楊 銳， 賈 強(qiáng)， 馬善峰， 郭曉磊， 高 琴， 劉小粉

綜述

G蛋白門控的內(nèi)向整流鉀通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中
的調(diào)控機(jī)制及功能研究進(jìn)展＊

楊 銳， 賈 強(qiáng)， 馬善峰， 郭曉磊， 高 琴， 劉小粉△

蚌埠醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室，蚌埠 233030

GIRK通道； G蛋白； 鉀通道； 中樞神經(jīng)系統(tǒng)

鉀離子（K＋）通道是細(xì)胞膜上種類最多，分布最廣的一類特殊的蛋白質(zhì)微孔道。在興奮性細(xì)胞中，它們與細(xì)胞體積調(diào)節(jié)、細(xì)胞激素分泌、細(xì)胞膜電位的形成以及電脈沖的產(chǎn)生都有著密切的關(guān)系。所有的K＋通道都有一個(gè)保守的選擇性過(guò)濾器，允許K＋通過(guò)，而不允許Na＋通過(guò)。K＋流依電化學(xué)梯度的方向，通過(guò)孔道被動(dòng)地流入或流出細(xì)胞。對(duì)于大多數(shù)的K＋通道，給定一個(gè)相等但方向相反的梯度，K＋流在任一方向都表現(xiàn)出同樣的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。而某些K＋通道，對(duì)K＋內(nèi)流的通透程度大于外流的通透程度，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)向整流，這類K＋通道被命名為內(nèi)向整流鉀（inwardly rectifying potassium，Kir）通道。

在哺乳動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了許多具有內(nèi)向整流特點(diǎn)的鉀通道［1－2］。到目前為止，有15個(gè)Kir基因被分離出來(lái)，并根據(jù)其特點(diǎn)及氨基酸序列，將Kir基因分成7個(gè)亞家族:Kir1.x～Kir7.x。根據(jù)通道的功能特點(diǎn)，歸納為4種功能性通道:經(jīng)典的Kir通道（Kir2.x），G蛋白門控的Kir通道（Kir3.x），ATP敏感的Kir通道（Kir6.x）和鉀離子轉(zhuǎn)運(yùn)通道（Kir1.x，Kir4.x，Kir5.x和Kir7.x）。其中，G蛋白門控的內(nèi)向整流鉀（G protein-gated inwardly rectifying potassium，GIRK）通道在各種組織中的分布較為廣泛，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用尤為重要，因此，本文將重點(diǎn)介紹GIRK通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的研究進(jìn)展。

1 GIRK通道的結(jié)構(gòu)

GIRK家族共有5個(gè)不同亞基（GIRK1～5），其中GIRK5在非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中表達(dá)［3］。GIRK1～4（Kir3.1～3.4）在哺乳動(dòng)物組織中表達(dá)，分別由基因KCNJ3、6、9、5編碼。免疫共沉淀的結(jié)果顯示，GIRK通道通常是以四聚體的形式存在，由4個(gè)亞基結(jié)合形成具有功能的同源或異源四聚體的通道［4］。但GIRK1與其他亞基不同，它有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號(hào)，因此需要與其他GIRK亞基共表達(dá)才能定位到細(xì)胞膜上，形成具有功能的四聚體通道［5］，如GIRK1和GIRK2，GIRK1和GIRK3，GIRK1和GIRK4形成的功能性的異源通道。GIRK2既可以和其他GIRK亞基組成異源四聚體，也可以形成具有功能的同源四聚體通道。生物化學(xué)和分子遺傳實(shí)驗(yàn)表明，GIRK通道在大腦中的主要形式是由GIRK1和GIRK2亞基組成的異源四聚體［6］。

GIRK亞基具有與其他Kir亞基相似的結(jié)構(gòu)特征:有2個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域TM1和TM2，由細(xì)胞外通道孔區(qū)（H5）相連，胞質(zhì)內(nèi)有COOH-末端和NH2－末端。H5區(qū)域作為“離子選擇性過(guò)濾器”，和其他的K＋選擇性離子通道共同擁有T-X-G-Y（F）-G的特征序列。由于GIRK通道結(jié)構(gòu)缺乏電壓感受器區(qū)域，所以GIRK通道對(duì)膜電壓不敏感。

