标题 《心脏内神经元离子通道表达:心脏离子通道病的新 “主角”?》

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research 4.6

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  推荐 为探究心脏内神经元(ICN)离子通道在心脏疾病中的作用,研究人员开展 ICN 离子通道表达及功能的研究。结果发现多种离子通道在 ICN 中表达,且与心脏病理相关。这为理解心脏疾病机制及开发心律失常疗法提供新思路。

  

论文解读


在生命的长河中,心脏就像一台精密的永动机,日夜不停地跳动,为身体输送着维持生命的血液。然而,当这台 “机器” 出现故障时,尤其是心脏电活动紊乱引发的心律失常,会严重威胁人们的健康。长期以来,科学家们在探索心脏奥秘的道路上不断前行,对心肌细胞的研究已较为深入,发现许多遗传性心脏电疾病与离子通道突变相关。但心脏不仅仅只有心肌细胞,心脏内神经元(Intracardiac Neurons,ICN)同样在心脏生理和病理过程中扮演着重要角色,却一直未得到足够的重视。

ICN 是心脏内在神经系统(Intrinsic Cardiac Nervous System,ICNS)的重要组成部分,它犹如一个隐藏在心脏内部的 “指挥中心”,通过交感和副交感神经的相互作用,调控着心脏的生理参数。大量研究表明,ICNS 与多种心脏疾病密切相关,比如房颤就与 ICN 的过度活动有关,消融神经节丛甚至成为治疗房颤的一种策略。然而,ICN 中离子通道的具体情况,以及它们在心脏疾病中的作用机制,却如同被迷雾笼罩,亟待揭开。

为了驱散这层迷雾,深入了解 ICN 离子通道在心脏疾病中的奥秘,研究人员踏上了探索之旅。虽然文中未提及具体研究机构,但他们的研究成果发表在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research》杂志上,引起了广泛关注。研究人员围绕 ICN 离子通道表达、功能及与心脏疾病的关系展开研究,期望能为心脏疾病的治疗开辟新的道路。

研究人员在探索 ICN 离子通道的征程中,运用了多种关键技术。其中,分子检测技术如定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)用于检测离子通道基因的表达;免疫组织化学(IHC)技术可直观观察离子通道蛋白的定位;电生理记录技术则能记录离子通道电流,从而分析其功能特性 。这些技术相辅相成,为研究人员打开了一扇了解 ICN 离子通道的大门。

研究人员首先聚焦于钾通道,这个在细胞电生理中起着关键作用的 “分子机器”。他们发现,不同类型的钾通道在 ICN 中发挥着独特的功能。向内整流钾通道(KIR)不仅参与维持 ICN 的静息膜电位,其表达变化还会影响神经元的兴奋性。在成年大鼠 ICN 中,KIR表达增加,与超极化激活电流(Ih)密度降低共同作用,降低了神经元的兴奋性。ATP 敏感的钾通道则像一座桥梁,将细胞代谢与兴奋性紧密相连,在缺血 - 再灌注损伤等代谢应激情况下,可能对 ICN 发挥重要保护作用。

电压激活钾通道在 ICN 中也有独特表现。A 型钾电流(IA)的存在与否在不同研究中存在争议,其对 ICNS 兴奋性的调节作用尚未明确。而延迟整流钾通道的激活能终止动作电位,对维持心脏电活动的稳定至关重要。钙依赖钾通道同样不可或缺,它们参与塑造动作电位的后超极化(AHP),调节神经元的兴奋性。在新生儿大鼠 ICN 中,大电导钙激活钾通道(BK)对动作电位和 AHP 的持续时间有重要影响;而小电导钙激活钾通道(SK)则在出生后增强 AHP,影响 ICN 的兴奋性,在多种动物的 ICN 中均发挥着关键作用。

接着,研究人员将目光投向超极化激活环核苷酸门控(Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide–gated,HCN)通道。HCN 通道产生的 Ih电流在心脏和大脑的起搏活动中发挥着重要作用。在 ICN 中,虽然对 Ih电流的研究相对较少,但已有研究表明其可能参与调节 ICN 的兴奋性。垂体腺苷酸环化酶激活多肽(PACAP)能通过调节 Ih电流增加 ICN 的兴奋性,且在不同发育阶段,Ih电流密度的变化与神经元兴奋性的改变密切相关。

电压门控钠通道(Voltage Gated Sodium Channel,VGSC)对细胞兴奋性的控制至关重要。在 ICN 中,VGSC 的研究面临诸多挑战,不同研究对其河豚毒素(TTX)敏感性存在争议。TTX 抗性的 Nav1.5 和 Nav1.8 通道在犬和小鼠的 ICN 中均有发现,且与多种心脏疾病相关,如 Nav1.5 突变与 Brugada 综合征、长 QT 综合征 3 型相关。而 TTX 敏感的 Nav1.1、Nav1.3 和 Nav1.7 通道在 ICN 中的功能也逐渐受到关注,它们的突变可能与心脏和神经系统疾病相关,但具体机制仍有待深入研究。

电压门控钙通道(Voltage-gated calcium channels,VGCC)在神经元活动中起着关键作用,参与动作电位的上升相、调节神经元兴奋性和神经递质释放。在 ICN 中,研究人员发现了多种 VGCC 亚型,包括 L 型、N 型、P/Q 型、R 型和 T 型。其中,N 型钙通道(Cav2.2)是 ICN 中的主要钙通道,其功能变化与慢性心力衰竭、糖尿病等疾病中 ICN 兴奋性改变及心律失常易感性增加密切相关。

最后,研究人员关注到瞬时受体电位(Transient Receptor Potential,TRP)通道。TRP 通道在细胞生理中具有多种功能,在 ICN 中也不例外。研究发现,多种神经肽和神经递质,如 P 物质、去甲肾上腺素、毒蕈碱、PACAP、缓激肽和组胺等,可通过激活 TRP 通道调节 ICN 的兴奋性。虽然目前尚未发现 TRP 通道与 ICN 通道病直接相关,但鉴于其在 ICN 兴奋性调节中的重要作用,有望成为研究 ICN 相关疾病的新靶点。

综合上述研究,研究人员发现多种离子通道在 ICN 中表达,且这些离子通道的功能变化与心脏疾病的发生、发展密切相关。然而,目前对 ICN 离子通道的研究仍处于起步阶段,许多问题亟待解决。比如,离子通道在 ICN 中的精确分子机制尚未完全明确,不同离子通道之间的相互作用也有待深入研究。此外,虽然已有多种研究技术,但如何更精准地揭示离子通道的功能和调控机制,仍是研究人员面临的挑战。

这项研究为心脏疾病的研究开辟了新的方向,让我们认识到 ICN 离子通道在心脏生理和病理过程中的重要性。未来,随着研究的不断深入,有望基于这些发现开发出更精准、更有效的心脏疾病治疗策略,为众多心脏疾病患者带来新的希望,让心脏这台 “生命机器” 能够更加平稳、健康地运转。

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