial office of Acta Physico -Chimica Sinica HERG 基因编码的钾离子通道存在于人类心室和心房肌细胞中,其HERG 通道编码心脏快速延迟整流钾电流I Kr ,为心肌细胞动作电位三相复极期的主要外向钾电流,在心脏动作电位复极化过程中发 挥着重要作用[1].此外,快速延迟整流钾通道(I Kr /HERG 通道)是III 类抗心律失常药物的作用靶点,被某些药物作用时,会引起长QT 间期综合征(LQTS),进而导致尖端扭转性室性心动加速(TdP,Torsade de August 1581
摘要： ATP敏感性钾通道（ATP-sensitive potassium channel，KATP）于1983年由Noma首先在豚鼠的心肌细胞上发现，其特征是通道活性随胞内ATP浓度升高而被显著抑制。KATP通道现已证明多种组织细胞包括人的心肌细胞存在该通道，尤其在心肌缺血、室性心动过速、心衰的情况下，是重要的心脏保护因子，对于指导临床药物治疗、靶点的选择上具有重要的指导价值，本文将具体阐述KATP在心肌中的分布及生理功能。 关键词：ATP敏感性钾通道；电生理特性；生理功能 分子生物学研究表明，K ATP通道是两个亚基构成的复合体，即内向整流钾通道(inwardl y-rectifying potassium channel，Kir)和ATP结台蛋白超家族成员磺酰脲类受体(sultfo nylurea receptor，SUR)， Kir亚基有Kir6.1和Kir6.2，形成通道的离子孔道；SUR 又分为SUR1和SUR2(SUR2A，SUR2B)，调节K ATP的功能及药物和ATP对通道的敏感性。不同的K ir亚基和SUR亚基相互结合，形成了不同组织K ATP分子结构的多样性，而分子结构的不同又决定了不同组织K ATP功能特征的复杂性。日前认为，心肌细胞K ATP是由Kir6．2和SUR2A组成；胰腺口细胞K ATP由Kir6.2和SUR1组成；血管平滑肌K ATP由Kir6.1和SUR2B组成。但P u等[1]敲除小鼠心肌细胞SUR2亚基上的NBD1区即格列苯脲的作用位点，仍能用免疫组织化学、共沉淀和PCR技术证实存在NBD2和格列苯脲敏感的K+通道，这说明心肌细胞膜上的K A TP通道有不同的种类组合。K ATP的功能取决于SUR和Kir亚基的分子连接方式。 1 K ATP的分布及电生理特性 Morrissey等[2]研究鼠心脏K ATP通道每个亚基的分布，结果发现Kir6.1 在心室肌细胞，冠状动脉平滑肌和内皮细胞中有表达，内皮毛细血管中也有Kir6.1 蛋白表达。 Kir6.2 主要在心室肌和内皮细胞中表达，而平滑肌细胞中没有表达。SUR1 在心室肌细胞表面强表达(但是冠脉系统中无表达), 而SUR2 主要在心肌和冠状动脉血管（主要是小血管）表达。在离体心室肌细胞T管中Kir6.2 和SUR2 共表达，在肌纤维上Kir6.1 和 SUR1亚基强表达。Singh等[3]通过共聚焦显微镜和亚细胞结构分离的方法亦发现Kir6.2 and SUR2A 大都分布在心肌上，大多数Kir6.1分布在细胞内，从而推断心肌K ATP是Kir6.2/SUR2A组成的低聚体。在T管内是SUR2B占优势。尽管Kir6.0亚基不在个别横纹肌表达，作者推断T小管类似心肌K ATP由Kir6.2/SUR2B组成，至今认为Kir6.2是心肌KATP的主要成分，Kir6.0亚基和相对含量较少的Kir6.1亚基在个别膜表面分布。 K ATP的主要特性有：①与细胞膜内、外K+浓度密切相关。K ATP通道对K+有高度的选择性通透作用，而对Na+的通透性极低。在心肌细胞膜，当电位为0，膜内、外K+浓度差为140 mmol·L-1时，K ATP单通道电导为80S。在血管平滑肌细胞膜内K+浓度为120 mmol·L-1，膜外为60 mmol·L-1时，K ATP单通道电导为130 s，高于心肌细胞。②通道的活性受细胞内的A TP浓度调节。与电压依赖型的钾离子通道不同，K ATP通道不受细胞膜电压的调节。③ K ATP通道受G蛋白的调节。激活细胞内的G蛋白，可以拮抗ATP对通道的抑制作用，使K ATP通道开放。 2 K ATP 的生理功能 2.1 心肌缺血的保护因子 在正常心脏组织中，K ATP通道由于细胞内高浓度ATP而处于抑制关闭状态，并不参与动作电位的形成和兴奋收缩偶联，在缺血的情况下（[ATP]i 较低时）K ATP开放，缩短动作电位时程，K+外流，加速复极，使动作电位平台期缩短，电压依赖型钙离子通道活性下降，Ca2
