人胎盤血管鉀通道研究進(jìn)展

李艷嬌 綜述，傅曉冬 審校

鉀通道是通道家族中最大、種類最多的一種，是細(xì)胞生存、膜電位的維持和執(zhí)行特殊細(xì)胞功能必需的。這些主要功能已經(jīng)被各種“鉀通道病”證實(shí)，并與胰島素分泌障礙［1］和長QT 綜合征相關(guān)［2］。由此推斷鉀通道很可能也參與了胎盤生理學(xué)的很多方面。從心血管的研究推斷，鉀通道可能對控制胎盤血流有重要意義。目前已有很多關(guān)于胎盤血管方面的研究，然而關(guān)于鉀通道的還比較少?，F(xiàn)就鉀通道的多樣性及胎盤血管鉀通道的相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 鉀通道的分類

已有文獻(xiàn)較明確地闡述了鉀通道的結(jié)構(gòu)和功能［3-4］。鉀通道是由四個有孔道的α亞基和四個有調(diào)節(jié)功能的β亞基一一配對組成的四聚體［4］。α亞基的跨膜區(qū)結(jié)構(gòu)表明了其氨基酸排列順序，從這個意義上講鉀通道可分為三大類：電壓依賴性鉀通道（Kv，Voltage-gated K channels）和鈣激活性鉀通道（Kca，Ca-activated K channels）有6～7個跨膜結(jié)構(gòu)域和一個P環(huán)（P-loop環(huán)，孔道環(huán)）；雙孔鉀通道（K2p，two pore K channels）有4個跨膜結(jié)構(gòu)域和2 個P 環(huán)；內(nèi)向整流鉀通道（KIR，inward rectifier K channels）有2 個跨膜結(jié)構(gòu)域和一個P環(huán)。從功能上講，鉀通道常按照其門控性來分類。Kv是調(diào)節(jié)平衡電位（Em）的主要成員。Kca需要增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平來激活，常用其單通道電導(dǎo)的特性來描述（例如BKca）。K2p 常根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)（如PH）來描述，其常形成基礎(chǔ)電流。KIR促使K+向細(xì)胞內(nèi)流動形成Em。

2 胎盤血管的鉀通道

對血管直徑的時刻調(diào)控是器官高效灌注的核心。血管間的復(fù)雜作用需要神經(jīng)信號的輸入和交流，以探測周圍環(huán)境的變化，例如氧含量和靜水壓的變化，并對這些變化做出反應(yīng)。鉀通道可以釋放調(diào)節(jié)局部緊張性的內(nèi)皮因子對內(nèi)皮細(xì)胞的正常功能有重要作用，這可被系統(tǒng)血管環(huán)境發(fā)生變化時內(nèi)皮源性超極化因子（EDHF）的作用證實(shí)。鉀通道也是正常平滑肌細(xì)胞調(diào)節(jié)血管收縮和舒張的關(guān)鍵。系統(tǒng)循環(huán)中通道的鑒定和作用機(jī)制很可能也適用于胎盤組織，然而胎兒胎盤循環(huán)不受神經(jīng)支配（這增加了內(nèi)環(huán)境對其影響的重要性）并且壓力比較低，是低阻力低含氧量的動脈血流。因此與其有相似特性的肺循環(huán)可能為胎盤血管的關(guān)鍵生理機(jī)制提供線索。有研究表明，肺血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞上的氧敏感鉀通道可根據(jù)局部環(huán)境的氧含量調(diào)節(jié)血管的收縮反應(yīng)而表現(xiàn)出“缺氧性血管收縮”（HPV）。人類胎盤血管上相似的“氧敏感”通道可能有相似的機(jī)制。

