Zacopride增强心肌内向整流钾电流(IK1)效应的受体和信号转导通路

目的: 探讨5-HT₄受体激动剂兼5-HT₃受体阻断剂zacopride增强心肌内向整流钾电流(I_K1)效应的受体和细胞信号转导机制。方法: 应用全细胞膜片钳技术记录大鼠心室肌细胞膜I_K1电流,分别观察10 μmol/L 5-HT₄受体阻断剂 RS23597-190、10 μmol/L 5-HT₃受体激动剂间氯苯双胍(m-CPBG)、5 μmol/L PKA 抑制剂 KT5720、5 μmol/L PKC 抑制剂GF109203x 和 5 μmol/L PKG抑制剂 KT5823对zacopride 增强I_K1的影响。结果: 10 μmol/L 5-HT₄受体阻断剂RS23597-190本身可抑制I_K1电流,在预先应用RS23597-190的基础上,1 μmol/L zacopride仍可明显激动I_K1通道,使其内向电流(-100 mV)增强32.5% (P< 0.05)。10 μmol/L 5-HT₃受体激动剂m-CPBG对I_K1电流无明显影响,也不能逆转1 μmol/L zacopride对I_K1的增强效应(P> 0.05)。此外,5 μmol/L PKA 阻断剂 KT5720能显著抑制1 μmol/L zacopride对I_K1的增强效应(P< 0.05),而PKC 阻断剂GF109203x和PKG阻断剂KT5823则对1 μmol/L zacopride的效应无明显影响(P> 0.05)。结论: Zacopride对 I_K1的增强作用可能经由PKA介导的信号转导通路,而不依赖于5-HT₃和5-HT₄受体。     

家兔陈旧性心肌梗死心室肌细胞钾离子电流的变化

目的:探讨陈旧性心肌梗死(HMI)心律失常的发生机制,观察HMI非梗死区心肌细胞动作电位时程(APD)、瞬时外向钾电流(I_to)、延迟整流钾电流(I_K)和内向整流钾电流(I_K1)的变化。方法: 12只家兔随机分为2组,陈旧性心肌梗死组(HMI)开胸结扎冠状动脉左回旋支,假手术组开胸但不结扎冠状动脉。3个月后应用全细胞膜片钳技术记录非梗死区心肌细胞的APD、I_to、 I_K和I_K1。 结果: (1)HMI组心肌细胞的膜电容明显高于假手术组;(2)HMI组心肌细胞的APD显著延长,并有早期后除极(EAD)出现;(3)HMI组心肌细胞I_to 、I_K,tail和I_K1的电流密度分别为(4.03±0.33)pA/pF、(1.14±0.11)pA/pF和(17.6±2.3)pA/pF,显著低于假手术组的(6.72±0.42)pA/pF、(1.54±0.13)pA/pF和(25.6±2.6)pA/pF(P<0.01)。结论: HMI非梗死区心室肌细胞I_to 、I_K,tail、和I_K1的电流密度的降低是其APD延长和EAD出现的离子流基础,而APD延长和EAD的出现,可能在HMI恶性心律失常的发生中起着重要作用。     

灯盏花素对大鼠心室肌细胞瞬间外向和内向整流钾电流的影响

目的：研究灯盏花素对大鼠心室肌细胞膜瞬间外向钾电流（I_to）和内向整流钾电流(I_K1)的影响，在离子通道水平探讨灯盏花素的抗心律失常作用机制。方法： 用急性酶解法获得单个大鼠心室肌细胞，标准的全细胞膜片钳技术记录I_to和I_K1。结果：(1) 灯盏花素呈浓度依赖性抑制I_to，在+50 mV时，0.02、0.05、0.08、0.10 (g· L^-1)灯盏花素分别阻断Ito峰电流(10.07±0.30)%、(27.47±1.25)%、(42.72%±1.30)% 和(56.09±2.10)%，冲洗后可以完全恢复。在+50 mV时，0.10 g·L^-1灯盏花素使峰电流从（29.61±3.40）pA/pF 减少至（13.00±1.80）pA/pF (n=5，P<0.05)。（2）灯盏花素呈电压依赖性抑制I_to，在0～+50 mV,各浓度随电压增加抑制作用明显减弱。（3）0.10 g·L^-1灯盏花素对I_to失活、激活和复活曲线无明显影响。（4）0.10 g·L^-1灯盏花素对I_K1无明显影响。结论： 灯盏花素能够抑制心肌细胞I_to，呈浓度依赖性和电压依赖性，对I_K1无明显影响，这可能是其抗心律失常作用的重要机制之一。     

