離子通道病的學(xué)習(xí)資料

離子通道病的學(xué)習(xí)資料第1頁/共139頁History1890WilhelmOstwaldproposedtheideathatelectricsignalswereproducedbyionsmovinginandoutofthecell.HewasawardedtheNobelPrizein1909forthediscovery.第2頁/共139頁JohnEccles,AlanHodgkinandAndrewHuxleywereabletoshowhowpotassiumandsodiumionswereinvolvedinchemicalcascades.TheywereawardedNobelPrizeinthe1963.第3頁/共139頁Abetterunderstandingofcellmembranestructuresandchannelfunctionshasbeenachievedby3scientificadvances:cloningandsequencingofgenes(site-directedmutagenesis)patch-clamptechnique(NeherandSakmann---NobelPrize)useofselectiveneurotoxins(TTX)第4頁/共139頁第5頁/共139頁P(yáng)atchClampRecordingTechnique第6頁/共139頁第7頁/共139頁1、離子通道2、神經(jīng)系統(tǒng)離子通道病3、鉀離子通道及癲癇第8頁/共139頁1、離子通道第9頁/共139頁轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制

離子載體或交換體

Carrier離子泵Ionpump離子通道Channel第10頁/共139頁MembraneTransportProteins第11頁/共139頁1、離子載體或交換體第12頁/共139頁第13頁/共139頁2、離子泵（Ionpump）

通過消耗能量的方式進(jìn)行逆電化學(xué)濃度差的離子轉(zhuǎn)運(yùn)，例如：鈉鉀泵、鈣泵等，本質(zhì)是ATP酶，為主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。第14頁/共139頁（1）鈉鉀泵構(gòu)成：由２個(gè)大亞基、２個(gè)小亞基組成的4聚體，也稱Na+-K+ATP酶。工作原理：對(duì)離子的轉(zhuǎn)運(yùn)循環(huán)依賴自磷酸化過程，所以叫做P-type離子泵。每個(gè)周期轉(zhuǎn)出３個(gè)鈉離子，轉(zhuǎn)入２個(gè)鉀離子。第15頁/共139頁Na+-K+ATPPUMP第16頁/共139頁鈉鉀泵的作用①維持低Na+高K+的細(xì)胞內(nèi)環(huán)境②維持細(xì)胞的滲透性，保持細(xì)胞體積③維持細(xì)胞的靜息電位第17頁/共139頁（2）鈣離子泵作用：維持細(xì)胞內(nèi)較低的鈣離子濃度（胞內(nèi)鈣濃度10-7M，胞外10-3M）。每分解一個(gè)ATP分子，泵出2個(gè)Ca2+。位置：質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。第18頁/共139頁Ca++ATPaseMaintainslowcytosolic[Ca++]PresentInPlasmaandERmembranes

ModelformodeofactionforCa++ATPase Conformationchange第19頁/共139頁3、離子通道（Channel）第20頁/共139頁離子通道離子通道在膜上形成特殊的親水性孔道，當(dāng)感受到一定的刺激時(shí)，孔道開放可有選擇性地讓某種離子通過膜而順其電化學(xué)梯度進(jìn)行被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，并產(chǎn)生膜電流。離子通道大量分布于神經(jīng)系統(tǒng)，離子通道的數(shù)量及類型根據(jù)細(xì)胞類型及定位的不同而有所不同。第21頁/共139頁Channelopenandclose

第22頁/共139頁離子通道性能

特殊電、機(jī)械或化學(xué)信號(hào)作用下開放或關(guān)閉識(shí)別和選擇特殊離子傳導(dǎo)離子第23頁/共139頁離子通道離子通道的開放與關(guān)閉包含通道的空間構(gòu)象變化，1998年美國(guó)科學(xué)家MacKinnon首次測(cè)定出鉀通道的空間結(jié)構(gòu)，從而榮獲2003年度諾貝爾獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng)。