FLIPR 钾离子通道检测试剂盒(Molecular Devices cat. #R8222) 含有Tl+敏感染料、屏蔽染料、200 mM K2SO4、50 mM Tl2SO4、5X 不含氯离子的缓冲液以及HBSS + 20 mM HEPES 缓冲溶液。每个包装的试剂盒可以完成10块96-，384，或1536孔板。实验检测流程见图2。 FLIPR TETRA 高通量实时荧光成像分析系统应用系列（6） 应用FLIPR 钾离子通道检测试剂盒对hERG 通道阻断剂特性的分析 简介 药物诱导的hERG (human ether-a go-go-related gene) 离子通道被阻断可能导致严重的致死 性室性心律失常——尖端扭转型室性心动过 速（torsade de pointes, TdP ）。近年来，一批 FDA 已批准药物由于其对hERG 的脱靶效应 而被迫从市场上撤出。由此，愈发凸显了在 药物研发早期阶段开展候选药物hERG 安全 性筛选的重要性和快速增长的需求。本文重 点阐述了一种新型钾离子通道检测试剂盒在 FLIPR TETRA 高通量实时荧光成像分析系统上 对hERG 阳性化合物的效应进行了评估和检 测。实验根据钾离子(K+)通道对铊离子(Tl+) 的通透性，采用了对铊离子敏感的荧光染料 作为指示剂。实验对几种常见的hERG 阳性 抑制剂的药理效应进行了检测，结果与 IonWorks Barracuda? Plus 全自动膜片钳系统 得到的数值作比较。 材料和方法 FLIPR 钾离子通道检测试剂盒（图1）含有铊离 子敏感的指示染料。在开始染料加载步骤中，含 有乙酰氧基甲（AM ）酯的铊离子指示染料通过 被动扩散方式穿过细胞膜进入细胞内部。细胞质 酯酶剪切掉乙酰氧基甲（AM ）酯并释放出其激 活的荧光形态。另外，在细胞外采用了专利的屏 蔽染料技术从而降低了背景荧光信号的干扰。可 通过向细胞溶液中加入混合的K +和Tl +或包含了 Tl +的配体来激活钾离子通道。荧光信号的增强表 明了铊离子特异性地通过钾通道进入细胞内，从 而对钾通道活性进行了功能性检测。 优势 图1. FLIPR 钾离子通道检测试剂盒原理 化合物准备 疏水性化合物由于非特异性结合到化合物板等实验耗材中，会影响到其显著的效能值。在本实验中，化合物首先在100%DMSO 中被稀释，然后在实验前立即转移到含HBSS + 20 mM HEPES 缓冲溶液的玻璃衬里的多孔板中
第二章 一、写出药物的结构、中英文名和药理作用 异戊巴比妥安定盐酸氯丙嗪 二、选择题 A1、按作用时间分类、苯巴比妥属于（）作用药 A长时B中时 C 短时 D 超短时 D2、关于苯妥因钠，下列说法正确的是 A为酸性化合物 B 为丙二酰脲类衍生物 C为治疗癫痫小发作的首选药D水溶液吸收二氧化碳产生沉淀 D3、为阿片受体纯拮抗剂的药物是 A哌替啶B苯乙基吗啡C可待因D纳络酮 C4、关于喷他佐辛，下列说法错误的是 A属于苯吗喃类化合物B是第一个用于临床的非成瘾性阿片类合成镇痛药 C结构中有两个手性碳D左旋体的镇痛活性大于右旋体 C5、关于唑吡坦，下列说法错误的是 A具有吡啶并咪唑结构部分B可选择性与苯二氮桌ω1受体亚型结合 C本品易产生耐受性和成瘾性D本品具有剂量小，作用时间短的特点 三、填空题 1、巴比妥类药物的钠盐在空气中放置易析出沉淀是由于水溶液显较强碱性，易吸收CO2。 2、地西泮体内水解代谢有两个部位，其中4,5 位的水解反应为可逆的，不影响生物利用度。 