分类号： R331.3⁺2文献标识码：A

文章编号：1004-3934(2000)01-0040-03

Characterization and Effect of the ATP-sensitiev K⁺

Channels in Coronary Artery Smooth Muscle Cells

FENG Li,LIU Yi-li

(Department of Cardiology,Nanfang Hospital of First Military Medi cal University,GuangdongGuangzhou510515)▲

Noma于1983年首次在心脏中发现K_ATP通道，随后相继在血管平滑肌细胞(VSMC)、 骨骼肌细胞、神经细胞等组织中发现有这些通道的存在^［1］。此通道的共同特征是 可 以被二磷酸核苷酸(NDPs)例如二磷酸腺苷(ADP)、尿苷-5’-二磷酸(UDP)、二磷酸鸟苷(GD P)等和钾离子通道开放剂(KCOs)所激活，被磺酰腺(SU)类药物所抑制，例如优降糖和三磷酸 腺苷(ATP)。由于VSMC膜K_ATP通道的研究较其他类型的组织细胞困难，人们对于冠脉V SMC的K_ATP通道的认识较局限。随着分子克隆技术和电生理技术的发展，目前对于冠 脉VSMC的K_ATP通道的结构、生理特性、通道的调节、在正常生理及病理情况下对冠脉 血流的调节有了进一步的认识，本文就此作一论述。

1冠脉VSMC的K_ATP通道的结构

K_ATP通道的电生理特性表明，它属于内向整流性钾通道家族成员。最新分子生物学及 电生理学研究显示：K_ATP通道是由磺酰脲类化合物受体(SUR)和一种内向整流性钾通 道(K_ir)两种蛋白所组成。SUR又分为SUR1、SUR2A、SUR2B等几种亚型，K_ir又 分为K_ir1.1、K_ir2.1、K_ir3.1、K_ir6.0、K_ir6.1、K _ir6.2等几个亚型^［2］。心肌细胞K_ATP通道由K_ir6.2和SUR2A 组成，VSMC的K_ATP通道由K_ir6.1和SUR2B组成^［3］。K_ir6.0～ 6.2亚单位是由一个孔区域和两个侧面相连的跨膜单位组成，本身具有对ATP的敏感性。SUR 1 cDNA是由1 582个氨基酸和177个kDa(≈ku)分子团构成的。SUR1包括两个位于细胞浆面的 核苷酸结合部位(NBFs)，而SUR2B是由1 546个氨基酸组成的，与SUR1有67%的相同组成，其 不同组成(42个氨基酸)位于COOH端。SUR2B可能负责MgAg和KCOs对K_ATP通道的激活作 用，同时负责SU对通道的抑制作用^［4］。SUR2B和K_ir6.1都不能单独对K _ATP通道产生影响，两者必须协同作用，但其协同作用机制目前不详。

2冠脉VSMC的K_ATP通道的特征

已经明确，K_ATP通道的激活不呈现时间依赖性，也不存在电压依赖性，通道的开放呈 束状或簇状。单个VSMC上的K_ATP通道密度是很低的，范围为300～500个/细胞，或者 是(0.1～0.2μm²)，而心肌细胞是(1～10μm²)^［5］。正是由于VSMC上的K _ATP通道存在这种情况，故对此通道的研究也较为困难。目前发现的冠脉VSMC上的单个K ATP通道电导水平也不相同，例如在体的猪冠脉VSMC的K_ATP通道电导水平与培养 的猪冠脉VSMC K_ATP通道电导水平(15～50ps)就不同^［6，7］。目前对于这种 单通道电导呈现的异型性原因尚不清楚，可能与一个通道类型存在着多种电导水平，而此通 道电导水平又受实验情况(消化酶、离体组织片段结构)影响有关。

最近研究表明，VSMC的K_ATP通道可以被优降糖所抑制；被KCOs和Mg NDP所激活。在严 重缺氧或代谢障碍时K_ATP通道被激活。这些特性与心肌及胰腺的K_ATP通道特性 十分相似，然而Mg NDP较ATP似乎是更重要的VSMC K_ATP通道(电导水平：15～50ps)的 调节因素。因为(1)在内膜向外型膜片钳实验中，突然将ATP移走，并不能激活K_ATP通 道；(2)由KCOs激活K_ATP通道通常需要有Mg NDP的参与；(3)Mg NDP本身也可激活K ATP通道^［8，9］。因此有作者认为VSMC K_ATP通道更像是NDP──依赖性钾通道。但Zhang和Bolton报道^［10］，0.1～1mM ATP可以激活VSMC K ATP通道；而3～5mM ATP却可以抑制此通道，ATP与通道的激活呈钟型剂量依赖性关系。

3冠脉VSMC的K_ATP通道的调节

NDPs在有Mg离子的参与下，可以明显激活K_ATP通道。这可能是NDPs通过与ATP竞争结 合通道的结合部位来激活K_ATP通道，因此ATP/ADP的比值是K_ATP通道的重要调 节因素^［11］。此因素与通道的活性和细胞的代谢情况密切相关，例如此 比值减少，K_ATP通道便被激活。另一方面如果没有ATP，ADP仍能进一步促进K_ATP 通道的开放^［12］。这说明除NDP与ATP竞争相同结合位点机制外，还有其他机制参 与激活K_ATP通道。

