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2型糖尿病大鼠胸主动脉上大电导钙激活钾通道α、β1亚基蛋白及mRNA的变化
目的 探讨不同病程T2DM大鼠胸主动脉上大电导钙激活通道(BKCa)蛋白及mRNA表达的变化. 方法 60只大鼠被随机分成对照(Con)组10只和模型(M)组50只.Con组予常规饲养,M组采用高脂高糖饮食且腹腔注射小剂量STZ建立T2DM大鼠模型.免疫印记法和RT-PCR测定胸主动脉BKca通道α,β1亚单位的蛋白和mRNA表达水平. 结果 8周、12周M组BKCaα亚单位蛋白在胸主动脉中的表达为(0.942±0.324)和(0.925±0.521);BKCa α亚单位mRNA表达为(0.93±0.03)和(0.92±0.07).(2)8周、12周M组BKCCaβ1亚单位蛋白在胸主动脉中的表达为(0.452±0.25)和(0.401±0.34);BKcaβ1亚单位mRNA表达为(0.56±0.19)和(0.43±0.06).与Con组比较,8周、12周M组亚单位蛋白和mRNA表达降低(P＜0.05). 结论 T2DM大鼠大血管上BKCa通道β1亚单位蛋白及mRNA的表达在8周及12周降低.
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大电导钙激活钾离子通道与糖尿病视网膜动脉病变
大电导钙激活钾离子通道,即BKca通道,早于1981年在牛嗜铬细胞中发现,1991年其α亚基从果蝇中克隆并表达出来,由于α亚基位点上的突变与肌肉和神经元的钙激活钾电流相关,因此又称为dSIo通道[1],随后在哺乳动物、人和线虫上也克隆了出来.后续研究证明,BKcα通道广泛分布于各种组织细胞中,犬及人平滑肌细胞中多[2].近年来膜片钳技术的应用为BKcα通道电生理特性的研究提供了技术支持,BKcα通道在各种疾病状态下的功能改变成为了新的研究热点.
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有氧运动对大鼠脑动脉平滑肌细胞BKCa通道生物物理特性的影响
目的:观察有氧运动对大鼠脑动脉平滑肌细胞(SMC)的大电导钙激活钾通道(BKCa)生物物理特性的影响,为运动有效预防脑血管疾病的细胞学机制提供实验依据.方法:8周龄雄性Wistar大鼠20只,随机分为两组,安静对照组(SED)和运动组(EX).运动组进行12周跑台运动(20 m/min,60 min/d,5d/w).12周后,取脑动脉,经酶消化法获得单个脑动脉SMC.采用膜片钳单通道内面向外记录模式,观察各组BKCa通道的生物物理特性.结果:1)本实验中BKCa的单通道电导为221.8±6.1pS(n=8),记录电流反转电位接近0 mV,无整流现象,均符合BKCa单通道特征;2)12周有氧运动使BKCa通道活性提高:钳制电位+40 mV,[Ca2+]i为1μM时,SED和EX组BKa通道平均开放概率分别为0.28±0.02和0.78±0.07 pS 3)有氧运动使BKCa通道电压依赖性增强:[Ca2+]i为lμM时,SED和EX组开放概率-电压曲线左移,V1/2分别为48.09±3.27 mV和26.57±3.17 mV;4)有氧运动使BKCa通道钙敏感性增强:膜电位+40 mV下,SED和EX组Po-[Ca2+]i曲线左移,Kd值分别为2.80±0.09 μM和0.35±0.09μM;5)运动组大鼠BKCa通道平均开放时间(To)增大,平均关闭时间(Tc)缩短,开放时间常数(τ0)增大,关闭时间常数(τC)减小,提示有氧运动使通道更易开放且更难关闭.结论:长期规律性有氧运动能改变大鼠SMC的BKCa通道门控特性,使其活性增强,这可能是运动改善脑血管舒缩功能,增强脑动脉供血的重要机制之一.
