离子通道与心律失常精品PPT课件
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12
心肌电压门控钙通道(两种亚型)
受体调控钙通道
13
L-型 (long-lasting)
所有心肌细胞膜广泛存在 激活电压高 电流较大 持续时间长 可 被DHPs和Mn2+阻滞 直接参与窦房结 /房室结0期去极化 心房/室肌2期平台维持 心房/室肌的收缩
源自文库T-型(transient type)
存在窦房结/房室结 激活电压低 电流微弱 (tiny) /短暂(transient) 可被Ni2+和miberfradil阻滞 参与窦房结舒张去极化的后2/3部分
Intracellular
Na+ (negative voltage
with respect to ground)
K+ channel pore structure
from Doyle et al. (Science,
280:69-77, 1998)
4
离子选择性：大小 电荷 每种通道对一种或几种离子有较高通透性 对其他离子则不易/不能通过 门控特性：指引起通道开放与关闭的条件
11
快反应心肌细胞膜 开放时选择性允许Na+内流 特征 电压依赖性 去极化达一定水平被激活 →开放产生内 向钠电流（Ina） →达最大效应→失活关闭 激活和失活速度快 前者1ms, 后者10ms内完成。
根据电压依赖性和对TTX的敏感性不同分为： 快（瞬时）钠通道：参与AP 0期去极化。 慢（持久）钠通道：参与AP 2期平台的形成。
IK1参与快反应细胞动作电位 3相复极 但主要维持4相 静息电位
细胞除极到较正电位时外向电流趋于零--称之为
内向整流（即外向K+电流幅度不随除极膜电位增大而
增大 反而随膜电位增加而减小）
20
Voltage-Dependent IK1
Control
Ba2+ 2 mM
-40
3 nA
-110 mV 100 ms
9
10
Differential APs in the Heart
• The cardiac APs are different in SA node and AV node from other specified conduction tissue in morphology and duration.
Iks与IKr为心肌细胞AP复极3期的主要离子流
克隆的基因KvLQT1及minK共同表达产生的电流具有IKs的特性
18
快激活延迟整流钾电流（IKr）
激活时间150ms 可被Ⅲ类抗心律失常药阻滞 使APD延长 克隆的基因HERG及minK或MirP-1共同表达出的电流认为是IKr
超快激活延迟整流钾电流（IKur）
5
离子通道
去
蛋白质
极
化
互相独立的
离子流
和
进出细胞
超
通道是孔洞而不
极
是载体
化
生物电
6
离子通道的分类
根据离子通道门控特性的不同分类： 非门控离子通道 始终处于开放状态 电压门控离子通道（voltage-gated ion channels） 开启与关闭由膜电位的变化决定 具有电压依赖性(voltage-dependent) 并与电位变化的时间有关(time-dependent)
• Atrial AP is shorter than ventricular AP in morphology and duration.
• Waves of electrocardiogram reflect the electrical activity of different part in the heart.
激活快仅50 ms 在调控人心房复极中起重要作用 与房性心律失常的发生有密切关系 克隆的Kv1.5通道与人心房IKur 相同
19
内向整流钾通道 (inward rectifier K+ channels，Kir channel)
电流为IK1 对K+选择性很高 依赖于细胞外K+的存在 开放程度受膜电位影响（超极 化部分为明显的内向电流，去极化部分为弱小的外向电流） 可被Ba2+阻滞
14
存在于细胞器 细胞内贮存钙释放进入胞浆的途径
Ryanodine受体钙释放通道 经ICa-L 通道内流的Ca2+ 可触发心肌肌浆网上的RyR2释放贮存钙，引起心肌收 缩。 IP3受体通道 IP3R1与药物和激素引起的心肌收缩反应有关 也参与心脏节律的调节和细胞间信号交流
15
电压门控钾离子通道
瞬时外向钾通道IA或Ito1 延迟整流钾通道 IK 内向整流钾通道 IK1
From Li et al: Am J Physiol 2002; 283:H1031-41
17
延迟整流钾通道 (delayed rectifier K+ channels)
电流为IK 在去极化时激活→产生外向电流 与膜的复极化有关 在决定APD中起重要作用
心肌IK有3种成分 慢激活延迟整流钾电流（IKs）
激活时间>3s 可被Chromol 293B特异性阻滞 Iks在心脏不同部位都有表达 但其密度不同
7
配体门控离子通道 (ligand-gated ion channels) 配体 激动剂与通道蛋白结合→通道开放→离子流 机械门控离子通道 (mechanically-gated ion channels) 由机械牵拉激活 其他门控离子通道 细胞容积敏感的钾通道、钠激活的钾通道
8
根据离子通道离子选择性的不同分类：
1
配体门控钾离子通道 乙酰胆碱激活的钾通道IK(Ach) ATP敏感性钾通道IK(ATP)
广泛存在 种类最多 作用最复杂
16
瞬时外向钾通道 (transient outward K+ channels) 电流为IA或Ito1 在去极化明显时激活 →外向电流无整流特性 参与动作电位1相复极过程 特点是激活迅速 失活快 可被4-AP特异性阻滞 Ito1通道分布于所有心肌细胞 但其密度在不同部位 有差别
1
心肌的离子通道 心肌的电活动 离子通道与心律失常的关系
2
心肌的离子通道
概念及特征
细胞膜上贯穿脂质双分子层 中间有亲水性孔道 特殊蛋白质 允许适当大小和电荷的离子以被动转运的方式通过
3
Components of Cell Membrane
Biophysical Structure
Gated Ion Channels Extracellular K+ (i.e. ground)
心肌电压门控钙通道(两种亚型)
受体调控钙通道
13
L-型 (long-lasting)
所有心肌细胞膜广泛存在 激活电压高 电流较大 持续时间长 可 被DHPs和Mn2+阻滞 直接参与窦房结 /房室结0期去极化 心房/室肌2期平台维持 心房/室肌的收缩
