第二节离子通道.pptxVIP

第二节 离子通道;主要内容; 离子通道(ion channel)是神经、肌肉、腺体等许多组织细胞膜上的基本兴奋单元，它们产生和传导电信号。可把每一通道看做一个对特殊刺激发生反应的可兴奋的蛋白分子。 由于生物物理学和分子生物学的迅速发展，新的研究技术包括膜片钳技术(patch clamp)和分子克隆及基因突变技术等得以广泛应用，人们已经开始有能力从分子水平来解释离子通道的孔道特性、动力学过程、结构与功能的关系以及功能的表达和调节等。;一、离子通道的基本生物物理学特性;; 在整个动作电位时程中，离子通道至少经历三种不同状态的循环转换，即静息关闭状态(closed resting state)、开放状态(open state)，失活关闭状态(closed inactive state)。处于静息关闭状态的通道遇到适宜的刺激时即可进入开放状态，即激活过程(activation)。有的通道在开放后将随着时间逐渐进入失活关闭状态，即失活过程(inactivation)。失活关闭状态的通道不能直接进入开放状态而处于一种不应期。只有使通道从失活关闭状态进入到静息关闭状态后，通道才能再度接至外界刺激而激活开放，这一过程称为复活(reactivation)。 ; 为了解释这种通道开、关的调节机制，Hodgkin和Huxley在应用电压钳制技术测量膜电流的实验基础上．提出了所谓门控机制的“H-H模型”。他们假设钠通道的开、关是由m、h两个门来控制的，静息时，m门处于“关”的状态，而h门处于“开”的状态。去极化刺激使m门被激活而转为”开”，整个通道迅速进入开放状态而触发内向的Na+电流。这一去极化刺激同时也使得h门进入失活状态而开始缓慢关闭，因此，虽然m门还是“开”的，通道已进入了失活关闭状态。复活过程中，h门回到“开”的状态而m门回到“关”的状态。由于m门和h门都有开和关两种状态，故通道的状态是由这两个门的两种状态所形成的三种组合来决定的。只有当m、h都处于“开”时通道才是开放的；其他两种组合则对应于静息关闭和失活关闭两种状态。 ;(二)离子选择性 不同通道对不同离子的通透性不同，即具有离子选择性(ionic selectivity)。通道对各种离子的选择性一般认为由通道内的氨基酸残基所决定。根据离子选择性的不同，通道可分为钠通道、钙通道、钾通道、氯通道等。但须指出，通道的离子选择性只是相对的，而不是绝对的。比如，Na+通道除了对Na+通道外，对NH4+也通透，甚至对K+也稍有通透。;（一)钠通道 1、钠通道亚型及其特性 钠通道广泛分布于可兴奋细胞中、现已克隆出至少五种亚型的钠通道，其中多数对钠通道特异性阻断剂-河豚毒素(TTX)较敏感，而心肌细胞中存在一种主要类型的钠通道(hl型)，则对TTX的敏感度较低（较其他钠通道亚型低约200倍）。 钠通道有三大特征；①对钠离子的选择通透；②电压依赖性激活；③电压依赖性失活。钠通道的激活和失活都很快，Na+内流仅持续数毫秒。细胞膜去极化将引起钠通道开放，大量Na+从细胞外液经钠通道快速内流，导致膜去极化引发动作电位。因而钠通道在维持细胞的兴奋性中非常重要。同时它还是重要的药物作用部分，如局部麻醉药和I类抗心律失常药，就是分别选择性地阻断神经细胞和心肌细胞上的钠通道，达到阻断兴奋传播和降低细胞兴奋性的作用。;2．作用于钠通道的药物 (1)通道阻断剂：河豚毒素(TTX)与石房蛤毒素(saxitoxin)，因阻断钠通道外口，故胞外给药才有效。 临床上常用的局部麻醉药(如利多卡因，普鲁卡因等)为脂溶性化合物，它们的作用部位是h闸门，故为失活促进剂。 季铵化合物为水溶性，与钠通道的作用部位是选择性滤器内口，故需胞内给药。 临床上的I类抗心律失常药都作用于钠通道，但由于它们的通道选择性和对通道的阻断特性不同，又被分为三种类型： ①在一定程度上抑制动作电位的0相，除了钠通道外还同时抑制钾通道延长复极化过程的药物，如奎尼丁、普鲁卡因胺等，被称为IA类药物。 ②较少抑制动作电位的0相，几乎不影响传导速度，也不影响钾通道的药物，如利多卡因、苯妥英钠等，为IB类抗心律失常药。 ③在选择性和作用上最强的钠通道阻断剂，显著地抑制0相，明显减慢心肌传导速度，但对复极化过程影响较小的药物，Eneainide(哌茴苯胺)、flecainide（哌氟酰胺)和Propafenone(苯丙酰苯心胺)等为1c类药物。 ;Ⅰ类抗心律失常药对钠通道的阻断作用依赖于心率，即当心率快时阻断作用强，而心率慢时作用不明显或看不出其阻断作用，称之为频率依赖性。药物与通道间的相互作用及其频率依鞍性阻断与药物对钠通道作用的状态依赖性有关。处于开放或失活关闭状态的通道对药物亲和力高，而在静息关闭