新型钾通道KCNQ4在内耳的分布及功能

KCNQ4能够编码一种新型的钾通道,分布于内耳和听觉的中枢传导通道,突变可致DFNA2型耳聋。KCNQ4通道电流是一种慢性激活的延迟钾电流,KCNQ4的分子结构已经很清楚。本文重点从KCNQ4的分子结构、钾通道的性质介绍其在内耳的功能。     

利诺吡啶对豚鼠耳蜗外毛细胞和支持细胞钾电流的影响

目的　观察KCNQ家族钾通道特异性阻滞剂利诺吡啶 (linopirdine)对豚鼠耳蜗单离外毛细胞和Deiters细胞 (支持细胞 )总钾电流的影响 ,初步探讨KCNQ家族钾通道在耳蜗外毛细胞和Deiters细胞的分布。方法　运用膜片钳技术 ,在全细胞模式下记录正常细胞外液中 8个外毛细胞和5个Deiters细胞的总钾电流 ,并观察 10 0 μmol/L利诺吡啶对外毛细胞和Deiters细胞总钾电流的影响。结果　在正常细胞外液中 ,单离外毛细胞可记录到四乙基二乙胺敏感的外向性钾电流和静息膜电位附近激活的内向性钾电流 (theK+ currentactivatedatnegativepotential,IKn)两种钾电流 ,而单离Deiters细胞中只记录到外向整流性钾电流。加入 10 0 μmol/L利诺吡啶后 ,外毛细胞中的四乙基二乙胺敏感的钾电流减小 ,IKn被完全抑制 ;而Deiters细胞中的外向整流性钾电流大小无变化。结论KCNQ家族钾通道存在于豚鼠耳蜗外毛细胞 ,其介导的钾电流是四乙基二乙胺敏感的钾电流的组成部分 ,并构成全部的IKn;但KCNQ家族钾通道不存在于豚鼠耳蜗Deiters细胞。     

利诺吡啶对豚鼠耳蜗外毛细胞和支持细胞钾电流的影响

目的 观察KCNQ家族钾通道特异性阻滞剂利诺吡啶(linopirdine)对豚鼠耳蜗单离外毛细胞和Deiters细胞(支持细胞)总钾电流的影响，初步探讨KCNQ家族钾通道在耳蜗外毛细胞和Deiters细胞的分布。方法 运用膜片钳技术，在全细胞模式下记录正常细胞外液中8个外毛细胞和5个Deiters细胞的总钾电流，并观察100μmol／L利诺吡啶对外毛细胞和Deiters细胞总钾电流的影响。结果 在正常细胞外液中，单离外毛细胞可记录到四乙基二乙胺敏感的外向性钾电流和静息膜电位附近激活的内向性钾电流(the K^ current activated at negative potential，IKn)两种钾电流，而单离Deiters细胞中只记录到外向整流性钾电流。加入100μmol／L利诺吡啶后，外毛细胞中的四乙基二乙胺敏感的钾电流减小，IKn被完全抑制；而Deiters细胞中的外向整流性钾电流大小无变化。结论 KCNQ家族钾通道存在于豚鼠耳蜗外毛细胞，其介导的钾电流是四乙基二乙胺敏感的钾电流的组成部分，并构成全部的IKn；但KCNQ家族钾通道不存在于豚鼠耳蜗Deiters细胞。     

KCNQ1基因缺失致小鼠听觉丧失和耳蜗形态异常

由KCNQ1基因编码的KCNQ1蛋白分布于内耳血管纹边缘细胞的顶膜，KCNQ1是参与维持耳蜗钾离子代谢的重要通道。我们应用听性脑干反应（auditory brainstem response，ABR）和耳蜗内电位（endococldear potential，EP）检测KCNQ1^＋/＋、KCNQ1^＋/- KCNQ1^-/- 3种小鼠的听觉生理功能，并观察其耳蜗形态变化，以了解KCNQ1基因和离子通道在维持耳蜗钾循环及听觉生理中的作用。     