第24頁/共139頁RoderickMacKinnon

開創(chuàng)了離子通道研究的新紀(jì)元?。?！第25頁/共139頁3DStructureofPotassiumchannelScience,1998,280:69第26頁/共139頁離子通道離子通道由不同的亞基組成，不同亞基具有不同的功能，并被不同的基因所編碼。多數(shù)離子通道包含1個(gè)主要亞基和3-4個(gè)輔助亞基主要亞基具有獨(dú)立執(zhí)行通道功能的能力，而輔助亞基則具有提高表達(dá)、調(diào)節(jié)通道生理特性的功能。

第27頁/共139頁Eachalpha1subunithas4homologousrepeatdomains,eachcomprisedof6transmembranesegmentsalpha1modulatedbyothersubunits

第28頁/共139頁離子通道3種狀態(tài)：靜息關(guān)閉、開放、失活關(guān)閉。3種過程：激活、失活、復(fù)活。第29頁/共139頁第30頁/共139頁通道分類：門控通道：需要一把鑰匙來開啟通道的門,根據(jù)不同的激活機(jī)制分為電壓、質(zhì)子、配體、機(jī)械、第二信使門控通道等等。非門控通道：開放和關(guān)閉與膜內(nèi)、外離子濃度梯度有關(guān)。第31頁/共139頁一、電壓門控通道電壓門控通道：離子傳導(dǎo)性受膜電位變化影響的一類通道，通道上存在對(duì)膜電場(chǎng)敏感的電壓傳感器，觸發(fā)通道發(fā)生空間構(gòu)象變化，影響通道的開放和關(guān)閉。電壓門控通道家族包括：鉀、鈉、鈣、氯離子通道。

第32頁/共139頁VoltagegatedK+channel

K+通道由四個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基有6個(gè)跨膜α螺旋(S1-S6)。連接S5-S6段的發(fā)夾樣β折疊，構(gòu)成通道內(nèi)襯，允許K+通過，S4段為電壓感受器。第33頁/共139頁K+channel

4thsubunitnotshown第34頁/共139頁二、酸敏感性通道酸敏感性通道：對(duì)pH值變化敏感的一類離子通道，通道被酸所激活，導(dǎo)致通道開放。廣泛存在于神經(jīng)組織，尤其在感覺傳導(dǎo)中起作用。包括：背根酸敏感通道DRASIC、酸敏感離子通道ASIC等。第35頁/共139頁三、配體（受體）門控通道配體門控通道：離子傳導(dǎo)性變化受配體與通道受體結(jié)合的影響。配體包括：

Ach、谷氨酸、GABA、甘氨酸及環(huán)核苷酸等等。

第36頁/共139頁1、ACh受體通道煙堿型ACh受體通道：5個(gè)亞基，每個(gè)亞基含4個(gè)螺旋區(qū)域M1-M4。M2區(qū)域形成離子通道的中央孔道，組成該孔道的氨基酸帶較多的負(fù)電荷，陽離子選擇性易于通透。毒蕈堿ACh受體通道：第二信使門控通道，通過G蛋白受體的激活來啟動(dòng)。

第37頁/共139頁Nicotinicacetylcholinereceptor第38頁/共139頁Threeconformationoftheacetylcholinereceptor第39頁/共139頁2、谷氨酸受體通道離子型谷氨酸受體通道：分為NMDA、AMPA/KA和KA受體通道，當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合，通道開放，鈉、鉀及鈣離子進(jìn)入細(xì)胞，產(chǎn)生興奮效應(yīng)。代謝型谷氨酸受體通道：屬G蛋白偶聯(lián)受體家族（第二信使門控通道）第40頁/共139頁3、GABA受體通道GABA-A受體通道：5個(gè)亞基組成，當(dāng)神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合，通道開放，氯離子進(jìn)入細(xì)胞，產(chǎn)生抑制效應(yīng)。甘氨酸門控通道通道：類似GABA受體通道，均為抑制性離子通道。