2.1 電壓依賴性鉀通道（Kv）有報道證明四乙胺離子通過乙酰膽堿的局部阻斷來誘導(dǎo)人臍動脈的舒張，無論是Kv 還是BKca 都參與了內(nèi)源性細(xì)胞松弛因子的釋放或者臍動脈血管平滑肌細(xì)胞的復(fù)極化。通過測定Em 和膜片鉗技術(shù)證實(shí)了胎盤血管平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞上鉀通道的存在。Hamp V等［5］用膜片鉗技術(shù)發(fā)現(xiàn)4-氨基吡啶（4AP）能可逆性地抑制單個胎盤動脈平滑肌細(xì)胞的全細(xì)胞電流，并進(jìn)一步證實(shí)了在灌注的胎盤子葉中Kv參與了對缺氧環(huán)境的反應(yīng)。缺氧誘導(dǎo)灌注壓的可逆性增加，這種反應(yīng)可以被4AP模擬并抑制。用相似的實(shí)驗(yàn)方法，Bisseling JM 等［6］進(jìn)一步證明4AP 的作用存在劑量依賴性。改變胎盤血管的基礎(chǔ)張力或激動劑誘導(dǎo)的血管收縮也能被4AP抑制［7-8］。另外，4AP通過劑量依賴性改變胎盤血管的直徑［9］。綜上所述，胎盤上存在一系列Kv 亞型的表達(dá)，然而是哪種亞型參與了膜電位的形成對4AP反應(yīng)敏感并調(diào)節(jié)血管張力尚不清楚。

2.1.1 Kv1.x 通道 Kv1.5 亞型在胎盤動脈中的表達(dá)已經(jīng)通過Western blotting 實(shí)驗(yàn)被證實(shí)［5］；這些氧敏感性鉀通道被認(rèn)為是HPV 的關(guān)鍵。Sampson V 等［10］通過免疫組化法證實(shí)這一發(fā)現(xiàn)并展示了胎盤血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞著色的特點(diǎn)。Wareing M等［11］用新青霉素-1（DPO-1）證實(shí)了Kv1.5 在孤立的胎盤動脈中的作用。但另有實(shí)驗(yàn)證明100μm 的Correolide（一種尚有爭議的Kv1.5 阻滯劑）對胎盤動脈無效，而卻能提高胎盤靜脈中血栓素類似物（U46619）誘導(dǎo)的收縮作用［12］。近來也有文章報道在動脈中發(fā)揮功能的是Kv1.2而不是Kv1.5?？傊?，關(guān)于Kv1.5在胎盤血管中的作用仍需進(jìn)步探討。

2.1.2 Kv2.1/Kv9.3 通道 氧敏感性Kv2.1 和Kv9.3可能參與了HPV（缺氧性血管收縮）的調(diào)節(jié)機(jī)制。Kv9.3 是電沉默的，但卻和Kv2.1 共同表達(dá)改變通道的門控性。胎盤血管組織中Kv2.1和Kv9.3的存在已經(jīng)在mRNA 水平和蛋白表達(dá)水平被證實(shí)［8，13］。Fyfe GK等［14］用免疫組化法證明了這兩種通道在血管結(jié)構(gòu)中的表達(dá)。從功能上來說，Stromtoxim-1（Kv2.1 的特異性阻斷劑）增加激動劑誘導(dǎo)的胎盤動脈的收縮性，但對靜脈卻無效。這個最新的研究結(jié)果很出人意料，因?yàn)镵v2.1 的mRNA 在胎兒生長受限（FGR）的胎盤靜脈中的表達(dá)量是增加的［13］。然而無論如何，Kv2.1表達(dá)的上調(diào)在正常條件下可能起次要作用。

2.1.3 其它的Kv 通道 亞型Kv3.1 的蛋白表達(dá)E 經(jīng)通過Western bloting 被證實(shí)［5］，但目前仍缺乏對其功能研究的數(shù)據(jù)。功能性的Kv7.4和Kv7.5的蛋白表達(dá)最近在鼠類的血管平滑肌細(xì)胞中被證實(shí)［15］。Mill TA等［16］用免疫組化法證實(shí)了Kv7.4 在內(nèi)皮佃細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞中的表達(dá)。胎盤血管中Kv7 的功能已經(jīng)被證實(shí)；Linopirdine（利諾吡啶，Kv2阻斷劑）增加血管的基礎(chǔ)張力，F(xiàn)lupirtine（氨吡啶，Kv7 激活劑）可緩和AVP誘導(dǎo)的收縮，并且這些作用存在劑量依賴性。這些研究結(jié)果證明了Kv7對控制胎盤血管張力的意義。

