HCN通道特性研究

发布时间：2020-04-02 19:22

【摘要】：细胞是生命活动的基本单位。一切有机体都是由细胞构成的,它是有机体生长与发育的基础,也是遗传的基本单位,因此,没有细胞就没有完整的生命。所有的动物细胞都由一层薄膜所包围,这就是细胞膜(plasma membrane),细胞膜的作用是保持细胞内物质成分的稳定。但是,细胞膜并不是完全封闭的,细胞需要跟外界交换物质和能量,细胞膜上的离子通道就是具备这种功能的蛋白质,离子通道可以分为配体门控通道、电压门控通道、胞内信号门控通道和机械敏感通道四种类型。超极化激活的环核苷酸门控(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated, HCN)通道是一种能被电压和环磷酸腺苷(cAMP)调控的、无选择性阳离子通道,它介导的电流是Ih。Ih广泛的参与了对一系列生理活动的调控,包括心脏和神经元节律,某些可兴奋细胞的静息电位,神经信号的传递以及信号在树突中的整合等。Ih受自主神经系统和神经内分泌系统的调节以及某些病理状态的影响,Ih异常会导致心脏及精神方面的多种疾病。因此,研究Ih有重要的生理学意义。本文着重应用电生理膜片钳、全细胞钙成像、神经疼痛模型等技术对HCN通道的调控机制、在神经疼痛中的作用及其药理学特性进行了研究和探讨。本文主要研究结果和结论如下： (1)PKA信号通路在调控HCN通道活性中的作用。PKA广泛分布于细胞体内,参与了对一些列重要生理活动的调控。然而,抑制PKA对HCN通道活性有何影响,目前仍不清楚。为了弄清这一问题,我们选择了PKA的选择性抑制剂KT5720。在新鲜分离的大鼠DRG神经元上,综合运用全细胞电压钳、电流钳、单通道记录以及钙成像技术。揭示了PKA信号通路在调控HCN通道活性中发挥了极为重要的作用。此外,KT5720抑制PKA使DRG神经元上的动作电位减小、胞内Ca2+浓度降低,从而抑制DRG神经元的兴奋性。 (2)HCN通道调控神经疼痛。神经疼痛通常由神经损伤引发,因其具有发病率高、难治愈等特点,已成为当今医学界亟待解决的主要问题之一。另一方面,DRG神经元是感觉传入的第一级神经元,在疼痛信号的传导过程中发挥着不可或缺的重要作用。因此,我们选择DRG神经元为研究对象,利用大鼠幸免神经损伤模型。综合运用多种电生理膜片钳实验方法,研究和探讨了HCN通道在调控神经疼痛中的机制,揭示了HCN通道是触发和维持神经疼痛的关键因素。因此,它可能是有效治疗神经疼痛的潜在靶点。 (3)麻黄碱对HCN通道的影响。麻黄碱作为一种肾上腺受体激动药,具有加强心收缩力、增加心输出量、加快心率、升高血压等作用。为了弄清麻黄碱的这些作用是否是通过HCN通道来实现的以及它对HCN通道电流有什么影响。我们采用传统的全细胞膜片钳实验方法,在新生的大鼠海马神经元和HEK细胞上记录到HCN通道电流Ih。实验结果显示,麻黄碱对Ih有抑制作用。经分析,我们认为HCN通道可能具备某种反馈及保护功能,即当血压和心率上升时,HCN通道能部分阻滞这种上升趋势,从而保护机体健康和生命安全。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R363

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