Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động phân biệt của các ion kim loại nặng lên kênh K+ phụ thuộc Ca2+
Tóm tắt
1. Nghiên cứu khả năng của các ion kim loại hai hóa trị khác nhau trong việc thay thế Ca2+ để kích hoạt các loại kênh K+ phụ thuộc Ca2+ [K+(Ca2+)] đã được thực hiện trên các miếng màng tế bào hồng cầu người và trên các tế bào thần kinh N1E-115 của chuột bằng kỹ thuật patch clamp. Các tác động của các ion kim loại khác nhau đã được so sánh và liên quan đến tác động của Ca2+. 2. Ở nồng độ từ 1 đến 100 µM, Pb2+, Cd2+ và Co2+ kích hoạt các kênh K+(Ca2+) dẫn điện trung bình ở tế bào hồng cầu và các kênh K+(Ca2+) dẫn điện lớn ở tế bào thần kinh. Pb2+ và Co2+, nhưng không phải Cd2+, kích hoạt các kênh K+(Ca2+) dẫn điện nhỏ ở tế bào thần kinh. Mg2+ và Fe2+ không kích hoạt bất kỳ kênh K+(Ca2+) nào. 3. Thứ tự độ mạnh của tác động kích hoạt K+(Ca2+) là Pb2+, Cd2+>Ca2+, Co2+>>Mg2+, Fe2+ cho kênh K+(Ca2+) trung bình ở hồng cầu, và Pb2+, Cd2+>Ca2+>Co2+>>Mg2+, Fe2+ cho kênh nhỏ, và Pb2+>Ca2+>Co2+>>Cd2+, Mg2+, Fe2+ cho kênh K+(Ca2+) lớn ở tế bào thần kinh. 4. Ở nồng độ cao, Pb2+, Cd2+ và Co2+ chặn các kênh K+(Ca2+) ở tế bào hồng cầu bằng cách giảm tần suất mở kênh và giảm độ lớn kênh đơn. Thứ tự độ mạnh của hai tác động chặn là Pb2+>Cd2+, Co2+>>Ca2+, và Cd2+>Pb2+, Co2+>>Ca2+, lần lượt, và khác với thứ tự độ mạnh cho hoạt hóa. 5. Kết luận rằng các kiểu kênh K+(Ca2+) khác nhau chứa các vị trí điều chỉnh đặc trưng liên quan tới sự gắn kết của ion kim loại và mở kênh. Kênh K+(Ca2+) trong tế bào hồng cầu dường như có thêm các vị trí tương tác với ion kim loại liên quan đến việc chặn kênh.
Từ khóa
#kênh K+ phụ thuộc Ca2+ #ion kim loại nặng #tế bào hồng cầu #tế bào thần kinh #kỹ thuật patch clampTài liệu tham khảo
Amano, T., Richelson, E., and Nirenberg, P. G. (1972). Neurotransmitter synthesis by neuroblastoma clones.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69:258–263.
Audesirk, G., and Audesirk, T. (1991). Effects of inorganic lead on voltage-sensitive calcium channels in N1E-115 neuroblastoma cells.Neurotoxicology 12:519–528.
Bendat, J. S., and Piersol, A. G. (1971).Random Data: Analysis and Measurement Procedures, Wiley-Interscience, New York.
Capiod, T., and Ogden, D. C. (1989). The properties of calcium-activated potassium channels in guinea-pig isolated hepatocytes.J. Physiol. (London) 409:285–295.
Gola, M., Ducreux, C., and Chagneux, H. (1990). Ca2+-activated K+ current involvement in neuronal function revealed by in situ single channel analysis inHelix neurones.J. Physiol. (London) 420:73–109.
Gorman, A. L. F., and Hermann, A. (1979). Internal effects of divalent cations on potassium permeability in molluscan neurones.J. Physiol. (London) 296:393–410.
Grygorczyk, R., and Schwarz, W. (1983). Properties of the Ca2+-activated K+ conductance of human red cells as revealed by the patch-clamp technique.Cell Calcium 4:499–510.
Grygorczyk, R., Schwarz, W., and Passow, H. (1984). Ca2+-activated K+ channels in human red cells.Biophys. J. 45:693–698.
Habermann, E., Crowell, K., and Janicki, P. (1983). Lead and other metals can substitute for Ca2+ in calmodulin.Arch. Toxicol. 54:61–70.
Hamill, O. P. (1981). Potassium channel currents in human red blood cells.J. Physiol. (London) 319:97P-98P.
Hamill, O. P., Marty, A., Neher, E., Sakmann, B., and Sigworth, F. J. (1981). Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches.Pflügers Arch. 391:85–100.
Kolb, H. A. (1990). Potassium channels in excitable and non-excitable cells.Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. 115:51–91.
Krigman, M. R., Bouldin, T. W., and Mushak, P. (1980). InExperimental and Clinical Neurotoxicology (P. S. Spencer and H. H. Schaumburg, Eds.), Williams & Wilkins, Baltimore/London, pp. 490–507.
Lancaster, B., Nicoll, R. A., and Perkel, D. J. (1991). Calcium activates two types of potassium channels in rat hippocampal neurones in culture.J. Neurosci. 11:23–30.
