心脏钾通道各离子流之间的相互作用

　     心肌细胞钾离子流由钾通道家族的诸多亚型组成近年发现，各种钾离子流不是孤立地行使各自的功能，也非若千个离子流简单加合或内外向离子流之间简单的平衡，而是存在复杂的、动态的相互影响和相互作用。其中某种离子流的变化，将会影响到其它离子流。主要类型包括同一通道内各组成亚基之间和不同通道间的相互作用。笔者就钾离子流相互作用的特点及与心律失常的关系作一综述。 　　

　     钾通道各亚基间的相互作用 　　

　     1.1慢激活的延迟整流钾电流(IK)通道亚基间的相互作用IK、通道超基因家族的KCNQ1和KCNE1分别编码其。 　　

亚基和日亚基。KCNQ1和KCNEl间相互协同，共同决定着该通道的功能n。Sangutinetti等[z」将KCNQ1与KCNEI共同导人细胞，记录到类似IK，的电流，而将KCNEl导人缺乏内源性KCNQI基因的哺乳动物细胞，则记录不到任何电流，提示上述两种蛋白通过相互作用，共同形成功能性的离子通道复合体。Silva等通过数学模拟的方式证实了KC-NQ1与KCNEI亚基间存在相互作用，共同参与动作电位(AP)复极过程形成，并且推演出两者在AP快、慢速率中的动力学行为。 　　

　     1.2快激活的延迟整流钾电流(Ix)通道亚基间的相互作用IK}通道由hERG基因编码的a亚基KCNH2和KCNE2基因编码的p亚基MiRPl构成。通过共表达KCNH2-MIRPI组和单纯KCNH2组比对时，发现KCNH2-MIRP1组显著加快IK电流的失活，且激活电压正移。但是两组对于药理学的敏感性无差异〔41。生理条件下，KCNH2组的电流特征与野生型蛛r相似，提示hERG可能是Ih}通道的基本构成.而MIRPl起着重要调节作用。 　　

　     1.3瞬时性外向钾电流通道亚基间的相互作用I通道依据恢复特征分为I和I，由Kv4.2/Kv4.3和Kv1.4等亚基构成Kv4.2的辅助亚基为MiRPl和KChIPs,Kv4.3则有Kv脚和KChIP2等多种辅助亚基。KChIPs可增加Kv4.2电流密度和提高通道失活后恢复速率，其分子机制可能是KChIPs增加Kv4.2通道蛋白迁移和在细胞膜表达〔5〕。Kv4.3的辅助亚基主要通过调节门控特性来改变离子流密度，Kv团.2虽然对通道门控特性无影响，但可消除KChIP2对Kv4.3电流的增加效应[s.}7oKva3则改变Kv4.3的稳态失活并减缓失活后恢复速率。 　　

　     1.4超快激活的延迟整流钾电流(IK}})通道亚基间的相互作用Ix。通道主要由Kv1.5和Kv(3亚基组成。Kv(3亚基和Kvl.a。亚基间长期固定的相互作用，形成了玩r通道，决定着该通道的门控特性。 　　
　     1.5ATP敏感钾电流通道亚基间的相互作用KarP通道由Kir亚基和ATP偶联基因(ATP-bindingcassette,ABC)蛋白组成，其中心脏中KaTP通道为Kif6.2/SUR2AAittoniemi等，指出SURl与Kir6.2存在结构上的相互作用位点，SURI通过引起ATP结合位点变构效应，增强1K,Arro1.6乙酞胆碱激活钾电流(IK,AC6)通道亚基间的相互作用KACh通道编码蛋白Kir3.1和Kir3.4，分别由2个GIRKI亚基和2个GIRK4亚基组成。新近发现，两种G蛋白信号调节蛋白(RGS4,RGS6)是心脏MZR信号的主要调节蛋白。 　　

　     缺乏RGS6/RGS4的小鼠表现出明显的心动过缓，电生理结果表明IK.Ac。的快激活和快失活动力学改变及电流密度下降。Navarro-Polanc。等发现电压改变可导致配体结合位点的构象改变，说明激动剂一MZR间相互作用具有配体依赖性特点。 　　

　     2钾离子流间的相互作用
　　2.1从和玩通道。亚基间的相互作用诸多文献发现IK}和IK，电流间存在密切联系，当IKr降低时，动作电位时程(APD)增加，而此时可发现IK}激活，使电流增加，从而避免复极的过度延长。Ehrlich等发现在共表达KCNQI和KCNH2哺乳动物的细胞上，IK电流密度较其单独表达时增加近一倍，其膜上的hERG蛋白表达量明显增加。而突变的KCNQI基因使转基因兔hERG蛋白表达下调，电流减低新近报道〔Is在离子通道生物起源过程中，hERG通道与KC-NQI通道存在功能上相互依存，且KCNQI通道可以影响由hERG基因突变导致的长QT综合征2oBiliczki等发现KCNQl-8591H虽不改变hERG通道的糖基化类型，但hERG在细胞膜上的数量则随共表达的KCNQl量增加而增加。另有研究显示，共表达hERG和KCNQ1通道可导致hERG通道电流和两者通道蛋白增加。提示在研究长QT综合征家族及评估其致病因素时，应加强离子通道间突变基因的功能性评价。 　　