源自文库T-型(transient type)
存在窦房结/房室结 激活电压低 电流微弱 (tiny) /短暂(transient) 可被Ni2+和miberfradil阻滞 参与窦房结舒张去极化的后2/3部分
Intracellular
Na+ (negative voltage
with respect to ground)
K+ channel pore structure
from Doyle et al. (Science,
280:69-77, 1998)
4
离子选择性：大小 电荷 每种通道对一种或几种离子有较高通透性 对其他离子则不易/不能通过 门控特性：指引起通道开放与关闭的条件
11
快反应心肌细胞膜 开放时选择性允许Na+内流 特征 电压依赖性 去极化达一定水平被激活 →开放产生内 向钠电流（Ina） →达最大效应→失活关闭 激活和失活速度快 前者1ms, 后者10ms内完成。
根据电压依赖性和对TTX的敏感性不同分为： 快（瞬时）钠通道：参与AP 0期去极化。 慢（持久）钠通道：参与AP 2期平台的形成。
IK1参与快反应细胞动作电位 3相复极 但主要维持4相 静息电位
细胞除极到较正电位时外向电流趋于零--称之为
内向整流（即外向K+电流幅度不随除极膜电位增大而
增大 反而随膜电位增加而减小）
20
Voltage-Dependent IK1
Control
Ba2+ 2 mM
-40
3 nA
-110 mV 100 ms
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10
Differential APs in the Heart
• The cardiac APs are different in SA node and AV node from other specified conduction tissue in morphology and duration.
Iks与IKr为心肌细胞AP复极3期的主要离子流
克隆的基因KvLQT1及minK共同表达产生的电流具有IKs的特性
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快激活延迟整流钾电流（IKr）
激活时间150ms 可被Ⅲ类抗心律失常药阻滞 使APD延长 克隆的基因HERG及minK或MirP-1共同表达出的电流认为是IKr
超快激活延迟整流钾电流（IKur）
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离子通道
去
蛋白质
极
化
互相独立的
离子流
和
进出细胞
超
通道是孔洞而不
极
是载体
化
生物电
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离子通道的分类
根据离子通道门控特性的不同分类： 非门控离子通道 始终处于开放状态 电压门控离子通道（voltage-gated ion channels） 开启与关闭由膜电位的变化决定 具有电压依赖性(voltage-dependent) 并与电位变化的时间有关(time-dependent)
• Atrial AP is shorter than ventricular AP in morphology and duration.
• Waves of electrocardiogram reflect the electrical activity of different part in the heart.
激活快仅50 ms 在调控人心房复极中起重要作用 与房性心律失常的发生有密切关系 克隆的Kv1.5通道与人心房IKur 相同
19
内向整流钾通道 (inward rectifier K+ channels，Kir channel)
电流为IK1 对K+选择性很高 依赖于细胞外K+的存在 开放程度受膜电位影响（超极 化部分为明显的内向电流，去极化部分为弱小的外向电流） 可被Ba2+阻滞
14
存在于细胞器 细胞内贮存钙释放进入胞浆的途径
Ryanodine受体钙释放通道 经ICa-L 通道内流的Ca2+ 可触发心肌肌浆网上的RyR2释放贮存钙，引起心肌收 缩。 IP3受体通道 IP3R1与药物和激素引起的心肌收缩反应有关 也参与心脏节律的调节和细胞间信号交流
15
电压门控钾离子通道
瞬时外向钾通道IA或Ito1 延迟整流钾通道 IK 内向整流钾通道 IK1
From Li et al: Am J Physiol 2002; 283:H1031-41
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延迟整流钾通道 (delayed rectifier K+ channels)
电流为IK 在去极化时激活→产生外向电流 与膜的复极化有关 在决定APD中起重要作用
心肌IK有3种成分 慢激活延迟整流钾电流（IKs）
激活时间>3s 可被Chromol 293B特异性阻滞 Iks在心脏不同部位都有表达 但其密度不同
7
配体门控离子通道 (ligand-gated ion channels) 配体 激动剂与通道蛋白结合→通道开放→离子流 机械门控离子通道 (mechanically-gated ion channels) 由机械牵拉激活 其他门控离子通道 细胞容积敏感的钾通道、钠激活的钾通道
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根据离子通道离子选择性的不同分类：
1
配体门控钾离子通道 乙酰胆碱激活的钾通道IK(Ach) ATP敏感性钾通道IK(ATP)
广泛存在 种类最多 作用最复杂
16
瞬时外向钾通道 (transient outward K+ channels) 电流为IA或Ito1 在去极化明显时激活 →外向电流无整流特性 参与动作电位1相复极过程 特点是激活迅速 失活快 可被4-AP特异性阻滞 Ito1通道分布于所有心肌细胞 但其密度在不同部位 有差别
1
心肌的离子通道 心肌的电活动 离子通道与心律失常的关系
2
心肌的离子通道
概念及特征
细胞膜上贯穿脂质双分子层 中间有亲水性孔道 特殊蛋白质 允许适当大小和电荷的离子以被动转运的方式通过
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Components of Cell Membrane
Biophysical Structure
Gated Ion Channels Extracellular K+ (i.e. ground)