收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

盐酸昌欣沙星抑制HERG钾离子通道分子机制的研究

张香梅  
【摘要】:HERG (human ether a-go-go related gene)基因最初发现于人脑的海马组织,编码延迟整流钾通道快速成分(rapid component of delayed rectifier potassium channel, IKr)的α亚基,其介导的HERG钾离子流(IHERG)在心肌动作电位复极化3期过程中发挥重要作用。研究表明,HERG突变是2型遗传性长QT综合征(long QT syndrome, LQT2)发病的分子生物学基础,而药物引起的HERG钾通道的阻断是获得性LQTS的主要原因。严重时二者均可引起心肌动作电位复极化时程延长,诱发心律失常,如尖端扭转型室性心动过速(Torsades de pointes, Tdp),以体表心电图QT间期延长,发作性晕厥或心源性猝死为典型临床症状。HERG钾通道能被多种药物阻断是由其特殊的分子结构决定的。HERG钾通道与其他钾通道相比,内腔较大,易被一些药物结合,且内腔中的一些氨基酸,如Tyr652, Phe656与多种药物高度亲和,抑制IHERG°目前已知能够通过阻断HERG钾离子通道引起LQTS的药物有心血管系统药物以及多种非心血管系统药物,如抗疟疾药、抗组胺类药、和抗肿瘤药、肌肉松弛剂,抗生素和抗菌剂等都可通过与HERG钾通道内腔氨基酸结合,不同程度地抑制IHERG,诱发心律失常。因此,近年来在新药研发过程中,药物对IHERG的阻断作用就成为药物研发过程中心脏安全评价的重要指标之一,精确理解药物阻断作用的分子机制则成为临床工作者和基础研究人员关注的焦点问题。 氟喹诺酮类抗菌药是广泛用于感染性疾病的第三代喹诺酮类抗菌药。因其口服易吸收,抗菌活性强而在临床上广泛应用。然而,近年来随着这类药物临床应用面的扩大,因几种氟喹诺酮类抗菌药物抑制HERG而使心肌复极化3期时程延长,进而导致体表心电图QT间期延长,诱发获得性LQTS的报道不断公诸于世。例如,氟喹诺酮类药物的代表药物之一司帕沙星(Sparfloxacin, SPX)因相继在家兔和人,被发现可以显著引起QT间期延长,心肌细胞动作电位时程的延长,而被退出市场,因为相同的原因被撤出市场的还有格帕沙星(Grepafloxacin, GPX)、加替沙星(Gatifloxacin, GTX)、替马沙星(Temaflloxacin, TMX)。盐酸昌欣沙星(Chinfloxacin, CFX)是我国自主创新、开发研制的第三代氟喹诺酮类抗菌药,其对IHERG的作用尚不清楚。因此本文的问题是:CFX,是否与其他氟喹诺酮类药物一样,对IHERG有抑制作用,如果CFX能够抑制IHERG,那么CFX与HERG钾通道相互作用的分子机制是什么?本课题通过下述三个部分回答这些问题: 首先以体外瞬时表达HERG钾离子通道的HEK293细胞为研究对象,利用全细胞膜片钳记录技术,观察CFX对HERG钾离子通道的影响,并以CFX的改造前体,目前正广泛应用于临床的盐酸莫西沙星(Moxifloxacin, MOX)为阳性对照。结果显示CFX以浓度、电压和时间依赖的方式抑制IHERG,且主要作用于通道的开放状态。但是CFX抑制HERG尾电流的半有效浓度(IC50=162.1μM)是其修饰前体MOX (IC50=62.5μM)的约两倍,这表明与MOX相比,CFX对IHERG的抑制作用减小,即心脏毒性减弱。药物引起LQTS的因素很复杂,除了药物作用于通道本身外,当病人患有代谢性疾病、电解质紊乱等,均可以增加患者对药物的敏感性,使药物诱发LQTS的可能性增加。本实验中也观察到,当细胞外液钾离子浓度无论增高或降低时,与正常细胞外液相比,同一浓度的CFX对IHERG显示更强的抑制作用,这提示胞外钾离子浓度异常可增加通道对药物的敏感性。 其次为了研究药物与通道蛋白之间相互作用的分子机制,本课题采用了计算模拟的方法对HERG钾离子通道蛋白进行同源蛋白三维结构建模以及与药物小分子进行分子对接,研究CFX与HERG钾通道蛋白结合的分子机制。结果显示:新型氟喹诺酮类抗菌药CFX与HERG蛋白相互作用的主要氨基酸位点有Tyr652,Ser624,Phe656和Gly648,以与Ser624的羟基氧之间的氢键作用最强。 最后,用分子生物学实验的方法把与CFX相互作用较强的几个氨基酸位点突变后,观察CFX对这些突变体的影响,实验结果显示除了突变体G648A的电流记录不到以外,500μM CFX对突变体Y652A、S624A、和F656C的抑制作用与野生型相比,抑制率分别减少了20%、50%和40%。这说明CFX与HERG通道相互作用的结合位点主要集中在这几个氨基酸上,尤以与S624位点的作用最强。因此在今后该类药物的设计过程中,应首先考虑设计的药物基团与Tyr652, Ser624, Phe656, Gly648这些氨基酸的作用大小。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王萍,宋清虹,曾启明,王江,张立;细胞膜钾离子通道感抗特性研究[J];北京生物医学工程;2003年01期