第41頁/共139頁Cl-Cl-Cl-Cl-R囊泡GABAGABA作用示意圖GABA與受體結(jié)合引起突觸后膜Cl－通道開放，導(dǎo)致細(xì)胞靜息電位超極化，產(chǎn)生突觸后抑制第42頁/共139頁4、環(huán)核苷酸門控通道環(huán)核苷酸通道：非選擇性的陽離子通道，由2個(gè)或3個(gè)不同的亞基組成的異四聚體復(fù)合物，是Ca2+進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的主要通道之一，環(huán)核苷酸直接與通道相結(jié)合并激活通道。cGMP和cAMP通道分別在視網(wǎng)膜和嗅球被確定第43頁/共139頁四、機(jī)械門控通道機(jī)械門控通道：由壓力、牽張所激活的一類通道，存在于感覺和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元上。最近在果蠅剛毛感覺神經(jīng)元克隆離子通道，并揭示剛毛的運(yùn)動(dòng)可轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，同時(shí)顯示通道的變異可減弱機(jī)械誘發(fā)的感覺信號(hào)。

第44頁/共139頁五、第二信使門控通道由第二信使細(xì)胞內(nèi)作用導(dǎo)致通道開放或關(guān)閉的一類離子通道(包括：毒蕈堿ACh受體、5-羥色胺和腎上腺素受體通道）第45頁/共139頁IonChannels----or----第46頁/共139頁2.離子通道病第47頁/共139頁

概念：編碼離子通道亞單位的基因發(fā)生突變表達(dá)異?；蝮w內(nèi)出現(xiàn)針對(duì)通道的病理性內(nèi)源性物質(zhì)時(shí)，使通道的功能削弱或增強(qiáng)，從而導(dǎo)致機(jī)體整體生理功能紊亂。第48頁/共139頁1、毒素：蛇毒金環(huán)蛇毒素（阻抑煙堿型Ach受體）蝎毒素2、自身免疫：重癥肌無力（煙堿型ACh受體抗體）Rasmussen’s腦炎（Glu受體GluR3抗體）Isaac’s綜合征（周圍神經(jīng)鉀通道抗體）病因第49頁/共139頁“埃及艷后”克麗奧佩特拉

艷后用埃及眼鏡蛇自盡

第50頁/共139頁Myastheniagravis(anti-acetylcholinereceptors)Inmyastheniagravistheantibodiesbindtheacetylcholinereceptorandcauseittobeclearedfromthesurfaceofthemuscle第51頁/共139頁3、遺傳因素：基因突變改變通道蛋白的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致通道功能的異常。對(duì)通道蛋白結(jié)構(gòu)及其編碼基因的了解能更好地理解離子通道在遺傳性疾病中的作用，并能更好地設(shè)計(jì)新的特異的靶向治療藥物。第52頁/共139頁I.ProductionII.ProcessingIII.ConductionIV.GatingMolecularMechanismsofChannelDisruptionChannelopathies第53頁/共139頁HumanChannelopathiesPtacek,L.J.etal.ArchNeurol2004;61:1665-1668.第54頁/共139頁離子通道?。g歇性發(fā)作通道基因突變產(chǎn)生“細(xì)胞膜興奮性改變”，其在可興奮組織中導(dǎo)致發(fā)作傾向。通道的顯著變異可能對(duì)細(xì)胞膜興奮性產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致個(gè)體死亡表型。第55頁/共139頁怎樣理解通道功能失調(diào)？定位選擇性通道相互依賴性遺傳異質(zhì)性表型異質(zhì)性

第56頁/共139頁定位選擇性離子通道的定位決定他們的功能中樞神經(jīng)系統(tǒng)鈉通道的功能紊亂導(dǎo)致熱性驚厥，而肌肉鈉通道的功能紊亂導(dǎo)致高鉀周期性麻痹。

第57頁/共139頁通道相互依賴性神經(jīng)元和肌細(xì)胞膜的正常興奮性需要許多離子通道的聯(lián)合作用。神經(jīng)細(xì)胞的動(dòng)作電位源于鈉離子傳導(dǎo)的快速增加，而鉀通道的激活則有助于細(xì)胞膜的復(fù)極化。第58頁/共139頁遺傳異質(zhì)性通道蛋白的功能可能被多個(gè)基因所調(diào)控，不同的基因變異可產(chǎn)生相同的疾病表型。至少56種（Ach受體基因）變異導(dǎo)致先天性肌無力綜合征。

第59頁/共139頁表型異質(zhì)性相似的基因變異可產(chǎn)生不同臨床表型。肌鈉離子通道基因的相似變異可分別導(dǎo)致高鉀周期性麻痹、先天性肌強(qiáng)直病或其他肌強(qiáng)直病。