GIRK通道的C末端具有2個(gè)Gβγ結(jié)合位點(diǎn)，同時(shí)具有蛋白激酶A（PKA）的磷酸化位點(diǎn)；在N端也有一個(gè)Gβγ結(jié)合位點(diǎn)［7－8］。根據(jù)GIRK通道的晶體結(jié)構(gòu)分析顯示，其有2個(gè)K＋門:一個(gè)是由胞質(zhì)側(cè)的TM區(qū)的螺旋束交叉形成，另一個(gè)是位于胞質(zhì)孔道的質(zhì)膜處的環(huán)，稱為G-環(huán)［9］，均允許K＋通過(guò)。

2 中樞神經(jīng)系統(tǒng)中GIRK通道的調(diào)控

GIRK通道的活性和功能受到精確的調(diào)控，調(diào)控的機(jī)制主要包括通道的定位，亞基與亞基的相互作用，以及通道的調(diào)控因子。下面將重點(diǎn)介紹細(xì)胞內(nèi)分子對(duì)GIRK通道的調(diào)控。

2.1 Gβγ亞基

對(duì)GIRK通道的研究最早是在心肌細(xì)胞的KACh通道上進(jìn)行的，KACh通道是由GIRK1和GIRK4亞基組成，只有在胞質(zhì)內(nèi)存在GTP時(shí)，ACh才能激活KACh通道，并且百日咳毒素（Pertussis Toxin，PTX）可以抑制這種效應(yīng)［10］。此外，膜片鉗實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，加入GTP的非水解類似物GTPγS可以持續(xù)地激活KACh通道［11］。以上研究證明對(duì)PTX敏感的G蛋白（Gi／o）是GIRK通道重要的激活因子。

G蛋白是鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白的簡(jiǎn)稱，是G蛋白偶聯(lián)受體（G-protein coupled receptor，GPCR）聯(lián)系胞內(nèi)信號(hào)通路的關(guān)鍵膜蛋白。G蛋白是由α、β和γ三個(gè)亞單位構(gòu)成的異三聚體。Gα具有結(jié)合GTP或GDP的能力，又具有GTP酶的活性；而β和γ亞單位通常形成功能復(fù)合體發(fā)揮作用。在沒(méi)有激動(dòng)劑與GPCR結(jié)合的時(shí)候，Gα結(jié)合GDP，Gαβγ復(fù)合物附著在GPCR上，GTPase活性很低。當(dāng)激動(dòng)劑與GPCR結(jié)合時(shí)，加快GDP／GTP的轉(zhuǎn)換速率，使Gβγ和Gα分離，分別激活相應(yīng)的效應(yīng)器，調(diào)控細(xì)胞的生理功能。

雖然Gβγ和Gα都可以調(diào)控多種效應(yīng)器例如腺苷酸環(huán)化酶和磷脂酶，但到底是Gα還是Gβγ激活GIRK通道的呢？現(xiàn)在大量的研究已經(jīng)證實(shí)，GIRK通道只能被Gβγ激活［12－14］。通過(guò)酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)和電生理實(shí)驗(yàn)可證實(shí):Gβγ是結(jié)合在GIRK通道亞基的NH2和COOH末端的［15］。在對(duì)G蛋白不敏感的Kir2.1上通過(guò)雜交插入GIRK1的COOH末端會(huì)引起由Gβγ導(dǎo)致的通道激活。利用構(gòu)建自GIRK2和IRK1的嵌合體和點(diǎn)突變體，發(fā)現(xiàn)GIRK通道上C端結(jié)構(gòu)域中的βL-βM環(huán)是Gβγ激活GIRK通道的重要結(jié)構(gòu)［16］。Gα雖然對(duì)GIRK通道有調(diào)控作用，但是不能激活GIRK通道［17］。

2.2 G蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白

1996年，Dohlman等在酵母中發(fā)現(xiàn)的G蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白（regulator of G protein signaling，RGS）是G蛋白信號(hào)傳導(dǎo)的負(fù)調(diào)節(jié)子。RGS是細(xì)胞內(nèi)GTP酶激活蛋白，可以加速Gi／oα亞基水解GTP，限制G蛋白激活的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，使GIRK電流快速失活［18］。Chuang等［19］觀察到RGS蛋白可以提高GIRK通道激活的起始速度。在非洲蟾蜍的卵母細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)中，RGS縮短了GIRK通道失活的時(shí)間進(jìn)程，也可以加快神經(jīng)遞質(zhì)激活GIRK通道的時(shí)間、加大GIRK電流的幅度［20］。