老龄大鼠心房肌细胞起搏电流的特征

目的: 研究老龄大鼠心房肌细胞起搏电流(I_f)的特征,探讨其可能参与心房颤动的机制。方法: 选择22-24月龄SD大鼠分离心房肌细胞,利用全细胞膜片钳技术记录I_f。结果: 约85%的老龄大鼠心房肌细胞可以记录到的超极化激活I_f,在-150 mV时,I_f的电流幅值约为(382±23)pA,电流密度约为(3.2±0.4)pA/pF。而青年大鼠只有40％的心房肌细胞记录到I_f的电流幅值约为(86.9±8.4)pA,电流密度约为(0.9±0.1)pA/pF。从I-V曲线可见,老龄大鼠随着超极化电位的增加,电流增加幅度明显加快。在-150 mV时,其激活时间常数(τ)为(230.2±14.4)ms,而青年对照组心房肌细胞的τ则为(670.5±23.6)ms。此外,老龄大鼠心房肌细胞电流的半激活电压为(-87.2±2.3)mV,明显向更正的电位方向移动,而青年鼠细胞的半激活电压为(-104.4±6.3)mV,这使得老龄鼠的起搏电流更易激活。相反,二者的翻转电位和激活曲线斜率差异不大。结论: 老龄大鼠心房肌细胞起搏电流的密度和激活均高于青年鼠。     

兔心肌梗死1周及2月后心室肌细胞瞬间外向钾电流的变化

目的:研究心肌梗死后心室肌细胞瞬间外向钾电流(I_to)的变化。方法:采用结扎兔冠状动脉左前降支的方法复制心肌梗死动物模型,酶解法分离单个心室肌细胞,应用膜片钳全细胞记录方法,观察心肌梗死后1周及2月心外膜梗死区及非梗死区心室肌细胞I_to的变化。结果:①非梗死区2月组心肌细胞膜电容明显大于对照组,P＜0.05。②梗死区I_to电流密度(+60mV时)的对比显示:对照组为(17.4±5.2)pA/pF(n=16),梗死区1周组为(7.5±2.4)pA/pF(n=12),明显低于对照组(P＜0.01)。梗死区2月组为(10.6±4.1)pA/pF(n=18),明显低于对照组(P＜0.01),但高于梗死区1周组(P＜0.05)。③非梗死区2月组I_to电流密度为(13.2±4.1)pA/pF(n=23),明显低于对照组(P＜0.05),但高于梗死区2月组(P＜0.05)。结论:心肌梗死可引起心室肌细胞I_to电流密度下降,而且不同区域之间(梗死区及远离梗死区)也存在电生理的异质性,可能是导致心肌梗死后出现折返性室性心律失常的原因。心肌梗死后2月梗死区I_to的下降有恢复倾向。     

心脏复极储备电流IKs在糖尿病QT间期延长性别差异中的作用

目的: 观察不同性别糖尿病家兔QT间期延长病理条件下的缓慢延迟整流钾电流(I_Ks)以及蛋白变化,为探讨糖尿病性长QT综合征性别差异的离子机制做基础。方法: 取体重2-2.5 kg家兔,一次性注射预热(37 ℃)的四氧嘧啶(140 mg/kg),8周后造成1型糖尿病模型,测定血糖,记录标准II导联心电图,采用酶解法分离家兔单个心室肌细胞,应用全细胞膜片钳技术记录动作电位时程(APD)和I_Ks,并且运用Western blotting法检测KvLQT1和mink蛋白表达变化。结果: 雌雄糖尿病组QT间期和APD均较对照组延长,雄性延长明显,且延长百分比差异显著(P<0.05)。在+40 mV到+70 mV测试电压范围内,雄性糖尿病组I_Ks step电流密度均低于对照组(P<0.05),在+70 mV时,由对照组(3.08±0.67)pA/pF(n=17)降低到(1.27±0.20)pA/pF(n=16),在0 mV~+70 mV测试电压范围内,雌性糖尿病组I_Ks step电流密度均高于对照组(P<0.05),在+70 mV时,由对照组的(1.56±0.20)pA/pF(n=13)增加到(3.65±0.50)pA/pF(n=14)。Western blotting结果显示雄性糖尿病组KvLQT1和mink蛋白表达水平分别下 调21.6%和18.5%;雌性糖尿病组KvLQT1和mink蛋白表达水平分别上调42.3%和20.5%(P<0.05)。结论: I_Ks参与了糖尿病QT间期延长的发生,并且存在性别差异。在雌性家兔早期糖尿病模型中,作为一个复极储备,代偿性上调,限制了QT间期的过度延长。     