3、吗啡结构N原子上的甲基改变为烯丙基时，引起的活性改变是变成其拮抗剂。 四、简答题 1、解释服用氯丙嗪后经日光照射发生过敏反应的原因，并简要计论该类化合物的稳定性。 2、写出氟哌啶醇的结构并指出其构效关系。 3、吗啡结构改造主要在哪些部位进行？分别得到哪些代表药物？它们分别属于什么药理作用类型。 第三章 一、写出药物的结构、中英文名和药理作用 普鲁卡因利多卡因肾上腺素 二、选择题 C1、下列结构类型的局麻药稳定性顺序是 A酰胺类>氨基酮类>酯类B酯类>酰胺类>氨基酮类 C氨基酮类>酰胺类>酯类D都不对 D2、关于局部麻醉药下列说法正确的是 A局麻药作用于神经末梢或神经干，所以脂溶性越大作用越强 B局麻药作用于钠离子通道，所以亲水性越大，作用越强 C局麻药由亲脂性部分，中间部分，亲水部分四部分组成 D亲脂性和亲水性部分必须有适当的平衡 C3、利多卡因不具有的作用 A局部麻醉B治疗室性心动过速C降低血压D治疗频发室性早搏 C4、H1受体拮抗剂盐酸噻庚啶的结构类型属于 A乙二胺类B氨基醚类C三环类D丙胺类 B5、下列H1受体拮抗剂兼有中枢镇静作用的是
第26卷第2期 唐山师范学院学报 2004年3月 Vol. 26 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2004 ────────── 收稿日期：2003-03-19 作者简介：郑素玲（1962-），女，河北唐山人，唐山师范学院生物系副教授。 - 66 - 钾通道的种类和功能 郑素玲 （唐山师范学院 生物系，河北 唐山 063000） 摘 要：钾通道在离子通道中种类最多，存在最广泛。目前研究成果表明，钾通道有两大家族，他们的结构和功能各异，主要参与各种生理和病理反应，如细胞膜兴奋性的产生、神经递质的释放、保护心肌和抗心律失常等，而且和学习记忆的损伤、体温调控有着广泛的联系。 关键词：钾通道；电压门控钾通道；内向整流钾通道 中图分类号：Q41 文献标识码：B 文章编号：1009-9115（2004）02-0066-02 钾离子在人体的多种生命活动中起着非常重要的作用，其功能的实现，首先要通过细胞膜上的钾离子通道，进入胞浆后，与相应的位点结合或激活某些分子。自从采用了全细胞膜片钳和单通道记录的电生理学技术，以及离子通道分子生物学、遗传学和电生理学的联合研究，使许多通道蛋白的分子结构已经逐步弄清，相当的通道cDNA 已经被克隆。目前人们认为，钾通道是存在广泛、种类最多并且最复杂的一大类离子通道。本文拟就钾离子通道的分类及功能做一个简要介绍。 1 生物体内的钾离子通道种类 生物体内的钾离子通道共分为两大家族：电压门控通道家族和内向整流钾通道家族，它们的结构特征和功能有着显著的差异。 1.1 电压门控钾通道 电压门控钾通道分子只由电压门控钠和钙通道分子中的一个重复区构成，经6次（S1－S2）穿膜，在S5与S6之间夹一个相当于钠通道P 段的H5段。而整个通道是由4种相似分子围成。通道的活化闸门也是由4个S4构成。经鉴定，如将通道分子的N 末端除去，则灭活过程消失，如将切下的N 末端段注到胞内，则被切除了N 端而失去灭活过程的K 通道可再获得灭活过程。[1] 电压门控钾通道又称电压依赖钾通道（Kv ），是已知种类最多的离子通道家族。按生理特征主要分为三类： （1）延迟整流钾通道（delayed rectifier ）（Kr ）：Hodgkin 等在乌贼巨轴突发现的钾通道属于此类。 膜去极化时经过延迟才激活，失活也缓慢。其时间常由数百毫秒至数十秒不等。[2] （2）A 型瞬时钾通道（KA ）和毒蕈间敏感的M 通道：A 型瞬时钾通道（KA ）最初由Conner 和Stevens 在海兔神经元记录到而命名。它的激活和失活都迅速，去极化至-65mV 时被激活，灭活很快，至-45mV 时完全灭活。由于活化后约1ms 灭活闸门就启动，故又称为快瞬时钾通道（fast, transient K channel ）。