第60頁/共139頁通道功能失調(diào)功能增強(qiáng)：變異增強(qiáng)通道的功能功能減弱：變異削弱通道的功能負(fù)性作用：變異干擾正常通道蛋白活性

第61頁/共139頁2.1鈉離子通道病第62頁/共139頁電壓門控鈉離子通道：1個(gè)主要亞基及2個(gè)輔助亞基，亞基有4個(gè)同源結(jié)構(gòu)域，每個(gè)域內(nèi)有6個(gè)跨膜片段。鈉離子通道?。喊闊嵝泽@厥的全身發(fā)作、高鉀周期性麻痹、先天性（副）肌強(qiáng)直、鉀聚集肌強(qiáng)直和低鉀周期性麻痹等。第63頁/共139頁第64頁/共139頁第65頁/共139頁伴熱性驚厥的全身發(fā)作特征：伴有家族史的熱性驚厥綜合征，可能持續(xù)至6歲以后，繼而出現(xiàn)非熱性的全身性發(fā)作，一般到青春期停止。系19q13.1區(qū)域基因SCN1B突變，突變干擾鈉離子通道1亞基調(diào)節(jié)門控動(dòng)力學(xué)的能力，導(dǎo)致細(xì)胞膜的超興奮性。第66頁/共139頁高鉀周期性麻痹特征：反復(fù)發(fā)作肌無力，肌無力癥狀能被鉀離子所誘發(fā)，并被鈣離子所減輕?；蛲蛔儨p弱鈉通道的失活，導(dǎo)致異常去極化漂移，從而使部分鈉通道脫敏或失活，肌電難以激動(dòng)，產(chǎn)生軟麻痹。

第67頁/共139頁Hayward,L.J.etal.Neurology1999;52:1447WTandmutantwholecellNacurrentsImpairedinactivationofNachannelsunderliesHyperPP第68頁/共139頁先天性副肌強(qiáng)直特征：肌強(qiáng)直，偶可表現(xiàn)為軟麻痹。在SCN4A基因上的點(diǎn)突變導(dǎo)致纈氨酸代替甘氨酸。正常溫度下功能正常，但輕度降溫便干擾蛋白運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致鈉離子持續(xù)流入細(xì)胞產(chǎn)生持續(xù)去極化。

第69頁/共139頁低鉀周期性麻痹低鉀周期性麻痹：常染色體顯性遺傳疾病，通常由鈣離子通道功能失常所致。研究發(fā)現(xiàn)也可由鈉離子通道1亞基變異（電壓傳感器）所致，表現(xiàn)出遺傳異質(zhì)性。

第70頁/共139頁2.2鉀離子通道病第71頁/共139頁鉀通道：細(xì)胞動(dòng)作電位復(fù)極的主要離子流，鉀通道的種類和亞型很多，僅電壓依賴的鉀通道就已克隆出30多種。鉀離子通道?。毫夹约易逍律鷥函d攣、發(fā)作性共濟(jì)失調(diào)I型。第72頁/共139頁第73頁/共139頁第74頁/共139頁良性家族新生兒痙攣特點(diǎn)：新生兒驚厥，癥狀包括強(qiáng)直性運(yùn)動(dòng)、呼吸表淺、眼部體征及自動(dòng)癥等。研究顯示KCNQ2或KCNQ3變異改變了孔區(qū)域和胞質(zhì)亞區(qū)羧基端的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鉀通道的功能改變，降低的鉀電流（M電流）削弱細(xì)胞膜的復(fù)極化，導(dǎo)致發(fā)作。第75頁/共139頁發(fā)作性共濟(jì)失調(diào)I型特點(diǎn)：發(fā)作性小腦共濟(jì)失調(diào)、肌纖維顫搐。此病與12q13上鉀通道基因KCNA1相連鎖，其有多種等位基因變異型，電生理實(shí)驗(yàn)顯示突變導(dǎo)致電流下降26-100%。