过氧亚硝酸阴离子供体通过蛋白激酶C途径抑制CA1区神经元延迟整流钾电流

目的: 过氧亚硝酸阴离子(ONOO^-)是一种性质活泼的自由基,可引起强的氧化性损伤,介导了一氧化氮(NO)的大部分毒性作用。本研究探讨ONOO^-对脑片海马神经元延迟整流钾电流(I_K)和动作电位时程(APD)的影响及其作用机制。方法: 应用全细胞脑片膜片钳技术记录I_K和动作电位。结果: ONOO^-供体SIN-1可抑制I_K电流峰值,使其激活曲线向超极化方向移动,并可延长APD。脑片预处理PKC抑制剂chelerythrine (2.5 μmol/L)可抑制SIN-1对I_K的作用。PKC激动剂PDBu (6 μmol/L)不仅加强而且模拟SIN-1对I_K的影响。然而,鸟苷酸环化酶(GC)抑制剂ODQ对SIN-1的作用无影响。结论: ONOO^-可能通过PKC-I_K-动作电位信号级联反应作用于海马神经元,并不依赖环磷鸟苷(cGMP)通路,这可能是ONOO^-神经毒性的机制之一。     

急性坏死性胰腺炎对心室肌细胞钠和钙离子电流的影响

目的:研究急性坏死性胰腺炎(ANP)后心室肌细胞钠通道电流(I_Na)、L-钙通道电流(I_Ca-L)活性的变化。方法:采用牛磺胆酸钠逆行胰胆管注射建立鼠的ANP动物模型,应用膜片钳全细胞记录方法,观察ANP后1 h心肌细胞I_Na、I_Ca-L的变化。结果:I_Na和I_Ca-L电流-电压关系曲线在ANP组较对照组明显上移。ANP组I_Na电流密度峰值(-30 mV)为(12.45±2.26)pA／pF(n=16),明显低于假手术组(25.32±3.31)pA/pF(n=14),P<0.01;ANP组I_Ca-L电流密度峰值(+10 mV)为(3.63±0.65)pA／pF(n=16),显著低于假手术组(5.46±1.03)pA／pF(n=12),P<0.01。结论:ANP可导致心室肌细胞I_Na和I_Ca-L下降,引起心肌传导速度下降和动作电位时程缩短,可能是导致ANP后出现心律失常的原因。     

牵张刺激对乳大鼠心房肌细胞瞬时外向钾电流和内向整流钾电流的影响

 目的：探究牵张刺激对乳鼠心房肌细胞瞬时外向钾电流（Ito）、内向整流钾电流（IK1）和动作电位时程（APD）的影响。方法：取1日龄SD乳大鼠心脏,分离、消化获得心房肌细胞。于细胞牵引装置培养24 h分组：对照组不予牵张刺激;牵张组予增加12%硅胶膜面积牵张刺激24 h。膜片钳全细胞记录方法记录细胞膜Ito、IK1和APD的变化。结果：在+60 mV刺激电压水平,牵张组Ito密度与对照组相比明显降低［(16±04）pA/pF vs (121±29) pA/pF,P<001］。在-120 mV刺激电压下,牵张组IK1密度较对照组增大［（-108± 08） pA/pF vs (-88±09)pA/pF,P<001］。牵张组动作电位复极50%（APD50）和复极90％（APD90）均较对照组明显缩短［(105±14）ms vs (155±24) ms,(300± 28) ms vs (563±36) ms,P<001］。结论：牵张刺激可降低乳大鼠心房肌细胞Ito密度,增大IK1密度,缩短APD,这可能是压力负荷增大致心房电重构的基础之一。     