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2型糖尿病肾病大鼠肾动脉BKCa通道mRNA表达变化
目的 揭示不同病程2型糖尿病(T2DM)肾病大鼠肾动脉上大电导钙激活钾通道基因表达是否有改变.方法 采用单肾切除+小剂量链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)+高脂饮食复制T2DM大鼠肾病模型,采用实时定量聚合酶链反应(PCR)法测定肾动脉BKCa通道的α、β1亚单位的mRNA表达水平,同时全自动血生化仪检测血尿素氮、血肌酐;收集24 h尿蛋白定量;计算肾脏指数;肾组织切片光、电镜观察病理改变.结果 8、12周T2DM肾病大鼠血糖,血胰岛素,血肌酐,尿素氮,24 h尿蛋白,肾脏肥大指数均明显高于对照组(P ＜0.05、P＜0.01),大鼠肾脏病理形态变化明显.8周、12周T2DM肾病大鼠BKCaα亚单位在肾动脉mRNA表达变化不明显;β1亚单位在肾动脉中表达下降(P＜0.05、P＜0.01).结论 T2DM肾病大鼠肾动脉上BKCa通道β1亚单位mRNA表达降低,并与肾脏病变程度一致.
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褪黑素激活大鼠大脑中动脉BKCa通道的受体依赖和 非受体依赖途径
目的:研究褪黑素通过大电导Ca2+激活K+(BKCa)通道介导大脑中动脉张力变化的作用机制.方法:8周龄雄性Wistar大鼠,麻醉后取大脑中动脉,酶消化法急性分离脑中动脉平滑肌细胞,采用膜片钳技术全细胞记录模式检测细胞外液加入褪黑素前后BKCa通道和电压门控钾(KV)通道的电流密度,褪黑素受体抑制剂2-苯基-N-乙酰色胺(luzindole)孵育后,全细胞记录模式记录加入褪黑素后BKCa通道电流幅值和贴附式单通道记录模式记录加入褪黑素后BKCa通道Po值,内面向外记录模式检测加入褪黑素后BKCa通道电导(G),开放概率(Po),平均开放时间(To)和关闭时间(Tc).结果:①褪黑素(100μmol/L)显著增加全细胞BKCa通道电流密度,但对KV通道电流密度无显著影响;②luzindole(1μmol/L)显著抑制褪黑素引起的BKCa通道电流密度增加;③贴附式单通道记录模式下,褪黑素(100μmol/L)增加BKCa单通道Po值,luzindole(1μmol/L)显著抑制褪黑素引起的Po增加;④内面向外单通道记录模式下,褪黑素(1μmol/L,100μmol/L)缩短BKCa单通道的To和Tc值,且Tc较To显著缩短;结论:褪黑素通过受体依赖和非受体依赖途径激活BKCa通道,介导大脑中动脉血管舒张.
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自发性高血压大鼠和Wistar大鼠脑动脉平滑肌细胞膜电流的比较
目的:探讨自发性高血压大鼠(SHR)和Wistar大鼠脑动脉(BA)平滑肌细胞膜电流的异同.方法:应用全细胞膜片钳技术研究SHR和Wistar大鼠BA平滑肌细胞在电流密度、电流组成以及自发性瞬时外向K+电流(STOCs)特性的异同.结果:①当指令电压为0、+20、+40和+60mV时,SHR与Wistar大鼠BA平滑肌细胞间电流密度存在统计学差异(P＜0.01).②SHR与Wistar大鼠BA平滑肌细胞膜电流都对1mmol/L电压依赖的K+通道(Kv)阻断剂4AP和1 mmol/L大电导Ca2+激活K+通道(BKca)阻断剂TEA敏感.③SHR的STOCs发放频率和电流幅度都远大于Wistar大鼠.1mmol/L TEA基本完全阻断STOCs通道电流,而4-AP对STOCs没有影响.结论:SHR和Wistar大鼠脑动脉平滑肌细胞的电流密度存在差异,两种平滑肌细胞外向电流都由BKCa和Kv通道组成.SHR大鼠平滑肌细胞更易诱发由BKCa通道介导的STOCs.