2.2 KIR/KATP 通道 Glibenclamide（格列本脲）使人類胎盤的平滑肌細(xì)胞去極化，但在同一組織來源的內(nèi)皮細(xì)胞卻無效，這在一定程度上表明了KATP通道的功能作用。這個現(xiàn)象已經(jīng)被在單個平滑肌細(xì)胞的膜片鉗技術(shù)中使用格列本脲所證實(shí)：缺氧抑制的是Kv 而不是KATP［5］。KT-PCR、實(shí)時定量PT-PCR 和Western blotting 的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已證明了胎盤血管組織中KIR6.1（血管平滑肌細(xì)胞KATP 的P 環(huán)結(jié)構(gòu)亞基）的mRNA和蛋白表達(dá)［8、13］。格列本脲增加灌注胎盤的灌注亞壓說明了KATP 的功能。孤立的血管研究也得出了相似的結(jié)果。吡那地爾、也滿卡林、KRN2391和KRN4884可以明顯舒張已收縮的胎盤血管，同時吡那地爾和KRN3391 還可以降低血管的張力［8、17］。此外，可以誘導(dǎo)胎盤血管舒張作用的降鈣素相關(guān)肽在一定程度上受KATP 通道活性的調(diào)節(jié)［18］。因此證明了促使血管舒張的KATP 在張力異常增加的胎盤血官中的作用。

2.3 Kca通道 BKca在胎盤血管組織中的存在已經(jīng)被胎盤血管組織的RT-PCR［8］、Western blotting［5、7-8］和免疫組化法［20］證實(shí)。Sand 等［7］用免疫組化法展示的內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的BKca的特殊染色支持了電生理學(xué)的早期研究。在灌注的胎盤子葉中Apamin/ChTx［6］或者IbTx［5］不能明顯地增加灌注壓；缺氧導(dǎo)致的血管收縮可以被IbTx 減弱［5］。這些研究結(jié)果表明在灌注的胎盤子葉中功能性的BKca對缺氧性血管收縮不是促進(jìn)作用而是調(diào)節(jié)作用。對孤立的胎盤血管Kca 功能的研究來源有兩個：（1）S-亞硝基-N-乙酰青霉素胺誘導(dǎo)胎盤動脈的舒張作用被ChTx減弱［7］；（2）U46619誘導(dǎo)的胎盤動脈收縮（不改變血管緊張度）作用可顯著地被IbTx增強(qiáng)。

2.4 K2p 通道 胎盤血管中已檢測到了TASK1 的mRNA 和蛋白表達(dá)［8］。TASK1 被認(rèn)為與靜息平衡電位有關(guān)，因?yàn)锳nandamide（大麻素，目前尚有爭議的TASK1阻斷劑）在含氧量為20%時可以增加胎盤靜脈的緊張度，但在更低的氧含量時（此時認(rèn)為TASK1是并閉的）卻無效［8］。這一研究結(jié)果值得引起注意，因?yàn)榇蟛糠旨?xì)胞通路都被認(rèn)為是Anandamide 敏感的。TASK1 和（或）胎盤血管其它K2p 的功能還需進(jìn)一步的探索。