第76頁/共139頁2.3鈣離子通道病第77頁/共139頁鈣離子通道：主要1亞基和輔助亞基組成,基于不同的藥物和生物物理特性，鈣通道可被分為：L、N、T、P、Q和R型鈣通道。鈣通道疾病多種多樣，目前確定的至少有視網(wǎng)膜疾病、偏頭痛等7種。第78頁/共139頁VACCareheterologousmultimersEachalpha1subunithas4homologousrepeatdomains,eachcomprisedof6transmembranesegmentsalpha1modulatedbyothersubunits第79頁/共139頁第80頁/共139頁家族偏癱型偏頭痛特點(diǎn)：偏頭痛伴偏癱、偶爾有意識(shí)障礙。系位于染色體19p13、編碼P/Q型電壓門控鈣通道1A亞基的CACNL1A4基因發(fā)生突變。已發(fā)現(xiàn)CACNL1A4突變有4種：ARG192GLN、THR666MET、VAL714ALA、ILE1811LEU。第81頁/共139頁發(fā)作性共濟(jì)失調(diào)2型特點(diǎn)：發(fā)作性小腦共濟(jì)失調(diào)，伴眼震，對(duì)乙酰唑胺有良好反應(yīng)?；蚨ㄎ挥?9p13.1，已確定的等位基因變異型：1BPDEL-4073C、IVS24DS-G-A+1、ARG1666HIS、（CAG）n擴(kuò)展等等。

第82頁/共139頁脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)6型特點(diǎn)：進(jìn)行性共濟(jì)失調(diào)、構(gòu)音障礙、眼球震顫及震動(dòng)位置覺的缺損，隨疾病進(jìn)展將產(chǎn)生嚴(yán)重的步態(tài)障礙。鈣通道1亞基編碼區(qū)CAG重復(fù)擴(kuò)展或精氨酸代替甘氨酸所致。

第83頁/共139頁Comparisonofalpha1AmutantdiseasesFHMEA2SCA6MutationmissensePrematurestopcodon&splicesitemutationCAGrepeatProteinPointmutationTruncatedchannelAlteredC-terminus&PolyglutaminePatternofinheritanceDominantDominantDominantImpactonfunctionAlteredICadensity.ShiftI-VtoleftNon-functionalchannelReducedP/Qsurfaceexpressionandalteredin/activation.Ispolyglutaminetoxic?第84頁/共139頁低鉀周期性麻痹特點(diǎn)：肌無力伴低血鉀，肌無力癥狀可被運(yùn)動(dòng)過度或高碳水化合物所誘發(fā)。定位1q31-32上CACNA1S基因缺陷，已確定的基因變異：ARG1239HIS、ARG1239GLY和ARG528HIS。第85頁/共139頁Cav1.1mutantshavedecreasedVACCcurrentinHypokalemicPeriodicParalysis-UnclearhowthisdecreasedactivitycausesHypoPP.第86頁/共139頁惡性高熱綜合征特點(diǎn)：應(yīng)激狀態(tài)下，肌強(qiáng)直、心動(dòng)過速、血壓不穩(wěn)或增高、乳酸增高及嚴(yán)重高熱。骨骼肌細(xì)胞膜上CACLN1A3鈣通道基因突變及肌漿網(wǎng)膜RYR基因突變均可導(dǎo)致胞內(nèi)鈣離子超載，引起肌強(qiáng)直和體溫增高。第87頁/共139頁中樞核疾病中樞核疾病是嬰兒期出現(xiàn)的一種肌病，表現(xiàn)為肌張力減退或松軟嬰兒癥。位于染色體19q13.1的骨骼肌細(xì)胞肌漿網(wǎng)膜RYR基因發(fā)生突變導(dǎo)致對(duì)鈣敏感性增加，正常靜息狀態(tài)釋放鈣離子，使肌漿網(wǎng)鈣儲(chǔ)存減少，當(dāng)刺激時(shí)鈣增加達(dá)不到肌肉收縮水平，從而肌無力。