豚鼠耳蜗单离Deiters细胞的钾电流

目的　研究豚鼠耳蜗单离Deiters细胞的钾电流及其特性。方法　运用膜片钳技术 ,在全细胞模式下记录正常细胞外液中钾电流 ,不同K 浓度的细胞外液对细胞反转电位和外向钾电流的影响 ,四氨基吡啶 (4 aminopyridine ,4 AP)和四乙基胺 (tetraethylammonium ,TEA)对钾电流成分的阻滞作用 ,探讨外向钾电流通道的激活和失活动力学。结果　单离Deiters细胞具有电压依赖的外向整流离子选择性通道 ;钾通道阻滞剂 4 AP和TEA可使峰电流和迟电流幅度下降 ,表明存在两种类型的钾通道 ,或者这种通道有两种不同的状态 ;通道的激活和失活符合Boltzmann方程。未记录到Deiters细胞的内向钙电流。结论　Deiters细胞外向整流钾电流的作用可能是缓冲细胞周围间隙钾离子浓度     

豚鼠耳蜗血管纹边缘细胞钾离子通道特性的研究

目的 研究单个豚鼠耳蜗血管纹边缘细胞的基本电生理特性。方法 应用耳蜗血管纹组织块培养技术和全细胞膜片钳技术，观察单个培养的豚鼠血管纹边缘细胞在电压钳模式下的电流特性。结果 边缘细胞上记录到钾离子电流，该钾通道有以下特性：①具有电压依赖性；②通道的活动可被4-氨基吡啶（4-aminopyridine，4-AP）和四乙铵（tetraethylammonium，TEA）在相对高浓度下阻滞；③细胞外钙离子浓度的减少可导致该钾通道电流的降低。结论 豚鼠耳蜗血管纹边缘细胞钾离子通道电流包括钙离子依赖性钾电流、外向延迟整流钾电流和A型钾电流。     

速尿对小鼠螺旋神经节神经元细胞钾、钠通道电流的影响

目的 探讨速尿对小鼠耳蜗螺旋神经节(spiral ganglion neuron,SGN)细胞延迟整流钾通道和钠通道电流的影响.方法 分离并酶解生后1~6 d的15只小鼠耳蜗SGN细胞,利用全细胞膜片钳技术记录外向延迟整流钾通道和内向钠通道,并观察速尿对钾、钠离子通道的影响.结果在SGN细胞外加入速尿以后,延迟整流钾电流可被阻滞到+200~+300 pA左右,钠电流可被阻滞到速尿作用前峰电流幅值的30%左右.在速尿作用稳定后的1、5、10 min时开始洗脱速尿,延迟整流钾电流和钠电流分别可以恢复到速尿作用前峰电流幅值的98%、64%、25%和96%、76%和54%.结论 速尿可在不同程度上阻滞SGN细胞的延迟整流钾通道和钠通道,并随着速尿作用时间的延长,其对离子通道的损害越大.     

豚鼠耳蜗单离外毛细胞的外向整流钾电流

目的 :观察豚鼠耳蜗单离外毛细胞 (OHC)的电生理特性 ,记录不同长度OHC的外向整流钾电流 ,分析区分外向整流钾电流所包含的通道电流成分 ,研究外向整流钾电流的动力学特征。方法 :采用酶消化法及机械分离OHC。运用全细胞膜片钳技术 ,在电压钳下记录K+ 通道电流。结果 :OHC的全细胞膜电容为 (30 .96±2 .79) pF(n =2 9) ,零电流电位 (30± 2 .1)mV(n =16 ) ,反转电位为 (- 5 1.6 7± 1.84 )mV(n =9)。不同长度OHC的外向整流钾电流存在系统差异 ,短OHC表现出大的钾电导 ,长OHC则相反。 10 0 μmol/L的氯化镉 (Cd Cl2 )抑制了OHC外向整流钾电流的最大电流幅度的 6 0 % ,且改变了电流的动力学特征 ,对峰电流的影响明显大于稳态电流 (P<0 .0 1,n =5 ) ;1mmol/L的四氨基吡啶 (4 AP)抑制了最大电流幅度的 4 3% ,没有改变电流的动力学特征。外向整流钾电流的激活符合Boltzmann方程 ,V1/ 2 =(- 11.0 7± 0 .2 6 )mV ,S =(6 .6 2± 1.74 )mV(n=13)。结论 :外向整流钾电流包含有钙离子激活的钾离子电流、外向延迟整流钾电流和A型电流     

