(优选)离子通道药理学
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第一节、离子通道药理概述离子通道是神经元、肌肉细胞等可兴奋组织上的特殊结构的大分子蛋白质,它在脂质膜上构成具有高度选择性的孔道,一定的条件下,允许一种或几种离子透过。
离子沿着电化学梯度流过通道,形成离子电流,使可兴奋膜产生特殊的电位变化,形成神经和肌肉电活动的基础。
根据跨膜电位或受神经递质通过受体激活调控离子通道的开启,可将离子通道分为二类: (1) 电压依赖性离子通道 (2) 受体调控性离子通道电压依赖性离子通道广泛分布于各类可兴奋膜上,主要功能是产生动作电位。
受体调控性离子通道多局限于神经突触后膜和神经肌肉接头的运动终板,参与神经突触后电位或终板电位的形成。
但上述的区分并非是绝对的,神经递质可调控某些电压依赖性离子通道的活动,而受体调控性离子通道也有受膜电位影响的现象。
研究已证实许多药物可作用于离子通道,影响可兴奋膜上电冲动的产生和传播,进而影响机体的生理和病理,这就为寻找和设计影响离子通道新药奠定了理论基础。
研究离子通道药理需要一些先进的研究技术和仪器,以下介绍几种常用的研究离子通道的电生理技术。
1、电压钳(Voltage Clamp)技术我们知道,当组织细胞兴奋时,流过膜的电流通常包含电容电流和离子电流两部分,前者是膜电容充电或放电的位移电流,后者是流过通道的离子电流,它反映了膜的通透性变化。
电压钳制的目的是将离子电流和电容电流分开,从而进一步分析离子电流随时间和膜电位变化的规律。
电压钳的具体工作原理大体是通过负反馈放大器迫使膜电位随控制电压的变化而变化,为此向膜内注射电流以抵消膜电流,确保膜电位稳定在控制电压水平。
在电压钳制时,电容电流在膜电容充电至控制电压后,此时电容电流消失,此后的膜电流即离子电流。
这种方法的灵敏度可达在0.5ms内测量106个离子流动的水平。
2、闸门电流(gating current Ig)是指在外部电场作用下,电压依赖性通道口或其附近的带电闸门颗粒移动所产生的非对称电流,这些闸门颗粒决定通道的开闭。
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。