RGS調(diào)控GIRK通道的機(jī)制之一，是RGS和GIRK通道形成了大分子復(fù)合物。在小鼠神經(jīng)元上，RGS家族成員（RGS7）與5型的Gβ亞基（Gβ5）形成復(fù)合物，結(jié)合到GIRK通道上，加快了與GABAB受體的偶聯(lián)，確保了神經(jīng)細(xì)胞上G蛋白信號(hào)的高時(shí)間分辨率［21］。

2.3 PIP2

4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）是膜錨定的磷脂，在細(xì)胞膜磷脂中的含量不足1%，但在許多細(xì)胞進(jìn)程中起重要作用，例如產(chǎn)生第二信使，即二?；视秃腿姿峒〈迹{(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)生物反應(yīng)。近來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，PIP2本身就可以直接調(diào)控許多轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如激活Kir通道、Na＋／H＋交換蛋白、鈣激活的Na＋通道等［22］。

1998年，Huang等［23］利用非洲爪蟾卵母細(xì)胞表達(dá)體系，發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有添加Gβγ的情況下，PIP2本身就可以激活GIRK通道，只是速度較慢；而添加Gβγ，PIP2激活GIRK通道的速率大大提高。因此認(rèn)為Gβγ對(duì)GIRK通道的激活效應(yīng)是通過(guò)穩(wěn)定PIP2和GIRK通道之間的相互作用而實(shí)現(xiàn)的。Sui等［24］在非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中表達(dá)GIRK1／4通道，首次從單通道水平上研究PIP2對(duì)GIRK通道的調(diào)節(jié)作用。實(shí)驗(yàn)提示，Gβγ激活GIRK通道必須依賴胞內(nèi)ATP的水解，而PIP2模擬了ATP的作用。若將胞內(nèi)的PIP2耗竭，會(huì)阻礙Gβγ對(duì)GIRK通道的激活效應(yīng)，因此認(rèn)為，PIP2可能是Gβγ介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通道的控制點(diǎn)。

PIP2是維持大多數(shù)Kir功能所必需的。從親代細(xì)胞上分離下來(lái)的膜片，Kir通道活性在逐漸下降。這種“用完”的活性可以利用在細(xì)胞膜表面添加ATP來(lái)恢復(fù)，利用磷脂激酶的作用補(bǔ)充PIP2。

2.4 蛋白激酶C

Sharon等［25］利用非洲爪蟾卵母細(xì)胞表達(dá)體系，研究代謝型谷氨酸受體對(duì)GIRK通道的抑制作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)激活代謝型谷氨酸受體可以激活Gq蛋白和磷脂酶C（phospholipase C，PLC），從而抑制GIRK通道。而這種抑制作用可以被廣譜的蛋白激酶抑制劑和選擇性的蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）抑制劑阻斷。這些結(jié)果提示了PKC可能參與對(duì)GIRK通道的調(diào)控。Hill等［26］在爪蟾卵母細(xì)胞上表達(dá)了GIRK1、GIRK4、Ml型毒蕈堿受體和D2型多巴胺受體，他們認(rèn)為Ml受體對(duì)GIRK通道的抑制作用是通過(guò)PKC引起的磷酸化而產(chǎn)生的。加入PKC抑制劑可以減少毒蕈堿受體的抑制作用，直接激活PKC可以完全消除毒蕈堿受體的抑制作用。GIRK通道受到細(xì)胞膜機(jī)械拉伸的影響，但是這種影響是依賴于PKC的。其可能的機(jī)制是，當(dāng)細(xì)胞膜拉伸時(shí)，機(jī)械牽張首先激活PLC，PLC又將膜上的PIP2水解成二?；视停―AG）和1，4，5-三磷酸肌醇，DAG協(xié)同Ca2＋又激活下游的PKC，PKC通過(guò)正反饋再次增強(qiáng)了PIP2的水解。當(dāng)膜上的PIP2減少時(shí)，GIRK通道和PIP2的作用會(huì)受到抑制，因而GIRK通道的活性受到抑制［27］。

