氯离子通道药理学特征分析
氯离子转运通常被认为是阴离子转运的代表，其转运形式及转运通道
蛋白的状态对细胞的活性来说显得尤为重要。深受研究者的注重1，细胞体积和内环境稳态的调节对氯离子转运起着决定性作用。其内环境
条件包含了诸多形式的调节，如：电生理调节、膜上离子及物质转运、胞内体积及酸碱性（pH值）调节等。从功能上看，Cl-Ionchannel(氯
离子通道)在很大水准上影响了细胞的功能，如：细胞的免疫应答、细
胞增殖与分化都有氯离子通道的参与，现阶段很多研究发现，细胞的
凋亡（Apoptosis）与氯离子通道存有很多相互依存关系。氯离子膜通
道的功能与特性直接影响细胞的活性状态，更进一步推动我们对疾病
的生理及病理发生发展的全过程的了解。很多膜上蛋白通道参与细胞
的电压门控等功能活动。研究表明,人类骨骼肌ClC家族区域对阴离子
选择性传导通道结构有较大贡献2，所有的氯通道蛋白的ClC家族成员在相对应的阴离子通道上都包含一个相对保守的模序GKxGPxxH.3Cl-的跨膜转运是非常重要的生理功能之一，在生物体内，Cl-的数量相对较多，广泛存有于原、真核生物细胞及卵母细胞上的一种阴离子通道上，近几年来，相关的通道基因表达及分布功能研究都在一定水准上取得
了重大突破性进展。其中在卵母细胞中，组氨酸残基37是野生型M2
离子通道起始激活的主要因素之一4，在细胞膜上，阴离子通道是允许阴离子顺电化学梯度被动扩散的蛋白通道，因为Cl-在生物体内数量较多，分布广泛，其通透性作用最佳。大量的生物物理学研究发现，在
很多蛋白通道中，都存有具有特征性的门控现象3，就通道本身来说，Cl-通道主要是电压门控通道，主要有细胞肿胀依赖性、信号分子偶联性、相关离子依赖性、胞内多种蛋白激酶磷酸化依赖性以及ATP的水
解反应相偶联等诸多特性。
从电生理角度看，Cl-通道平衡电位与静息电位相似，其功能与K+通
道相类似，抑制细胞的兴奋性，同时促动去极化后复极，进而维持细
胞静息膜电位。在胞膜及胞内细胞器上的Cl-通道的功能主要表现为电转运和物质转运，尤其在神经和肌肉细胞的细胞膜上，Cl-电流是参与
兴奋性调节的重要离子流。在一定水准上影响细胞的容积，执行物质
转运的任务，调节并维持着细胞的体积。就Cl-通道蛋白自身结构来说，暂可分为：电压依赖性Cl-通道(ClC家族)、囊性纤维转膜电导调节体
型（CFTR）、Cl-通道及配体门控Cl-通道。此通道是动态大分子复合物，其细胞质的附属蛋白参与分子间作用调节并为其通道的功能可塑
性提供分子基础5。
1电压依赖性Cl-通道（ClC家族）广泛存有于原核、真核生物细胞，在哺乳动物体内主要在细胞的质膜及胞内各细胞器的膜上，其分子结
构相对复杂，当前已发现9个亚基，包括ClCO-7、ClC-Ka、ClC-Kb,其跨膜结构比较复杂，有较好的功能研究价值绝大多数ClC通道都有电
压依赖门控效应。Cl-通道受阴离子和pH值调节的影响。同时受到蛋
白激酶(PKA、PKC)或胞内信使的调控作用，研究发现，很多生物疾病
发生与Cl-通道蛋白基因序列变化相关，其中的几种特殊的遗传疾病都与ClC通道基因发生突变有密切关联，另外，ClC-K通道的β亚基的
突变也在很大水准上影响人类部分疾病的发生。在哺乳动物体内，其
疾病发生的部位较复杂，主要分布于骨骼肌、小肠、肾脏、心脏及肝
脏等器官上。心脏的发病因素比较特殊，当前也有部分研究认为该病
是由HCN4离子通道作为领头突变体而导致6。Cl-通道电流特征主要表现为CFTR依赖Cl-通道电流或cAMP依赖的Cl-通道,其特性能够有以
下表现：a.普遍外向整流性；b.非时间依赖性；c.对β-受体阻断剂敏感；d.对离子通透性有一定的顺序。
2囊性纤维转膜电导调节体型（CFTR）Cl-通道家族CFTR主要发挥跨
膜离子转运功能，上皮细胞缺乏Cl-转运功能、组织缺水、盐分泌和重吸收的平衡失调是囊性纤维变性（CF）致命性遗传性疾病的主要的细
胞微环境病理表现。多种研究表明，CFTR在这种遗传性疾病中起着决
定性作用，其中CF基因已经被发现，研究也证实了CFTR是cAMP-依赖性的Cl-通道。其开放需要充足量的AMP，存有能量及物质转换过程,
当胞内、胞外氯离子浓度相当时，CFTR的I-V呈线性关系，但是在胞
内与胞外Cl-浓度相差较大时，其I-V线性关系不是很明显。在心肌细胞上，CFTR通道电流表现较为突出。CFTR有两种类型：PKA激活的
Cl-通道（Icl,PKA）和PKC激活的Cl-通道（Icl,PKC）,有些综合肽也行使着Cl-选择性通道功能7，其中它参与细胞活性及其他离子通道的
调节作用。其磷酸化后结构域起着重要的功能导向作用。基于电生理
考虑，离子通道大多是涉及到离子相位改变的电化学体系。其通道介
质间的离子的转移对离子通道阻抗的变化发挥重要的作用8。
3甘氨酸和γ-氨基酸受体（GABA）相关的配体门控Cl-通道聚焦中枢神经系统，作为神经介质的GABA和甘氨酸通过控制Cl-的内流使神经
元超级化而发挥抑制性调节作用。神经介质主要使Cl-内流，神经细胞超级化而抑制其活性，成年动物中枢神经系统中表现突出。在中枢神
经系统发育早期，GABA和甘氨酸使神经细胞发生较强的去极化并使
Ca2+内流进而促发神经递质释放。随着神经细胞的发育，细胞内Cl-浓度逐渐下降，再是阳离子反转体KCC2上调，使GABA和甘氨酸介导的
电流也从兴奋向抑制转化。就通道结构来说，GABA和甘氨酸及烟碱同
属配体门控离子通道超家族（LGLC）体系，常规通道蛋白上含有5个
亚基，每个亚基约有200个氨基酸组成的巨大胞外氨基酸结构域，4个跨膜结构域和一个较为短大的胞外羧基末梢。从分子层面看，氨基酸
末端结构域含有一个保守序列，被称为：Cys环，由不同长度的胞内环相连接而成，其三维晶体结构尚未明朗，需进一步探究。当前随着微
尺度技术研究的进展，结构和功能研究已趋向成熟，应用纳米微管及
微孔技术研究离子通道相关蛋白生物分子的转运已成为现实9。
4Ca2+激活的Cl-通道Ca2+激活的Cl-通道在细胞正常的生理活动中起着非同寻常的作用，包含了上皮细胞电解质和水的分泌、神经和心肌
细胞兴奋性调节、感觉换能及血管紧张长度的调节等作用。其中离子
通道电流-电压的关联具有离子浓度的依赖性10，部分Cl-通道的激活
还依赖于细胞外Ca2+，其中ClC-K1通道为典型表现。和K+通道一样，原核生物中的有丰富的ClC家族基因，为通道蛋白表达和结构分析提
供良好的环境11。相反，有种特殊的Cl-通道能被细胞外Ca2+所阻断，譬如：蟾蜍卵母细胞上就有一种特殊的Cl-通道。遗传学研究已经结合通道研究分别通过动物体内有害物质的检测进一步研究部分生物分子
功能特征和信号通路12，就电生理而论，瞬时外向K+电流主要包括两
种成分：一种为4-AP(4-氨基吡啶)敏感的K+电流（Ito1），另外一种
被称为Ito2，它对4-AP不敏感，可被阴离子转运抑制剂阻滞。其电流即为Ca2+激活的Cl-电流（Id,ca）,它不被4-AP所抑制。当然，若细
胞缺乏或根本就没有K+，而细胞内K+由Ca2+所代替，该离子流依然存有，所以它不是K+电流，而是由Ca2+所激活。当细胞内或细胞外Cl-