顺铂对大鼠耳蜗螺旋神经节细胞外向延迟整流钾电流的影响

目的:观察记录顺铂作用下急性分离新生大鼠耳蜗螺旋神经节细胞(SGNs)延迟整流钾通道的电流曲线,分析顺铂对SGNs钾电流激活动力学的影响,并初步探讨其耳毒性机制。方法:采用全细胞膜片钳技术记录SGNs外向延迟整流钾电流及顺铂对此电流的影响。结果:钳制电压为-60mV,刺激电压从-60mV到 80mV逐渐去极化,阶跃电压为10mV,持续时间为500ms,可在SGNs上记录到外向钾电流,该电流对TEA-Cl(4-乙基胺)敏感,具有延迟整流特性;在细胞外液中加入10μmol/L顺铂,能明显抑制SGNs延迟整流钾电流;顺铂对此电流的抑制作用与细胞外液中顺铂的浓度呈剂量依赖性;外液洗脱后SGNs电流可基本恢复正常。结论:钾通道与SGNs动作电位的产生密切相关,顺铂可抑制SGNs钾通道电流,导致听觉功能障碍。     

KCNQ4基因突变对常染色体显性遗传性聋家系的影响

目的应用候选基因法了解KCNQ4基因对中国耳聋家系的影响,检测其突变形式. 方法在一个6代相传的常染色体显性遗传性聋家系中,应用聚合酶链反应-单链构像多态性(polymerase chain reaction-single strand conformat io n polymorphism,PCR-SSCP)及克隆测序方法对KCNQ4基因的全部编码序列的PCR产物进行突变位点及多态序列检测. 结果在该家系中,对36位家系成员进行了KCNQ4基因的编码序列的检测,发现KCNQ4基因外显子2的分子多态现象,经测序分析证明这种多态是由于内含子中47 个碱基复制数的差异所造成的. 结论本实验证明KCNQ4基因外显子2的编码区附近存在一个新的分子多态标记,这种分子多态表现出不同的基因型.通过对这些基因型与耳聋表型的相关分析发现,随着内含子复制数的增加,耳聋表现度明显增加.提示KCNQ4基因外显子2与外显子3之间内含子复制数的变化可能是这个家系出现耳聋的一种特征性分子标记.     

豚鼠耳蜗外毛细胞的钾通道

目的研究外毛细胞钾离子通道的生物物理学和药理学特性.方法用细胞贴附式和内面向外式膜片钳技术,研究豚鼠耳蜗单离外毛细胞底侧膜的钾离子单通道电流.结果记录到两种钾离子单通道电流:(1)大电导型钙激活钾通道,在等渗140mmol/L KC1溶液时电导为161 26pS(内面向外式)或155±27pS(细胞贴附式),反转电位为0mV;浴液为Hanks液而电极内液为140mmo/L KC1液时,电导为133±9pS(细胞贴附式).当膜内面浴于无钙液时通道活动消失.通道呈簇状发放或快速簇状发放方式,其开启和关闭时程直方图均可用三阶指数方程拟合.双氢链霉素能够可逆性地抑制外毛细胞的大电导型钙激活钾通道,表现为电流幅度减少,在链霉素浓度增大以及细胞膜电位偏正时更明显,新霉素的抑制作用更强.(2)～44pS钾通道.结论豚鼠耳蜗外毛细胞底侧膜具有两种钾离子通道,研究了其大电导型钙激活钾通道的生物物理学和药理学特性.     

