4-常见心脏离子通道病的
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心脏HCN通道:从基础到临床范新荣;王超【摘要】研究表明超极化激活环核苷酸门控阳离子通道(HCN通道)大量分布于心脏及神经系统的特定部位,其介导的起搏电流引起窦房结细胞舒张期去极化,从而在心脏自主搏动及心律的调节等方面发挥着十分重要的生理功能.目前,已克隆得到4种HCN亚型基因,并通过功能表达分析指出各种HCN亚型具有不同的电生理学特性.但是目前有关HCN逶道在心脏电活动中的生理及病理生理机制仍未完全阐明.本篇综述旨在详细阐述心脏HCN通道的生物物理学特性、心脏通道蛋白表达、各种HCN通道突变引起的离子通道疾病以及几种通道阻滞药物电药理学特性的研究进展.%Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated ( HCN) channels, responsible for pacemaker current, are widely expressed in heart and nervous system, and HCN mediated currents play a key role in generation and regulation of diastolic depolarization which controls the spontaneous rate in sinoatrial node myocytes. Recently, four mammalian HCN isoforms, respectively termed HCN1-4, have been cloned. When heterologously expressed, each of the four HCN subunits has different electrophysiological properties. However, the physiological and pathophysiological mechanisms of HCN channels on cardiac electric activity have not been revealed completely. In this review we summarize recent insight into the biophysical characteristics of cardiac HCN channels, distribution of channels in heart, five kinds of HCN-related ionic channelopathies and electropharmacological properties of several If blockers.【期刊名称】《心血管病学进展》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】7页(P660-666)【关键词】HCN通道;电生理特性;离子通道病;If阻滞剂【作者】范新荣;王超【作者单位】成都市第三人民医院心血管内科,四川成都 610031;成都市第三人民医院心血管内科,四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】R541.7最早于上世纪70年代末,人们发现在窦房结细胞和神经元上存在一种超极化激活电流(hyperpolarization-activated current,Ih),其特殊的电生理学性质很快引起了大量生物学家和医学家的注意。
离子通道蛋白结构功能和药理特点详解离子通道蛋白是细胞膜上一类重要的蛋白质,它们具有独特的结构和功能特点,在维持细胞内外离子平衡、神经传导、肌肉收缩等生理过程中起着关键的作用。
本文将详细解析离子通道蛋白的结构功能,并介绍其在药物研究与临床应用中的特点。
一、离子通道蛋白的结构和功能离子通道蛋白是一类具有通透性、选择性和调控性的膜蛋白,主要由α亚基和辅助亚基组成。
α亚基是离子通道蛋白的主要功能部分,它们通过跨越细胞膜,形成通道使得离子能够自由地通过。
不同的离子通道蛋白对特定的离子具有高度选择性,如钠通道、钾通道、氯通道等。
辅助亚基则能够调节离子通道的活性和功能。
离子通道蛋白的功能主要包括两个方面:电导功能和门控功能。
电导功能指的是离子通道的开放状态,当通道开放时,离子能够通过膜蛋白进入或离开细胞。
门控功能则是调控离子通道的开放和关闭状态,通过调节门控机制,细胞能够对外界刺激做出快速而精确的反应。
离子通道蛋白的电导功能和门控功能是相互配合的,共同参与了细胞的电生理过程。
二、离子通道蛋白的药理特点离子通道蛋白在药物研究与临床应用中具有重要的地位。
由于离子通道蛋白在许多生理过程中起着关键作用,异常的离子通道功能与许多疾病和病理变化密切相关,因此调节离子通道活性是研发治疗药物的重要策略之一。