浓度降低时，能明显减弱该离子流，与Cl-密切相关，其激活曲线能够随细胞外Cl-的浓度发生变化，当细胞外无Cl-时，该电流消失。随着
膜片钳技术应用，离子通道对待试离子的选择性已被较好的掌握，当
通道中多种离子被K+或Cl-替代后，其翻转电位仅以6mV或更小的幅
度变化，提示此通道对待试离子的选择性较低13。从翻转电位中能够
发现，Cl-通道选择性不是很完美，其中KCl转膜电流的变化也需要一
定的电压来调制14。
5肿胀激活的Cl-通道（Icl,swel）在肾小球及胃肠上皮细胞上广泛
分布有肿胀激活的Cl-通道参与调节细胞体积。通常此通道通过激活
Na+/H+和Cl-/Hco3-交换使细胞内外离子浓度达到平衡从而调节维持细胞体积稳定。而且通过不同的跨膜电压模拟装置能够容易判断膜通道
两侧的离子是否转运和其转运方向15，Icl,swell通道的激活通常依
赖于细胞内的ATP,存有明显的能量消耗，其通道本身具有外向整流特性，没有明显的时间依赖性激活。当ATP浓度较低时，Mg2+能阻断
Icl,swell通道，胞内高ATP浓度改变Icl,swell通道最大激活位点并降低激活速率。ClC家族中Cl-阴离子通道同时存有于真核生物和原核
生物细胞内16，了解Cl-通道数量通常选用最佳定量化学计算法实行
推断,也有些离子通道模型成功建立，其中BD模型比较深入地阐述了
Cl-和K+通道电活动及离子走向17。ClC-7作为家族成员之一，是阴离子通道和转运体，在溶酶体破骨细胞类似物中起着决定性作用，其丢
失直接导致骨质缺乏病变18，当前情况下，膜蛋白生物物理学研究的
核心问题还是离子通道门控机制19，能够深入研究。ClC-3的PKC的
磷酸化的位点为N端Serine51（丝氨酸51）,通常用alanine（丙氨酸）代替Serine(S51A)可消除PKC的抑制作用，也同样消除8-Br-cAMP的
抑制作用，尤其在动物心房肌中表现明显。在心肌细胞和血管内皮细
胞上，因细胞暴露于低渗液引起肿胀可诱发Icl,swell或容积依赖的
Cl-通道（Icl,vol）电流,该通道为非时间和电压依赖性的，同时也不
依赖于细胞内Ca2+，电流不能被一些阻断剂阻断。很可能是通过细胞
骨架成分或质膜牵张而引起，其电流对渗透压非常敏感。除此之外，
蛋白激酶C(PKC)激活的Cl-电流在部分动物心室肌细胞中被发现，在
细胞内用弗波脂能诱导出时间依赖性且不对称Cl-电流，同时有研究发现此中电流能够被芳香族单羧酸阻断。其中，弗波脂作为PKC惯用激
动剂。最为突出的ATP激活的Cl-通道电流（Icl,ATP）和内向电流
Cl-电流（Icl,ir）存有于动物心肌等诸细胞中，细胞外的ATP能够通
过三种作用机制作用于心肌细胞：通过嘌呤相关受体增加K+电导和抑
制β肾上腺素能激动的腺甘酸环化酶；通过嘌呤能P2受体能够增加
Ca2+电流，在G蛋白参与下并刺激磷酸肌醇的降解产生IP3和DG,并最后激活PKC；通过嘌呤能P2受体也能够刺激Cl-/HCO3-交换体而导致
细胞内酸化，同时激活非选择性的阳离子电流。当ATP与其对应的嘌
呤受体结合时，即可产生相关电流，此电流具有外向整流性，但无时
间依赖性，其中对肾上腺素能受体激动剂较为敏感。大鼠心室肌细胞
相关研究表明，ADP和ATP能激活Icl,ATP,而AMP和腺苷酸无特殊作用，因而能够推断这种作用是通过嘌呤能P2受体。在通道研究过程中，为了更进一步证实推断的准确性，通常借助模型实行模拟研究，譬如，在与记忆退行性病变的脑疾病相关蛋白研究中，淀粉样β蛋白（A-β）离子通道结构模型已有较完整阐述20。
6P64基因家族表达的胞内Cl-通道（ClC）Landry等人在牛肾细胞上
分离出ClC通道。其分子量具有64KD,被命名为P64表达的Cl-通道
7Cl-通道的药理和生理意义a.不同细胞中作用于Cl-通道的工具药不
尽相同。Cl-通道无明显的特异性阻断剂，其非阻断剂较多，且被广泛
应用，不同的Cl-电流可能对不同的阻断剂较为敏感，因而我们针对不同的细胞需要选相对应的阻断剂。b.Cl-通道的生理功能：Cl-通常作
为背景电流，因为它在静息电位时活动，在一些特定类型的细胞中通
常决定该类型细胞静息电位的作用，尤其在非可兴奋细胞上一般没有
Ik1电流，根据细胞内的Cl-的活动度来计算，其翻转电位在生理条件
下为-65～-45Mv,正于这个电位时，为外向电流，负于这个电位时多为内向电流。就Cl-通道在细胞上分布的情况来说，其功能特点可分为一下几个方面：
（一）细胞膜上Cl-通道主要功能特点：（1）维持正常细胞容积及内环境稳定。（2）有较强的跨膜转运功能，Cl-通道是多数上皮细胞离子和水分跨膜转运所必须的，细胞膜上Cl-通道表达的极性强弱和继发激活Cl-重吸收机制共同决定转运的方向。（3）大多存有兴奋性调节机制：Cl-通道能够调节细胞膜兴奋性，尤其在骨骼肌细胞，对电压门控Cl-通道ClC-1调节兴奋性作用尤为突出。
（二）细胞内Cl-通道功能特点：正常情况下，阴离子或转运体对阴性基团的生物合成起着关键作用。在胞内，Cl-通道能够调节相关细胞器的体积。在溶酶体和高尔基体中表现较为明显。
（三）细胞膜上Cl-通道在心肌细胞中的主要生理作用：Cl-电流在心肌细胞上电活动通常不是很明显，而在一些特殊情况下产生的作用较为显著。
（四）cAMP依赖性的氯电流（Icl,cAMP）的生理作用。在正常生理状态下，氯电位（Ecl）与实际膜电位相比能够为正，也能够为负，当膜电位比Ecl为负时，Icl，cAMP的激活产生内向电流，使静息电位去极化，相反为外向电流，可加逐复极化过程。
（五）氯离子电流的生理功能。维持静息电位。Cl-通道在等渗透状态下已有部分激活，在此背景下，Cl-电流在维持静息电位中起一定作用。如果进一步激活通道，能够使膜电位向Cl-平衡电位移动。故而引起膜电位超极化，影响相关系统的电化学梯度。
8讨论：研究Cl-通道药理学价值离子通道的蛋白结构和其门控特性是构成离子通道药理学特点的重要基础。Cl-通道研究为研制特异性的通道激动剂或阻断剂打下基础。因为Cl-电流的缩短动作电位时程的作用，其拮抗剂能够延长动作电位时程而具有抗心律失常作用，这可能成为新的抗心律失常药物的来源。至今为止，对于阴离子通道来说，
实现很好地特异性激活或阻断通道并不容易。绝大多数离子通道激活剂或阻断剂都不是高特异性的，所以使用这些激动剂或阻断剂必然会带来很多负作用，由此可见，通过离子通道学研究筛选特异性较强的抑制剂或激动剂是药理学的发展的重要方向。同时从分子诊断及治疗的角度看，通过通道蛋白相关作用位点及通道受体和药物配体间的相互作用等方面的深入了解，能够协助我们找到有效治疗相关疾病的靶标药物，这些都值得我们跟踪研究。
氯离子通道药理学特征分析