2.5 乙醇

當(dāng)體內(nèi)乙醇濃度達(dá)到18mmol／L或血液中乙醇濃度達(dá)到0.08%時(shí)，乙醇可以直接激活GIRK通道［28］。Federici等［29］利用細(xì)胞內(nèi)電生理技術(shù)（電流鉗和單電極電壓鉗），觀察在大鼠中腦多巴胺能神經(jīng)元上，乙醇對(duì)GABAB介導(dǎo)的抑制性突觸后電位的影響，發(fā)現(xiàn)在中腦的腹側(cè)被蓋區(qū)（ventral tegmental area，VTA）神經(jīng)元，乙醇激活了GABAB受體下游的GIRK通道，增強(qiáng)了GIRK電流。Aryal等［30］研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞質(zhì)區(qū)域的兩個(gè)相鄰的GIRK亞基之間的接口處，形成了乙醇口袋的結(jié)構(gòu)。乙醇口袋是由3個(gè)突出的結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成:N-末端結(jié)構(gòu)域、一個(gè)亞基的βD-βE環(huán)和相鄰亞基的βL-βM環(huán)。通過(guò)GIRK2中的乙醇口袋的氨基酸位點(diǎn)定向突變，證明了乙醇口袋是GIRK2通道的乙醇依賴性激活的位點(diǎn)。

2.6 其他物質(zhì)對(duì)GIRK通道的調(diào)控

在Mg-ATP存在的條件下，GIRK通道可以被毫摩爾級(jí)的細(xì)胞內(nèi)Na＋激活［24］。通過(guò)抑制鈉鉀泵的活性，升高胞內(nèi)Na＋（Nai＋）濃度，同樣可以開(kāi)放GIRK通道。除了細(xì)胞內(nèi)Na＋以外，在海馬神經(jīng)元中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)對(duì)精神興奮劑敏感的分選蛋白27（sorting nexin 27，SNX27）同樣可以調(diào)控GIRK通道，參與調(diào)節(jié)神經(jīng)元細(xì)胞的興奮性［31］。此外，GIRK通道也可以被細(xì)胞內(nèi)酸化所抑制，細(xì)胞內(nèi)pH的敏感性依賴于胞質(zhì)區(qū)域的N-端和C-端的組氨酸殘基［17，32］。

3 GIRK通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的分布及生理功能

在哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，GIRK通道的分布非常廣泛，并且可以被多種神經(jīng)遞質(zhì)及其受體激活，包括乙酰膽堿、腺苷、ATP、多巴胺、GABA、阿片肽、5-羥色胺、去甲腎上腺素和生長(zhǎng)抑素等，通過(guò)慢突觸后抑制維持靜息電位以及調(diào)節(jié)神經(jīng)元的興奮性。在大腦中，4種GIRK亞基均有表達(dá)，GIRK1～GIRK3亞基的分布較為廣泛，且交錯(cuò)分布，在嗅球、海馬、皮層、丘腦和小腦內(nèi)均高水平表達(dá)［33］；而GIRK4亞基的分布相對(duì)比較局限，僅在嗅球、皮層及海馬等少數(shù)區(qū)域表達(dá)［34］。GIRK通道生理功能的改變與嚴(yán)重的腦疾病的病理生理學(xué)相關(guān)聯(lián)，如成癮、癲癇、帕金森病和共濟(jì)失調(diào)、唐氏綜合征［35－36］。

3.1 GIRK通道在海馬區(qū)中的分布和功能

海馬區(qū)，是腦顳葉內(nèi)的一個(gè)部位，是大腦邊緣系統(tǒng)的重要組分，主要負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)和記憶。在海馬組織中，GIRK亞基的分布非常廣泛，在齒狀回、CA1、CA2和CA3均有表達(dá)。GIRK1～GIRK3的總體分布非常相似，均高水平表達(dá)。在大鼠的所有發(fā)育階段，海馬中GIRK1、GIRK2和GIRK3的表達(dá)都很豐富，但存在結(jié)構(gòu)差異，在CA1、CA3和齒狀回的分子層表達(dá)最高，齒狀回門區(qū)表達(dá)最低［37］；且主要在顆粒細(xì)胞和錐體細(xì)胞上表達(dá)［33］。

利用免疫組化及電子顯微技術(shù)等研究未成年以及成年的小鼠和大鼠GIRK1～GIRK3亞基的時(shí)間和空間上的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)在所有年齡段動(dòng)物的海馬中，GIRK1～GIRK3亞基的總體分布很相似，亞基蛋白水平隨著動(dòng)物年齡的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，并伴隨著亞細(xì)胞定位的轉(zhuǎn)變。在大鼠發(fā)育早期（即出生后第5天），GIRK亞基主要定位在錐體細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，但到60日齡時(shí)，GIRK亞基大多定位在細(xì)胞質(zhì)膜上。并且在突觸的發(fā)育過(guò)程中，GIRK1和GIRK2主要位于突觸后位點(diǎn)，而GIRK3主要位于突觸前位點(diǎn)［37］。雖然GIRK4在海馬中表達(dá)很少，但是研究發(fā)現(xiàn)，GIRK4敲除的小鼠在空間學(xué)習(xí)和記憶方面的能力會(huì)受到損傷［38］。

