Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Lợi ích tiềm năng của các tác nhân kích hoạt kênh trong các bệnh channelopathy kali nguyên phát gây ra di truyền loạn thể
Springer Science and Business Media LLC - Trang 1-5 - 2023
Tóm tắt
Kênh kali (KCN) là các phức hợp xuyên màng tế bào điều tiết tiềm năng màng nghỉ và thời gian của các xung điện trong tế bào. Sự mở của KCN dẫn đến sự thoát K+ ra ngoài, gây ra sự tái phân cực của tế bào sau khi phân cực, đưa tiềm năng xuyên màng trở về trạng thái nghỉ, và cho phép khả năng bắn lặp lại liên tục. Mục tiêu của công trình này là đánh giá vai trò của sự rối loạn KCN trong cơ chế bệnh sinh của các bệnh ataxia di truyền và các cơ chế tác động của các tác nhân mở KCN (KCO). Do đó, một khảo sát tài liệu y học đã được thực hiện. Trong số các bệnh KCN di truyền gây ra ataxia, các kênh Kv3.3, Kv4.3 và Kv1.1 bị đột biến gây ra ataxia cột sống tiểu não (SCA) loại 13, SCA19/22 và ataxia ngắt quãng loại 1 (EA1), tương ứng. Sự thoát K+ được phát hiện là bị giảm trong các mô hình thực nghiệm của những bệnh này, dẫn đến sự phân cực kéo dài abnormally và tái phân cực không hoàn chỉnh, từ đó gây cản trở các xung điện lặp lại trong tế bào. Do đó, các chất có khả năng thúc đẩy hoạt động bắn bình thường trong tiểu não có thể mang lại lợi ích triệu chứng. Mặc dù các loại thuốc sử dụng trong thực hành lâm sàng không kích hoạt trực tiếp Kv3.3 hoặc Kv4.3, các KCO có sẵn có thể cải thiện triệu chứng ataxia trong SCA13 và SCA19/22, như đã được xác nhận với acetazolamide trong EA1, và retigabine trong mô hình chuột của liệt định kỳ hạ kali. Tóm lại, chứng ataxia có thể được cải thiện bằng KCO không đặc hiệu trong SCA13 và SCA19/22. Việc xác định các tác nhân KCO đặc hiệu mới chắc chắn sẽ tạo ra một chiến lược điều trị đầy hứa hẹn cho các bệnh này.
Từ khóa
#Kênh kali #KCN #rối loạn chức năng KCN #bệnh ataxia di truyền #tác nhân mở kênh kali #cơ chế bệnh sinh #triệu chứng ataxia #thuốc điều trị.Tài liệu tham khảo
Huang H, Shakkottai VG. Targeting ion channels and Purkinje neuron intrinsic membrane excitability as a therapeutic strategy for cerebellar ataxia. Life. 2023;13:1350.
Srinivasan SR, Huang H, Chang WC, Nasburg JA, Nguyen HM, Strassmaier T, et al. Discovery of novel activators of large-conductance calcium-activated potassium channels for the treatment of cerebellar ataxia. Mol Pharmacol. 2022;102:438–49.
Womack MD, Khodakhah K. Somatic and dendritic small-conductance calcium-activated potassium channels regulate the output of cerebellar Purkinje neurons. J Neurosci. 2003;23:2600–7.
Pulst SM, Otis TS. Repolarization matters: mutations in the Kv4.3 potassium channel cause SCA19/22. Ann Neurol. 2012;72:829–31.
Köhling R, Wolfart J. Potassium channels in epilepsy. Cold Spring Harb Perspect Med. 2016;6: a022871.
Lawson K. Is there a role for potassium channel openers in neuronal ion channel disorders? Expert Opin Investig Drugs. 2000;9:2269–80.
Waters MF, Minassian NA, Stevanin G, Figueroa KP, Bannister JP, Nolte D, et al. Mutations in voltage-gated potassium channel KCNC3 cause degenerative and developmental central nervous system phenotypes. Nat Genet. 2006;38:447–51.
Zhang Y, Kaczmarek LK. Kv3.3 potassium channels and spinocerebellar ataxia. J Physiol. 2016;594:4677–84.
Minassian NA, Lin MC, Papazian DM. Altered Kv3.3 channel gating in early-onset spinocerebellar ataxia type 13. J Physiol. 2012;590:1599–614.
McMahon A, Fowler SC, Perney TM, Akemann W, Knöpfel T, Joho RH. Allele-dependent changes of olivocerebellar circuit properties in the absence of the voltage-gated potassium channels Kv3.1 and Kv3.3. Eur J Neurosci. 2004;19:3317–27.
Duarri A, Jezierska J, Fokkens M, Meijer M, Schelhaas HJ, den Dunnen WF, et al. Mutations in potassium channel kcnd3 cause spinocerebellar ataxia type 19. Ann Neurol. 2012;72:870–80.
Lee YC, Durr A, Majczenko K, Huang YH, Liu YC, Lien CC, et al. Mutations in KCND3 cause spinocerebellar ataxia type 22. Ann Neurol. 2012;72:859–69.
Kollo M, Holderith NB, Nusser Z. Novel subcellular distribution pattern of A-type K+ channels on neuronal surface. J Neurosci. 2006;26:2684–91.
Bushart DD, Shakkottai VG. Ion channel dysfunction in cerebellar ataxia. Neurosci Lett. 2019;688:41–8.