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/4f19183425.html, 钙激活氯离子通道研究进展 作者：谢瑞芳 来源：《中国科技博览》2019年第10期 [摘要]钙激活氯离子（CaCCs）是参与多样的重要的生理学进程的细胞质膜蛋白。在上皮细胞中，CaCC的活性调节Cl-和其他阴离子的分泌，例如碳酸氢盐和硫氰酸盐。在平滑肌和 神经系统的可兴奋细胞中，CaCCs是连接细胞内Ca2+和膜去极化兴奋的一个重要角色。最近的研究表明TMEM16A（跨膜蛋白16A或者ANO1）和TEMEM16B（跨膜蛋白16B或者ANO2）是CaCC形成蛋白。本文通过介绍氯离子的种类以及钙激活氯离子通道参与的不同生理活动而对其有一个全面的了解。 [关键词]钙激活氯离子通道；TMEM16A；TEMEM16B；阴离子 中图分类号：TP747 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）10-0306-01 1氯离子通道的种类 氯离子和其他阴离子的离子通道是细胞里的关键蛋白，涉及到许多生理活动。例如细胞容积调节。然而他们的分子身份仅仅有部分是已知的。许多年前，大部分基于膜片钳技术的研究报道了以不同于生物物理学的性能，管理机制和药理学敏感性为特点的氯离子通道的存在。激活机制包括通过细胞外配体，细胞内Ca离子浓度升高，cAMP依赖性信号通路磷酸化作用。这些通路的一部分在分子水平上已经被确定：囊性纤维化跨膜传导调节因子（CFTR）作为上皮细胞的cAMP活化通道，γ-氨基丁酸和甘氨酸活化抑制突触的促离子型受体，CLC-1在骨骼肌，肾脏和内耳的CLC-Ka和CLC-Kb和无所不在的CLC-2。其他Cl离子通道种类的特性是未知的且有很大争议。 2上皮细胞中的CaCC 氯离子通道在上皮细胞中具有非常重要的作用，用于分泌或吸收所需的基本电解质和水。CaCC是特别的包括通过外分泌腺和其他上皮分泌氯离子。分泌的机制位于顶端和基底外侧膜极化上皮细胞是基于具体协调各种膜蛋白的活性。基本模型假设通过激活布美他尼敏感的Cl-在细胞内积累Na+/K+/2Cl-（NKCC）协同转运蛋白，利用由Na+/K+-ATPase产生的Na+梯度以介导跨基底外侧膜的氯离子摄取。因此，氯离子的平衡电位变为比静息膜电位更积极，因此有利通过位于顶端的通道的出口。 3平滑肌中的CaCCs
容积敏感性氯离子通道对心脏细胞增殖和凋亡的影响 氯离子是机体内最丰富的阴离子，氯通道广泛存在于机体的细胞膜和细胞器膜，在细胞多種生理病理活动和调节过程如细胞增殖、凋亡、细胞兴奋性调节、pH调节、容量调节和免疫应答中均发挥一定作用。本文从通道生物学特性、调节细胞容积的机制及对细胞增殖和凋亡的影响对容积敏感性外向整流氯离子通道（volume-sensitive outwardly rectifying，VSOR）进行综述。 标签：容积敏感性外向整流氯离子通道；细胞增殖；细胞凋亡；细胞容积调控 在哺乳动物体内，存在着多种影响细胞生命活动的离子（Na+，K+，Cl-），这些离子移动所产生的离子流作为细胞的背景电流参与跨上皮物质转运、细胞内ph调节、细胞的增殖、细胞的迁移、细胞凋亡以及细胞容积调节等生理病理活动。其中阴离子起着至关重要的作用，Cl-是体内最丰富的阴离子，Cl-的跨膜转运通道被称为Cl-通道，Cl-通道是广泛分布在原核和真核细胞等各种细胞上的一种阴离子通道。已被证明Cl-通道可以通过Cl--HCO3-交换及Na+-Cl-，Na+-K+-2Cl-和K+-Cl_联合转运等多种形式参与细胞容积及细胞增殖和凋亡的调节。目前研究表明，心脏中主要表达电压依赖性氯通道（ClC）、囊性纤维性跨膜转导体（CFTR）、容量调节性氯通道和钙激活的氯通道。其中由CLC3所编码的容积敏感性外向整流氯通道（VSOR）与细胞容积调控有着密切关系[1]。 1 氯通道简介及生物学特性 20世纪90年代初，Jentsch等[2]首先在电鳐电器官上成功克隆出电压依赖性氯离子通道（voltage-dependent CI channels，CIC），至此使氯通道研究取得了突破性进展。根据氯离子通道开启的方式不同可分为：①电压依赖性氯通道；②囊性纤维性跨膜转导体；③容量调节性氯通道；④钙激活的氯通道；⑤p64基因家族；⑥配体激活的氯通道。其中，容量调节性氯通道又被称为容积敏感性外向整流（volume-sensitive outwardly rectifying，VSOR）氯离子通道。 容积敏感性外向整流性氯通道（VSOR Cl-）表现出与其他类型阴离子通道不同的表型特征[3]，这些特征包括有：①VSOR Cl-通道可由细胞容积增大而激活，细胞容积的减小而抑制；②不管细胞内外Cl-浓度如何变化，ICl，vol均呈现中度的外向整流特性；③电流激活呈现非电压依赖性，正电压时时间依赖性失活，负电压则恢复活性；④多种单价离子可以携带该电流，一般认为其阴离子渗透序列为：SCN->I->Br->Cl->F->谷氨酸根，而且在细胞处于低渗状态下，可以诱导多种有机物如氨基酸和多元醇经该通道流出；⑤对阴离子通道阻断剂（如NPPB、tamoxifen、niflumic acid、DIDS和SITS等）的广泛敏感性。 2 调节机制 正常情况下，细胞都具有应对胞外微环境变化，调节自身体积的能力。调节
昆虫谷氨酸门控氯离子通道研究进展 昆虫谷氨酸门控氯离子通道是一种重要的离子通道，在昆虫的神经传递和肌肉收缩等 生理过程中发挥着重要的作用。该通道的研究对于深入了解昆虫生理学和药理学等方面具 有重要意义。本文将对昆虫谷氨酸门控氯离子通道的研究进展进行综述。 昆虫谷氨酸门控氯离子通道是一种受到谷氨酸调控的离子通道，与其他离子通道不同，它的结构比较简单，仅由一个跨膜蛋白质组成。该蛋白质的分子量大约为100kDa，由约 800个氨基酸组成。通道的内部由2个跨膜区域和1个内胞质区域组成，外部由1个跨膜区域和1个周围质膜区域构成。 1. 可以选择性地通透氯离子。 2. 通过钳制通道蛋白，可以实现对通道的开关控制。 3. 可以通过细胞内或细胞外的谷氨酸等物质来调节通道的开放状态。 昆虫谷氨酸门控氯离子通道是一种经典的门控离子通道，其开放和关闭状态是由全或 无的状态所决定的。通道的开放状态与通道内的离子浓度和细胞内外的pH值等因素密切相关。 该通道的调控机制主要是通过谷氨酸等物质对通道蛋白进行调控，而通道的开闭状态 则是通过通道蛋白的构象变化所决定的。此外，昆虫谷氨酸门控氯离子通道还受到药物等 因素的影响，如部分杀虫剂和昆虫体内含有的毒素。 1. 农药研究 昆虫谷氨酸门控氯离子通道广泛应用于农药研究。了解通道蛋白受到药物或毒素的影响，可以为研制新型农药提供指导。 2. 新型治疗药物研究 昆虫谷氨酸门控氯离子通道还可以应用于新型治疗药物的研发。通过研究通道蛋白的 结构和功能，能够寻找到新型治疗昆虫相关疾病的药物。 3. 昆虫神经系统研究 昆虫谷氨酸门控氯离子通道的研究还有助于深入了解昆虫神经系统的生理学和药理学。了解昆虫神经系统的基本特点，可以为昆虫防治提供更全面的参考。