3 K通道和病理妊娠

國外目前尚沒有關(guān)于K 通道和病理妊娠關(guān)系的研究。在慢性高血壓疾病中改變了的K 通道可以引起血管平滑肌細(xì)胞收縮增強(qiáng)，這一觀點(diǎn)已被普遍認(rèn)同。NO-CGMP通路可以調(diào)節(jié)血管舒縮，William WR［19］證明NO-CGMP 通路調(diào)控機(jī)制與一氧化氮合成酶及BKca的表達(dá)有關(guān)。由此推測妊娠期高血壓疾病可能與BKca的低表達(dá)有關(guān)。國內(nèi)有研究通過膜片技術(shù)記錄妊娠期高血壓疾病組及正常妊娠組孕婦的胎盤血管平滑肌細(xì)胞膜上的K通道電流，結(jié)果提示K通道的功能改變與妊高癥的發(fā)生有關(guān)［20］。在FGR 時，彩色多普勒測量其血流的阻力是增加的，但這時是否同樣有K 通道的改變尚不清楚。已有資料表明，在FGR時胎盤靜脈的收縮增加，而不是胎盤動脈；Wareing M等［21］研究發(fā)現(xiàn)在FGR時4AP對胎盤動靜脈幾乎沒有作用，這說明通道活性的基線降低。Corcoran J 等［13］對FGR的研究表明缺氧性血管收縮反應(yīng)的重要參加因素：靜脈血管平滑肌細(xì)胞的Kv2.1 有增加的表現(xiàn)；然而這些表達(dá)的改變與疾病發(fā)生的因果關(guān)系仍不清楚?？墒寡苁鎻埖腒ATP 激活劑尚沒有被在已經(jīng)明確有胎盤血管阻力增加的血管中研究?；钚匝酰≧OS）可以生理性的調(diào)節(jié)K 通道的功能并使ROS 增殖導(dǎo)致心血管疾?。ㄈ鐒用}粥標(biāo)硬化）［14］。氧化應(yīng)激/ROS 在子癇前期和FGR 是增加的。Mills TA 等［22］的研究表明在孤立的胎盤血管上急慢性ROS誘發(fā)的修飾反應(yīng)有相似的過程。在這些血管上K 通道的活性可能被增加的ROS 改變，但這不能被直接證明。子癇前期和FGR胎盤血管上的K通道調(diào)節(jié)器的作用可能有著極其深遠(yuǎn)的意義。最近Luksha等［23］發(fā)現(xiàn)在子癇前期的孕婦中其子宮肌層動脈的內(nèi)皮依賴性超化因子（EDHF）應(yīng)答發(fā)生了改變。然而其K通道的表達(dá)和功能是否發(fā)生了改變尚不清楚也未對胎盤血管進(jìn)行相應(yīng)研究。腺苷酸是一種修飾血管張力改變KATP功能和一氧化氮釋放的核苷，在子癇前期患者的臍靜脈血中增加。這可能是胎兒胎盤循環(huán)對不同血流阻力的生理反應(yīng)。在妊娠期糖尿病患者的胎盤中［6］KATP也受到了損害。使用K通道調(diào)節(jié)劑來改善血管功能目前尚未在任何妊娠相關(guān)疾病中有過研究。有資料證實(shí)在先天性醛固酮增多癥時有胎盤形態(tài)改變，但并未提及血管功能的改變。然而到底是KIR1.1 功能的改變還是其它轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或通道的影響導(dǎo)致了該疾病并不清楚。11p15.5上的印記基因群中有編碼Kv7.1 的基因，其與貝-威二氏綜合征（BWS，以新生兒腹壁受損、巨舌和體重超重為特點(diǎn)）也有關(guān)［24］。然而，對伴有Kv7.1 基因缺失的BWS 病人其胎盤功能尚沒有被研究過。Kv7.1突變也與各種長QT綜合征和Ⅱ型糖尿病β細(xì)胞病理改變有關(guān)［2］，但目前還沒有把Kv7.1 表達(dá)和功能改變與胎盤功能異常聯(lián)系在一起的研究。

總之，要明確通道病與胎盤灌注減少的關(guān)系還需要對胎盤血管K通道進(jìn)行更深入的研究。

4 結(jié)論

所有的K通道亞型在胎盤血管組織中都有描述，但仍缺乏一個包括細(xì)胞特異性（平滑肌細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞）在內(nèi)的詳盡的通道分類。氧敏感性K通道的研究可能是比較有意義的，因?yàn)樵谡５娜焉镏薪M織缺氧可能生理的調(diào)節(jié)血流，而在子癇前期和FGR 時也證明有缺氧的胎盤環(huán)境。在所有已證明的有胎盤K 通道表達(dá)和功能改變的地方，其與疾病發(fā)生的因果關(guān)系仍不清楚。當(dāng)有異常的血管反應(yīng)時已發(fā)現(xiàn)的鉀通道調(diào)節(jié)劑或新的分子技術(shù)（如siRNA）或能實(shí)現(xiàn)對功能性鉀通道特殊亞基的修飾改變。

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