第88頁/共139頁先天性夜盲特點(diǎn)：視敏度下降和夜視力喪失。視網(wǎng)膜特異鈣通道1亞基基因變異產(chǎn)生通道功能下降，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)釋放減少。第89頁/共139頁2.4氯離子通道病第90頁/共139頁肌肥大和肌強(qiáng)直綜合征，過度興奮性是由肌纖維膜的靜息氯傳導(dǎo)的永久性降低所致。由定位在7q35的氯離子通道基因CLCN1變異所致，已發(fā)現(xiàn)了30余個(gè)點(diǎn)突變和3個(gè)缺失。先天性肌強(qiáng)直第91頁/共139頁第92頁/共139頁第93頁/共139頁特發(fā)性癲癇：兒童、青少年失神癲癇，青少年肌陣攣癲癇及覺醒全身發(fā)作癲癇。突變：1）不成熟終止密碼子

2）異常剪切3）單個(gè)氨基酸替代特發(fā)性癲癇第94頁/共139頁第95頁/共139頁Non-functionalmutantsareinsertedintothecellmembrane第96頁/共139頁2.5ACh受體通道病第97頁/共139頁Structureofnicotinicacetylcholinereceptors第98頁/共139頁常染色體顯性夜間額葉癲癇患者常在睡眠或有睡意時(shí)發(fā)作，運(yùn)動(dòng)障礙、呻吟、尖叫或精神運(yùn)動(dòng)障礙是發(fā)作特點(diǎn)。位于染色體20q13.2-13.3的神經(jīng)元煙堿型ACh受體通道亞型基因突變產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能改變，導(dǎo)致神經(jīng)元興奮性增強(qiáng)。

第99頁/共139頁先天性肌無力綜合征患者具有出生時(shí)呼吸和喂養(yǎng)困難或視覺、嗅球綜合征，位于染色體2q及17p的、、等乙酰膽堿受體亞單位基因發(fā)生突變。分類：突觸前缺陷（影響ACh釋放的數(shù)量及速率）突觸缺陷（終板乙酰膽堿酯酶缺陷）突觸后缺陷（ACh受體缺陷或動(dòng)力學(xué)異常）第100頁/共139頁3、鉀離子通道及癲癇第101頁/共139頁3.1鉀通道空間結(jié)構(gòu)測(cè)定第102頁/共139頁Thefourmainclassesofpotassiumchannel第103頁/共139頁3DStructureofPotassiumchannel鉀離子的選擇性過濾第104頁/共139頁3DStructureofPotassiumchannel

---Ca2+-gatedchannelNature,2002,417:第105頁/共139頁3DStructureofPotassiumchannel

---InwardrectifiedchannelScience,2003,300:1922第106頁/共139頁3DStructureofPotassiumchannel

---Voltage-gatedchannelNature,2003,423:33第107頁/共139頁鉀通道的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

------過濾器空間結(jié)構(gòu)的剛性第108頁/共139頁第109頁/共139頁3.2KCNQ2/KCNQ3

和癲癇第110頁/共139頁M電流和癲癇發(fā)作M電流：神經(jīng)元中一個(gè)低閾值、慢激活/失活的電壓依賴鉀電流。當(dāng)興奮性刺激使神經(jīng)元去極化至尖波發(fā)放的閾值，M電流緩慢激活，使膜復(fù)極化至靜息膜電位，抑制點(diǎn)燃。第111頁/共139頁M電流和癲癇發(fā)作M電流的抑制導(dǎo)致膜的去極化和神經(jīng)元輸入阻抗的增加，使細(xì)胞更容易發(fā)放動(dòng)作電位。KCNQ2和KCNQ3在神經(jīng)元中形成M電流，變異使M電流抑制，致良性家族新生兒驚厥發(fā)作。

第112頁/共139頁InhibitionofM-currentsleadstohyperexcitability第113頁/共139頁KCNQ2/KCNQ3協(xié)同作用KCNQ2/KCNQ3在腦中表達(dá)有重疊現(xiàn)象，其有效表達(dá)需要兩種亞單位基因的存在。將KCNQ2和KCNQ3共表達(dá)所產(chǎn)生的電流的振幅比單獨(dú)表達(dá)產(chǎn)生的電流大10倍。KCNQ2或KCNQ3基因變異導(dǎo)致的良性家族新生兒驚厥的表型相似。