血管紧张素Ⅱ对心房颤动患者外向钾电流的作用

目的：研究血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)对心房颤动(AF)患者心房肌外向钾电流的作用及其受体机制。方法: 采用急性酶解法获取游离心房肌细胞，应用膜片钳全细胞技术记录外向钾电流。结果: (1) 在钳制电位-10 mV~+50 mV时, AF组瞬时外向钾电流(I_to1)密度明显低于窦性心律(SR)组（P<0.01），而持续性外向钾电流（I_sus）密度与SR组无明显差异。(2) 以0.1 μmol/L AngⅡ灌流后，在钳制电位0 mV~+50 mV时，SR患者的Ito1密度明显低于灌流前（P<0.01），其动力学特性没有改变，AngⅡ对AF组I_to1的抑制作用明显低于SR组 (P<0.01)。0.1 μmol/L AngⅡ对两组I_sus没有影响。(3) AngⅡ对Ito1的抑制作用可逆，10 μmol/L缬沙坦（valsartan）以及1 μmol/L沙拉新(saralasin)均能完全消除0.1 μmol/L AngⅡ对Ito1的抑制，以10 μmol/L valsartan灌流后，膜电位+50 mV时I_to1的电流密度增加（22.46±4.30）%。结论: AngⅡ通过Ⅰ型受体（AT₁R）介导，明显抑制心房肌细胞膜I_to1，是AF患者心房肌瞬时外向钾通道电重构的机制之一。     

Zacopride增强心肌内向整流钾电流(I_(K1))发挥抗心律失常效应

目的:探讨zacopride对乌头碱、氯化钡药物性心律失常模型的影响和增强心肌内向整流钾电流(IK1)与其抗心律失常的关系。方法:应用全细胞膜片钳技术观测zacopride对大鼠心室肌细胞膜主要离子流及静息膜电位(RMP)、动作电位(AP)和乌头碱所致延迟后除极(DAD)及触发活动(TA)的影响。并观察zacopride对乌头碱(30μg/kg,iv)和氯化钡(4 mg/kg,iv)2种药物性心律失常的影响。结果:0.1-10.0μmol/L zacopride可浓度依赖性激活大鼠心室肌IK1(P0.01),而对INa、Ito、ICa-L等影响动作电位的主要离子流均无显著影响(P0.05);使心室肌细胞膜超极化,动作电位时程(APD)缩短。1.0μmol/L为其最大效应浓度,使IK1内向电流部分(-100mV)增大33.8%,外向电流部分(-60 mV)增大32.4%;RMP由(-81.3±0.9)mV增大至(-87.5±1.7)mV,APD90由(32.48±2.70)ms缩短至(25.61±3.97)ms(P0.01),并有效消除乌头碱所致延迟后除极(DAD)和触发活动(TA)。对于乌头碱、氯化钡所致心律失常,15μg/kg zacopride可使2种心律失常持续时间分别由(57.58±3.21)min、(49.31±2.46)min缩短至(38.25±2.59)min和(30.94±1.73)min(P0.01)。结论:Zacopride对乌头碱、氯化钡药物性心律失常的抑制作用是由其激活心肌细胞IK1进而增大静息膜电位介导的。增强心室肌IK1可能成为抗心律失常的新机制。     

正常大鼠心室肌细胞钠、钙和钾离子流记录和特点

目的研究正常Sprague—Dawley大鼠外膜、中膜和内膜心室肌细胞钠离子电流（INa）、L-型钙离子电流（ICa-L）、瞬时外向钾离子电流（I60）、延迟整流性钾离子电流（IK）、内向整流性钾离子电流（IK1）的特点。方法采用酶消化法获得大鼠外膜、中膜和内膜心室肌细胞,以全细胞膜片钳技术记录心室肌细胞INa、ICa-L、Ito、IK和IK1。结果外膜至内膜心室肌细胞Ito电流密度逐渐减小,而外膜至内膜心室肌细胞INa、ICa-L、IK和IK1的电流密度无差异（P〉0．05）。结论大鼠心室肌细胞Ito存在分层差别,INa、ICa-L、IK和IK1不存在分层差别。     