现已广泛认识到有多种化合物可以激活K_ATP通道，通称为KCOs。KCOs的特征是可以被 SU所拮抗。根据KCOs的化学结构不同又可分为以下几类：吡啶类，例如pinacidil、苯并吡 喃类，例如cromakalim、苯噻唑二嗪类，例如diazoxide^［13］。这几类不同化合物 有着不同的组织特异性，例如相似浓度的pinacidil和cromakalim可激活心肌K_ATP通 道，但diazoxide却对心肌K_ATP通道没有作用；而VSMC的K_ATP通道均可以被这 三种药物所激活，但diazoxide的激活效能比较低^［14］。同样优降糖的作用也有其 组织特异性，例如优降糖对猪冠脉及肠系膜动脉VSMC K_ATP通道的最大半数抑制浓度( IC₅₀)为20～100nM^{［14，15］}。

另有报道，K_ATP通道可以被(1)G蛋白调节^［16］；(2)PH值调节^［17］ ；(3)蛋白激酶A、G、C(PKA、PKG、PKC)调节。值得注意的是，PKA、PKG磷酸化后可以激活V SMC的K_ATP通道，而PKC却可抑制VSMC的K_ATP通道^［18］。另一方面，在 毫摩尔浓度ATP存在下，PKC可激活心肌K_ATP通道，在微摩尔浓度ATP(＜50uM)存在下 ，PKC却可抑制心肌K_ATP通道^［19］。

4冠脉VSMC的K_ATP通道的生理作用

冠脉VSMC的K_ATP通道有许多生理功能，大量扩血管物可以激活VSMC的K_ATP通道 ，引起VSMC膜超极化，钙离子内流减少，导致冠脉血管扩张。同样一些缩血管物质可以抑制 K_ATP通道的活性，引起VSMC膜去极化，导致冠脉血管收缩。此通道参与代谢物质对冠 脉血流的调节，缺氧时K_ATP通道被激活，可能是缺氧对冠脉VSMC的直接作用，也可以 是缺氧引起的周围组织扩血管物质释放的结果。最近研究结果表明，冠脉VSMC的K_ATP 通道对维持正常生理情况下的冠脉血流状态也起着重要作用。

5冠脉血流代谢性调节

缺氧可以使许多血管床血流阻力下降，这可能是作为一种增加缺血区域血流的代偿手段。在 冠脉循环中，使用优降糖能抑制缺氧引起的血管扩张，证明了K_ATP通道在此调节中的 作用。一些代谢毒性物质(如脱氧葡萄糖)可以引起在体心脏的冠脉扩张，也可引起离体冠脉 的扩张^［20］。其作用途径可能是使细胞内ATP消耗增加，激活K_ATP通道所致 。缺氧能够激活离体猪冠脉VSMC的K_ATP通道，其机制可能是缺氧使细胞内ATP浓度下 降，使ADP上升，从而使K_ATP通道被激活，此通道也可被伴随缺氧而至的酸中毒所激 活^［21］。缺氧可以引起心肌细胞中腺苷的释放，而腺苷在冠脉循环中，是一种强有 力的冠脉扩张剂。腺苷可以引起对优降糖敏感的冠脉VSMC超极化，优降糖在体内外均可抑制 腺苷诱导的部分冠脉血管扩张，说明腺苷可以激活冠脉VSMC上的K_ATP通道。在离体灌 注的豚鼠心脏发现，不仅优降糖而且腺苷受体阻滞剂也可抑制缺氧及腺苷造成的冠脉扩张。 最近有报道证明，腺苷通过激活其A₂受体，从而激活冠脉VSMC上的K_ATP通道^{［ 21］}。值得注意的是在体内发现，腺苷对血管状态的影响均局限于直径小于150um的血管 。这说明血管平滑肌K_ATP通道和腺苷受体的表达在大小动脉是不同的。

6生理状态下冠脉血流的调节

已经证实，VSMC膜电位是决定血管状态的一个主要决定因素。对离体心脏冠脉的研究发现， 冠脉阻力的变化与膜电位的变化呈平行关系，而膜电位的大小取决于细胞膜内向及外向离子 流的大小。最近有报道证明，K_ATP通道参与生理情况下冠脉血流的调节，对维持冠脉 血管基本紧张性起了一定的作用。例如在麻醉的开胸狗，较高浓度的优降糖可以引起冠脉阻 力至少增加两倍，在清醒狗，通过冠脉灌注优降糖可以显著增加冠脉阻力^{［22，23］} 。在离体的冠脉，优降糖可以使冠脉VSMC去极化，导致血管阻力增加。这种调节机制可能是 由于冠脉VSMC的K_ATP通道与心肌K_ATP通道不同，在生理情况下(高ATP)，一些V S