發(fā)布時間：2015-09-09所屬分類：醫(yī)學論文瀏覽：1次
摘 要： 如何去加強對氯離子通道藥理學的建設管理呢?什么樣的藥學建設發(fā)展是當下所需要建設管理的呢?目前的醫(yī)藥學管理技巧有哪些呢?本文從不同的角度對藥理學做了全方位的講解。本文選自：《中國藥物警戒》,《中國藥物警戒》以保障人民群眾安全用藥、用械為核心，秉
如何去加強對氯離子通道藥理學的建設管理呢?什么樣的藥學建設發(fā)展是當下所需要建設管理的呢?目前的醫(yī)藥學管理技巧有哪些呢?本文從不同的角度對藥理學做了全方位的講解。本文選自：《中國藥物警戒》,《中國藥物警戒》以“保障人民群眾安全用藥、用械”為核心，秉承“學術性、指導性、實用性、服務性”的辦刊宗旨，積極關注國內(nèi)外藥/械警戒動態(tài)，為藥械監(jiān)測與再評價的學術研究、管理經(jīng)驗、警戒信息發(fā)布、臨床安全用藥、用械等提供了一個廣闊的交流平臺，是與政府機構、醫(yī)療機構、企業(yè)、社會公眾等進行有效溝通的橋梁與紐帶。
摘要：隨著膜片鉗技術應用,離子通道對待試離子的選擇性已被較好的掌握,當通道中多種離子被K+或Cl-替代后,其翻轉電位僅以6mV或更小的幅度變化,提示此通道對待試離子的選擇性較低。從翻轉電位中可以發(fā)現(xiàn),Cl-通道選擇性不是很完美,其中KCl轉膜電流的變化也需要一定的電壓來調(diào)制。
關鍵詞：藥理學,醫(yī)藥管理,醫(yī)學職稱
氯離子轉運通常被認為是陰離子轉運的代表,其轉運形式及轉運通道蛋白的狀態(tài)對細胞的活性而言顯得尤為重要。深受研究者的關注[1],細胞體積和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)對氯離子轉運起著決定性作用。其內(nèi)環(huán)境條件包含了諸多形式的調(diào)節(jié),如:電生理調(diào)節(jié)、膜上離子及物質(zhì)轉運、胞內(nèi)體積及酸堿性(pH值)調(diào)節(jié)等。從功能上看,Cl-Ionchannel(氯離子通道)在很大程度上影響了細胞的功能,如:細胞的免疫應答、細胞增殖與分化都有氯離子通道的參與,現(xiàn)階段不少研究發(fā)現(xiàn),細胞的凋亡(Apoptosis)與氯離子通道存在很多相互依存關系。氯離子膜通道的功能與特性直接影響細胞的活性狀態(tài),更進一步推進我們對疾病的生理及病理發(fā)生發(fā)展的全過程的了解。很多膜上蛋白通道參與細胞的電壓門控等功能活動。研究表明,人類骨骼肌ClC家族區(qū)域?qū)﹃庪x子選擇性傳導通道結構有較大貢獻[2],所有的氯通道蛋白的ClC家族成員在相應的陰離子通道上都包含一個相對保守的模序GKxGPxxH.[3]Cl-的跨膜轉運是非常重要的生理功能之一,在生物體內(nèi),Cl-的數(shù)量相對較多,廣泛存在于原、真核生物細胞及卵母細胞上的一種陰離子通道上,近幾年來,相關的通道基因表達及分布功能研究都在一定程度上取得了重大突破性進展。其中在卵母細胞中,組氨酸殘基37是野生型M2離子通道起始激活的主要因素之一[4],在細胞膜上,陰離子通道是允許陰離子順電化學梯度被動擴散的蛋白通道,由于Cl-在生物體內(nèi)數(shù)量較多,分布廣泛,其通透性作用最佳。大量的生物物理學研究發(fā)現(xiàn),在很多蛋白通道中,都存在具有特征性的門控現(xiàn)象[3],就通道本身而言,Cl-通道主要是電壓門控通道,主要有細胞腫脹依賴性、信號分子偶聯(lián)性、相關離子依賴性、胞內(nèi)多種蛋白激酶磷酸化依賴性以及ATP的水解反應相偶聯(lián)等諸多特性。