2 瓮占平;王波;;TASK-3钾离子通道的研究现状[J];国际病理科学与临床杂志;2006年03期
3 黄燕;王增贤;;膜片钳技术及其在星形胶质细胞钾离子通道研究中的应用[J];泰山医学院学报;2007年08期
4 傅涛;郝选明;;淋巴细胞上钾离子通道及其调控[J];内蒙古医学院学报;2010年S1期
5 姬统理;谢满江;闵婕;冯英明;张贺龙;李刚;宋扬;;人肝癌HCC-9204细胞膜钾离子通道特性的研究[J];现代肿瘤医学;2006年02期
6 张艳,崔金娟,郭东媛,高晓冬,刘宗文;血管紧张素Ⅱ对乳鼠缰核细胞膜上钾离子通道活动的影响[J];河南医科大学学报;2001年01期
7 刘水平,陈玉川;心脏钾离子通道的电生理和分子多样性[J];湖北民族学院学报(医学版);2001年02期
8 王劼,刘才栋,沈馨亚,彭裕文;大鼠背根神经节内kv2.1 mRNA和kv4.2 mRNA的表达[J];解剖学研究;2004年01期
9 徐京育;武秋凯;杨雷;苏润泽;;芪桂益脉灵对豚鼠心室肌细胞钾离子通道活性的抑制作用[J];中西医结合心脑血管病杂志;2006年07期
10 鲁洪;李志坚;王益光;王凤斌;程秀臻;;应激前后脾脏、胸腺、脑组织中钾离子通道(Kv1.3)表达的变化[J];预防医学论坛;2008年02期
11 傅涛;郝选明;;钾离子通道的研究进展[J];内蒙古石油化工;2010年10期
12 郝文德;丁鼎乐;;揭开毒素改变离子通道结构之谜[J];世界科学;2006年06期
13 郝文德;丁鼎乐;;揭开毒素改变离子通道结构之谜[J];上海医药;2006年07期
14 邱伟;胡学强;;多发性硬化T细胞钾离子通道研究进展[J];中国神经免疫学和神经病学杂志;2006年05期
15 徐汉明;吡那地尔的药理及临床应用[J];中国医院药学杂志;1990年08期
16 杨韬,姚伟星,钱家庆,江明性;心肌钠、钾离子通道的分子生物学进展[J];国外医学.分子生物学分册;1998年06期
17 陈明锴,罗和生;黄连素及其衍生物对钙、钾离子通道的作用[J];世界华人消化杂志;2002年03期
18 罗兴林,李秀琴;血管平滑肌钾离子通道的增龄变化及其研究[J];国外医学.心血管疾病分册;2003年05期
19 林爽;李力;易萍;郑秀惠;郭建新;韩健;;宫颈癌中Eag1钾离子通道的表达以及缺氧对其的调控作用[J];重庆医学;2010年08期
20 刘爽;岳传哲;王东明;;心房电重构与钾离子通道的关系及其机制[J];中外医学研究;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王韶屏;王建安;;钾离子通道阻断剂抑制体外培养的骨髓间充质干细胞的增殖[A];2007年浙江省心电生理与起搏学术年会论文汇编[C];2007年
2 吕守芹;龙勉;;钾离子通道Kir2.1/C-末端功能区的分子动力学模拟[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
3 钟文宇;;钾离子通道中的力学问题及其计算模拟研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
4 吕守芹;龙勉;;钾离子通道KIR2.1C-末端门控开启机制预测[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
5 张海林;;磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP_2)对钾离子通道的调节作用[A];中国药理学会第八次全国代表大会暨全国药理学术会议论文摘要汇编[C];2002年
6 张海林;;磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP_2)对钾离子通道的调节作用[A];中国药理学会第八次全国代表大会论文摘要集(第一部分)[C];2002年
