离子通道药理学 PPT课件

一、离子通道概论
离子通道（ion channels）是细胞膜中的 跨膜蛋白质分子，对某些离子能选择通透， 其功能是细胞生物电活动的基础。
膜片钳技术应用于通道离子电流的记录。 膜片钳是Neher和Sakmann于1976年建立，它 利用一个玻璃微电极同时完成膜片（或全细 胞）电位的钳制和膜电流的记录。1991年， 膜片钳技术的创始人Neher和Sakmann荣获诺 贝尔生物学奖。
钾通道按其电生理特性不同分为电压依赖性钾 通道、钙依赖性钾通道及内向整流钾通道。
1．电压依赖性钾通道（voltage-dependent K+ channels）
（1）延迟整流钾通道（delayed rectifier K+ channels） 此类通道称为Kv通道，其电流为Ik。Kv 通道共有9个亚型，Kv1、Kv2、Kv3……Kv9。 Kv通道在去极化时激活而产生外向电流。这 类通道广泛分布于各种组织细胞，与膜的复极 化有关。 在心肌细胞，存在两种主要的延迟整流钾 通道，它们参与心肌细胞动作电位的复极化过 程，其电流为Iks、Ikr。根据其激活动力学， Iks为慢激活整流钾电流，其激活时间大于3s， Ikr为快激活整流钾电流，激活时间仅150ms。 Iks、Ikr为心肌细胞动作电位复极3期的主要离 子流。Ⅲ类抗心律失常药物选择性阻滞Ikr， 使动作电位时程延长。
（3）起博电流（pacemaker channels, If）
If是非特异性阳离子电流，即由一种 以上单价阳离子，如K+和Na+共同携带 的离子电流。是窦房结、房室结和希浦 系统的起搏电流之一。 If电生理特性：①If是由膜超极化激 活的随时间而逐渐增加的内向电流，其 阈电位在-50~-70mV左右；②If对Cs+敏 感，0.5mM Cs+几乎将If完全阻滞； ③肾 上腺素（Adr）促进 If的激活，If电流增 加，这是交感神经刺激加快心率的离子 基础之一；④If受乙酰胆碱（Ach）的调 节，Ach可抑制If，使心率减慢，故一般 认为副交感神经或迷走神经减慢心率的 机制是因为Ach抑制If的结果。Ach的作 用与Adr正相反。
Effect
Receptor

Cytosolic Receptors

GTP GDP
Transcription Factors
（一）钠通道
钠通道（sodium channels）是选择性允许Na+ 跨膜 通过的离子通道。目前对钠通道特征、门控动力学及生 理意义研究得比较清楚。钠通道均为电压门控离子通道， 主要功能是维持细胞膜兴奋性及其传导。因而心肌细胞 动作电位（action potential, AP）的上升相取决于钠通道， 即0期。现已克隆出9种人类钠通道基因。 钠通道的分类 根据对钠通道阻滞剂TTX和µ conotoxin (µ CTX)的敏感性不同分为3类： （1）神经类钠通道：对TTX敏感性高，而对µ CTX敏感 性低。 （2）骨骼肌类钠通道：对TTX和µ CTX敏感性均高。 （3）心肌类钠通道：对TTX和µ CTX敏感性均低。 心肌钠通道，激活所需要的电压高、失活速度快、 引起动作电位（action potential, AP）的0期去极化 。 离子电流以正离子流动的方向确定离子流方向。正 离子内流，引起膜去极化；外流，膜产生超极化。
（三）钾通道
钾通道（potassium channel）是选择性允许K+跨 膜通过的离子通道。是目前发现的亚型最多、作用 最复杂的一类离子通道。广泛分布于骨骼肌、神经、 心脏、血管、气管、胃肠道、血液及腺体等细胞。 自1987年成功地克隆出第一个钾通道基因后，现已 克隆出几十种亚型。其中，钾通道在调节细胞的膜 电位和兴奋性以及平滑肌舒缩活性中起重要作用。
二、离子通道的分类
离子通道按激活方式分为两类： （1）电压门控离子通道（voltage gated有关（voltagedependent），另一方面与电位变化的时间有关 （time-dependent），按通过的离子命名。如 钠通道、钙通道、钾通道和氯通道四大类。 （2）化学门控离子通道（ligand gated channels），由递质与通道蛋白分子上的结合 位点相结合而开启，按递质或受体命名。
（2）瞬时外向钾通道（transient outward K+ channels） 此类钾通道被称为KA通道，其电流为 IA或Ito。KA通道在去极化明显时才能激 活，其产生外向电流无整流特性，参与动 作电位1期的复极过程。该通道激活迅速、 失活快。Ito可分为对4-氨基吡啶（4-AP） 敏感的钾电流Ito1，以及对钙敏感的Ito2， 实为钙依赖性氯电流。Ito1可被4-AP阻滞， Ito2可被ryanodine阻滞。
（二）钙通道
钙通道（calcium channels）在正常情况下为细胞外 Ca2+（[Ca2+]o）内流的离子通道。它存在于机体各种 组织细胞，是调节细胞内Ca2+（[Ca2+]i）浓度的主要 途径。 1.电压门控钙通道（voltage-gated Ca2+ channels）：目 前已克隆出L、N、T、P、Q和R 6种亚型的电压依赖性 钙通道。
2.受体调控性钙通道（receptor-operated Ca2+ channels）
这类通道存在于细胞器如肌质网（sarcoplasmic reticulum, SR）和内质网（endoplasmic reticulum, ER） 膜上，是储钙释放进入胞浆的途径。由于三磷酸肌醇 （inositol triphosphate, IP3）或Ca2+等第二信使激活细 胞器上相应受体而引起通道开放，故称为细胞内受体 门控离子通道。当细胞膜去极化时，电压门控钙通道 开放，Ca2+内流使细胞内Ca2+突然增加而触发Ca2+释 放，从而引起细胞兴奋-收缩耦联等生理活动，这一过 程称为Ca2+诱发Ca2+释放。
配体门控性离子通道，也称作受体型离子通道存 在于快反应细胞膜上，由单一肽链反复4次穿透细胞膜 形成1个亚单位，约4～5个这样的亚单位组成跨膜离子 通道，受体激动时离子通道开放使细胞膜去极化或超 极化，产生兴奋或抑制效应。N型乙酰胆碱、- 氨基丁 酸(GABA) 受体等。
Receptors G Protein-Coupled receptor as Enzymes Ion systems Channels G Protein-Coupled