胞外锌离子对鲫鱼视网膜水平细胞上表达的内向整流钾通道的调控特性

摘要

在脊椎动物视网膜，锌离子大量存在于光感受器细胞的轴突末端，游离的锌离子与谷氨酸一同从光感受器细胞的突触终末释放到突触间隙中。视网膜水平细胞与光感受器细胞形成突触联系。在暗中，水平细胞接收前级光感受器细胞的谷氨酸能输入，于是推测与谷氨酸一同释放入突触间隙的锌离子可能对水平细胞上表达的离子通道具有调控作用。视网膜水平细胞上表达有大量的离子通道，内向整流钾通道（Kir）是其中一种。本文应用全细胞膜片钳记录方法，在分离的鲫鱼视网膜H1型水平细胞上，研究了锌离子对Kir通道的调控特性。
　　首先，我们采用步阶式电压刺激或斜坡式电压刺激激活分离的H1型水平细胞上的Kir电流，设定的钳制电压为-60 mV，刺激电压范围为-120至20 mV。此电流具有内向整流特性，并且可受到高浓度（10 mM）Ba2+的阻断。由此说明该电流确实由Kir介导。接下来，我们考察了锌离子对Kir的影响。实验的结果显示，当胞外 pH为弱酸环境（pH=6.8）时，2 mM的锌离子对Kir产生压抑作用。我们还考察了2μM，20μM，200μM，1 mM，5 mM，10 mM，20 mM的锌离子对Kir的作用。结果进一步显示，当锌离子浓度为微摩尔级浓度时，锌离子对Kir没有任何影响；而只有当锌离子浓度为毫摩尔级浓度时，锌离子才会对Kir产生压抑，并且随着锌离子的浓度的升高，其对Kir压抑的程度越大。另外，当胞外pH为酸性环境（pH=5.0）或正常生理范围值（pH=7.2）时，无论是高浓度（2 mM）或者是低浓度（2μM）的锌离子都对Kir没有任何影响。以上结果表明锌离子对Kir的调控与胞外的pH环境密切相关，并且说明了锌离子对Kir的调控具有浓度依赖性。
　　我们的另一部分工作考察了胞外pH的变化对Kir的影响。实验结果显示，当胞外pH下降至4.0时，Kir受到明显的压抑。表明水平细胞上的Kir通道受到胞外pH的调控。
　　综上所述，我们的结果表明（1）当胞外pH为弱酸环境（pH=6.8）时，毫摩尔级浓度的锌离子对Kir通道具有压抑作用，而微摩尔级浓度的锌离子对Kir通道没有任何影响；（2）当胞外pH为酸性（pH=5.0）或正常生理范围值（pH=7.2）时，无论高浓度或是低浓度的锌离子对Kir通道都没有影响。(3)胞外的pH值变化可以调节Kir通道的反应特性。

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缩写及符号

第一章 引言

1.1 视网膜的神经元回路

1.2 视网膜水平细胞

1.3内向整流钾通道的定义

1.4内向整流钾通道的结构特征

1.5 形成整流的机制

1.6 内向整流钾通道的功能特性

1.7 锌离子对内向整流钾通道的调控

1.8 Zn2+ 的病理作用及意义

第二章 材料与方法

2.1 试剂与溶液

2.2 标本的制备

2.3 水平细胞类型的鉴定

2.4 全细胞膜片钳记录

2.5 内向整流钾通道电流的记录方法

2.6 数据分析

第三章 结果

3.1 视网膜H1型水平细胞上的内向整流钾通道

3.2 锌离子对内向整流钾通道的作用

3.3 胞外氢离子（H+）对内向整流钾通道的调控

第四章 讨论

4.1 水平细胞上内向整流钾通道的特征

4.2氢离子与锌离子对内向整流钾通道调控的机理

4.3 锌离子对内向整流钾通道调控的生理意义

4.4 胞外氢离子对内向整流钾通道调控的意义

4.5 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

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