 　     2.2IKs通道。亚基和IK通道a亚基间的相互作用Tinel等发现KCNQI与IKr通道a亚基KCNE2间也存在直接的相互作用，后者可引起KCNQ1电流幅值及门控特性显著变化。8243H-KCNE2突变通过门控动力学的调节能暂时改变KCNQI电流大小，该研究还发现它们之间的相互作用对AP的波形及心率调节有一定的意义。 　　

　     2.3IK，通道。亚基、a亚基和玩通道间的相互作用将址通道KCNQl和KCNE1亚基与IK}.通道hERG基因共转染于HEK细胞时，发现两通道间在浆膜上存在明显的相互作用。进一步研究显示，KCNQI亚基并不影响IK通道的失活特性。无论是KCNQl还是KCNEI基因的过度表达都会减少IKr电流幅值，这些结果说明IK通道。亚基、日亚基和IKr通道间存在直接的相互作用。 　　

　     2.4IK通道a亚基和I,。通道p亚基间的相互作用Thom-se等通过对野生型IK:小鼠和KChIP2-/一小鼠的研究发现，KChIP2'小鼠本身对APD影响较小，却能上调对IK的表达，且增加KChIP2'一小鼠对4-氨基毗咙介导APD延长的敏感性。因此，他们认为KChIP2可能对小鼠心肌细胞复极储备起着重要作用。 　　
　     2.5IK，和IKr通道。亚基间的相互作用运用数学模型比较人心室肌细胞膜AP时期各钾离子流变化，发现内向整流钾电流IKi与IKr结合组使得IK，电流明显增加，且与IK联合Na十/K‘泵结合组相比，前者产生更大的外向电流。若抑制60%的IK，电流不仅改变AP复极期的终末期波形，同时也延长3相APD。提示从，和IKr之间存在相互作用。 　　

2.6IKr和I,。通道日亚基间的相互作用Kuryshev等发现。的日亚基KChIP与Kvl.x通道间存在相互作用，但也同时发现，KChIP与Kv的调控只是暂时的。而且在一定程度上，KChIP可减弱Kv(3对Kvl.x通道的作用。 　　

　     3钾离子流相互作用的临床意义 　　

　     Roden在1998年首先提出了复极储备理论，该理论认为主要贡献动作电位复极的IK}和IK}形成了心肌的复极储备功能，当一种电流受损(如IK阻滞)不会引起显著的复极损伤，若合并IK，受损，就会引起显著复极功能减低和QT间期延长。研究显示，工K，也参与复极储备的形成[2a;，但IK，只能产生瞬间的复极改变。IK和IKr由于其尾电流的时间依赖性衰减，故可产生剩余激活23lIV。等证实，当同时应用IK和IKr阻断剂时，可使APD过度延长，并产生早后除极，引起触发性心律失常。生理状态下，单独应用IK阻断剂不存在这种效应，但在心肌梗死和心力衰竭时，由于IK，和IKr相互作用降低，可致心律失常的发生，使用延长APD的三类抗心律失常药物更易诱发获得性心律失常。Kenshi等研究KCNQI/KCNH2通道的相互作用时，发现临床上由hERG基因突变所致的心律失常可能受基因或环境调控KCNQI通道的影响，提示两通道间的相互作用对潜在心律失常机制的研究及治疗方面非常重要。 　　

　     Virag等发现由于丸。电流与IKr电流间的相互作用，使用I+阻滞剂可增加心律失常发生的风险。IKr通道基因突变型I57T和M54T可以加快I,。电流失活恢复速率及减慢电流的衰减，因此推断其可能通过调节I,。电流的动力学改变，从而导致某些遗传性心律失常的发生。Ishihara等发现细胞内ygz‘浓度变化可引起短暂的IK}电流减少，延长APD,而在Ihr减弱时，其异常APD的效应更加突出，故细胞内Mg二十可能是工K相关获得性恶性心律失常和先天性长QT综合征发生的重要危险因素Sami等[28在比较IKl阻滞剂作用效果时，发现药物与离子通道间的相互作用，包括多重的、复杂的结构与功能相关联，可能对心律失常的治疗，尤其是抗心房颤动的药效基团方面的研究提供新思路。 　　

　     综上所述，K通道种类众多，各通道又含有许多亚型，各亚型之间又存在着错综复杂的相互影响和相互作用。因此，探索心脏钾通道间的相互作用对认识心肌细胞正常电生理及心律失常发生机制方面具有重要的意义。 　　

　     参考文献

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