听力学

20021291豚鼠耳蜗单离外毛细胞的外向整流钾电流/杨军…//临床耳鼻咽喉科杂志一2002,16(1)一27一30 目的:观察豚鼠耳蜗单离外毛细胞(OHC)的电生理特性,记录不同长度OHC的外向整流钾电流,分析区分外向整流钾电流所包含的通道电流成分,研究外向整流钾电流的动力学特征。方法:采用酶消化法及机械分离OHC。运动全细胞膜片钳技术,在电压钳下记录K 通道电流。结果:OHC的全细胞膜电容为(30.96士2.79)pF(n=29),零电流电位(30士2.1)mV(n=16),反转电位为(一51.67士1.84)mV(n一9)。不同长度OHC的外向整流钾电流存在系统差异,短OHC表现出大的钾…     

单个离体内耳毛细胞离子通道研究近展

利用膜片钳技术对单离内耳毛细胞离子通道的研究揭示。毛细胞钙通道是毛细管钙依赖性传递质释放，能动性反应和传出神经对内耳毛细胞功能调节的重要离子通道；钾通道是毛细胞主要的离子通道，钠通道在毛细胞的存在与否尚有争议，耳毒性药物对毛细胞某些离子通道的阻滞作用可能是其急性耳毒性的机制之一。     

钾离子通道基因与耳蜗听觉功能

钾离子通道与多种疾病有关，钾离子通道基因突变可以造成综合征型和非综合征型听力下降，表明在耳蜗听觉生理过程中，钾离子发挥着重要作用。耳蜗内淋巴液中富含钾离子，维持内淋巴内的高电位，转运大多数正电荷，机械电转导时在细胞顶部发生去极化。毛细胞的基底外侧（basolateral）通道中有KCNQ4、KCNN2和KCNMA1钾离子通道，顶端（apical）钾离子通道有KCNQ1／KCNE1，另外位于血管纹中间细胞的KCNJ10（Kit4．1）钾离子通道产生内淋巴电位。目前已经发现的与人类耳聋有关的钾离子通道有KCNQ4和KCNQ1／KCNE1。     

KCNQ1在小鼠耳蜗血管纹的表达及在听觉中的意义

目的探讨KCNQ1在耳蜗侧壁血管纹的表达及其在听觉中的作用。方法以不同基因型小鼠KC-NQ1-/-(突变纯合子)、KCNQ1 /-(杂合子)和KCNQ1 / (野生型)以及C57BL/6J小鼠为实验对象,采用免疫组织化学和ABR检测技术,检测KCNQ1在小鼠耳蜗血管纹的表达及其听力。结果KCNQ1蛋白阳性颗粒集中在小鼠耳蜗血管纹边缘细胞顶膜。KCNQ1 / 小鼠的听力正常,短声ABR的阈值为36.67±7.13dBSPL;KCNQ1 /-小鼠听力低于同窝KCNQ1 / 野生型鼠,短声ABR的阈值为38.25±9.35dB SPL;KCNQ1-/-小鼠呈现全聋,ABR在100dB SPL时仍无反应。结论KCNQ1是位于耳蜗侧壁血管纹边缘细胞的重要通道蛋白,在维系耳蜗听觉功能中有重要作用。KCNQ1通道蛋白的缺失或功能受限可以不同程度地影响耳蜗的听觉功能。     

钾离子通道基因与耳蜗听觉功能

钾离子通道与多种疾病有关,钾离子通道基因突变可以造成综合征型和非综合征型听力下降,表明在耳蜗听觉生理过程中,钾离子发挥着重要作用。耳蜗内淋巴液中富含钾离子,维持内淋巴内的高电位,转运大多数正电荷,机械电转导时在细胞顶部发生去极化。毛细胞的基底外侧(basolateral)通道中有KCNQ4、KCNN2和KCNMA1钾离子通道,顶端(apical)钾离子通道有KCNQ1/KCNE1,另外位于血管纹中间细胞的KCNJ10(Kir4.1)钾离子通道产生内淋巴电位。目前已经发现的与人类耳聋有关的钾离子通道有KCNQ4和KCNQ1/KCNE1。     