TMEM16A：钙激活氯通道研究进展 刘雅妮;张海林 【摘要】钙激活氯通道(calcium-activated chloride channels,CaCCs)组织分布广泛,参与了众多生理过程,如感觉传导、神经和心肌兴奋性调节、腺体和上皮分泌等,甚至可能参与细胞分裂周期与细胞增殖.钙激活氯通道生理病理意义如此重要,但直到2008年才报道了跨膜蛋白16A(transmembrane protein 16A,TMEM16A)为钙激活氯通道的分子基础,同时研究揭示TMEM16A在一些肿瘤组织中表达明显上调.该文即对钙激活氯通道的生理、病理学意义进行综述.%The Ca + activated Cl channels ( CaCCs ) play a variety of physiological roles in many organs and tissues, including transduction of sensory stimuli, regulation of neuronal and cardiac excitability, and transepithelial Cl secretion. In addition, CaCCs may be involved in the cell division cycle and cell proliferation. The molecular identity of CaCCs remained controversial until 2008 when TMEM16A, a member of the transmembraneprotein 16 family, was identified as an important subunit of CaCCs. In this review, the physiological and pathophysiological roles of CaCCs are discussed. 【期刊名称】《中国药理学通报》 【年(卷),期】2011(027)011 【总页数】4页(P1490-1493) 【关键词】钙激活氯通道(CaCCs);跨膜蛋白16A;分子基础;构效关系;特异性;肿瘤【作者】刘雅妮;张海林
氯离子通道异常引发的肌强直(一) 【摘要】细胞膜离子通道结构和功能正常是细胞进行生理活动的基础。钠、钾离子通道在肌肉收缩中的作用一直受人关注。最近的研究表明，氯离子通道在肌肉收缩中也占有很重要的地位，甚至比钠、钾通道更具有决定性的意义。 【关键词】肌强直；CLC；突变 骨骼肌的收缩的整个生理过程是以膜的电位变化为特征的兴奋过程和以肌丝滑动为基础的收缩过程，不同的离子通道共同完成这一过程(兴奋-收缩偶联)。肌强直是因为离子通道的功能异常而导致的一种疾病。它的特征是突发自主收缩后肌肉松弛延缓。这是因为离子通道的功能障碍影响了细胞膜的静息电位，从而使骨骼肌纤维浆膜过度兴奋，造成了动作电位的重复产生。 由两种基因独立编码的电压门控氯离子通道和钠离子通道的突变是形成单纯遗传性肌强直的基础。氯离子通道和钠离子通道对细胞膜的作用是相反的：氯离子通道主要是抑制细胞膜的兴奋，稳定静息电位，而钠离子通道主要是兴奋细胞膜，使之产生动作电位〔1〕。 事实上，肌强直的诱发原因是多样的：一方面可以是氯离子通道失去性功能突变降低了氯离子的电导；另一方面，也可以是钠离子通道获得性功能突变导致的多余的离子通道的开放。本文仅就氯离子通道异常所引发的肌强直做一总结论述。 1 CLC氯通道 氯离子在体内含量极为丰富多种细胞存在氯离子浓度梯度。CLC是氯通道家族的一大类，Mw 约75～110kU, 均有12个跨膜区和相同的离子选择顺序(Cl->Br->I-) 及较低的单位电导值。 CLC基因存在于几乎所有的生物体中，在哺乳动物中发现了9种CLC同源体。根据它们简单的序列将CLC通道分成三组，其中CLC-0、CLC-1、CLC-Ka和CLC-Kb属于细胞跨膜通道，其他两组可能构成细胞膜内的通道〔2〕。氯离子通道在功能和结构上与其他离子通道有很大不同，它独一无二的结构特征是双筒型构造〔3〕，CLC可能是由两种完全相同但是相互独立的protopore构成，它们能在开放一段时间后不约而同的关闭。最近的克隆CLC实验证明，这种双筒构造实际上是同源蛋白的两种形态的分化传导通路〔4〕。相比而言，钠通道是一种蛋白四聚体，四个亚单位沿中央的孔道对称分布，其中每个亚单位在其中行使相同的功能，通道直接垂直于细胞膜表面。而氯离子通道没有这种对称性，既不垂直于膜也不弯曲于膜内。一种更远的关于不对称的推测是一些在空间上相互接近但是在蛋白质一级结构上相隔甚远的区域构成了孔道。这种特殊的构造决定了它在细胞活动中的特殊地位和作用。CLC氯离子通道和其他常规通道的不同点是在通透和门控上的相互影响。阴离子的通透需要通道的开放，这个通透过程又反馈性的调节通道的开放〔5〕。
肠上皮CaCC氯离子通道抑制作用是龙血竭抗轮状病毒所致分泌 性腹泻的分子药理学机制 分泌性腹泻是每年影响全球数百万人健康的临床医学问题。近年来研究发现Ca2+激活氯离子通道（calcium-activated chloride channels,CaCCs）在轮状病毒和细菌毒素所致分泌性腹泻病理机制中均发挥重要作用,是潜在的药物作用靶点。 小分子调节剂是研究离子通道门控机制重要的药理学工具。CaCCs不但能够在细胞和离体组织模型上区分已知和未知CaCCs的活性,而且还能为CaCCs的生理功能和病理生理机制研究提供有效的分子探针。 寻找CaCCs选择性小分子调节剂是相关领域研究的重点内容之一。结肠癌细胞系HT29表达一种分子身份未知的CaCC（肠上皮CaCC）,在本研究中我们利用稳定表达绿色荧光蛋白突变体YFP-H148Q/I152L的HT29细胞建立荧光淬灭功能筛选模型（HT29/YFP-H148Q/I152L）,得到龙血竭的主要成分龙血素A、龙血素B 和龙血素C对肠上皮CaCC氯离子通道具有抑制作用。 在HT29/YFP-H148Q/I152L、FRT/TMEM16A/YFP-H148Q/I152L和 FRT/CFTR/YFP-H148Q/I152L上,利用荧光淬灭实验和短路电流实验分析活性化合物的基本分子药理学性质,利用小鼠结肠离体组织短路电流实验、幼鼠轮状病毒腹泻模型实验、小鼠胃肠蠕动实验以及小鼠肠道平滑肌收缩实验等对化合物的体内活性进行分析。本研究的目的是获得亲和力高、体内活性好的肠上皮CaCC 氯离子通道抑制剂,为揭示肠上皮CaCC氯离子通道的生理病理功能提供小分子探针,为以肠上皮CaCC氯离子通道为靶标分泌性腹泻治疗提供先导化合物和新的治疗思路。
氯离子通道在神经元疾病中的作用研究 一、绪论 神经元疾病是一类严重的疾病，包括癫痫、帕金森病、阿尔茨海默病和帕金森氏综合征等。氯离子通道是神经元的重要组成部分，发挥着重要的调节作用，对神经元兴奋性和传导速度产生影响。本篇文章旨在探讨氯离子通道在神经元疾病中的作用。 二、氯离子通道的基本结构和功能 氯离子通道是一种膜蛋白，主要由多种亚基组成，包括α、β、γ等亚基。氯离子通道的主要功能是调节神经元的兴奋性，对神经元的动作电位和单元电压起到重要的影响作用。氯离子通道的活性受到多种因素的调制，包括细胞内钙离子水平、神经递质和药物等。 三、氯离子通道在神经元房间和传导中的作用 氯离子通道对神经元的兴奋性和传导速度产生影响，特别是在阈值附近的传导速度。氯离子通道的开放状态会使神经元处于较稳定的静息状态，而关闭状态则有助于神经元的兴奋。此外，氯离子通道还参与电信号传递的调节，对神经元传递信息起到重要作用。 四、氯离子通道与神经元疾病的关系