從電生理角度看,Cl-通道平衡電位與靜息電位相似,其功能與K+通道相類似,抑制細胞的興奮性,同時促進去極化后復極,進而維持細胞靜息膜電位。在胞膜及胞內(nèi)細胞器上的Cl-通道的功能主要表現(xiàn)為電轉運和物質(zhì)轉運,尤其在神經(jīng)和肌肉細胞的細胞膜上,Cl-電流是參與興奮性調(diào)節(jié)的重要離子流。在一定程度上影響細胞的容積,執(zhí)行物質(zhì)轉運的任務,調(diào)節(jié)并維持著細胞的體積。就Cl-通道蛋白自身結構而言,暫可分為:電壓依賴性Cl-通道(ClC家族)、囊性纖維轉膜電導調(diào)節(jié)體型(CFTR)、Cl-通道及配體門控Cl-通道。此通道是動態(tài)大分子復合物,其細胞質(zhì)的附屬蛋白參與分子間作用調(diào)節(jié)并為其通道的功能可塑性提供分子基礎[5]。
1電壓依賴性Cl-通道(ClC家族)廣泛存在于原核、真核生物細胞,在哺乳動物體內(nèi)主要在細胞的質(zhì)膜及胞內(nèi)各細胞器的膜上,其分子結構相對復雜,目前已發(fā)現(xiàn)9個亞基,包括ClCO-7、ClC-Ka、ClC-Kb,其跨膜結構比較復雜,有較好的功能研究價值大多數(shù)ClC通道都有電壓依賴門控效應。Cl-通道受陰離子和pH值調(diào)節(jié)的影響。同時受到蛋白激酶(PKA、PKC)或胞內(nèi)信使的調(diào)控作用,研究發(fā)現(xiàn),很多生物疾病發(fā)生與Cl-通道蛋白基因序列變化有關,其中的幾種特殊的遺傳疾病都與ClC通道基因發(fā)生突變有密切關聯(lián),另外,ClC-K通道的β亞基的突變也在很大程度上影響人類部分疾病的發(fā)生。在哺乳動物體內(nèi),其疾病發(fā)生的部位較復雜,主要分布于骨骼肌、小腸、腎臟、心臟及肝臟等器官上。心臟的發(fā)病因素比較特殊,目前也有部分研究認為該病是由HCN4離子通道作為領頭突變體而導致[6]。Cl-通道電流特征主要表現(xiàn)為CFTR依賴Cl-通道電流或cAMP依賴的Cl-通道,其特性可以有以下表現(xiàn):a.普遍外向整流性;b.非時間依賴性;c.對β-受體阻斷劑敏感;d.對離子通透性有一定的順序。
2囊性纖維轉膜電導調(diào)節(jié)體型(CFTR)Cl-通道家族CFTR主要發(fā)揮跨膜離子轉運功能,上皮細胞缺乏Cl-轉運功能、組織缺水、鹽分泌和重吸收的平衡失調(diào)是囊性纖維變性(CF)致命性遺傳性疾病的主要的細胞微環(huán)境病理表現(xiàn)。多種研究表明,CFTR在這種遺傳性疾病中起著決定性作用,其中CF基因已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),研究也證實了CFTR是cAMP-依賴性的Cl-通道。其開放需要足夠量的AMP,存在能量及物質(zhì)轉換過程,當胞內(nèi)、胞外氯離子濃度相當時,CFTR的I-V呈線性關系,但是在胞內(nèi)與胞外Cl-濃度相差較大時,其I-V線性關系不是很明顯。在心肌細胞上,CFTR通道電流表現(xiàn)較為突出。CFTR有兩種類型:PKA激活的Cl-通道(Icl,PKA)和PKC激活的Cl-通道(Icl,PKC),有些綜合肽也行使著Cl-選擇性通道功能[7],其中它參與細胞活性及其他離子通道的調(diào)節(jié)作用。其磷酸化后結構域起著重要的功能導向作用。基于電生理考慮,離子通道大多是涉及到離子相位改變的電化學體系。其通道介質(zhì)間的離子的轉移對離子通道阻抗的變化發(fā)揮重要的作用[8]。
