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α+β1型BK通道作为血管平滑肌细胞膜上表达丰度最高的钙激活钾通道,相比其它BK通道亚型具有更高的钙离子敏感性,在平滑肌收缩时可被胞内升高的钙离子激活,引起K+外流,细胞超极化,阻止肌细胞的收缩,并促进肌细胞的舒张,其功能的失调可诱导慢性肺动脉高压、脑血管痉挛引起的偏头痛和血管平滑肌的习惯性收缩等病理反应。因此,发掘和鉴定α+β1型BK通道的高特异性配体和调制剂,不仅可促进平滑肌型BK通道生理/病理功能调控特征的研究,还对该通道相关临床疾病药物的研发具有重要的理论指导参考价值与实际运用意义。Martentoxin是自东亚钳蝎(Buthus martensi Karsch,BmK)蝎毒中纯化的一个37肽短链毒素,积累的研究资料表明,该毒素可以钙依赖方式调控神经型BK通道(α+β4)的活性。
本论文利用细胞转染、膜片钳和荧光成像等方法,研究了martentoxin对平滑肌型BK通道(α+β1)的药理调制效应及其机制。研究发现,当细胞内液中自由钙浓度分别被控制在700 nM和25μ M时,martentoxin可浓度依赖地增强α+β1型BK通道的活性。当细胞内液中缺失钙离子时,martentoxin丧失对α+β1型BK通道的调制能力;分别700 nM和25μM两种钙浓度存在下,martentoxin对α+β1型BK通道电流的增强比率无显著性差异,但在高钙时,martentoxin增大α+β1型BK通道电流至峰值所需的最短时间更少,提示了martentoxin对α+β1型BK通道的药理效应仅依赖于内钙的有无,受内钙浓度的高低影响较小,内钙浓度的升高仅能促进martentoxin和α+β1型BK通道的快速作用。此外,在相同条件下,martentoxin对仅由α亚基构成的BK通道无显著的药理调制效应,提示martentoxin可能通过与β1亚基直接作用增强α+β1型BK通道的活动。另外,恒定胞内钙浓度,经不同电压刺激,martentoxin对α+β1型BK通道的药理效应无显著变化。进一步的药理竞争实验表明:被martentoxin增强的α+β1型BK通道活性,不再被特异性BK通道抑制剂Ibtx抑制,但可被另一钾通道孔区阻断剂TEA抑制,这一结果提示,martentoxin是通过与β1亚基直接作用,而不是作用于通道的孔区增强了α+β1型BK通道的活性。因此,本论文不仅提示了martentoxin与α+β1型BK通道的新型相互作用模式,还奠定了martcntoxin可作为新型α+β1型BK通道激动剂用于高血压等相关疾病药物研发的理论与实践探讨。