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BKCa通道影响平滑肌张力的研究进展
大电导-钙激活K+通道（BKCa, MaxiK）表达于各类细胞膜，其电导200 pS-300 pS，具有Ca2+和电压依赖性。在平滑肌细胞中，基质网（SR）上兰尼碱受体（Ryanodine receptor,RyR）开放引起的细胞局部Ca2+浓度升高可激活BKCa，产生瞬时外向电流(STOC)，导致细胞膜超极化，引起肌肉舒张。因此，BKCa活性或其蛋白表达改变可能会影响正常生理功能，甚至导致疾病，所以，该通道可能成为治疗疾病的靶点。
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衰老诱导大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞BKCa通道β1亚基功能下调
目的：探讨衰老对大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道（BKCa）生物物理特性的影响。方法选用老年组（22～24月龄）和青年组（4～5月龄）雄性Wistar大鼠，采用膜片钳内面向外模式进行肠系膜动脉平滑肌细胞BKCa单通道记录。结果衰老组 BKCa通道平均开放概率（Po）和平均开放时间显著低于青年组；电压依赖性和钙敏感性亦显著下降；Tamoxifen （1μmol／L）可诱导两组 Po增加，但青年组增加百分比显著高于老年组。结论衰老诱导大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞BKCa通道功能下调，以β1亚基功能下调更为显著。
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BKCa通道的力敏感性
大电导钙激活的钾通道(large-conductance Ca2+ -activated K+ channel,BKCa)可被应力激活,表现出力敏感性,进而参与应力对细胞功能的调控.然而,不同类型的细胞其BKCa通道响应于不同的力学加载方式,其表达或活性的变化不同.相应地,其被应力激活的机制也不同,有的通过Ca2+浓度的升高被激活,有的则通过膜脂或细胞骨架的变化被激活.从BKCa通道力敏感性的分子结构基础、BKCa通道力敏感性的表现、应力激活BKCa通道的机制3个方面概述BKCa通道力敏感性的相关研究进展.
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慢性非细菌性前列腺炎大鼠前列腺平滑肌细胞BKCa通道对膜电位的影响
目的:探讨慢性非细菌性前列腺炎(CAP) SD大鼠前列腺平滑肌细胞(PSMCs) BKCa通道对细胞膜电位的影响及其在CAP中的意义. 方法:将40只雄性SD大鼠随机分为CAP模型组和正常对照组,去势加雌激素注射方法诱导CAP模型,体外组织块贴壁法培养并纯化PSMCs,细胞经膜电位敏感的荧光染料DiBAC4孵育后在激光共聚焦显微镜(LSCM)下动态定量观察激活BKCa通道所引起的膜电位变化. 结果:细胞外钙离子浓度升高,激活BKCa通道使CAP组与正常对照组PSMCs细胞膜均发生超极化,两组效应均能被BKCa通道特异性阻滞剂Iberiotoxin(IbTX)阻断而减弱.但CAP组超极化幅度明显减低,两组细胞超极化效应引起的DiBAC4荧光强度变化值分别为18.78±2.92、38.85±7.10(P ＜0.05,n=20),经IbTX作用后两组细胞DiBAC4荧光强度变化值分别为1.61 ±0.46、6.12±1.32(P＜0.05,n=20),差异有显著性. 结论:CAP组SD大鼠PSMCs细胞膜BKCa通道介导的超极化效应明显减弱,可能导致其对膜电位的调节能力及抑制平滑肌细胞过度收缩能力降低,从而引起CAP盆腔疼痛综合征及下尿路症状.