心房颤动患者内向整流性钾电流及Kir2.1 mRNA表达水平的研究

目的：研究心房颤动(房颤，AF)患者心房肌细胞内向整流性钾电流(Ik1)密度及Kir2.1(编码Ik1)mRNA表达水平，初步探讨慢性AF患者心房肌电生理重构机制。方法： 胶原酶Ⅱ两步酶解法分离心房肌细胞，膜片钳全细胞记录法记录离子电流；半定量逆转录聚合酶链反应方法检测心房组织Kir2.1 mRNA表达水平。结果： (1)AF患者心房肌细胞Ik1在超极化状态显著高于窦性心律(SR)组，在膜电位-120 mV时AF组Ik1增加34.04%(P＜0.05)，在-30 mV-+10 mV时其外向电流成分显著增加；(2)以GAPDH为内参标基因，AF组和SR组心房肌Kir2.1 mRNA相对表达量无显著差异(P＜0.05)。结论： AF患者右心房肌细胞Ik1密度在超极化状态显著增加是其电生理重构的重要离子基础之一；AF患者心房肌Kir2.1 mRNA表达水平无显著改变，推测Ik1重构为转录后调节。     

四逆汤对过氧化氢所致心肌细胞L型钙电流异常的作用

目的探讨四逆汤对氧自由基所致心肌细胞L型钙电流异常的作用。方法用急性酶解法获得单个大鼠心室肌细胞,用标准的全细胞膜片钳技术记录钙通道电流,首先观察5mmol/LH2O2对心肌细胞ICa,L的改变,然后观察预先用四逆汤含药血清孵育30min后5mmol/LH2O2对心肌细胞ICa,L的影响。结果在H2O2作用下,大鼠心室肌细胞ICa,L电流密度增加,电流-电压曲线显著下移,稳态失活曲线明显左移。四逆汤含药血清对离子电流无直接影响,但可以减轻H2O2所引起的稳态失活曲线的异常改变。结论四逆汤可减轻H2O2对心肌细胞钙通道的损伤作用。     

The properties of the inward rectifier potassium currents in rabbit coronary arterial smooth muscle cells

In freshly-isolated, single, smooth muscle cells of rabbit coronary arteries, an inward rectifier K⁺ current [I _K(IR)] was identified using the whole-cell voltage-clamp technique. The current/voltage (I/V) relationship of I _K(IR) showed strong inward rectification with a very small outward current when the smooth muscle cells were dialyzed with a pipette solution containing Mg²⁺. However, dialyzing the cells with a nominally Mg²⁺-free pipette solution revealed a significant outward current hump in the I/V relation of I _K(IR), suggesting that the strong inward rectification of I _K(IR) is partly due to the inhibitory effects of internal Mg²⁺. I _K(IR) was unaffected by tetraethylammonium (1 mM), 4-aminopyridine (1 mM), or glibenclamide (1 μM), but was inhibited by extracellular Ba²⁺ with a concentration of 0.87 μM eliciting half-maximal inhibition at –120 mV. I _K(IR) induced in rabbit coronary smooth muscle cells declined during very negative hyperpolarizing steps, due largely to a block by external Na⁺. I _K(IR) was inhibited by α₁-adrenergic stimuli. Methoxamine, an α₁-adrenergic agonist, concentration dependently inhibited I _K(IR) in the presence of the β-adrenergic antagonist propranolol. The methoxamine concentration required for half-maximal inhibition was 205 μM. We conclude that inward rectifier K⁺ current is present in rabbit coronary smooth muscle cells and that it shares many properties with the inward rectifier K⁺ current described for other cell types. Received: 2 February 1999 / Accepted: 24 March 1999     

