麻黄碱直接激活控制心节律的心脏IKs电流机理的研究

论文摘要

麻黄是我国特产而闻名世界的一味中药材,早在两千年前就用于发汗、平喘、止咳。生药麻黄为麻黄（Ephedra sinica stapf）及其同属植物的地上茎,其成分主要包括3组立体异构的生物碱:左旋麻黄碱、右旋伪麻黄碱、左旋去甲基麻黄碱、右旋去甲基伪麻黄碱、左旋甲基麻黄碱、右旋甲基伪麻黄碱。生物碱中以麻黄碱为主,占生物碱总量的80%。麻黄及麻黄碱在临床已经使用多年,而且还作为膳食补充剂等非处方药用来治疗肥胖。麻黄及麻黄碱的广泛使用引发了一系列副作用事件,尤其是心血管系统副作用占47%。传统的观念认为:麻黄治疗疾病及引起副作用的机制是由麻黄碱直接或间接激动α或β肾上腺素受体所致。而我们的研究表明:麻黄碱还可以通过直接增强离子通道电流起作用。首先,我们利用全细胞扫描的方法,发现麻黄碱对PC12细胞上钾通道有显著的激活作用,但是对PC12细胞上钙通道和DRG细胞钠通道没有影响。而作为其立体异构体的伪麻黄碱对钾电流、钠电流和钙电流都没有作用。其次,我们研究了麻黄碱对KCNQ1通道的影响。KCNQ1通道（又称Kv7.1,KvLQT1）是一类电压门控钾通道,在心脏中主要与辅助亚基KCNE1共表达形成缓慢激活的、延迟整理的钾电流(IKs),在心脏动作电位复极化Ⅱ期过程中起关键作用。利用常规膜片钳、双电极膜片钳、点突变、显微注射和转染等试验方法,我们发现麻黄碱在体外表达系统——HEK293细胞和非洲爪蟾卵母细胞中,都能激活KCNQ1/KCNE1通道,激活IKs电流的EC50=50 nM,而且加药后的激活时间常数(τon)和洗脱时间常数(τoff)分别为49 s和400 s。尽管麻黄碱对IKs电流有显著的激活作用,而伪麻黄碱对IKs电流几乎没有影响。因此,我们推测并进一步发现了麻黄碱与KCNQ1/KCNE1通道的结合位点是S5-S6之间P-loop上的两个芳香族氨基酸,分别是F296和Y299。由于这两个作为位点在KCNQ通道家族中是保守的,而位于脑组织中的M电流是由KCNQ1的同源基因形成的,故麻黄碱可能在人类的学习和记忆等行为中起重要作用。再次,为了进一步验证麻黄碱对心血管系统的作用,我们检验了麻黄碱对BALS/c小鼠心电图的影响。结果表明:5 mg/kg麻黄碱能够增加心率49%,缩短QTc 39%。另外,秀丽隐杆线虫（C.elegans）中与KCNQ1通道同源的KQT-3主要位于肠道肌肉,因此我们研究了麻黄碱对线虫排泄的作用,表明:麻黄碱对线虫排泄的周期及排泄间隔影响不大,但却提高线虫排泄成功率Exp/pBoc 20%。另外,麻黄被用来治疗普通感冒、支气管炎、哮喘和关节炎。我们首次从支气管平滑肌入手,研究麻黄碱对支气管平滑肌细胞（bronchial smooth muscle cells,BSMCs）增殖的影响。300μg/mL麻黄碱对BSMCs增殖影响效果不明显,而600μg/mL麻黄碱却显著抑制了BSMCs的增殖,作用24,48小时后,对BSMCs增殖的抑制率分别达到（25.9±0.43）%和（40.7±0.35）%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 麻黄的研究概述
• 1.2 离子通道的基本知识
• 1.3 离子通道的药理学研究
• 1.4 KCNQ1通道的研究进展
• 1.5 本课题的研究内容
• 2 麻黄碱对钾通道、钠通道和钙通道的影响
• 2.1 前言
• 2.2 材料和方法
• 2.3 试验结果
• 2.4 本章小结
• 3 麻黄碱对KCNQ1通道的影响
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.3 试验结果
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 4 麻黄碱对小鼠心电图和线虫排泄的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验动物
• 4.3 试验方法
• 4.4 结果和讨论
• 4.5 本章小结
• 5 麻黄碱对支气管平滑肌细胞增殖的抑制作用
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.3 结果
• 5.4 讨论
• 6 全文总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士阶段所发表和撰写的学位论文
• 附录2 主要符号和缩略词