GIRK2參與了海馬突觸可塑性以及空間學(xué)習(xí)記憶行為。Ts65Dn，一種唐氏綜合征小鼠模型，在研究其發(fā)病的分子機(jī)制時(shí)，發(fā)現(xiàn)GIRK2在Ts65Dn的大腦海馬區(qū)域過(guò)量表達(dá)，并且這種過(guò)量表達(dá)會(huì)引起額葉皮層中的GIRK1蛋白水平增高。而在Ts65Dn的海馬和前腦皮層中，GIRK1／GIRK2通道的過(guò)表達(dá)會(huì)削弱興奮性的輸入，調(diào)節(jié)受影響區(qū)域的動(dòng)作電位發(fā)放頻率和突觸動(dòng)力學(xué)［39］。因此，含GIRK2亞基的GIRK通道在Ts65Dn以及唐氏綜合征的神經(jīng)生理學(xué)表型上起重要作用。

3.2 GIRK通道在小腦中的分布和功能

原位雜交技術(shù)顯示，GIRK1、GIRK2和GIRK3 mRNA在小腦中均有表達(dá)［5］。在小腦的分子層，GIRK1在大鼠出生后5d，表達(dá)水平較低；在10d時(shí)表達(dá)量增加；在15d時(shí)開(kāi)始降低直到成年。相反的，GIRK1在顆粒細(xì)胞層的表達(dá)是穩(wěn)步上升的。GIRK2在出生后5d時(shí)，在分子層和顆粒層的表達(dá)最高，然后表達(dá)量降低直到成年期［37］。

GIRK1和GIRK2在小腦中的表達(dá)最為豐富，且在顆粒細(xì)胞中的表達(dá)最高；GIRK3主要在籃細(xì)胞和浦肯野神經(jīng)元中與其他GIRK亞基共表達(dá)；GIRK4在小腦的少數(shù)區(qū)域內(nèi)表達(dá)，如高爾基細(xì)胞中表達(dá)GIRK2／4通道。在小腦中，GIRK1、GIRK2和GIRK3，這3個(gè)亞基的表達(dá)是相互影響的，如果其中任何一個(gè)亞基的基因被敲除，都會(huì)影響其他2個(gè)亞基的表達(dá)；而GIRK4的基因若被敲除，卻并不影響GIRK1、GIRK2和GIRK3的表達(dá)，這可能與小腦內(nèi)GIRK4的分布區(qū)域相對(duì)局限有關(guān)［5］。

神經(jīng)元上的GIRK通道通常參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)突觸后的抑制效應(yīng)。利用雙標(biāo)記的免疫熒光技術(shù)和電鏡技術(shù)，觀察到在小腦中GIRK通道主要也是分布在突觸后位點(diǎn)。然而，在小腦中的一些區(qū)域，如苔蘚纖維，GIRK通道也存在于突觸前位點(diǎn)，主要是在谷氨酸神經(jīng)元的軸突末端［5］。但是對(duì)GIRK2基因敲除和GIRK2／GIRK3雙基因敲除小鼠的功能研究，發(fā)現(xiàn)GIRK通道對(duì)許多神經(jīng)遞質(zhì)引起的突觸前抑制沒(méi)有效果［40］，可能突觸前抑制主要是由G蛋白依賴的電壓門控Ca2＋通道活性抑制引起的［41］。

GIRK通道在神經(jīng)元的發(fā)育中起重要作用，若小鼠小腦的GIRK2發(fā)生點(diǎn)突變（G156S），則小鼠成為Weaver小鼠，表現(xiàn)為不育，并且伴有自發(fā)性癲癇。GIRK2敲除的小鼠，其GIRK1的表達(dá)也會(huì)降低，也有自發(fā)性癲癇發(fā)作，并且在藥物的誘導(dǎo)下更容易發(fā)生癲癇［42］。

電生理研究已經(jīng)證明在小腦的多種神經(jīng)元中均存在GIRK電流，但是在不同類型的神經(jīng)元上，GIRK通道的電生理特性、Gβγ調(diào)控的敏感性以及特異性神經(jīng)遞質(zhì)的相關(guān)受體都是不同的。可能是因?yàn)樵谛∧X中，GIRK通道可以被不同的G蛋白偶聯(lián)的抑制性受體激活，如GABAB受體、腺苷A1受體、代謝型谷氨酸受體等，因此表現(xiàn)出不同的效應(yīng)。但是，小腦中GIRK通道的很多生理功能還沒(méi)有弄清楚，需要更多的研究去闡述。

