1、离子通道药理学概论离子通道药理学概论1离子通道药理学离子通道药理学Patch-clampPatch-clamp技术技术新药开发新药开发NaNa+,Ca,Ca2+2+,K,K+,ClCl-等电流等电流分子生物学技术分子生物学技术单细胞电流记录单细胞电流记录离子通道的结构与功能离子通道的结构与功能药物作用机制药物作用机制基因克隆及蛋白表达基因克隆及蛋白表达通道蛋白功能测定通道蛋白功能测定2课程内容nPatch-clamp技术技术n离子通道分类离子通道分类n离子通道的结构与功能离子通道的结构与功能n与药物治疗作用相关的代表性离子通道与药物治疗作用相关的代表性离子通道3Patch-clamp(膜片钳膜
2、片钳)技术技术探头探头计算机计算机模数转换模数转换膜片钳放大器膜片钳放大器样品池样品池单细胞单细胞4K+Ca2+Na+-电极电极电极电极-5离子通道分类离子通道分类n钠通道钠通道n钙通道钙通道 电压门控钙通道：电压门控钙通道：L,N,T,P,Q,R型；型；配体调控性钙通道：配体调控性钙通道：IP3Rs,RyRsn钾通道钾通道 电压依赖性钾通道：电压依赖性钾通道：Ikr,Iks,Ito,If等；等；钙依赖性钾通道：钙依赖性钾通道：BKCa,IKCa,SKCa等；等；内向整流钾通道：内向整流钾通道：KATP,KAch,IK1等等；n氯通道氯通道 -氨基丁酸受体氨基丁酸受体（GABA-R)GABA-
3、R)6离子通道结构离子通道结构-电压依赖性钠通电压依赖性钠通道、钙通道：道、钙通道：outinIIIIIIIVNCNa+or Ca2+channelPrimary functional domains:P loop:ion selectivity S4:voltage dependenceNa+,Ca2+ABNC7离子通道结构离子通道结构-电压依赖性钾通道：电压依赖性钾通道：NCoutinPrimary functional domains:P loop:ion selectivity S4:voltage dependenceK+ABNNNNCCCC8离子通道结构离子通道结构-内向整流钾通道
4、内向整流钾通道：PM2M1CNinoutK+AB9Science Vol 280,April 1998AB10Science Vol 280,April 199811离子通道功能离子通道功能-电压依赖性钠电流电压依赖性钠电流Na+Na+Na+Na+Na+Na+-+-+神经细胞（神经细胞（局部麻醉药和局部麻醉药和抗癫痫药抗癫痫药）心肌细胞（心肌细胞（抗心律失常药抗心律失常药-钠通道阻滞药钠通道阻滞药）AB12激活门激活门激活门激活门激活门激活门失活门失活门失活门失活门失活门失活门Na+Ca2+K+静息态静息态失活态失活态激活态激活态复活复活离子通道的门控特征离子通道的门控特征除极化除极化复极化复
5、极化13Ca2+Ca2+Ca2+离子通道功能离子通道功能-电压依赖性电压依赖性L-钙电流钙电流-+-+Ca2+Ca2+Ca2+心脏慢反应细胞除极心脏慢反应细胞除极 （窦房结、房室结）（窦房结、房室结）心肌细胞收缩性心肌细胞收缩性心肌细胞动作电位平心肌细胞动作电位平 台期钙内流台期钙内流平滑肌细胞紧张性平滑肌细胞紧张性钙通道阻滞药钙通道阻滞药AB14K+K+K+离子通道功能离子通道功能-电压依赖性钾电流电压依赖性钾电流(Ikr)-+-+K+K+K+抗心律失常药抗心律失常药-钾通道阻滞药钾通道阻滞药（延长动作电位时程药物）：（延长动作电位时程药物）：主要抑制主要抑制Ikr钾电流，延长钾电流，延长心
6、肌细胞动作电位时程，降低心肌细胞动作电位时程，降低自律性，延长有效不应期。自律性，延长有效不应期。AB15离子通道功能离子通道功能-起搏电流起搏电流(If)If)35 mV35 mV85 mV85 mVFrom Difrancesco:Cardiovasc Res 1995;29:449-456If受细胞内受细胞内cAMP调节，调节，cAMP增高，则增高，则If电流增大。电流增大。Ach,Ach,IsoIsoAB16离子通道功能离子通道功能-ATPATP敏感钾通道敏感钾通道 GlucoseGlucoseG-6-PMetabolismSignalsATP/ADPKATP ChannelK+Ca2
7、+Ca2+Secretory granules磺酰脲类口服降糖药磺酰脲类口服降糖药-抑制抑制ATPATP敏感钾通道，敏感钾通道，促进胰岛素分泌。促进胰岛素分泌。ATPATP敏感钾通道开放剂敏感钾通道开放剂-促进促进K K+外流，细胞膜外流，细胞膜超极化，降压、平滑超极化，降压、平滑肌舒张。肌舒张。GLUT-217离子通道功能离子通道功能-AchAch敏感钾通道敏感钾通道 M-RAchAchK+-+AchAch敏感敏感钾通道钾通道AchAch与与M M受体结合受体结合-激活激活AchAch敏感钾通道敏感钾通道-K K+外流外流-动作电位复极加快、细动作电位复极加快、细胞膜超极化胞膜超极化-自律性
8、下降。自律性下降。腺苷：腺苷：作用于腺苷受体，作用于腺苷受体，激活激活AchAch敏感钾通道。敏感钾通道。18End!19钙通道阻滞药钙通道阻滞药Ca2+channel blockers20NCK+channeloutinIIIIIIIVNCNa+or Ca2+channeloutinPrimary functional domains:P loop:ion selectivity S4:voltage dependence21Bacterial K+channelX-ray crystallographySelectivity filterGateInner vestibule2223Cyt
9、oplasmIon channelsCell membraneGiga-sealGlassmicroelectrodeSuction1 mPatch clamp recording24ABCDEelectrodecellchannelcell-attached patchw hole-celloutside-out patch25Science Vol 280,April 1998262728RegulationofCa2+iinCardiacCells29类别类别选择性选择性第一代第一代第二代第二代第三代第三代二 氢 吡二 氢 吡啶类啶类动 脉动 脉 心脏心脏硝 苯 地硝 苯 地平平硝 苯 地硝 苯 地平平*依 拉 地依 拉 地平平氨 氯 地氨 氯 地平平尼 卡 地尼 卡 地平平非 洛 地非 洛 地平平*尼 伐 地尼 伐 地平平拉 西 地拉 西 地平平地 尔 硫地 尔 硫卓类卓类动 脉动 脉=心脏心脏地 尔 硫地 尔 硫卓卓地 尔 硫地 尔 硫卓卓*苯 烷 胺苯 烷 胺类类动 脉动 脉 心脏心脏维 拉 帕维 拉 帕米米维 拉 帕维 拉 帕米米*加 洛 帕加 洛 帕米米钙通道阻滞药分类钙通道阻滞药分类30