Leinders, T., and Vijverberg, H. P. M. (1992). Ca2+ dependence of small Ca2+-activated K+ channels in cultured N1E-115 cells.Pflügers Arch. 422:223–232.
Leinders, T., van Kleef, R. G. D. M., and Vijverberg, H. P. M. (1992a). Divalent cations activate small- (SK) and large-conductance (BK) channels in mouse neuroblastoma cells: selective activation of SK channels by cadmium.Pflügers Arch. 422:217–222.
Leinders, T., van Kleef, R. G. D. M., and Vijverberg, H. P. M. (1992b). Single Ca2+-activated K+ channels in human erythrocytes: Ca2+ dependence of opening frequency but not of open life times.Biochim. Biophys. Acta 1112:67–74.
Leinders, T., van Kleef, R. G. D. M., and Vijverberg, H. P. M. (1992c). Distinct metal ion binding sites on Ca2+-activated K+ channels in inside-out patches of human erythrocytes.Biochim. Biophys. Acta 1112:75–82.
Long, G. J., Rosen, J. F., and Schanne, F. A. X. (1994). Lead activation of protein kinase C from rat brain.J. Biol. Chem. 269:834–837.
Markovac, J., and Goldstein, G. W. (1988). Picomolar concentrations of lead stimulate brain protein kinase C.Nature 334:71–73.
Müller, T. H., Swandulla, D., and Lux, H. D. (1989). Activation of three types of membrane currents by various divalent cations in identified molluscan pacemaker neurons.J. Gen. Physiol. 94:997–1014.
Oberhauser, A., Alvarez, O., and Latorre, R. (1988). Activation by divalent cations of a Ca2+-activated K+ channel from skeletal muscle membrane.J. Gen. Physiol. 92:67–86.
Oortgiesen, M., van Kleef, R. G. D. M., Bajnath, R. B., and Vijverberg, H. P. M. (1989). Nanomolar concentration of lead selectively block neuronal nicotinic responses in mouse neuroblastoma cells.Toxicol. Appl. Pharmacol. 103:165–174.
Oortgiesen, M., van Kleef, R. G. D. M., and Vijverberg, H. P. M. (1990). Novel type of ion channel activated by Pb2+, Cd2+, and Al3+ in cultured mouse neuroblastoma cells.J. Membr. Biol. 113:261–268.
Oortgiesen, M., Leinders, T., van Kleef, R. G. D. M., and Vijverberg, H. P. M. (1993). Differential neurotoxicological effects of lead on voltage-dependent and receptor-operated ion channels.Neurotoxicology 14:87–96.
Pennefather, P., Lancaster, B., Adams, P. R., and Nicoll, R. A. (1985). Two distinct Ca-dependent K currents in bullfrog sympathetic ganglion cells.Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:3040–3044.
Perrin, D. G. (1979).Stability Constants of Metal-Ion Complexes. Part B: Organic Ligands, IUPAC Chemical Data Series No. 22, Pergamon Press, Oxford.
Pounds, J. G. (1984). Effect of lead intoxication on calcium homeostasis and calcium-mediated cell function: A review.Neurotoxicology 5:295–332.
Reinhart, P. H., Chung, S., and Levitan, I. B. (1989). A family of calcium-dependent potassium channels from rat brain.Neuron 2:1031–1041.
Richardt, G., Federolg, G., and Habermann, E. (1986). Affinity of heavy metal ions to intracellular Ca2+-binding proteins.Biochem. Pharmacol. 35:1331–1336.
Romey, G., and Lazdunski, M. (1984). The coexistence in rat muscle cells of two distinct classes of Ca2+-dependent K+ channels with different pharmacological properties and different physiological functions.Biochem. Biophys. Res. Commun. 118:669–674.
Rudy, B. (1988). Diversity and ubiquity of K channels.Neuroscience 25:729–751.
Schanne, F. A. X., Moskal, J. R., and Gupta, R. K. (1989). Effect of lead on intracellular free calcium ion concentration in a presynaptic neuronal model:19F-NMR study of NG108-15 cells.Brain Res. 503:308–311.
Shields, M., Grygorczyk, K., Fuhrmann, G. F., Schwarz, W., and Passow, H. (1985). Lead-induced activation and inhibition of potassium-selective channels in the human red blood cell.Biochim. Biophys. Acta 815:223–232.
Sillen, L. G., and Martell, A. E. (1971).Stability Constants of Metal-Ion Complexes, Supplement No. 1, Special Publication No. 25, The Chemical Society, London.
Simons, T. J. B. (1985). Influence of lead ions on cation permeability in human red cell ghosts.J. Membr. Biol. 84:61–71.
Simons, T. J. B. (1993). Lead-calcium interactions in cellular lead toxicity.Neurotoxicology 14:77–86.
Van Heeswijk, M. P. E., Geertsen, J. A. M., and van Os, C. H. (1984). Kinetic properties of the ATP-dependent Ca2+ pump and the Na+/Ca2+ exchange system in basolateral membranes from rat kidney cortex.J. Membr. Biol. 79:19–31.
Verheugen, J. A. H., van Kleef, R. G. D. M., Oortgiesen, M., and Vijverberg, H. P. M. (1994). Characterization of Ca2+-activated K+ channels in excised patches of human T lymphocytes.Pflügers Arch. 426:465–471.