关键词： 慢性非细菌性前列腺炎 BKCa通道 膜电位 DiBAC4 大鼠 -
茜草素激活Wistar大鼠肾叶间动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道
目的：研究茜草素对大电导钙激活钾通道( large con-ductance calcium activated potassium channels,BKCa )的调节作用。方法在快速分离的Wistar大鼠肾叶间动脉平滑肌细胞上,应用膜片钳技术研究茜草素对BKCa介导的外向电流的调节情况。结果 BKCa特异性抑制剂伊比利亚毒素(ibTX)抑制茜草素的增强作用(P<0．01)；去除细胞外液中的钙离子,L-钙通道抑制剂尼莫地平( nimodipine)、钙离子螯合剂BAPTA-AM和ryanodine均能抑制茜草素对肾叶间动脉平滑肌细胞外向电流的增强作用( P<0．05)。结论茜草素通过激活L-钙通道,促进钙离子由细胞膜外进入胞质,内流的钙离子进一步激活ryanodine受体,引起胞质中钙离子浓度快速升高,激活平滑肌细胞膜BKCa通道。
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异海松酸对AP P／P S1小鼠学习记忆功能及突触可塑性的影响
目的：研究大电导钙激活钾通道（ BKCa ）激活剂异海松酸（ ISO）对APP／PS1转基因阿尔茨海默病模型小鼠认知功能及突触可塑性的影响。方法应用脑立体定向技术向4月龄雄性APP／PS1小鼠和相匹配的野生型（ WT）小鼠左侧侧脑室植入连接Alzet微量渗透压泵的套管，通过微量渗透压泵持续性注射ISO或DMSO治疗。治疗第3周开始在体进行旷场实验和Morris水迷宫实验，之后制备海马脑片，记录海马CA1区兴奋性突触后电位，给予双脉冲刺激检测海马的短时程突触可塑性，给予高频强直电刺激检测海马的长时程突触可塑性。结果在旷场实验中，各组小鼠30 min内自发活动总数及垂直运动距离比较，差异无统计学意义（P＞0．05）；APP／PS1＋DMSO组小鼠水平方向运动距离显著长于WT＋DMSO组（P＜0．05）。定位航行实验的逃避潜伏期，第3～5天APP／PS1＋DMSO组与WT＋DMSO组比较显著延长（P＜0．05）；第4～5天APP／PS1＋ISO组较APP／PS1＋DMSO组显著缩短（P＜0．05）。空间探索实验显示APP／PS1＋DMSO组小鼠穿越平台区时间百分比和穿越平台次数[（34．19±2．56）％，（1．93±0．33）次]较WT＋DMSO组[（43．27±3．24）％，（4．25±0．66）次]显著降低（P＜0．05），APP／PS1＋ISO组小鼠穿越平台区时间百分比[（46．16±3．51）％]和穿越平台次数[（3．41±0．34）次]较APP／PS1＋DMSO组显著增加（P＜0．05）。双脉冲间隔为30、40、和50 ms时，APP／PS1＋DMSO组海马CA1区的双脉冲易化较WT＋DMSO组显著下降（P＜0．05），短时程突触可塑性受损。双脉冲间隔为40 ms时APP／PS1＋ISO组海马CA1区的双脉冲比值[（224．50±13．79）％]与APP／PS1＋DMSO组[（174．99±6．68）％]相比显著升高（P＜0．05），说明ISO促进APP／PS1小鼠海马双脉冲易化作用，有助于恢复海马的短时程突触可塑性。与WT＋DMSO组[TBS后60 min，LTP＝（172．17±4．15）％]相比，APP／PS1＋DMSO组[TBS后60 min，LTP＝（135．19±1．32）％]海马CA1区的长时程增强（LTP）显著下降（P＜0．01）；APP／PS1＋ISO组[TBS后60 min，LTP＝（160．48±1．19）％]海马 CA1区 LTP 与APP／PS1＋DMSO组相比显著升高（P＜0．01），说明ISO对APP／PS1小鼠海马CA1区LTP具有促进作用，有助于恢复海马的长时程突触可塑性。结论 BKCa通道激活剂ISO通过促进双脉冲易化（ PPF）及提高海马LTP恢复APP／PS1小鼠的神经突触可塑性，改善学习和记忆能力。
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KATP通道、 BKCa通道与心血管疾病