顺铂对小鼠耳蜗螺旋神经节细胞延迟整流钾电流的影响

目的探讨耳毒性药物顺铂对耳蜗螺旋神经节细胞延迟整流钾电流的影响,了解顺铂耳毒性的离子机制。方法选择状态良好培养2—14d的耳蜗螺旋神经节细胞在电压钳制条件下记录的钾电流作为对照组,浴液中分别加入100,500,1000,5000μM不同浓度的顺铂溶液后记录的电流为实验组,观察其对钾通道电流电生理学特性的影响,并观察冲洗后电流的恢复情况。结果实验显示耳蜗螺旋神经节细胞钾通道电流的电生理学特性受不同浓度顺铂溶液的影响,并具有浓度依赖性,表现在其活化动力学和电流幅度的改变。本实验中顺铂的50％的电流被抑制时的浓度（IC50）为294μM,冲洗后钾通道电流逐渐恢复。结论顺铂可以改变耳蜗螺旋神经节细胞钾通道电流的电生理学特性,这种变化在短期内可逆,揭示其耳毒性的形成具有一定的离子机制。     

利用膜片钳技术对急性分离小鼠螺旋神经节神经元的电生理研究

目的 探讨小鼠螺旋神经节神经元(spiral ganglion neurons SGN)的电生理特性。方法 应用全细胞电压钳技术对急性酶分离的小鼠耳蜗SGN细胞膜上的离子通道电流进行记录和分析。结果 在SGN细胞膜上记录到对氯化四乙胺、4-氨基吡啶敏感的外向延迟整流钾电流和瞬时钾电流,以及对河豚毒素敏感的内向钠电流。并且离子通道活动具有明显的电压依赖性,在没有记录到钠电流的细胞记录到延迟整流钾电流。结论 急性酶分离的小鼠耳蜗SGN细胞的电生理特性可为听觉传导机制的研究提供了重要的参考,并指导下一步通道药理学的研究。     

利用膜片钳技术对急性分离小鼠螺旋神经节神经元的电生理研究

目的 探讨小鼠螺旋神经节神经元(spiral ganglion neurons，SGN)的电生理特性。方法 应用全细胞电压钳技术对急性酶分离的小鼠耳蜗SGN细胞膜上的离子通道电流进行记录和分析。结果 在SGN细胞膜上记录到对氯化四乙胺、4-氨基吡啶敏感的外向延迟整流钾电流和瞬时钾电流，以及对河豚毒素敏感的内向钠电流。并且离子通道活动具有明显的电压依赖性，在没有记录到钠电流的细胞记录到延迟整流钾电流。结论 急性酶分离的小鼠耳蜗SGN细胞的电生理特性可为听觉传导机制的研究提供了重要的参考，并指导下一步通道药理学的研究。     

庆大霉素对小鼠螺旋神经节神经元电生理特性的影响

目的 探讨庆大霉素对小鼠耳蜗螺旋神经节神经元细胞电生理特性的影响及其意义。方法 应用全细胞电压钳技术研究庆大霉素对急性酶分离小鼠螺旋神经节神经元细胞膜上的钾、钠离子通道电流的峰值的影响．与细胞外液中庆大霉素浓度的关系，以及庆大霉素洗脱后电流的恢复情况。结果 庆大霉素能抑制电压依赖性钾通道，但不能抑制电压依赖性钠通道，其钾通道抑制作用与细胞外液中庆大霉素的浓度呈剂量依赖性，庆大霉素洗脱后电流恢复不完全。结论 庆大霉素通过抑制螺旋神经节神经元细胞的钾离子通道而产生耳毒性。