氯离子通道异常会导致神经元疾病的发生和发展。例如，氯离子通道过度活化可能导致癫痫发作的频繁发生，而氯离子通道失活则可能降低帕金森氏综合征患者的运动功能。因此，探索氯离子通道在神经元疾病中的作用机制，对于阐明神经元疾病的发生机制和开发针对性治疗方法具有重要的意义。 五、针对氯离子通道的治疗策略 目前，已有多种针对氯离子通道的治疗策略。例如，在癫痫治疗中，可以采用部分开放氯离子通道的药物，如苯二氮卓类药物和头孢拉定等；而对于帕金森氏综合征患者，可以通过给予钙拮抗剂等药物来抑制氯离子通道的活性，并减轻运动障碍症状。 六、结论 氯离子通道作为神经元的重要组成部分，在神经元兴奋性和传导速度中扮演着重要的角色。氯离子通道异常会导致神经元疾病的发生和发展，因此对其作用机制的研究和针对性的治疗策略的开发具有多大的意义。
氯离子通道研究进展 刘雅妮;张会然;赵晨;黄东阳;杜雨薇;张海林 【摘要】氯离子是体内最重要最丰富的阴离子，它进出细胞的过程，除了与氯离子相关的一些转运体主动转运有关外，经过阴离子通道进行转运是重要方式之一。氯离子通道组织分布广泛，参与了众多的生理过程：包括细胞体积的调节、膜电位的稳定性调节、信号转导以及跨上皮运输等。该文重点综述了钙激活氯通道和容积调节氯通道的生理功能及分子基础，简单介绍了电压门控氯通道、囊性纤维跨膜电导转运体及配体门控氯通道。%Chloride is the most abundant anion in all organisms. Chloride channel,besides some active transporters,is one of the important pathways which allow chloride to go through the cell membrane. Chloride channels are probably present in every cell,from bacteria to mammals. Their physiological tasks include but not limited to cell volume regulation,stabilization of the membrane potential,signal transduction and transepithelial transporting. This review focus on the physiological functions and molecular identity of calcium activated chloride channels and volume regulated chloride channels,and also review briefly on voltage gated chloride channels, cystic fibrosis transmembrane conductance regulator and ligand gated chloride channels. 【期刊名称】《神经药理学报》 【年(卷),期】2015(005)004 【总页数】10页(P33-42)
氯离子通道与神经信号调控神经信号是人体中非常重要的一种信号，它负责人脑和身体各个部位之间的信息传递和调节，以维持人体正常的生理活动。而神经信号的调控涉及许多因素，其中包括氯离子通道的作用。 氯离子通道作为一种离子通道，主要是负责细胞内外氯离子的运输和调节。在神经信号的传递中，氯离子通道也扮演着非常重要的角色。 一方面，在神经元中，氯离子通道可以促进神经信号的传递。当神经元受到刺激，细胞内的兴奋性会逐渐增强，氯离子通道会打开，将细胞内外的氯离子相互运输，使得细胞内的电位逐渐降低。这样一来，神经元内的电压差将会被降低到一定程度，从而促进神经信号的传递和共振。 另一方面，氯离子通道也可以抑制神经信号的传递。当神经元内电位差降低到一定程度后，氯离子通道会关闭，细胞内外的氯离子不再运输，细胞内电势和电压差也会逐渐恢复到正常水平。这时候，神经信号的传递就被抑制了。
除了在神经元内外的氯离子运输中发挥重要作用外，氯离子通道在神经系统中还有其他的功能。例如，它可以影响神经元的兴奋性和兴奋阈值。当氯离子通道闭合的数量较多时，神经元的兴奋性将会增强，兴奋阈值也会降低。反之，当氯离子通道打开的数量增多时，神经元的兴奋性将减弱，兴奋阈值也会升高。 此外，氯离子通道还可以调节神经元的膜电位，影响神经元的兴奋行为。这主要是因为氯离子通道本身具有比其他离子通道更高的通透性和可塑性。 尽管氯离子通道在神经信号的调控中扮演了如此重要的角色，但人们对其机制和调节过程仍有很多不明确的地方。未来的研究将需要进一步深入探究神经信号与氯离子通道的关系，以更好地理解神经信号的调节机制和信号传递过程。 总体而言，氯离子通道在神经信号的传递和调节中扮演着非常重要的角色。它的作用不仅体现在神经元内外的氯离子运输中，还包括影响神经元的兴奋性和兴奋阈值。了解和掌握氯离子通道的作用和调控机制，对于研究神经信号的传递和调控具有非常重要的意义。
心脏ClC-3容积感受性氯离子通道研究进展 作者：薄冰 来源：《科技资讯》 2014年第15期 薄冰 (河南大学体育学院运动人体科学教研室河南开封 475000) 摘要:本文对于ClC-3容积感受性氯离子通道在心血管疾病中的作用进行综述,该通道在心肌细胞容积稳定、心肌缺血再灌注、心肌肥厚及心力衰竭等状态下的电生理活动中发挥重要作用,并为多种心律失常的机制探讨及治疗提供理论依据。 关键词:ClC-3氯离子通道心脏细胞容积电生理 中图分类号:R541 文献标积码:A 文章编号:1672- 3791(2014)05(c)-0223-02 ClC-3是ClC电压门控氯离子(Cl-)通道基因家族成员之一[1],1994年,Kawasaki等[2]首 次应用聚合酶链反应技术在大鼠肾脏中克隆出ClC-3 cDNA,该基因可表达生成一种生物学及药 理学特性与心肌容积感受性氯离子通道(volume-regulated Cl- channels,VRCCs)一致的外向整流Cl-通道,随后的相关实验也证实ClC-3基因是构成心肌细胞容积感受性氯离子电流(ICl,vol)的主要分子结构基础[3～5]。应用ClC-3基因敲除小鼠(Clcn3-/-)的研究发现,Clcn3-/-小鼠心脏中VRCCs的特性发生明显变化,除ClC-3外的一些膜蛋白也发生了明显的变化。Xiong等[6] 对心脏ClC-3基因敲除小鼠研究发现,组成内源性VRCCs的ClC-3基因表达出现时间依赖性失活现象,并累及心脏功能。因此,本文将就ClC-3型Cl-通道在心脏功能活动中作用的近期研究进 行综述,为进一步探讨该通道在心肌缺血/再灌注、心肌肥大及心力衰竭等病理状态下的作用提 供理论依据。 1 ClC-3氯离子通道与细胞容积稳定 细胞容积的急性增加可引起容积下降调节(regulatory volume decrease, RVD)机制的产生并引导细胞回归至正常体积,以防止细胞结构及功能的完整性遭受破坏。由ClC-3构成的内源性VRCCs在多种病理生理状态下细胞容积的调节中发挥重要作用[7～8]。