3.3 GIRK通道在中腦核團(tuán)中的分布和功能

黑質(zhì)和腹側(cè)被蓋區(qū)（VTA）是中腦的神經(jīng)核團(tuán)，盡管腦內(nèi)大部分的神經(jīng)元都表達(dá)GIRK1、2和3，但是在黑質(zhì)和VTA中的多巴胺神經(jīng)元上的GIRK通道均不表達(dá)GIRK1，它們主要是由GIRK2和 GIRK3組成的。與含有GIRK1的GIRK通道相比，GIRK2／3通道對(duì)Gβγ亞基的敏感性較低，這可能會(huì)導(dǎo)致多巴胺系統(tǒng)中藥物獎(jiǎng)賞回路輸出量的改變［6］。

在中腦的多巴胺神經(jīng)元中，GIRK通道的緩慢激活是由多巴胺D2受體介導(dǎo)的。此外，GIRK通道的激活也可以由GABAB受體介導(dǎo)。在腦片的研究中發(fā)現(xiàn)，多巴胺神經(jīng)元的突觸后膜均表達(dá)GABAB受體和GIRK通道。GIRK通道不僅參與了GABAB受體介導(dǎo)的突觸后抑制，調(diào)節(jié)突觸后神經(jīng)元的興奮性；也參與了GABAB受體介導(dǎo)的突觸前抑制，調(diào)節(jié)突觸前神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。因此，GIRK通道不僅可以抑制突觸前釋放，也可以引起突觸后超極化，調(diào)節(jié)細(xì)胞的興奮性。

神經(jīng)元GIRK通道參與了藥物濫用和成癮。多巴胺可以激活起源于VTA的腦邊緣系統(tǒng)，是產(chǎn)生強(qiáng)迫成癮行為的重要因素。所有成癮的藥物都對(duì)腦邊緣多巴胺系統(tǒng)起作用。γ-羥基丁酸（γ-hydroxybutyric acid，GHB）——低親和力的GABAB受體的激動(dòng)劑，首先與GABAB受體結(jié)合，激活GIRK通道，最終產(chǎn)生成癮效果。而巴洛芬（Baclofen）——同樣是GABAB受體的激動(dòng)劑，也激活GIRK通道，最終產(chǎn)生的是對(duì)濫用藥物具有抗渴求效應(yīng)。這個(gè)區(qū)別可能是因?yàn)樵赩TA處，GIRK1、GIRK2和GIRK3亞基的組合方式不同，形成了不同的GIRK通道，進(jìn)而引起的藥理學(xué)效應(yīng)也不相同［6］。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GIRK通道調(diào)控的研究亦越來(lái)越深入，大量的晶體結(jié)構(gòu)被解析出來(lái)，人們對(duì)GIRK通道的門控機(jī)制有了進(jìn)一步的了解。GIRK通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的分布非常廣泛，但是對(duì)其功能的研究還不夠全面，尤其對(duì)大腦皮層，雖然也有GIRK通道的高表達(dá)，但是與功能相關(guān)的文獻(xiàn)卻較少。深入掌握GIRK通道在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的生理學(xué)意義，將有助于了解一些神經(jīng)性疾病的發(fā)病機(jī)制，并給臨床上的針對(duì)性治療提供理論依據(jù)。

［1］ Kubo Y，Adelman J P，Clapham D E，et al.International U-nion of Pharmacology.LIV.Nomenclature and molecular relationships of inwardly rectifying potassium channels［J］.Pharmacol Rev，2005，57（4）:509-526.

［2］ Hedrich R，Moran O，Conti F，et al.Inward rectifier potassium channels in plants differ from their animal counterparts in response to voltage and channel modulators［J］.Eur Biophys J，1995，24（2）:107－115.

［3］ Mark M D，Herlitze S.G-protein mediated gating of inwardrectifier K＋channels［J］.Eur J Biochem，2000，267（19）:5830-5836.

［4］ Duprat F，Lesage F，Guillemare E，et al.Heterologous multimeric assembly is essential for K＋channel activity of neuronal and cardiac G-protein-activated inward rectifiers［J］.Biochem Biophys Res Commun，1995，212（2）:657-663.

［5］ Aguado C，Colon J，Ciruela F，et al.Cell type－specific subunit composition of G protein-gated potassium channels in the cerebellum［J］.J Neurochem，2008，105（2）:497-511.

