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通向健康 離子通道
更新時(shí)間:2013-07-08   點(diǎn)擊次數(shù):1805次

         細(xì)胞是人體和其他生物體的基本結(jié)構(gòu)與功能單位。細(xì)胞膜將細(xì)胞內(nèi)容物與細(xì)胞外液分隔開(kāi)來(lái),使細(xì)胞獨(dú)立于外部環(huán)境的變化而保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。維持內(nèi)環(huán)境處于穩(wěn)定狀態(tài)是機(jī)體執(zhí)行正常生理功能的必要條件,而這種狀態(tài)的維持有賴于細(xì)胞內(nèi)、外離子濃度的動(dòng)態(tài)平衡。

         離子通道存在于所有的細(xì)胞中,參與包括心臟起博在內(nèi)的許多重要生命過(guò)程,而且是藥物發(fā)揮作用的主要靶分子之一。也就是說(shuō),藥物容易和離子通道相結(jié)合,從而產(chǎn)生藥理效應(yīng)或者副作用。因此,對(duì)于任何一種新藥而言,美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)和其他一些監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求,制藥廠商除了對(duì)發(fā)揮藥理作用而針對(duì)的靶分子進(jìn)行篩選外,對(duì)其他一些可能產(chǎn)生副作用的靶分子(例如心肌細(xì)胞離子通道)也必須進(jìn)行篩選測(cè)試。這種篩選策略的目的是為了減少潛在的副作用,我們稱之為安全藥理學(xué)。

        很早以來(lái)人們就知道,包括人體細(xì)胞在內(nèi)的所有活細(xì)胞,其細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液中鈉離子和鉀離子的濃度有很大不同。以神經(jīng)細(xì)胞為例,正常狀態(tài)下細(xì)胞內(nèi)鉀離子濃度約為胞外的30倍,而膜外的鈉離子濃度約為膜內(nèi)的12倍。這種存在于細(xì)胞膜兩側(cè)帶電離子分布的不均勻性,是跨細(xì)胞膜離子電流和神經(jīng)細(xì)胞電信號(hào)產(chǎn)生的基礎(chǔ)。由脂質(zhì)雙分子層所構(gòu)成的細(xì)胞膜,在理論上只能允許脂溶性物質(zhì)通透。但是在膜結(jié)構(gòu)中一些特殊蛋白質(zhì)分子的“幫助”下,鈉、鉀、鈣、氯等帶電離子可以順著它們各自的濃度差,由膜的高濃度一側(cè)快速移向另一側(cè)。在這個(gè)過(guò)程中,對(duì)于那些專門用來(lái)幫助帶電離子進(jìn)出細(xì)胞的通道,我們就稱之為“離子通道”。通過(guò)產(chǎn)生跨膜離子電流,離子通道參與機(jī)體許多重要的生理過(guò)程,如神經(jīng)信號(hào)的產(chǎn)生和傳導(dǎo),細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育和運(yùn)動(dòng),神經(jīng)可塑性,受精,激素和神經(jīng)遞質(zhì)分泌等等。因此,不難理解離子通道的功能異常會(huì)導(dǎo)致疾病發(fā)生。

             隨著膜片鉗和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,近20年來(lái),科學(xué)家們對(duì)離子通道的結(jié)構(gòu)和功能都有了深入的認(rèn)識(shí)。我們現(xiàn)在知道,離子通道是由蛋白質(zhì)單體或多聚復(fù)合體構(gòu)成的一種親水性孔道。它們具有選擇性,不同的離子各自具有高度專一的通道,以致常常根據(jù)通道所特異通透的離子來(lái)命名此通道,例如鈉通道、鉀通道、鈣通道、氯通道等。這么多離子通道中,有些是自發(fā)性持續(xù)開(kāi)放的,有些是受到神經(jīng)遞質(zhì)或者電位變化等外部刺激而瞬間打開(kāi)的。此外,根據(jù)離子的帶電性質(zhì),又可將其分為陽(yáng)離子通道和陰離子通道。

        圍繞離子通道所進(jìn)行的科學(xué)研究,大大推動(dòng)了神經(jīng)科學(xué)、肌肉細(xì)胞生理學(xué)以及上皮細(xì)胞生理學(xué)的發(fā)展,幾代科學(xué)家為離子通道研究所付出的努力也得到了科學(xué)界的充分認(rèn)可。

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