研究发现,在心室肌细胞上,细胞肿胀可诱发一种不依赖时间和电压的电流,此电流对SITS、DIDS、NPPB敏感,但不被9-AC和NPPB阻断,其激活不依赖细胞内钙,对PKA的阻断剂也不敏感。1992年,Sorota[9]对犬心 房细胞上的一种对渗透压敏感的电流进行测量,发现胞外渗透压由293 mosm/kg降至221 mosm/kg时可产生这种电流,在心房肌细胞体积增加12%时,或当细胞的低渗而致肿胀时,可诱发 一种具有外向整流特性的电流,该通道的主要作用就是通过引发RVD而维持细胞容积的动态稳定。ICl,vol广泛表达于不同动物心脏中的几乎所有部位,在心房肌细胞中通道的密度较心室肌细胞 中的高,并且在人的心房和心室肌细胞中也有表达。生理条件下,ICl,vol可能承担力传导与容 积调节的中介作用,从而在牵拉和容积刺激下对心肌功能活动的调节中发挥重要作用。 2 ClC-3氯离子通道与缺血预适应诱导的心肌保护 缺血预适应(ischemic preconditioning, IPC)能够显著减少持续心肌缺血引发的心肌梗塞,这一保护过程包括早期阶段(持续1～2小时)和后期阶段(持续24～72小时)。Diaz等[10]研究 发现,阻断兔心肌细胞ICl,vol电流可导致短暂缺血及低渗压力引发的IPC保护效应缺失。
钙激活性氯离子通道与高肺血流性肺动脉高压 陈传斯;庞玉生 【摘要】Pulmonary hypertension induced by high pulmonary blood flow involves a variety of complex mecha -nisms, including endothelial damage , pulmonary artery smooth muscle relaxation - contraction disorder and vascular remod -eling. Besides, the factor of ion channels in pulmonary artery smooth muscle cells is also highly correlated to vasoconstric -tion. In recent years , many studies have shown that activation of Ca - activated Cl channels is responsible for the membrane depolarization of pulmonary artery smooth muscle cells , and plays an important role in the regulation of vascular tone and vasoconstriction. This article reviews the biophysical and pharmacological characteristics of Ca - activated Cl channels as well as the influence of Ca - activated Cl channels in high pulmonary blood flow - induced pulmonary hyperten -sion. 【期刊名称】《中国病理生理杂志》 【年(卷),期】2012(028)012 【总页数】4页(P2297-2300) 【关键词】钙激活性氯通道;肺动脉高压;肺动脉平滑肌细胞;尼氟灭酸 【作者】陈传斯;庞玉生 【作者单位】广西医科大学第一附属医院儿科,广西,南宁,530021;广西医科大学第一附属医院儿科,广西,南宁,530021
钙激活氯离子通道蛋白TMEM16A在肿瘤中的作用 跨膜蛋白16A（TMEM16A）是鈣激活氯离子通道（calcium-activated chloride channels，CaCCs）的分子构成，在多种类型的细胞中广泛表达，包括分泌上皮细胞、气道平滑肌细胞和伤害感受神经元。近几年发现TMEM16A在许多肿瘤细胞中有过表达的现象，不同肿瘤细胞中TMEM16A激活不同的信号通路从而使TMEM16A过表达进而影响细胞的增殖和迁移从而促进癌症的进展。因此，TMEM16A的表达在肿瘤诊断和治疗中起到关键作用。TMEM16A是肿瘤治疗的新型靶点以及未来作为癌症预测和预后的指标。 标签：钙激活氯离子通道;TMEM16A;肿瘤;细胞增殖;细胞迁移 钙激活氯离子通道（Calcium-activated Chloride Channels，CaCCs）是一类在多种细胞中都广泛分布及表达的阴离子通道，从无脊椎动物到高等动物的各组织中均可检测到。TMEM16A也称为ANO1（anoctamin 1）、DOG1（discovered on gastrointestinal stronal tumor 1）、ORAOV1（oral cancer overexpressed 1）是CaCCs 的主要结构蛋白，参与众多的生理过程如感觉传导、神经和心肌兴奋性调节、腺体和上皮分泌以及细胞周期和细胞增殖[1]，因TMEM16A的生理特性与肿瘤形成具有密切联系，在多种肿瘤组织和细胞中均被发现高表达现象，如乳腺癌、头颈鳞癌、结直肠癌、食道癌、肝癌、前列腺癌、胃癌和神经胶质瘤。因此降低TMEM16A的表达可以有效抑制肿瘤生长，使之成为癌症治疗的新型靶点，因而近年来受到高度重视。 人类染色体的11q13区域表达的许多蛋白与细胞增殖和凋亡有关，如CCND1，FGF4，TMEM16A以及PPFIA1等。11q13区域的扩增伴随着TMEM16A 的扩增，使其在肿瘤细胞中过表达。Duvvuri等人的研究显示TMEM16A过表达能够激活ERK1/2信号通路并作用于细胞周期蛋白从而促进肿瘤细胞增殖，敲低TMEM16A可以抑制肿瘤的生长和细胞的增殖，将癌细胞阻遏在G1期[2]。抑制TMEM16A的蛋白表达或通道活性可明显抑制某些肿瘤的发展，因此TMEM16A 有望成为肿瘤治疗过程中的新靶点。当细胞内Ca2+浓度升高时，TMEM16A被激活。CaCCs与K+通道共同作用导致Cl-与K+外流，细胞体积减小。血管内皮细胞收缩，有助于肿瘤细胞渗出。此外肿瘤细胞在迁移的过程中，细胞骨架蛋白发生动态变化，加强了细胞基质的粘附性。已有研究表明TMEM16A与Ezrin，Moesin以及RhoA蛋白关系密切。这些蛋白被证明在细胞质膜与细胞骨架之间起到桥联作用。Adrian等人通过检测细胞凋亡相关基因发现，敲低TMEM16A 会使得抗凋亡基因Mcl-1、Bcl-2和Survivin表达下调，而细胞凋亡的标志物PARP 和凋亡产物Caspase3和Caspase9的表达均上调，证明了TMEM16A具有促进癌细胞生存以及抗凋亡的功能[3]。