［6］ Luscher C，Slesinger P A.Emerging roles for G protein-gated inwardly rectifying potassium（GIRK）channels in health and disease［J］.Nat Rev Neurosci，2010，11（5）:301－315.

［7］ Huang C L，Slesinger P A，Casey P J，et al.Evidence that direct binding of G beta gamma to the GIRK1Gprotein-gated inwardly rectifying K＋channel is important for channel activation［J］.Neuron，1995，15（5）:1133-1143.

［8］ Huang C L，Jan Y N，Jan L Y.Binding of the G protein betagamma subunit to multiple regions of G protein-gated inwardrectifying K＋channels［J］.FEBS Lett，1997，405（3）:291-298.

［9］ Whorton M R，MacKinnon R.Crystal structure of the mammalian GIRK2K＋channel and gating regulation by G proteins，PIP2，and sodium［J］.Cell，2011，147（1）:199-208.

［10］ Pfaffinger P J，Martin J M，Hunter D D，et al.GTP-binding proteins couple cardiac muscarinic receptors to a K channel［J］.Nature，1985，317（6037）:536-538.

［11］ Kurachi Y，Nakajima T，Sugimoto T.Acetylcholine activation of K＋channels in cell－free membrane of atrial cells［J］.Am J Physiol，1986，251（3Pt 2）:H681-H684.

［12］ Clapham D E，Neer E J.New roles for G-protein beta gammadimers in transmembrane signalling［J］.Nature，1993，365（6445）:403-406.

［13］ Reuveny E，Slesinger P A，Inglese J，et al.Activation of the cloned muscarinic potassium channel by G protein beta gamma subunits［J］.Nature，1994，370（6485）:143-146.

［14］ Kurachi Y.G protein regulation of cardiac muscarinic potassium channel［J］.Am J Physiol，1995，269（4Pt 1）:C821-C830.

［15］ Ivanina T，Rishal I，Varon D，et al.Mapping the Gbetagammabinding sites in GIRK1and GIRK2subunits of the G proteinactivated K＋channel［J］.J Biol Chem，2003，278（31）:29174-29183.

［16］ Finley M，Arrabit C，F(xiàn)owler C，et al.betaL-betaM loop in the C-terminal domain of G protein-activated inwardly rectifying K（＋）channels is important for G（betagamma）subunit activation［J］.J Physiol，2004，555（Pt 3）:643-657.

［17］ Hibino H，Inanobe A，F(xiàn)urutani K，et al.Inwardly rectifying potassium channels:their structure，function，and physiological roles［J］.Physiol Rev，2010，90（1）:291-366.

［18］ Zhou H，Chisari M，Raehal K M，et al.GIRK channel modulation by assembly with allosterically regulated RGS proteins［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2012，109（49）:19977-19982.

［19］ Chuang H H，Yu M，Jan Y N，et al.Evidence that the nucleotide exchange and hydrolysis cycle of G proteins causes acute desensitization of G-protein gated inward rectifier K＋channels［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，1998，95（20）:11727-11732.

［20］ Chuang H H，Chuang A Y.RGS proteins maintain robustness of GPCR-GIRK coupling by selective stimulation of the G protein subunit Galphao［J］.Sci Signal，2012，5（212）:ra15.

［21］ Xie K，Allen K L，Kourrich S，et al.Gbeta5recruits R7RGS proteins to GIRK channels to regulate the timing of neuronal inhibitory signaling［J］.Nat Neurosci，2010，13（6）:661－663.

［22］ Krauss M，Haucke V.Phosphoinositide-metabolizing enzymes at the interface between membrane traffic and cell signalling［J］.EMBO Rep，2007，8（3）:241－246.

［23］ Huang C L，F(xiàn)eng S，Hilgemann D W.Direct activation of inward rectifier potassium channels by PIP2and its stabilization by Gbetagamma［J］.Nature，1998，391（6669）:803-806.

［24］ Sui J L，Petit-Jacques J，Logothetis D E.Activation of the at-rial KACh channel by the betagamma subunits of G proteins or intracellular Na＋ions depends on the presence of phosphatidylinositol phosphates［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，1998，95（3）:1307-1312.

［25］ Sharon D，Vorobiov D，Dascal N.Positive and negative coupling of the metabotropic glutamate receptors to a G proteinactivated K＋channel，GIRK，in Xenopus oocytes［J］.J Gen Physiol，1997，109（4）:477－490.