Pollini L, Galosi S, Tolve M, Caputi C, Carducci C, Angeloni A, et al. KCND3-related neurological disorders: from old to emerging clinical phenotypes. Int J Mol Sci. 2020;21:5802.
Zanni G, Hsiao CT, Fu SJ, Tang CY, Capuano A, Bosco L, et al. Novel KCND3 variant underlying nonprogressive congenital ataxia or SCA19/22 disrupt KV4.3 protein expression and K+ currents with variable effects on channel properties. Int J Mol Sci. 2021;22:4986.
Tomlinson SE, Rajakulendran S, Tan SV, Graves TD, Bamiou DE, Labrum RW, et al. Clinical, genetic, neurophysiological and functional study of new mutations in episodic ataxia type 1. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2013;84:1107–12.
Benarroch E. What is the role of potassium channels in ataxia? Neurology. 2021;97:938–42.
Rajakulendran S, Schorge S, Kullmann DM, Hanna MG. Episodic ataxia type 1: a neuronal potassium channelopathy. Neurotherapeutics. 2007;4:258–66.
D’Adamo MC, Liu Z, Adelman JP, Maylie J, Pessia M. Episodic ataxia type-1 mutations in the hKv1.1 cytoplasmic pore region alter the gating properties of the channel. EMBO J. 1998;17:1200–7.
Manville RW, Alfredo Freites J, Sidlow R, Tobias DJ, Abbott GW. Native American ataxia medicines rescue ataxia-linked mutant potassium channel activity via binding to the voltage sensing domain. Nat Commun. 2023;14:3281.
Oliver KL, Franceschetti S, Milligan CJ, Muona M, Mandelstam SA, Canafoglia L, et al. Myoclonus epilepsy and ataxia due to KCNC1 mutation: analysis of 20 cases and K+ channel properties. Ann Neurol. 2017;81:677–89.
Barot N, Margiotta M, Nei M, Skidmore C. Progressive myoclonic epilepsy: myoclonic epilepsy and ataxia due to KCNC1 mutation (MEAK): a case report and review of the literature. Epileptic Disord. 2020;22:654–8.
Du X, Carvalho-de-Souza JL, Wei C, Carrasquel-Ursulaez W, Lorenzo Y, Gonzalez N, et al. Loss-of-function BK channel mutation causes impaired mitochondria and progressive cerebellar ataxia. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020;117:6023–34.
Chopra R, Bushart DD, Shakkottai VG. Dendritic potassium channel dysfunction may contribute to dendrite degeneration in spinocerebellar ataxia type 1. PLoS One. 2018;13: e0198040.
Quiñonez M, DiFranco M, Wu F, Cannon SC. Retigabine suppresses loss of force in mouse models of hypokalaemic periodic paralysis. Brain. 2023;146:1554–60.
Shah NH, Aizenman E. Voltage-gated potassium channels at the crossroads of neuronal function, ischemic tolerance, and neurodegeneration. Transl Stroke Res. 2014;5:38–58.
D’Adamo MC, Liantonio A, Rolland JF, Pessia M, Imbrici P. Kv1.1 Channelopathies: pathophysiological mechanisms and therapeutic approaches. Int J Mol Sci. 2020;21:2935.
Jen JC, Yue Q, Karrim J, Nelson SF, Baloh RW. Spinocerebellar ataxia type 6 with positional vertigo and acetazolamide responsive episodic ataxia. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 1998;65:565–8.
Yabe I, Sasaki H, Yamashita I, Takei A, Tashiro K. Clinical trial of acetazolamide in SCA6, with assessment using the Ataxia Rating Scale and body stabilometry. Acta Neurol Scand. 2001;104:44–7.
Bushart DD, Huang H, Man LJ, Morrison LM, Shakkottai VG. A chlorzoxazone-baclofen combination improves cerebellar impairment in spinocerebellar ataxia type 1. Mov Disord. 2021;36:622–31.
Cui M, Qin G, Yu K, Bowers MS, Zhang M. Targeting the small- and intermediate-conductance Ca-activated potassium channels: the drug-binding pocket at the channel/calmodulin interface. Neurosignals. 2014;22:65–78.
Bushart DD, Chopra R, Singh V, Murphy GG, Wulff H, Shakkottai VG. Targeting potassium channels to treat cerebellar ataxia. Ann Clin Transl Neurol. 2018;5:297–314.
Egorova PA, Bezprozvanny IB. Electrophysiological studies support utility of positive modulators of SK channels for the treatment of spinocerebellar ataxia type 2. Cerebellum. 2022;21(5):742–9.
Coarelli G, Heinzmann A, Ewenczyk C, Fischer C, Chupin M, Monin ML, et al. Safety and efficacy of riluzole in spinocerebellar ataxia type 2 in France (ATRIL): a multicentre, randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet Neurol. 2022;21:225–33.
Romano S, Coarelli G, Marcotulli C, Leonardi L, Piccolo F, Spadaro M, et al. Riluzole in patients with hereditary cerebellar ataxia: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet Neurol. 2015;14:985–91.
Ristori G, Romano S, Visconti A, Cannoni S, Spadaro M, Frontali M, et al. Riluzole in cerebellar ataxia: a randomized, double-blind, placebo-controlled pilot trial. Neurology. 2010;74:839–45.
Wulff H, Christophersen P. Recent developments in ion channel pharmacology. Channels. 2015;9:335.