离子通道的研究和应用 离子通道（ion channel）是细胞膜上的一种蛋白质结构，通过 其内腔中的分子或离子通道来调节细胞内外的物质交换和信息传递，是人类生理学和药物学领域中的重要研究方向之一。离子通 道的研究不仅有助于深入了解细胞膜功能，还能为药物研发提供 思路和方法。本文将从离子通道的基本结构、调控机制、研究方 法和应用前景等方面对其进行介绍和探讨。 一、离子通道的基本结构 离子通道是一类跨越细胞膜的蛋白质通道，其内腔相当于一条 狭长的管道，可以让离子或小分子通过。离子通道分为离子选择 性通道和非选择性通道两种类型。离子选择性通道可以选择透过 特定离子分子，例如钾通道可以选择性地透过钾离子，而阴离子 通道则选择性透过阴离子，如氯离子通道。非选择性通道则是在 不区分离子的情况下让离子通过。 离子通道的结构复杂，通道的活性取决于其结构的多个部分。 离子通道主要由四个次级结构域（分别标记为S1、S2、S3和S4）和一个主结构域（标记为P）组成。其中S4区域是电压感应的关 键结构域，它对膜电位敏感并控制着通道的开放和关闭。P区域由
多个次级结构体构成，是离子选择性的决定因素，其位置和构型不同会导致通道选择透过的离子不同。此外，还有其他的附加结构域，它们也会对通道的种类和活性产生影响。 二、离子通道的调控机制 离子通道的活性由其内部的调控机制来控制。其中最重要的是电位调控和药物调控。通过调节细胞膜电位，离子通道可以感知到细胞内外及细胞与背景之间的环境的差异，进而控制其开放和关闭。药物调控则是靶向离子通道结构点或作用于离子通道周围的补体蛋白质（alloreceptor protein）对其活性进行调节。这些蛋白质可以通过与相关结构蛋白结合并使其发生构象改变，进而改变其透过离子分子的扩散速度。 此外，还有一种重要的调控机制叫做蛋白质磷酸化。磷酸化作为一种广泛存在于细胞过程中的信号转导机制，也可以对离子通道进行调控。磷酸化作用可以改变离子通道内部的电位或分子环境，进而导致通道开放或关闭。 三、离子通道的研究方法
离子通道和跨膜转运的分子机制及其药理学 意义 离子通道和跨膜转运是细胞中重要的分子机制，它们参与了生命的许多基本过程，如细胞信号传导、神经传递、肌肉收缩和离子平衡等。离子通道和跨膜转运分子的研究具有重大的药理学意义，它们可以为制定药物设计提供新的思路和方向，同时也为药物研发提供了目标靶点。本文将重点介绍离子通道和跨膜转运的分子机制以及它们在药物设计方面的应用。 一、离子通道的分子机制及其药理学意义： 离子通道是细胞膜上孔径大小很小的蛋白质通道，它们可以选择性地让离子通过，并且它们的通透性能够非常高。离子通道的选择性主要由其通道结构和功能区域决定。对于许多细胞的特定功能来说，离子通道是非常重要的。比如说，钙离子通道会在神经传递和肌肉收缩中发挥作用，而钠离子通道和钾离子通道则发挥着在神经传递中的重要作用。 在药理学中，离子通道在制定药物设计方面发挥了关键作用。许多疾病和病症 可以通过开发针对离子通道的药物得到有效治疗。例如，心律失常的治疗药物就是通过调整心脏细胞中钠离子通道、钾离子通道和钙离子通道的活动来发挥作用的。此外，离子通道的调节还可以被用于控制疼痛，治疗癫痫等诸多方面。 二、跨膜转运的分子机制及其药理学意义： 跨膜转运蛋白是细胞膜上的蛋白质，它们主要负责向细胞外或细胞内传输物质，包括离子、氨基酸、糖类和药物等。跨膜转运蛋白分为主动和被动两种。主动转运蛋白需要消耗细胞能量(ATP)，将物质从低浓度的地方转移到高浓度的地方。而被 动转运蛋白则只是依靠物质的浓度梯度来进行运输。
跨膜转运蛋白对于维持细胞内外离子平衡和营养物质的吸收非常重要。在药理 学中，跨膜转运蛋白的研究也非常重要。药物的吸收、分布和代谢都与跨膜转运蛋白有关。例如，化疗药物由于被运输蛋白限制的缘故，其中许多药物的选择性很强，因此需要合理地设计药物以绕开这些限制，从而提高化疗药物的作用。 三、离子通道与跨膜转运的结合： 离子通道和跨膜转运蛋白的结合在许多生命过程中都起重要作用。它们的结合 可以帮助细胞内离子平衡和调节代谢通路，甚至参与细胞生长和增殖。同时，这种相互作用也可以为药物设计提供新的靶点和机制。 比如说，氯离子转运器在细胞内扮演着非常重要的角色，在大多数酸性囊泡和 内质网中使氯离子向内转运。这个过程与氯离子通道密切相关，帮助了囊泡和细胞质之间的离子平衡。最近的研究表明，这种氯离子通道和跨膜转运蛋白之间的相互作用可以作为新型抗疟药物设计的一个重要方向。 四、总结： 离子通道和跨膜转运蛋白是细胞中非常重要的分子机制，对于细胞的存活和正 常功能发挥起着不可或缺的作用。同时，它们也为药物研发提供了重要的靶点和机会，对于人类的健康具有重大的意义。未来的研究也需要尽可能地深入了解这些分子机制，并寻找更有效、更安全地药物治疗方案。
氯离子通道药理学特征分析 氯离子转运通常被认为是阴离子转运的代表，其转运形式及转运通道 蛋白的状态对细胞的活性来说显得尤为重要。深受研究者的注重1，细胞体积和内环境稳态的调节对氯离子转运起着决定性作用。其内环境 条件包含了诸多形式的调节，如：电生理调节、膜上离子及物质转运、胞内体积及酸碱性（pH值）调节等。从功能上看，Cl-Ionchannel(氯 离子通道)在很大水准上影响了细胞的功能，如：细胞的免疫应答、细 胞增殖与分化都有氯离子通道的参与，现阶段很多研究发现，细胞的 凋亡（Apoptosis）与氯离子通道存有很多相互依存关系。氯离子膜通 道的功能与特性直接影响细胞的活性状态，更进一步推动我们对疾病 的生理及病理发生发展的全过程的了解。很多膜上蛋白通道参与细胞 的电压门控等功能活动。研究表明,人类骨骼肌ClC家族区域对阴离子 选择性传导通道结构有较大贡献2，所有的氯通道蛋白的ClC家族成员在相对应的阴离子通道上都包含一个相对保守的模序GKxGPxxH.3Cl-的跨膜转运是非常重要的生理功能之一，在生物体内，Cl-的数量相对较多，广泛存有于原、真核生物细胞及卵母细胞上的一种阴离子通道上，近几年来，相关的通道基因表达及分布功能研究都在一定水准上取得 了重大突破性进展。其中在卵母细胞中，组氨酸残基37是野生型M2 离子通道起始激活的主要因素之一4，在细胞膜上，阴离子通道是允许阴离子顺电化学梯度被动扩散的蛋白通道，因为Cl-在生物体内数量较多，分布广泛，其通透性作用最佳。大量的生物物理学研究发现，在 很多蛋白通道中，都存有具有特征性的门控现象3，就通道本身来说，Cl-通道主要是电压门控通道，主要有细胞肿胀依赖性、信号分子偶联性、相关离子依赖性、胞内多种蛋白激酶磷酸化依赖性以及ATP的水 解反应相偶联等诸多特性。 从电生理角度看，Cl-通道平衡电位与静息电位相似，其功能与K+通 道相类似，抑制细胞的兴奋性，同时促动去极化后复极，进而维持细 胞静息膜电位。在胞膜及胞内细胞器上的Cl-通道的功能主要表现为电转运和物质转运，尤其在神经和肌肉细胞的细胞膜上，Cl-电流是参与
