ATP敏感性钾通道.docx

摘要：?ATP敏感性钾通道（ATP-sensitive potassium channel，KATP）于1983年由Noma首先在豚鼠的心肌细胞上发现，其特征是通道活性随胞内ATP浓度升高而被显著抑制。KATP通道现已证明多种组织细胞包括人的心肌细胞存在该通道，尤其在心肌缺血、室性心动过速、心衰的情况下，是重要的心脏保护因子，对于指导临床药物治疗、靶点的选择上具有重要的指导价值，本文将具体阐述KATP在心肌中的分布及生理功能。关键词：ATP敏感性钾通道；电生理特性；生理功能分子生物学研究表明，KATP通道是两个亚基构成的复合体，即内向整流钾通道(inwardly-rectifying potassium channel，Kir)和ATP结台蛋白超家族成员磺酰脲类受体(sultfonylurea receptor，SUR)， Kir亚基有Kir6.1和Kir6.2，形成通道的离子孔道；SUR 又分为SUR1和SUR2(SUR2A，SUR2B)，调节KATP的功能及药物和ATP对通道的敏感性。不同的Kir亚基和SUR亚基相互结合，形成了不同组织KATP分子结构的多样性，而分子结构的不同又决定了不同组织KATP功能特征的复杂性。日前认为，心肌细胞KATP是由Kir6．2和SUR2A组成；胰腺口细胞KATP由Kir6.2和SUR1组成；血管平滑肌KATP由Kir6.1和SUR2B组成。但Pu等[1]敲除小鼠心肌细胞SUR2亚基上的NBD1区即格列苯脲的作用位点，仍能用免疫组织化学、共沉淀和PCR技术证实存在NBD2和格列苯脲敏感的K+通道，这说明心肌细胞膜上的KATP通道有不同的种类组合。KATP的功能取决于SUR和Kir亚基的分子连接方式。1 KATP的分布及电生理特性Morrissey等[2]研究鼠心脏KATP通道每个亚基的分布，结果发现Kir6.1 在心室肌细胞，冠状动脉平滑肌和内皮细胞中有表达，内皮毛细血管中也有Kir6.1 蛋白表达。 Kir6.2 主要在心室肌和内皮细胞中表达，而平滑肌细胞中没有表达。SUR1 在心室肌细胞表面强表达(但是冠脉系统中无表达), 而SUR2 主要在心肌和冠状动脉血管（主要是小血管）表达。在离体心室肌细胞T管中Kir6.2 和SUR2 共表达，在肌纤维上Kir6.1 和 SUR1亚基强表达。Singh等[3]通过共聚焦显微镜和亚细胞结构分离的方法亦发现Kir6.2 and SUR2A 大都分布在心肌上，大多数Kir6.1分布在细胞内，从而推断心肌KATP是Kir6.2/SUR2A组成的低聚体。在T管内是SUR2B占优势。尽管Kir6.0亚基不在个别横纹肌表达，作者推断T小管类似心肌KATP由Kir6.2/SUR2B组成，至今认为Kir6.2是心肌KATP的主要成分，Kir6.0亚基和相对含量较少的Kir6.1亚基在个别膜表面分布。KATP的主要特性有：①与细胞膜内、外K+浓度密切相关。KATP通道对K+有高度的选择性通透作用，而对Na+的通透性极低。在心肌细胞膜，当电位为0，膜内、外K+浓度差为140 mmol·L-1时，KATP单通道电导为80S。在血管平滑肌细胞膜内K+浓度为120 mmol·L-1，膜外为60 mmol·L-1时，KATP单通道电导为130 s，高于心肌细胞。②通道的活性受细胞内的ATP浓度调节。与电压依赖型的钾离子通道不同，KATP通道不受细胞膜电压的调节。③ KATP通道受G蛋白的调节。激活细胞内的G蛋白，可以拮抗ATP对通道的抑制作用，使KATP通道开放。2 KATP 的生理功能2.1 心肌缺血的保护因子在正常心脏组织中，KATP通道由于细胞内高浓度ATP而处于抑制关闭状态，并不参与动作电位的形成和兴奋收缩偶联，在缺血的情况下（[ATP]i 较低时）KATP开放，缩短动作电位时程，K+外流，加速复极，使动作电位平台期缩短，电压依赖型钙离子通道活性下降，Ca2+内流减少，抑制心肌收缩，因此作为心肌缺血的保护因素[4]。也就是说，外向钾电流增多使动作电位时程缩短，因此降低Ca2+内流以及细胞内Ca2+浓度，储存ATP。KATP通道通过控制胞质中Ca离子内流缩短动作电位。临床上对于急性心肌梗死的患者是否进行急诊血管再通治疗，体表心电图的ST段变化是经典的临床指征。Li等[5]发现在Kir6.2敲除的小鼠中，由于结扎左冠脉产生透壁前壁心肌梗死后，ST段无明显变化，而野生型小鼠在血管结扎所致缺血性损伤后即刻产生明显的ST段上升。因此KATP的功能对于临床急性心梗再灌注治疗有着一定的指导意义。因此在低氧条件下，ATP敏感性钾通道被激活，引起动作电位时程缩短和细胞外钾离子蓄积，减少钙离子内流，对心肌有一定的保护作用；但过度的钾离子外流，对心肌则有损害，甚至诱发心律失常[6]，K