第31期--离子通道调节细胞凋亡早期的K+外流

非损伤微测技术结合膜片钳研究Kbg和Kv1.3通道调节的Jurkat T淋巴细胞凋亡早期的K⁺外流

图注：实时监测凋亡的Jurkat细胞的K+流。正值是外流。A.1μM STS处理20min后的Jurkat细胞；B.实时监测STS处理后的K+流；C.anti-CD95细胞平均的K+流随着时间的变化。

细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在生物进化、内环境的稳定以及多个系统的发育过程中具有重要作用。K⁺是细胞内主要的阳离子，在细胞凋亡过程中会发生K⁺外流，阻止K⁺的流失能够有效抑制细胞凋亡的发展。

2009年，墨西哥和澳大利亚的科学家使用“非损伤微测技术”和膜片钳研究了细胞凋亡，发现1μM STS（十字孢碱）会快速引起K⁺外流，大约15min达到峰值，随后减弱。同时记录到Kbg通道的电流增加，伴随着膜去极化的急剧下降。Kv1.3的电流不受STS影响，但是这种非激活的通道转换成了更多的正电势。Kbg和Kv1.3通道对STS诱导的K⁺外流的贡献有先后时序关系，bupivacaine（丁哌卡因）主要抑制Kbg电流，margatoxin（玛格毒素）是Kv1.3特异的抑制剂。

通道调节K⁺外流引起了细胞的收缩，激活了半胱氨酸蛋白酶（凋亡蛋白酶），使细胞从正常的生理状态转变到凋亡生理状态，再到非生理状态。细胞内的环境发生快速的改变，如细胞大小、膜电势、pH和Ca²⁺浓度也会发生变化，在细胞环境的变化中K⁺的调节机制至关重要。Kbg通道调节早期的K⁺外流，Kv1.3通道在后期起到主要作用，K⁺外流被抑制后则完全停止，半胱氨酸蛋白酶-3的活性也发生了变化。这一研究为认识细胞凋亡的内在机制提供了新的证据，这种实时和便于操作的研究手段有望在临床等实际应用领域诊断或检测凋亡细胞。

 

关键词：staurosporine（STS，十字孢碱），Jurkat cells（T细胞），Kbg和Kv1.3通道

参考文献：Valencia-Cruz G, et al. Am J Physiol Cell Physiol, 2009, 297: C1544–C1553

 

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