3甘氨酸和γ-氨基酸受體(GABA)相關的配體門控Cl-通道聚焦中樞神經(jīng)系統(tǒng),作為神經(jīng)介質(zhì)的GABA和甘氨酸通過控制Cl-的內(nèi)流使神經(jīng)元超級化而發(fā)揮抑制性調(diào)節(jié)作用。神經(jīng)介質(zhì)主要使Cl-內(nèi)流,神經(jīng)細胞超級化而抑制其活性,成年動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表現(xiàn)突出。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育早期,GABA和甘氨酸使神經(jīng)細胞發(fā)生較強的去極化并使Ca2+內(nèi)流進而促發(fā)神經(jīng)遞質(zhì)釋放。隨著神經(jīng)細胞的發(fā)育,細胞內(nèi)Cl-濃度逐漸下降,再是陽離子反轉體KCC2上調(diào),使GABA和甘氨酸介導的電流也從興奮向抑制轉化。就通道結構而言,GABA和甘氨酸及煙堿同屬配體門控離子通道超家族(LGLC)體系,常規(guī)通道蛋白上含有5個亞基,每個亞基約有200個氨基酸組成的巨大胞外氨基酸結構域,4個跨膜結構域和一個較為短大的胞外羧基末梢。從分子層面看,氨基酸末端結構域含有一個保守序列,被稱為:Cys環(huán),由不同長度的胞內(nèi)環(huán)相連接而成,其三維晶體結構尚未明朗,需進一步探究。目前隨著微尺度技術研究的進展,結構和功能研究已趨向成熟,應用納米微管及微孔技術研究離子通道相關蛋白生物分子的轉運已成為現(xiàn)實[9]。
4Ca2+激活的Cl-通道Ca2+激活的Cl-通道在細胞正常的生理活動中起著非同尋常的作用,包含了上皮細胞電解質(zhì)和水的分泌、神經(jīng)和心肌細胞興奮性調(diào)節(jié)、感覺換能及血管緊張長度的調(diào)節(jié)等作用。其中離子通道電流-電壓的關聯(lián)具有離子濃度的依賴性[10],部分Cl-通道的激活還依賴于細胞外Ca2+,其中ClC-K1通道為典型表現(xiàn)。和K+通道一樣,原核生物中的有豐富的ClC家族基因,為通道蛋白表達和結構分析提供良好的環(huán)境[11]。相反,有種特殊的Cl-通道能被細胞外Ca2+所阻斷,譬如:蟾蜍卵母細胞上就有一種特殊的Cl-通道。遺傳學研究已經(jīng)結合通道研究分別通過動物體內(nèi)有害物質(zhì)的檢測進一步研究部分生物分子功能特征和信號通路[12],就電生理而論,瞬時外向K+電流主要包括兩種成分:一種為4-AP(4-氨基吡啶)敏感的K+電流(Ito1),另外一種被稱為Ito2,它對4-AP不敏感,可被陰離子轉運抑制劑阻滯。其電流即為Ca2+激活的Cl-電流(Id,ca),它不被4-AP所抑制。當然,若細胞缺乏或根本就沒有K+,而細胞內(nèi)K+由Ca2+所代替,該離子流依然存在,所以它不是K+電流,而是由Ca2+所激活。當細胞內(nèi)或細胞外Cl-濃度降低時,能明顯減弱該離子流,與Cl-密切相關,其激活曲線可以隨細胞外Cl-的濃度發(fā)生變化,當細胞外無Cl-時,該電流消失。