活性氧对豚鼠心室肌细胞不同钾通道离子电流的影响

目的：揭示年头自由基导致跨膜电位变化的离子电流基础。方法：采用全细胞膜片钳技术,观察了Ｈ２Ｏ２（１ｍｍｏｌ／Ｌ）对豚鼠单个心室肌细胞不同钾通道影响。结果：Ｈ２Ｏ２使习心肌细胞静息电位（ＲＰ）降低,动作电位时程（ＡＰＤ）显著缩短的同时,明显抑制超极化时的内向整流钾电流（Ｉｋ１）,致（Ｉｋ１）正常呈Ｎ字型Ｉ－Ｖ曲 成一条斜线;增强延迟整流钾电流（ＩＫ）的快组分（ＩＫＲ）和慢组分（ＩＫＡ）,尤其ＩＫＲ２     

On the mechanism of the enhancement of delayed rectifier K+ current by extracellular ATP in guinea-pig ventricular myocytes

 The effects of extracellular adenosine 5′-triphosphate (ATP) on the delayed rectifier K⁺ current (I _K) were studied in guinea-pig ventricular myocytes using the whole-cell voltage-clamp technique. ATP increased I _K concentration dependently with a concentration eliciting a half-maximal response of 1.86 μM and a maximal increase of about 1.8-fold. The enhancement of I _K developed slowly, the effect reaching a maximum in about 1.6 min after application of ATP. The rank order of agonist potency in enhancing I _K was 2-methylthio-ATP≥ ATP>>α,β-methylene-ATP. The ATP response was attenuated in guanosine 5′-O-(2-thiodiphosphate) (GDPβS)- loaded cells, but was not affected by pertussis toxin (PTX)-pre-treatment, indicating that a PTX-insensitive G protein is involved in the response. These features are consistent with operation of P_2Y-type purinoceptors. ATP produced a further increase in I _K stimulated maximally either by isoprenaline (1 μM) through protein kinase A (PKA) or by 12-O-tetradecanoylphorbol 13-acetate (TPA, 100 nM) through protein kinase C (PKC), while 1-(5-isoquinolinesulfonyl)-2-methylpiperazine dihydrochloride (H-7, 10 μM) did not affect the ATP response, suggesting that PKA and PKC do not mediate the response. ATP irreversibly enhanced I _K in cells loaded with adenosine 5′-O-(3-thiotriphosphate) (ATPγS, 5 mM) or okadaic acid (10 μM), a phosphatase inhibitor, suggesting that a phosphorylation step is present after the receptor stimulation. Genistein, an inhibitor of tyrosine phosphorylation, suppressed the ATP response significantly, while daidzein, an inactive analogue of genistein, had little effect on it, although both genistein or daidzein alone decreased I _K. It is hypothesized that tyrosine phosphorylation plays a role in the signalling pathway involved in the enhancement of cardiac I _K by P_2Y-purinergic stimulation. Received: 10 August 1998 / Received after revision: 14 November 1998 / Accepted: 4 December 1998     

Discovery of talatisamine as a novel specific blocker for the delayed rectifier K+ channels in rat hippocampal neurons

Blocking specific K+ channels has been proposed as a promising strategy for the treatment of neurodegenerative diseases. Using a computational virtual screening approach and electrophysiological testing, we found four Aconitum alkaloids are potent blockers of the delayed rectifier K+ channel in rat hippocampal neurons. In the present study, we first tested the action of the four alkaloids on the voltage-gated K+, Na+ and Ca2+ currents in rat hippocampal neurons, and then identified that talatisamine is a specific blocker for the delayed rectifier K+ channel. External application of talatisamine reversibly inhibited the delayed rectifier K+ current (IK) with an IC50 value of 146.0+/-5.8 microM in a voltage-dependent manner, but exhibited very slight blocking effect on the voltage-gated Na+ and Ca2+ currents even at the high concentration of 1-3 mM. Moreover, talatisamine exerted a significant hyperpolarizing shift of the steady-state activation, but did not influence the steady state inactivation of IK and its recovery from inactivation, suggesting that talatisamine had no allosteric action on IK channel and was a pure blocker binding to the external pore entry of the channel. Our present study made the first discovery of potent and specific IK channel blocker from Aconitum alkaloids. It has been argued that suppressing K+ efflux by blocking IK channel may be favorable for Alzheimer's disease therapy. Talatisamine can therefore be considered as a leading compound worthy of further investigations.