7 瓮占平;潘晓玉;王波;崔娜;王胜蓝;;电压门控式钾离子通道对卵巢癌细胞增殖及细胞周期的影响[A];中华医学会第九次全国妇科肿瘤学术会议论文汇编[C];2006年
8 邹飞;蔡春青;;钾离子通道参与SD大鼠下丘脑神经元热敏感性发育分化的研究[A];中国生理学会第六届应用生理学委员会全国学术会议论文摘要汇编[C];2003年
9 徐江;彭双清;翁谢川;;hERG钾离子通道表达系统的建立及其对药物致QT间期的影响[A];2007年全国药物毒理学会议论文集[C];2007年
10 李卉;姚镜;童晓田;孙亮;潘娜;吴颖;吴厚铭;徐涛;丁久平;;I323残基在钙激活的大电导钾通道中的双重作用[A];第十次中国生物物理学术大会论文摘要集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邵晓冬;HERG蛋白与胃癌恶性生物学行为关系及相应调控机制的研究[D];第四军医大学;2005年
2 董炳庆;糖尿病兔心肌梗死后瞬间外向钾离子通道的变化及缬沙坦干预研究[D];山东大学;2012年
3 孙涛;多西紫杉醇对人乳腺(癌)细胞增殖、侵袭力及钾离子通道特性的影响[D];中国医科大学;2005年
4 李宜富;乌头碱阻断表达在非洲爪蟾卵母细胞上的人类Kv1.5和HERG钾通道[D];华中科技大学;2010年
5 王菁;TASK-1在SD大鼠呼吸中枢的表达及其与睡眠呼吸暂停现象之间的关系[D];河北医科大学;2005年
6 梁朝朝;慢性前列腺炎流行病学及其发病机制的研究[D];安徽医科大学;2005年
7 付兆君;短、中期模拟失重大鼠动脉血管平滑肌细胞钾与钙离子通道功能的改变[D];中国人民解放军第四军医大学;2003年
8 段锴铮;初级感觉神经元A型电压门控钾离子通道参与大鼠骨癌痛和双氯芬酸镇痛的机制研究[D];复旦大学;2011年
9 张曼;非甾体类抗炎药调节A型瞬时外向钾电流的作用和机制研究[D];复旦大学;2010年
10 韩圣娜;丙泊酚对HEK-293细胞中表达的hERG钾通道及其无义突变体Q738X的抑制作用[D];郑州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张香梅;盐酸昌欣沙星抑制HERG钾离子通道分子机制的研究[D];南京师范大学;2011年
2 邢俊莲;S6跨膜结构域的Y652氨基酸残基突变增强辣椒素阻断人类HERG钾通道的作用[D];武汉科技大学;2009年
3 段晶晶;维拉帕米作用于S6跨膜结构域的Y652和F656氨基酸残基阻断HERG离子通道[D];武汉科技大学;2007年
4 王丹;亨廷顿蛋白相关蛋白1参与PC12细胞钾离子通道的运输[D];华中科技大学;2011年
5 甘璐;HERG在不同分类骨肿瘤中的表达及其对骨肉瘤细胞系增殖影响的研究[D];第四军医大学;2010年
6 闫春梅;藤黄酸抗多发性骨髓瘤细胞增殖效应与调节HERG钾通道相关关系的研究[D];华中科技大学;2011年
7 朱江;HERG钾离子通道抑制剂E-4031对白血病细胞VEGF分泌及迁移的影响[D];华中科技大学;2010年
8 张敏;转基因棉花对钾的吸收利用研究[D];南京农业大学;2004年
9 蔡玥;血管紧张素Ⅱ对hERG钾通道的慢性调节机制研究[D];河北医科大学;2012年
10 董莹莹;GIRK1、GIRK2在宫颈癌中的表达及临床意义[D];中国医科大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;钾离子通道药物作用的新靶点[N];中国医药报;2003年
2 记者 郭耀华 蒋明;国家一类创新药盐酸安妥沙星成功上市[N];安徽日报;2009年
3 记者李天舒;我国一类新药盐酸安妥沙星面世[N];健康报;2009年
4 石华;盐酸价格:稳中上行区域特征更明显[N];物资信息报;2005年
5 韦祖祠 覃智星;融安农民拓富路 水盐酸菜也发财[N];广西日报;2011年
6 李静繁;盐酸:价格稳中上行 区域特征更明显[N];中国化工报;2005年
7 王衡;处理盗版碟改用盐酸,兰州尝试变“盗”为宝[N];新华每日电讯;2006年
8 本报记者 冯威力;易制毒化学品考验政府管理水平[N];中国化工报;2007年
9 聂松义;心肌细胞膜钾离子通道研究进展[N];中国医药报;2005年
10 顾定槐 王丽华;拜耳将在华建大型盐酸回收厂[N];中国化工报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978