[3]毒蕈间敏感的M 通道最早在外周交感神经元上被发现，它调节的也是外向电流，但该电流不失活，衰减很慢。[4] （3）钙激活钾通道（KCa ），它受到电压和钙离子的双重门控。其结构略有不同，有两个功能独特的区域，即一个保守的通道核心结构和一个特别长的与钙离子结合的C 端。由去极化激活，但还受到胞内钙离子浓度的调控。 1.2 内向整流钾通道 内向整流钾通道的分子结构直到1993年才被阐明，它由两次穿膜螺旋和夹于其间的H 段构成，即只相当于电压门控钾通道分子的后半部，它没有闸门和电压感受器（H5）结构。内向整流钾通道Kir （已发现有12个相应基因：KCNJ1~KCNJ11和KCNK ）为超极化电流所激活,去极化时灭活。 2 不同钾通道的生理功能 延迟整流钾通道：限制钠离子的内流，以缩短动作电位的持续时间。由于去极化时的外向电流明显大于超级化时出现的内向电流，故又称为外向整流钾通道（outward rectifier ）,可被四乙胺阻断。与
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索- 百度文库 河北科技师范学院 本科毕业论文文献综述植物钾的吸收与调节 院（系、部）名称：生命科技学院 专业名称：农业资源与环境 学生姓名：高丹 学生学号：0114070105 指导教师：刘微 2010年 5 月 25 日 河北科技师范学院教务处制
摘要 钾是植物生长发育所必需的矿质元素之一。钾吸收调控在生理学及分子生物学方面已取得了很多研究成果，综述了近年来钾素的吸收、影响因素及其调控三个方面的研究进展。 关键词：钾；吸收；影响因素；调节 钾是植物生长发育所必须的矿质营养元素之一，钾离子广泛分布于植物各组织器官中，是植物体内含量最丰富的一价阳离子。钾元素在植物生长过程中起着非常重要的作用，它参与植物生长发育中许多重要的生理生化过程。钾在植物体内无有机化合物,主要以离子形态和可溶性盐存在,或者吸附在原生质表面上。植物体内钾离子浓度往往比其它离子高,而且远远高于外界环境中的有效钾浓度[1]。全世界130 亿公顷土壤中，受到养分胁迫的占22.5%，仅有10.1%是无胁迫或轻度胁迫的土壤，其中在养分胁迫中约有40%的土壤缺钾[2]。中国1/3 左右耕地缺钾或严重缺钾，在热带和亚热带地区土壤缺钾现象尤为严重[3]。而钾作为品质元素，对于提高作物产量、改善作物品质起着非常重要的作用。近几年来，钾肥价格飙升，从而使土壤缺钾成为制约中国农业生产的严重问题之一。 1 K+的生理功能 K+是植物细胞中含量最丰富的阳离子之一,对生物体具有重要的生理功能。土壤中增施钾肥能显著影响树体的生长,增加植物组织中K+ 含量,对生长的影响系数为0. 709 ,对树体整体影响系数为0. 56[4]。K+ 能促进细胞内酶的活性。细胞内有50 多种酶或完全依赖于K+ ,或受K+ 的激活,如丙酮酸激酶、谷胺合成酶、62磷酸果糖激酶等都能被K+ 激活[5]。K+ 对酶的激活同其他一价阳离子一样都是通过诱导酶构象的改变,使酶得以活化,从而提高催化反应的速率,在某些情况下K+ 能增加酶对底物的亲和力,K+ 对膜结合ATP酶也有激活作用,K+ 可能参与tRNA 与核糖体结合过程中的几个步骤,参与蛋白质的合成[6]。K+ 在细胞内外不同浓度的分布是形成细胞跨膜电势的一个重要原因。作为植物细胞中最丰富的阳离子,K+ 是平衡负电荷的主要阳离子因而对阴离子(如NO-3 、苹果酸根等)的长距离运输也十分重要[7]。K+ 能调节植物体的许多生理功能,如增强植物光合作用,增强植株体内物质合成和转运,提高能量代谢等。在非盐生植物中,K+ 在细胞的渗透调节中起着重要作用,如气孔保卫细胞中的K+ 与相伴随的阴离子浓度变化是引起气孔运动的主要原因[8]。 酚类物质与植物病害的关系密切,近年来国内外的研究十分活跃。酚类物质是植物重要的次生代谢物质,参与许多生理过程如氧化还原反应、木质化形成、刺激反应和对毒素
