哈尔滨医科大学药理学

Suction
Glass microelectrode
1 µm Cytoplasm
"Giga-seal"
Ion channels
Cell membrane
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A
B
C
D
electrode
channel
cell cell-attachedpatch whole-cell
E outside-out patch
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离子通道结构-电压依赖性钾通道：
A
out
B
K+
in
N
C
Primary functional domains:
• P loop: ion selectivity
N
CN
C N
C
N
C
• S4: voltage dependence
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离子通道结构来自百度文库内向整流钾通道：
A
Na+ Na+
B
神经细胞（局部麻醉药和 抗癫痫药）
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离子通道的门控特征
激活门 静息态
激活门 除极化
Na+ Ca2+
激活态
失活门 K+
复极化 激活门 复活
失活门 失活态
失活门
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离子通道功能-电压依赖性L-钙电流
A
Ca2+
B
Ca2+Ca2+ -++-
Ca2+Ca2+
Na+ or Ca2+ channel
I
II
III
IV out
in
N
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C
Bacterial K+ channel X-ray crystallography
Selectivity filter
Inner vestibule
Gate
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Patch clamp recording
+
-促进K+外流，细胞膜
Ca2+ 超极化，降压、平滑 肌舒张。
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离子通道功能-Ach敏感钾通道
Ach
K+ +++
M-R Ach敏-感- -
钾通道
Ach与M受体结合-激活 Ach敏感钾通道-K+外流动作电位复极加快、细胞 膜超极化-自律性下降。
腺苷：作用于腺苷受体， 激活Ach敏感钾通道。
离子通道功能-ATP敏感钾通道
GLUT-2
Glucose
Glucose
G-6-P
Metabolism
Signals
ATP/ADP
Secretory granules Ca2+
∵
∵
∵∵
∵
∵
∵
磺酰脲类口服降糖药
-抑制ATP敏感钾通道，
促进胰岛素分泌。
KATP K+ Channel
+ ATP敏感钾通道开放剂
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End!
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钙通道阻滞药 Ca2+ channel blockers
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K+ channel
out
in
N
C
Primary functional domains: • P loop: ion selectivity • S4: voltage dependence
离子通道药理学概论
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离子通道药理学
Patch-clamp技术 单细胞电流记录
分子生物学技术 基因克隆及蛋白表达
Na+,Ca2+,K+,Cl-等电流 通道蛋白功能测定
离子通道的结构与功能 药物作用机制 新药开发
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课程内容
Patch-clamp技术 离子通道分类 离子通道的结构与功能 与药物治疗作用相关的代表性离子通道
★心脏慢反应细胞除极
Ca2+
（窦房结、房室结）
★心肌细胞收缩性
★心肌细胞动作电位平
台期钙内流
★平滑肌细胞紧张性
钙通道阻滞药
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离子通道功能-电压依赖性钾电流(Ikr)
A
K+
K+ K+ -++-
抗心律失常药-钾通道阻滞药 （延长动作电位时程药物）： K+
主要抑制Ikr钾电流，延长
心肌细胞动作电位时程，降低
P
out
M1
M2
B
K+
in
N
C
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A B
Science Vol 280,April 1998 哈尔滨医科大学药理学
Science Vol 280,April 1998 哈尔滨医科大学药理学
离子通道功能-电压依赖性钠电流
A
Na+
Na+ Na+ -++-
Na+
心肌细胞（抗心律失常药 -钠通道阻滞药）
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Science Vol 280,April 1998
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Regulation of [Ca2+]i in Cardiac Cells
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Patch-clamp(膜片钳)技术
探头
膜片钳放大器 模数转换
单细胞
样品池
计算机
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电极 电极 K+ Na+ Ca2+
+--+-
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离子通道分类
钠通道 钙通道
电压门控钙通道：L,N,T,P,Q,R型； 配体调控性钙通道：IP3Rs,RyRs 钾通道 电压依赖性钾通道：Ikr,Iks, Ito, If等； 钙依赖性钾通道：BKCa,IKCa,SKCa等； 内向整流钾通道：KATP,KAch,IK1等； 氯通道 γ-氨基丁酸受体（GABA-R)
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离子通道结构-电压依赖性钠通
道、钙通道：
A Na+ or Ca2+ channel
I
II
III
B
IV out
Na+,Ca2+
in
N
C
Primary functional domains:
N
C
• P loop: ion selectivity
• S4: voltage dependence
K+ K+
自律性，延长有效不应期。
B
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离子通道功能-起搏电流(If)
A
B
–35 mV
–85 mV
If受细胞内cAMP调节， cAMP增高，则If电流增大。 Ach, Iso
From Difrancesco: Cardiovasc Res 1995;29:449-456 哈尔滨医科大学药理学