5腫脹激活的Cl-通道(Icl,swel)在腎小球及胃腸上皮細胞上廣泛分布有腫脹激活的Cl-通道參與調(diào)節(jié)細胞體積。通常此通道通過激活Na+/H+和Cl-/Hco3-交換使細胞內(nèi)外離子濃度達到平衡從而調(diào)節(jié)維持細胞體積穩(wěn)定。而且通過不同的跨膜電壓模擬裝置可以容易判斷膜通道兩側的離子是否轉運和其轉運方向[15],Icl,swell通道的激活通常依賴于細胞內(nèi)的ATP,存在明顯的能量消耗,其通道本身具有外向整流特性,沒有明顯的時間依賴性激活。當ATP濃度較低時,Mg2+能阻斷Icl,swell通道,胞內(nèi)高ATP濃度改變Icl,swell通道最大激活位點并降低激活速率。ClC家族中Cl-陰離子通道同時存在于真核生物和原核生物細胞內(nèi)[16],了解Cl-通道數(shù)量通常選用最佳定量化學計算法進行推斷,也有些離子通道模型成功建立,其中BD模型比較深入地闡述了Cl-和K+通道電活動及離子走向[17]。ClC-7作為家族成員之一,是陰離子通道和轉運體,在溶酶體破骨細胞類似物中起著決定性作用,其丟失直接導致骨質(zhì)缺乏病變[18],目前情況下,膜蛋白生物物理學研究的核心問題還是離子通道門控機制[19],可以深入研究。ClC-3的PKC的磷酸化的位點為N端Serine51(絲氨酸51),通常用alanine(丙氨酸)代替Serine(S51A)可消除PKC的抑制作用,也同樣消除8-Br-cAMP的抑制作用,尤其在動物心房肌中表現(xiàn)明顯。在心肌細胞和血管內(nèi)皮細胞上,因細胞暴露于低滲液引起腫脹可誘發(fā)Icl,swell或容積依賴的Cl-通道(Icl,vol)電流,該通道為非時間和電壓依賴性的,同時也不依賴于細胞內(nèi)Ca2+,電流不能被一些阻斷劑阻斷。很可能是通過細胞骨架成分或質(zhì)膜牽張而引起,其電流對滲透壓非常敏感。除此之外,蛋白激酶C(PKC)激活的Cl-電流在部分動物心室肌細胞中被發(fā)現(xiàn),在細胞內(nèi)用弗波脂能誘導出時間依賴性且不對稱Cl-電流,同時有研究發(fā)現(xiàn)此中電流可以被芳香族單羧酸阻斷。其中,弗波脂作為PKC慣用激動劑。最為突出的ATP激活的Cl-通道電流(Icl,ATP)和內(nèi)向電流Cl-電流(Icl,ir)存在于動物心肌等諸細胞中,細胞外的ATP可以通過三種作用機制作用于心肌細胞:通過嘌呤相關受體增加K+電導和抑制β腎上腺素能激動的腺甘酸環(huán)化酶;通過嘌呤能P2受體可以增加Ca2+電流,在G蛋白參與下并刺激磷酸肌醇的降解產(chǎn)生IP3和DG,并最后激活PKC;通過嘌呤能P2受體也可以刺激Cl-/HCO3-交換體而導致細胞內(nèi)酸化,同時激活非選擇性的陽離子電流。當ATP與其對應的嘌呤受體結合時,即可產(chǎn)生相關電流,此電流具有外向整流性,但無時間依賴性,其中對腎上腺素能受體激動劑較為敏感。大鼠心室肌細胞相關研究表明,ADP和ATP能激活Icl,ATP,而AMP和腺苷酸無特殊作用,因而可以推斷這種作用是通過嘌呤能P2受體。在通道研究過程中,為了更進一步證實推斷的正確性,通常借助模型進行模擬研究,譬如,在與記憶退行性病變的腦疾病相關蛋白研究中,淀粉樣β蛋白(A-β)離子通道結構模型已有較完整闡述[20]。
