吴双
（哈尔滨市药品不良反应监测中心150001）
【摘要】离子通道在生命科学研究中占有相当重要的地位,特别是对作用于离子通道药物的研究更是方兴未艾。我们试就离子通道类型，功能，研究方法及其在药理学方面的研究应用与减少药品不良反应作一综述。
【关键词】离子通道
【中图分类号】R443【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2014）06-0029-02
离子通道(ionchannel)是一类通过调节细胞内离子水平而发挥信息作用的大分子膜蛋白,它们对离子具有很强的选择性通透能力,通过参与细胞膜内、外的离子交换,影响生物体内的许多生理、生化反应和免疫系统的功能。随着分子生物学、膜片钳技术的发展，人们对离子通道的分子结构及特性有了更加深入的认识，离子通道在生命科学研究中占有相当重要的地位，特别是对作用于离子通道药物的研究更是方兴未艾。
1.离子通道的主要类型
离子通道的开放和关闭，称为门控。根据门控机制的不同，将离子通道分为三大类：(1)电压门控性：因膜电位变化而开启和关闭，以最容易通过的离子命名。(2)配体门控性：由递质与通道蛋白质受体分子上的结合位点结合而开启，以递质受体命名。非选择性阳离子通道系由配体作用于相应受体而开放，同时允许Na+、Ca2+或K+通过，属于该类。(3)机械门控性：是一类感受细胞膜表面应力变化，实现胞外机械信号向胞内转导的通道，根据通透性分为离子选择性和非离子选择性通道，根据功能作用分为张力激活型和张力失活型离子通道。此外，还有细胞器离子通道。有些离子通道始终处于开放状态，离子可随时进出细胞，并不受外界信号的明显影响，这些通道称为非门控离子通道。
2.离子通道的主要功能
离子通道的主要功能有：(1)提高细胞内钙浓度，从而触发肌肉收缩、细胞兴奋、腺体分泌、Ca2+依赖性离子通道开放和关闭、蛋白激酶的激活和基因表达的调节等一系列生理效应；(2)在神经、肌肉等兴奋性细胞，Na+和Ca2+通道主要调控去极化，K+主要调控复极化和维持静息电位，从而决定细胞的兴奋性、不应性和传导性；(3)调节血管平滑肌舒缩活动，其中有K+、Ca2+、Cl-通道和某些非选择性阳离子通道参与；(4)参与突触传递，其中有K+、Na+、Ca2+、Cl-通道和某些非选择性阳离子通道参与；(5)维持细胞正常体积，在高渗环境中，离子通道和转运系统激活使Na+、Cl-、有机溶液和水分进入细胞内而调节细胞体积增大;在低渗环境中，Na+、Cl-、有机溶液和水分流出细胞而调节细胞体积减少。
3.离子通道的主要研究方法
研究离子通道功能的最直接方法是用膜片钳技术，是利用一个玻璃微吸管电极完成膜片或全细胞电位的监测、钳制和膜电流的记录，通过观测膜电流的变化来分析通道个体或群体的分子活动、探讨离子通道特性。分子生物学技术为离子通道的分子结构分析、基因克隆、功能表达研究提供了有力工具，对于编码离子通道亚单位的基因结构可采用基因定位克隆确定其在染色体上的定位，用逆转录-聚合酶链反应、Northern杂交等明确其在器官组织中的分布，用Western杂交检测基因表达产物等。
4.离子通道在药理学研究中的应用与减少药品不良反应
膜片钳技术的发展把离子通道的研究推进到分子水平,离子通道的药理学研究也随之有了较大的进展，尤其是对开发新药，重新鉴定“老”药和明确新、老药物的作用机制,减少药品不良反应，提供了客观的理论依据研究的新思路。药品不良反应是指合格药品在正常用法和用量下出现的与用药目的无关的有害反应。利用对离子通道的研究，深入了解药物的作用机制，可以提高药物靶向治疗的靶点精确性，从而提高药物的疗效，减少药品不良反应。
研究表明利多卡因对脑缺血缺氧具有保护作用，已有一些学者利用离子通道对其机制进行研究。Fried等报道，利多卡因可降低细胞膜去极化时Na+通道的开放频率，减少脑缺氧时Na+内流，减轻脑组织的损害。在缺氧早期阶段，利多卡因通过电压门控性Na+通道，减少Na+内流，降低胞内Na+的浓度，抑制Na+-K+ATP酶的活性，减少ATP的消耗，从而对缺氧的神经细胞起保护作用。低浓度的利多卡因即可降低缺氧时神经细胞内的Na+水平，10?M浓度即达封顶效应[1]。XuanCX等研究表明，短暂的脑缺血可增加海马CA1区神经细胞K+电流，从而降低神经细胞的兴奋性，这可能和缺血后的细胞死亡有关[6]。脑缺血缺氧后，细胞外的Ca2+通过电压依赖性Ca2+通道和配体门控性Ca2+通道（主要是离子型谷氨酸受体）流人胞内，同时胞内Ca2+库储存的Ca2+释放，导致胞内Ca2+浓度升高，这也是神经细胞损伤的重要原因。Fried[2]在大鼠海马脑片研究证实，缺氧时Ca2+的摄取较正常时增加13％；高浓度利多卡因（100ktM）能显著降低缺氧所致的Ca2+内流，Ca2+的摄取量降至正常时的94％。69?M浓度的利多卡因亦可抑制离体大鼠皮质神经细胞因缺氧所致的胞内Ca2+浓度增加[3]。Ca2+内流增加发生在缺氧数分钟后，利多卡因可推迟此发生的时间。表明利多卡因主要通过阻断Na+、K+、Ca2+通道，降低胞内Na+、Ca2+浓度，减少K+外流发挥脑保护作用。
通过深入研究离子通道的结构和功能，加强特异性离子通道协同或拮抗药物开发，加强特异性离子通道亚基基因干预治疗研究，将对深入探讨及发现某些疾病的特异性治疗药物或措施，减少药品不良反应等具有十分重要的理论和实际意义。
参考文献
[1]FriedE，AmorimP.Theimportanceofsodiumforanoxictransmissiondamageinrathippocampalslices:mechanismsofprotectionbylidocaine[J].JPhysiol，1995，489（2）：557-565.
[2]XuanCX，XuZC．PotassiumcurrentsinCA1neul'onsofrathippocampusincreaseslortlyaftertransientcerebralischemia[J]．NeurosciLett，2000，281（1）：5-8．
[3]纪方，周源，杜敏逸．利多卡因对缺氧脑细胞内游离钙增加的影响[J]．中华麻醉学杂志，1998，18：237-238．