离子通道概述 离子通道是神经、肌肉、腺体等许多组织细胞膜上的基本兴奋单元。它们产生和传导电信号，具有重要的生理功能。由于生物物理学和分子生物学的迅速发展，新的研究技术包括膜片钳技术、分子克隆及基因突变技术等的广泛应用，人们开始从分子水平来解释离子通道的孔道特性、动力学过程结构与功能的关系以及功能的表达和调节等。 第一节离子通道的分类 离子通道必须能够开放和关闭才能实现其产生和传导电信号的生理功能。至尽为止离子通道还没有一个系统的分类法。 1、按激活机制划分：①.电压门控性通道(Voltage-gated channel)或电压敏感性通道、电压依赖性通道、电压操作性通道。其开、关一方面由膜电位（电压依赖性）所决定，另一方面与电位变化的时间有关（时间依赖性）。这类通道在维持兴奋细胞的动作电位方面起重要作用。如Na、K、Ca、Cl 通道等。②.化学门控性通道或递质敏感性通道(Transmitter-sensitive channels)、递质依赖性通道、配体门控性通道(Ligand-gated channel)其开、关取决于与该通道相耦联的受体的状态，直接受该受体的配体的调控。如Ach激活的K+通道，突触后膜的受体离子通道，谷氨酸受体、甘氨酸受体、Υ-氨基丁酸受体等。③.感觉受体通道(Sensory-receptor channels)分布于精细的膜结构上或神经末梢上。许多感觉末梢很小，故任何对代谢或细胞外介质产生的微小干扰都会很快导致膜内物质浓度的变化。这类通道无特异阻断剂，对离子选择性很差，阳离子或阴离子均可通过。 感觉受体有两类：一类是受刺激后受体本身作为通道直接开或关。另一类则要经过第二信使，才能使通道开或关。 某些神经递质可以影响电压门控性通道，而某些化学门控性通道也受膜电位的影响，形成离子通道的“双闸门机制”。 2、按门控的特点来划分①三门控性通道、②双门控性通道(I Na、I to、I si)、③单门控性通道(I k、 I f)、④无门控性通道(I k1、I b)。 3、按离子电流方向划分：①.内向电流通道(I Na、I si、I f、)。②.外向电流通道(Ik1、I k、I to、I kAch、 I kca)。 4、按有无时间依赖性划分：①时间依赖性通道(I Na、I si、I k、I f)。②非时间依赖性通道(I k1、I b、)。 第二节离子通道的分子结构 70年代初期，细胞膜的液态镶嵌模型确立后，就设想离子通道是镶嵌在脂质双分子层中的α型蛋白质。近年的分子生物学研究已证实所有的离子通道都由跨膜蛋白构成。它们形成的亲水性孔道使离子得以进行跨膜转运。研究表明，决定通道机能的主要分子结构在进化过程中具有高度保守性。所有离子通道都从一个共同的古老通道进化而来。电压门控性K+通道在酵母和原生生物都共同拥有，而电压门控性钙通道始见于较高等的原生生物，Na+通道则仅见于多细胞机体。可见。K+通道在系统发生上最原始的，Na+、Ca2+通道都是从它进化而来的。所有电压门控性阳离子通道都有大致相同的蛋白质结构，离子通道蛋白是由许多亚基构成的复合体，其中构成孔道部分的是α（或α1）亚基。各种电压依赖的离子通道的亚基均在膜上形成四个跨膜区（结构域domains），每个跨膜区由6个呈α
摘要 细胞离子通道的结构和功能正常是维持生命过程的基础，其基因变异和功能障碍与许多疾病的发生和发展有关.离子通道的主要类型有钾、钠、钙、氯和非选择性阳离子通道，各型又分若干亚型.离子通道的主要功能是:提高细胞内钙浓度，触发生理效应;决定细胞的兴奋性、不应性和传导性;调节血管平滑肌的舒缩活动;参与突触传递;维持细胞的正常体积.离子通道的主要研究方法为膜片钳技术、分子生物学技术、荧光探针钙图像分析技术.离子通道病是指离子通道的结构或功能异常所引起的疾病.疾病中的离子通道改变是指由于某一疾病或药物引起某一种或几种离子通道的数目、功能甚至结构变化，导致机体发生或纠正某些病理改变.从离子通道与疾病的关系角度，加强分子生物学、生物物理学、遗传学、药理学等多学科交叉深入研究，对于深入探讨某些疾病的病理生理机制、早期诊断及发现特异性治疗药物或措施等均具有十分重要的理论和实际意义. 0 引言 离子通道(ion channel)是细胞膜上的一类特殊亲水性蛋白质微孔道，是神经、肌肉细胞电活动的物质基础.随着分子生物学、膜片钳技术的发展，人们对离子通道的分子结构及特性有了更加深入的认识，并发现离子通道的功能、结构异常与许多疾病的发生和发展有关[1].近年来，对于离子通道与疾病关系的研究取得了重大进展，不仅阐明了离子通道的分子结构突变可导致某种疾病，而且还明确了某些疾病可影响某种离子通道功能甚至结构.本文论述离子通道的主要类型、功能、研究方法及其与疾病的关系. 1 离子通道的主要类型 离子通道的开放和关闭，称为门控(gating).根据门控机制的不同，将离子通道分为三大类:(1)电压门控性(voltage gated)，又称电压依赖性(voltage dependent)或电压敏感性(voltage sensitive)离子通道:因膜电位变化而开启和关闭，以最容易通过的离子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4种主要类型，各型又分若干亚型.(2)配体门控性(ligand gated)，又称化学门控性(chemical gated)离子通道:由递质与通道蛋白质受体分子上的结合位点结合而开启，以递质受体命名，如乙酰胆碱受体通道、谷氨酸受体通道、门冬氨酸受体通道等.非选择性阳离子通道(non-selective cation channels)系由配体作用于相应受体而开放，同时允许Na+、Ca2+ 或K+ 通过，属于该类.(3)机械门控性(mechanogated)，又称机械敏感性(mechanosensitive)离子通道:是一类感受细胞膜表面应力变化，实现胞外机械信号向胞内转导的通道，根据通透性分为离子选择性和非离子选择性通道，根据功能作用分为张力激活型和张力失活型离子通道.此外，还有细胞器离子通道，如广泛分布于哺乳动物细胞线粒体外膜上的电压依赖性阴离子通道(voltage dependent anion channel，VDAC)，位于细胞器肌质网(sarcoplasmic reticulum，SR)或内质网(endoplasmic reticulum，ER)膜上的Ryanodine受体通道、IP3受体通道. 2 离子通道的主要功能 离子通道的主要功能有:(1)提高细胞内钙浓度，从而触发肌肉收缩、细胞兴奋、腺体分泌、Ca2+依赖性离子通道开放和关闭、蛋白激酶的激活和基因表达的调节等一系列生理效应;(2)在神经、肌肉等兴奋性细胞，Na+ 和Ca2+通道主要调控去极化，K+主要调控复极化和维持静息电位，从而决定细胞的兴奋性、不应性和传导性;(3)调节血管平滑肌舒缩活动，其中有K+、Ca2+、Cl-通道和某些非选择性阳离子通道参与;(4)参与突触传递，其中有K+、Na+、Ca2+、Cl-通道和某些非选择性阳离子通道参与;(5)维持细胞正常体积，在高渗环境中，离子通道和转运系统激活使Na+、Cl-、有机溶液和水分进入细胞内而调节细胞体积增大;在低渗环境中，Na+、Cl-、有机溶液和水分流出细胞而调节细胞体积减少. 3 离子通道的主要研究方法 研究离子通道功能的最直接方法是用膜片钳技术直接测定通过离子通道的电流或测量细胞膜电位的变化.膜片钳技术是利用一个玻璃微吸管电极完成膜片或全细胞电位的监测、钳制和膜电流的记录，通过观测膜电流的变化来分析通道个体或群体的分子活动、探讨离子通道特性.分子生物学技术为离子通道的分子结构分析、基因克隆、功能表达研究提供了有力工具，对于编码离子通道亚单位的基因结构可采用基因定位克隆确定其在染色体上的定位，用逆转录-聚合酶链反应、Northern杂交等明确其在器官组织中的分布，用Western杂交检测基因表达产物等.荧光探针钙图像分析技术为检测细胞内游离钙离子浓度提供了有效