第114頁/共139頁第115頁/共139頁第116頁/共139頁StructureofKCNQandmutations第117頁/共139頁FunctionalanalysisofKCNQ2.3mutations第118頁/共139頁為什么發(fā)作只在新生兒階段見到？且數(shù)周后發(fā)作將完全消失？在腦的成熟過程中鉀離子通道的表達(dá)有差異，KCNQ鉀通道可能在生后數(shù)周內(nèi)起主要作用。第119頁/共139頁通道病分子機(jī)理癲癇的發(fā)病機(jī)理尚未完全闡明,但至少部分癲癇是由鉀離子通道變異所致，變異導(dǎo)致復(fù)極化的降低，增加或延長(zhǎng)興奮性。基因劑量效應(yīng)（genedosingeffect），鉀通道表達(dá)的部分下降可無臨床發(fā)作，但增加癲癇發(fā)作的敏感性，而表達(dá)完全消失則導(dǎo)致明顯的癲癇發(fā)作。臨床暫不表現(xiàn)（只對(duì)特殊環(huán)境應(yīng)激敏感）突變基因的確定，揭示：通道病是在遺傳基礎(chǔ)上與其它因素相作用而形成。

第120頁/共139頁通道病治療對(duì)通道病分子病理生理的理解有助于新的、高度靶向的基因特異治療?；蜃鲌D及變異分析對(duì)通道病的選擇性治療起指導(dǎo)作用。第121頁/共139頁

KCNQ2/KCNQ3鉀通道開放劑KCNQ2/KCNQ3鉀通道為神經(jīng)特異性的，因此特異作用于KCNQ2/KCNQ3鉀通道開放劑作為抗癇劑具有明顯優(yōu)勢(shì)。Retigabine在體外的抗癇活性依賴于其對(duì)神經(jīng)特異鉀通道的激活能力，目前在臨床上用于治療癲癇。第122頁/共139頁離子通道學(xué)發(fā)展趨勢(shì)及存在問題第123頁/共139頁1、離子通道學(xué)研究最具影響的新技術(shù)X-射線晶體衍射技術(shù)、高通量膜片鉗技術(shù)、質(zhì)譜、芯片技術(shù)、蛋白組技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、離子通道突變?cè)O(shè)計(jì)、電磁共振和核磁共振技術(shù)及熒光技術(shù)等。構(gòu)建完整的、生理狀態(tài)的模型：反映一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生電信號(hào)的全過程和調(diào)節(jié)途徑，包括調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)和細(xì)胞間信息通路，進(jìn)一步構(gòu)建整個(gè)組織模型。第124頁/共139頁2、怎樣理解離子通道在細(xì)胞生理及病理狀態(tài)下作用？重視微結(jié)構(gòu)域中相鄰分子間離子濃度改變及其效應(yīng)重視整體水平上的聯(lián)系和相互作用：臨床現(xiàn)象非常復(fù)雜，不可能用一個(gè)分離的離子通道直接解釋，需要研究在體細(xì)胞生物活性和門控機(jī)制。通道功能、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞的網(wǎng)絡(luò)行為及最終的總體表現(xiàn)之間的關(guān)系尚不清楚。第125頁/共139頁3、在門控通道研究中，最迫切解決的問題是什么？通道的門控機(jī)制、通道的調(diào)節(jié)機(jī)制、蛋白質(zhì)之間的相互作用。（需要突變實(shí)驗(yàn)、分子動(dòng)力學(xué)模擬和成像技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用）離子通道結(jié)構(gòu)研究的后結(jié)構(gòu)時(shí)代：X衍射晶體研究離子通道的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，但并不能表示各種狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換，需要研究包括疾病狀態(tài)或與疾病狀態(tài)接近的改變。第126頁/共139頁4、天然毒素在離子通道結(jié)構(gòu)－功能關(guān)系研究中的作用特異、高親和力的通道抑制劑和激動(dòng)劑，在通道的功能及門控機(jī)制的研究中起著重要作用（特異阻斷劑類似于基因敲除），也是新藥設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。天然毒素的獲得不易且隨機(jī)，化學(xué)合成的方法將會(huì)有更多的機(jī)會(huì)。第127頁/共139頁5、人類基因組計(jì)劃對(duì)