ATP敏感钾通道（ ATP-sensitive potassium channel， KATP）是一种内向整流钾通道，而大电导钙激活钾通道（ large-conductance calcium-activated potassium channels， BKCa）是一种重要的钙离子调节通道，两者在心血管生理病理方面有多项调控作用，如维持血管张力、调节收缩压、介导缺血预适应以及心律失常的发生进展过程起到调节离子流以及激活下游信号转导的作用。 KATP通道和BKCa通道的激活、失活或功能的失调与一些心血管疾病紧密相关。
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Genistein对大鼠冠状动脉平滑肌细胞BKCa调控机制研究
目的 探讨Genistein对大鼠冠状动脉平滑肌细胞BKCa的调控机制.方法 通过急性酶分离法获取SD大鼠冠状动脉平滑肌细胞,并经由全细胞膜片钳技术分析Genistein对BKCa通道电流的调控机制.结果 电流幅度、通道开放概率、平均开放时间与膜电位相关(P<0.05);有钙外液中行10-5 mol/L Genistein干预后外向电流(+60 mV)为(303.58±70.36)pA,显著高于对照的(173.02±42.68)pA(P<0.05),而无钙外液孵育0.5 h后行Genistein干预后外向电流与对照比较无显著差异(P>0.05);四乙胺+Genistein干预后外向电流(65.32±6.34)pA,显著低于Genistein干预的(303.58±70.36)pA(P<0.05);BAPTA-AM加入后给予Genistein干预,两组外向电流比较无显著差异(P>0.05).结论 大鼠冠状动脉平滑肌细胞BKCa单通道开放概率、电流幅度与膜电位密切相关;Genistein能快速激活BKCa通道,可能与促使内钙释放有关.
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增龄通过下调平滑肌细胞BKCa通道α和β1亚基表达改变肠系膜动脉舒缩性
目的 探讨增龄对大鼠肠系膜动脉平滑肌细胞大电导钙激活钾通道(BKCa)α和β1亚基蛋白表达的影响.方法 选用不同年龄雄性Wistar大鼠,分为青年组(4～5月龄)、中年组(15 ～16月龄)和老年组(22 ～ 24月龄).分别进行在体血压监测和离体去内皮血管张力测定,并采用蛋白免疫印迹分析观察肠系膜动脉平滑肌细胞BKCa通道α和β1亚基的表达.结果 增龄导致大鼠收缩压和脉压显著增大.去甲肾上腺素诱发各组肠系膜动脉收缩,并呈浓度依赖性,增龄导致血管对去甲肾上腺素的敏感性(pD2)和大收缩反应降低;BKCa通道选择性阻断剂Iberiotoxin诱发各组血管张力增高,但增高幅度青年组＞中年组＞老年组.蛋白免疫印迹分析显示α和β1亚基均随增龄下降,但β1亚基下降幅度显著大于α亚基.结论 增龄诱导大鼠肠系膜动脉BKCa通道在血管张力维持中的贡献下降,其分子机制可能为增龄诱发的α和β1亚基表达非平行性下调(β1亚基下调更为显著).
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同型半胱氨酸对自发性高血压大鼠脑动脉平滑肌细胞BKca的增强作用
目的 探讨同型半胱氨酸(Hcy)对自发性高血压大鼠(SHR)和Wistar大鼠脑动脉平滑肌细胞电生理特性的影响.方法 应用全细胞膜片钳记录技术观察1 mmol/L Hcy对SHR和Wistar大鼠脑动脉平滑肌细胞膜电流的作用.结果 ①SHR脑动脉平滑肌细胞外向电流幅度远大于Wistar大鼠.②1 mmol/L Hcy电压依赖性的增强SHR与Wistar大鼠脑动脉平滑肌细胞的外向电流.Hcy主要增强SHR和Wistar大鼠脑动脉平滑肌细胞0～+60 mV区间的电流幅度.Hcy增强SHR脑动脉平滑肌细胞膜电流的幅度大于Wistar大鼠,两者间有统计学差别.③1 mmol/L TEA可以有效抑制Hcy对脑动脉平滑肌细胞外向电流的增强作用,而1 mmol/L4-AP对其没有明显影响.结论 1 mmol/L Hcy能够电压依赖的增强SHR及Wistar大鼠脑动脉平滑肌细胞BK.通道电流,且SHR比Wistar大鼠增强幅度明显.