［26］ Hill J J，Peralta E G.Inhibition of a Gi-activated potassium channel（GIRK1／4）by the Gq-coupled m1muscarinic acetylcholine receptor［J］.J Biol Chem，2001，276（8）:5505-5510.

［27］ Zhang L，Lee J K，John S A，et al.Mechanosensitivity of GIRK channels is mediated by protein kinase C－dependent channel-phosphatidylinositol 4，5-bisphosphate interaction［J］.J Biol Chem，2004，279（8）:7037-7047.

［28］ Bodhinathan K，Slesinger P A.Alcohol modulation of G－protein-gated inwardly rectifying potassium channels:from binding to therapeutics［J］.Front Physiol，2014，5:76.

［29］ Federici M，Nistico R，Giustizieri M，et al.Ethanol enhances GABAB-mediated inhibitory postsynaptic transmission on rat midbrain dopaminergic neurons by facilitating GIRK currents［J］.Eur J Neurosci，2009，29（7）:1369-1377.

［30］ Aryal P，Dvir H，Choe S，et al.A discrete alcohol pocket involved in GIRK channel activation［J］.Nat Neurosci，2009，12（8）:988-995.

［31］ Balana B，Maslennikov I，Kwiatkowski W，et al.Mechanism underlying selective regulation of G protein-gated inwardly rectifying potassium channels by the psychostimulant-sensitive sorting nexin 27［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2011，108（14）:5831-5836.

［32］ Wang J，Huang Y，Ning Q.Review on regulation of inwardly rectifying potassium channels［J］.Crit Rev Eukaryot Gene Expr，2011，21（4）:303-311.

［33］ Karschin C，Dissmann E，Stuhmer W，et al.IRK（1-3）and GIRK（1-4）inwardly rectifying K＋channel mRNAs are differentially expressed in the adult rat brain［J］.J Neurosci，1996，16（11）:3559－3570.

［34］ Koyrakh L，Lujan R，Colon J，et al.Molecular and cellular diversity of neuronal G-protein-gated potassium channels［J］.J Neurosci，2005，25（49）:11468-11478.

［35］ Blednov Y A，Stoffel M，Alva H，et al.A pervasive mechanism for analgesia:activation of GIRK2channels［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2003，100（1）:277-282.

［36］ Marker C L，Lujan R，Loh H H，et al.Spinal G-protein-gated potassium channels contribute in a dose－dependent manner to the analgesic effect of mu-and delta-but not kappa-opioids［J］.J Neurosci，2005，25（14）:3551-3559.

［37］ Fernandez-Alacid L，Watanabe M，Molnar E，et al.Developmental regulation of G protein-gated inwardly-rectifying K＋（GIRK／Kir3）channel subunits in the brain［J］.Eur J Neurosci，2011，34（11）:1724-1736.

［38］ Wickman K，Karschin C，Karschin A，et al.Brain localization and behavioral impact of the G-protein-gated K＋channel subunit GIRK4［J］.J Neurosci，2000，20（15）:5608-5615.

［39］ Harashima C，Jacobowitz D M，Witta J，et al.Abnormal expression of the G-protein-activated inwardly rectifying potassium channel 2（GIRK2）in hippocampus，frontal cortex，and substantia nigra of Ts65Dn mouse:a model of Down syndrome［J］.J Comp Neurol，2006，494（5）:815-833.

［40］ Luscher C，Jan L Y，Stoffel M，et al.G protein-coupled inwardly rectifying K＋channels（GIRKs）mediate postsynaptic but not presynaptic transmitter actions in hippocampal neurons［J］.Neuron，1997，19（3）:687－695.

［41］ Dolphin A C.G protein modulation of voltage-gated calcium channels［J］.Pharmacol Rev，2003，55（4）:607-627.

［42］ Signorini S，Liao Y J，Duncan S A，et al.Normal cerebellar development but susceptibility to seizures in mice lacking G protein-coupled，inwardly rectifying K＋channel GIRK2［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，1997，94（3）:923-927.

（2014-12-26 收稿）

R329.251

10.3870／j.issn.1672-0741.2015.03.028

＊安徽省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目（No.2011SQRL083ZD，KJ2013B146），蚌埠醫(yī)學(xué)院科研項(xiàng)目（No.BY0907，BYKY1312，Bykf13A06）

楊 銳，女，1982年生，理學(xué)碩士，講師，E－mail:xzxyr＠sina.com

△通訊作者，Corresponding author，E-mail:xfenr＠163.com