1. 离子通道蛋白在疾病研究中的应用离子通道蛋白在许多疾病的发病机制中发挥着重要作用。
例如,钠通道蛋白突变导致的离子通道功能异常与一些遗传性心脏病、癫痫、肌无力等疾病有关。
离子通道蛋白突变导致的通道功能丧失或过度激活可导致神经细胞兴奋性异常,从而引起常见的神经系统疾病,如癫痫、帕金森病、多发性硬化等。
通过研究离子通道蛋白的结构和功能,科学家能够深入了解这些疾病的发病机制,并发现新的药物靶点。
通过设计合适的药物,可调节离子通道蛋白的活性,从而修复被突变的通道功能,治疗相关疾病。
2. 离子通道蛋白在药物研发中的应用离子通道蛋白不仅是药物的作用靶点,也是药物的传递途径。
钾离子通道相关疾病在离子通道中,钾离子通道是目前发现的亚型最多、功能最复杂的一类离子通道,也是临床与科研的热点领域[1] 。
新近研究发现钾离子通道与很多疾病有关系,并提出了" 离子通道疾病" 这一概念。
复习相关文献,总结钾离子通道具体与哪些疾病有关或关系较为密切,为钾离子通道制剂的临床应用提供参考。
1 钾离子通道的分类钾离子通道是一类存在于生物膜上并对钾离子具有一定选择性通透能力的蛋白复合物,它能控制细胞膜内外钾离子的动态平衡,调节细胞膜电位,参与一系列生理或病理生理过程[2] 。
钾离子通道的分类很多,根据钾通道的特性分为 5 类,简述如下。
1.1 电压依赖性钾通道(Kv)电压依赖性钾通道(Kv)[3] ,又称电压敏感性钾通道(Kv),根据PCR等技术,Kv又可分为Kv1 , Kv2, Kv3, Kv p等若干类型,每一类型通道根据不同功能又可分为若干亚型,如;Kv4.2 ,Kv1.3,Kv1.5 等,亚型之间电生理与药理学功能有很大不同;此外,Kv通道超家族包括Kv a亚单位和辅助亚单位两部分,根据Kv a亚单位的编码来源,Kv 通道超家族又可分为三大亚家族分别是:Shaker 类Kv 亚单位、ether-a-go-go (eag)类Kv 亚单位、KvLQT1 (KCNQ)类Kv 亚单位[4] 。
1.2 瞬时性外向钾通道(transient outward K channels Ito )瞬时性外向钾通道,主要位于心肌细胞膜上,参与形成去极化时的一过性外向钾电流(Ito )。
影响动作电位的时程和兴奋的传导,参与心率失常的发生。
1.3 内向整流钾通道(Inwardly rectifying K+ channel ,Kir )内向整流钾通道(Kir ),目前已发现其7 种类型,分别为Kiri〜7,每一类型又分为若干亚型。
1.5 其他类型包括三磷酸腺苷敏感钾通道(ATPsensitive K+ channels ,KATP)、乙酰胆碱敏感性钾通道(the acetylcholine activated K+ channels , KAch)和钙激活性钾通道(Ca2+ activated K + channel , Kca),其中Kca 既具有电压依赖性,也具有钙依赖性,可分为三个亚家族:大电导钙激活性钾通道(Bkca)、中电导钙激活性钾通道(Ikca )、小电导钙激活性钾通道(Skca)[3] 。
钠离子通道调节剂1. 钠离子通道的作用及调节钠离子通道是一类膜蛋白,主要负责调节神经细胞和心肌细胞的兴奋性。
它们的打开和关闭决定了细胞内外钠离子的流动情况,影响了细胞膜电位的变化和信号传递的过程。
因此,钠离子通道调节剂在神经科学和心脏病学研究中具有重要的应用价值。
2. 钠离子通道调节剂的分类根据其作用机制和作用位点的不同,钠离子通道调节剂可分为局部麻醉药、抗心律失常药、抗癫痫药和止痛药等多种类型。
其中,最常见的局部麻醉药包括利多卡因和普鲁卡因,它们通过阻断神经细胞的钠离子通道而起到局部麻醉作用。
抗心律失常药如利多卡因、奎尼丁和腺苷等,可减少心肌细胞膜电位的升高,防止心律失常的发生。
抗癫痫药如苯妥英、卡马西平和盐酸盐酸氟哌啶等,可以调节神经元的兴奋性和抑制神经放电,从而抵制癫痫的发作。
止痛药类如曲马多、芬太尼和哌替啶等,能够通过调节钠离子通道的活性和突触传递的机制,缓解疼痛症状。
3. 钠离子通道调节剂的临床应用钠离子通道调节剂广泛应用于临床医学领域,对于多种疾病的治疗和缓解症状都有一定的作用。
如对于癫痫患者,抗癫痫药可有效控制和防止癫痫发作,改善患者的生活质量;抗心律失常药在心律失常的防治上起到重要作用,尤其在心肌缺血和严重心律失常的情况下效果更为显著;局部麻醉药则可以减轻手术、外伤等疼痛感,为医疗操作提供便利。
4. 钠离子通道调节剂的不良反应钠离子通道调节剂的应用虽然有一定的疗效,但也存在一定的不良反应。
由于钠离子通道的调节剂大多会影响细胞膜电位变化,因此会引起一些不良反应,如头晕、恶心、呕吐和心动过缓等。
另外,局部麻醉药过量使用还可能导致剧烈的过敏反应和神经毒性反应,甚至危及生命。
5. 结论综上所述,钠离子通道调节剂在临床应用中具有重要作用,但也需要谨慎使用,合理控制剂量,以免引起不良反应,影响患者的健康。
未来,继续深入研究钠离子通道的生理特性和调节剂对其的作用机制,将有助于更好地应用和开发这类药物,提高其应用效果和疗效。