hERG抑制剂的研究进展 人类ether-a-go-go 相关基因（hERG）编码了延迟整合电压门控钾离子通道的成孔亚基（VGK）[1]。这些通道被定义为 IKr，hERG 或者 Kv11.1[2]。hERG（7q35-q36）是第一个被识别出的导 致 LQTS 基因[3，4]。LQTS 是由于心肌细胞异常离子流活动导致，属于一种离子通道疾病。临床各种药物使用与 LQTS 相关并有心律失常风险。一系列心脏和非心脏药物可以诱导 LQTS。 许多研究表明，很多临床药物能够抑制 IKr/hERG。 1.hERG 抑制剂分类 hERG 抑制剂根据作用机制可以分为直接作用和间接作用。直接作用机制是指直接阻断 hERG 电流，许多药物可以通过绑定结构专一的受体区域位点，抑制hERG 通道的门控开放，从而 降低 hERG 电流；第二种机制诱导的药源性 LQTS 是指选择性干扰心肌细胞膜表面的 hERG 蛋 白表达，即抑制 hERG 蛋白转运，如氟西汀和诺氟西汀[5]。hERG 蛋白在核糖体合成后，在内 质网进行核心糖基化过程，形成 135 KDa 的未成熟的 hERG 蛋白，核心糖基化的 hERG 蛋白与 分子伴侣结合，被转运到高尔基体进行完全糖基化，成为 155 KDa 的 hERG 蛋白，最后转运到细胞膜表面发挥作用。hERG 抑制剂根据药物类型可以分为抗心律失常药物、非抗心律失常药物、天然产物和低钾和高糖。 2.抗心律失常药物的 hERG 通道抑制作用 一般抗心律失常药物可以有效对抗心脏混乱的节律，一些会诱导心律失常风险。抗心律失常 药物的传统分类方法 Singh-Vaughan-Williams（S-V-W）分类法是通过对心肌电生理的影响和 作用机制分类，而不是化学结构或生理目的。一、Ⅰ类药物（钠通道阻滞药）通过减小内向 钠离子电流浓度，但不降低静息膜电位起作用；二、Ⅱ类药物（β受体阻断药）又称交感神 经阻滞药物，包括普萘洛尔等β 受体阻断剂；三、Ⅲ类药物可以延长动作电位时程（APD），最典型特征是可以阻断钾离子通道；四、Ⅳ类药物是钙通道阻滞药，包括钙离子通道阻滞剂。理论上，仅作用于单一离子通道或受体的阻断剂更具特异性活性，然而，许多临床使用的药 物显示的活性不符合 S-V-W 分类法，简言之，S-V-W 分类法具有一定局限性。如胺碘酮的不 良反应中包括QT 间期延长。Ⅰ类抗心律失常药物奎尼丁的机制是与细胞膜钠通道蛋白结合，阻滞钠通道，抑制钠离子内流，发挥抗心律失常作用。但通过临床研究发现奎尼丁还有强烈 的Ⅲ类抗心律失常作用，严重时可导致“奎尼丁昏厥”甚至猝死的发生[6]。已经研究清楚，奎 尼丁阻断心肌 IKr/hERG [7]。临床研究发现，Ⅲ类抗心律失常药物既有抗心律失常作用，也有 致心率失常作用。Ⅲ类抗心律失常药物的作用机制是可以选择性阻断钾离子电流。实验研究 表明，Ⅲ类抗心律失常药物 E-4031 可导致剂量依赖性人体心电图 QT 和 QTc 延长，诱导早后 除极（EAD）[8]。E-4031 是第一个在分子水平阐述的阻断 hERG K+ 通道的药物[9]。之后的研 究显示，多非利特也可以阻断 hERG 钾离子通道，它阻断通道的开放状态[9]。家兔离体心脏 灌流显示，虽然Ⅲ类抗心律失常药物氯非铵比多非利特的频率依赖性弱[10]，但也可导致 QT 间期延长和心律失常。Ⅲ类抗心律失常药物胺碘酮可以同时阻断 IKr 和 IKs，也可以阻断钠电 流[11]。在豚鼠心肌细胞实验中，对 IKr 的阻断效应比 IKs 的阻断效应强[12]。 3.非抗心律失常药物 一些非抗心律失常药物的不良反应会靶向性抑制 IKr/hERG，这种抑制可能是最普遍的获得性LQTS 机制。然而这些药物不包含在抗心律失常药物分类中，却也诱导获得性 LQTS。 大环内酯类抗生素是指具有大环内酯环的一类抗菌药物，可以抑制细菌蛋白质合成，具有抑 制或杀灭病原菌的作用，广泛应用于临床防治感染性疾病。经过研究证明，大环内酯类抗生 素在电生理方面有延长 QT 间期和致心率失常作用[13-15]。电生理方面研究对 6 种不同类型 的大环内酯类药物在人体胚胎肾细胞上