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他莫昔芬对SHG-44人胶质瘤细胞BKCa通道的抑制作用
细胞膜钾离子通道的活动与胶质瘤的增殖与侵袭特性有密切关系[1].人恶性胶质瘤细胞株SHG-44经常被用于各种研究.鉴于SHG-44细胞株上钾离子通道的重要意义,我们以全细胞膜片钳记录方式来研究此细胞膜上钾离子通道的特性及药物调控研究.
关键词： SHG-44胶质瘤细胞 BKCa通道 膜片钳技术 -
茜草素介导BKCa通道beta亚基功能舒张肾叶间动脉降低SHR收缩压
目的 研究茜草素对自发性高血压大鼠(SHR)肾叶间动脉平滑肌细胞BKCa通道功能和表达的变化.方法 应用尾动脉测压仪、压力机动图技术、膜片钳技术和Western Blot技术分别观察茜草素干预前后SHR收缩压,肾叶间动脉血管直径,BKCa通道电流和beta亚基表达的变化.结果 (1)茜草素干预后,SHR收缩压较干预前降低(P＜ 0.01);(2) ibTX抑制茜草素对SHR肾叶间动脉血管段的舒张作用(P＜0.01);(3)茜草素增强SHR肾叶间动脉平滑肌细胞BKCa通道介导的电流(P＜0.05);(4)茜草素干预第21天,BKCa通道beta亚基表达上调(P＜0.01).结论 茜草素通过调节BKCa通道beta亚基功能,引起平滑肌细胞超极化,肾叶间动脉舒张和SHR收缩压降低.
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川芎嗪对早期糖尿病大鼠胸主动脉BKCa通道的影响
目的:研究川芎嗪对早期糖尿病大鼠胸主动脉BKCa通道影响,从离子通道的角度探讨川芎嗪治疗糖尿病血管并发症的可能机制.方法:用链脲佐菌素大剂量单次腹腔注射法造成大鼠糖尿病模型,大鼠随机分为4组:正常组、糖尿病模型组、川芎嗪低剂量组和川芎嗪高剂量组.采用腹腔注射给药,正常组和模型组腹腔给予射注射用水,川芎嗪低、高剂量组分别按40mg/kg、80mg/kg给药,用药8周后,处死大鼠.酶分离法获取单个胸主动脉平滑肌细胞,单通道膜片钳技术记录BKCa电流,计算平均通道开放概率.结果:糖尿病模型组、川芎嗪低、高剂量组的BKCa通道平均开放概率分别是O.20±0.12、0.31±0.24、0.40±0.19高于正常组0.09±0.02(P<0.01),川芎嗪组高于模型组(P<0.01),川芎嗪高剂量组高于低剂量组(P<0.05).结论:糖尿病早期胸主动脉的BKCa通道会代偿性的增加开放概率;川芎嗪可提高早期糖尿病大鼠胸主动脉BKCa通道的活性,增加其平均开放概率,可能是其治疗糖尿病血管病变的机制之一.
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UTP对猪冠状动脉平滑肌细胞BKCa通道作用机制的研究
目的:利用膜片钳技术,研究UTP对急性酶分离的猪冠状动脉平滑肌细胞上BKCa通道的作用,探讨生理条件下UTP调节BKCa通道的机制.方法:应用Cell-attached技术记录急性酶分离的猪冠状动脉平滑肌细胞上BKCa电流.用pCLAMP9.0软件系统进行数据采集及分析.结果:在Cell-attached膜片上,80 μM UTP可明显激活BKCa通道(P＜0.05,n=21).PLC抑制剂U73122可抑制UTP对BKca的激活作用(P＜0.05,n＝5).PKC激动剂PMA(10nM),可使BKCa通道开放概率明显降低(P＜0.05,n=9).UTP(80μM)预处理细胞之后,IP3抑制剂 2APB(80μM),可使BKCa通道开放受抑(P＜0.05,n=6).结论:在Cell-attached 膜片上,UTP能激活猪冠脉平滑肌细胞BKCa通道.PLC信使转导通路中的IP3介导的胞内Ca2+释放是UTP激活BKCa通道的重要途径.
