论文摘要
研究目的:脑血管疾病是造成人类死亡的三大原因之一,其中的75%为脑缺血。脑缺血造成的神经细胞损害,不仅仅包括损伤瞬间缺血中心区的细胞坏死,还包括缺血周围区域的延迟细胞死亡,即神经细胞的凋亡。凋亡可以在脑缺血发生后持续数天到数月,为我们进行药物干预治疗提供良好的时间窗,以阻止脑缺血损害的病理生理过程。大量的研究表明,凡有Caspase激活和DNA片段化发生的凋亡过程,在凋亡早期都伴随有钾离子外流的增加和细胞内钾离子浓度的降低。钾离子的外流是通过细胞膜上的钾离子通道来完成的。在众多特性不同的钾离子通道中,由于延迟整流钾电流（IK）具有较高的钾离子电导、无失活或失活缓慢的特性,被认为在凋亡早期钾外流过程中起着最重要的作用。一系列的研究证实,增大的延迟整流钾电流诱导了神经细胞的凋亡,阻滞钾外流可以保护神经元。免疫抑制剂他克莫司（FK506）和环孢菌素A（CsA）是钙调神经磷酸酶的抑制剂。现在已经证实FK506、CsA在各种脑缺血动物模型中都具有脑保护作用。但是,这种保护作用是否和阻滞钾电流有关尚不清楚。为此,我们在急性分离的大鼠海马CA1区锥体神经元上,研究了FK506、CsA对电压门控性钾通道的作用,并进一步研究了这种作用是否与其免疫抑制作用的机理相类似,即通过抑制钙调神经磷酸酶而起作用。实验方法:我们在大鼠海马脑片上进行全细胞电流钳记录,研究FK506、CsA对大鼠海马CA1区锥体神经元的主动膜特性和被动膜特性的影响;在急性分离的大鼠海马CA1区神经元,进行全细胞电压钳记录,研究FK506、CsA对大鼠海马CA1区锥体神经元的电压门控钾通道的作用。实验结果:研究分两个部分,获得实验结果如下:第一部分:在大鼠海马脑片上进行全细胞记录时发现FK506（50μM）、CsA（100μM）对大鼠海马CA1区锥体神经元的被动膜特性没有影响;但对动作电位的复极化有延缓作用。第二部分:实验采用全细胞膜片钳技术,在急性分离的大鼠海马CA1区锥体神经元,FK506（0.01μM-100μM）选择地抑制IK,抑制作用有浓度依赖性,IC50为13.2±4.9μM;FK506的抑制作用开始较快,随后较为缓慢并部分可逆;FK506（10μM）对IK的抑制作用呈现电压依赖性,随着去极化程度的增大而加强;FK506（10μM）使IK的稳态激活曲线和稳态失活曲线均向超极化方向移动,并缩短失活后恢复时间。在分析FK506抑制IK的机制时发现:（1）胞内应用FK506（30μM）对IK无抑制作用;（2）在低钙的情况下,钙调神经磷酸酶不被激活,此时,FK506（10μM）对IK仍然有抑制作用;（3）rapamycin不拮抗FK506对IK电流的抑制作用。以上结果说明FK506对延迟整流钾电流的抑制作用并非依赖于FK506/FKBP-12,进而抑制钙调神经磷酸酶而发生。在急性分离的大鼠海马神经元上,CsA（10μM-100μM）浓度依赖地选择性抑制IK,对IA无明显抑制作用;CsA对钾电流的抑制效应一开始较快,CsA（100μM）对IK的抑制在给药后20s就达到了最大抑制程度的80%,其后较缓慢,从时间-效应曲线可看出,抑制作用是部分可逆的;CsA对IK的抑制作用无电压依赖性;CsA对IK的动力学无影响;胞内应用CsA（100μM）对IK和无抑制作用,说明CsA对电压激活钾电流的抑制作用发生神经元胞外侧;低钙实验条件下,钙调神经磷酸酶不被激活,CsA（100μM）对IK的抑制作用与正常情况无显著性差异。以上结果说明CsA对延迟整流钾电流的抑制作用并非通过抑制钙调神经磷酸酶而发生。结论:我们的研究证实了免疫抑制剂FK506、CsA选择性抑制了延迟整流性钾电流Ik,减少了神经细胞钾离子的外流,这可能是FK506、CsA具有神经保护作用的机制之一;而且,FK506、CsA对钾通道的影响作用并非通过钙调碱性神经磷酸酶,这与它们的免疫抑制作用机制有着本质的区别。为研究免疫抑制剂的脑保护作用机理,以及寻求更为合适有效的神经保护剂提供了理论基础。
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