2020年10月12日

影响神经冲动的新机制

瑞典Linköping大学的研究人员发现了一种新的机制，物质可以打开某种类型的离子通道，从而调节神经冲动。该研究在科学期刊上发表pnas.，确定了影响离子通道各功能部分之间耦合的一大类物质。这一发现可能有助于未来药物的开发。

被称为神经冲动在我们体内以闪电般的速度不断传播。它们是大脑活动的基础:它们对保持心脏跳动是必要的;它们对任何形式的运动以及我们通过感官对周围世界的体验都至关重要。当带电离子通过包围细胞的细胞膜上的通道时，这些神经冲动就产生了。

一些离子通道在神经系统中起到加速器的作用，增加神经信号，而另一些离子通道则起到刹车的作用。药物可以打开或关闭离子通道，对神经信号的影响取决于药物影响的是哪个离子通道。例如，局部麻醉通过阻断某些离子通道来减少疼痛体验。在这方面已经做了很多研究物质它可以关闭离子通道，但人们对打开离子通道的物质所知相对较少。对癫痫病、心律不齐和慢性疼痛等病症的治疗是不足的。这就是为什么Fredrik Elinder和他的同事们试图识别分子，然后设计对不同类型的离子通道有明确影响的特定分子。

在新的研究中，科学家们使用了高通量实验室技术研究了10,000分子在生命实验室科学中的化学物质库中的影响。

“高吞吐量筛选技术长期以来在制药行业中使用，但在学术研究方面具有很好的新增功能。该制药业从一个非常具体的问题开始，正在寻找可以针对特定疾病的物质。相比之下，我们利用该技术寻求一个极度开放的问题的答案，并且答案令人惊讶，“林雪平大学的生物医学与临床科学系教授弗雷德里克·埃尔德尔说。

离子通道由两部分组成。允许离子通过的通道或孔在中心。在该频道周围是称为电压传感器的组件，可感测神经电池的电压。建立了瞄准渠道的药物，例如局部麻醉剂，阻挡孔，但刘研究人员正在寻求其他方法来通过影响打开和关闭孔的机构的其他部分来精细调整离子通道的功能。在本研究中，他们寻求影响允许钾离子通过的离子通道的物质，以特定方式打开钾通道。为此，它们使用了专门设计的离子通道，它们在其中测试了图书馆中的所有物质。

他们研究了10,000种物质，它们可以从中鉴定具有非常相似的结构的247个分子 - 有趣的是，类似于抗凝药物华法林的结构。

科学家们之前研究过树脂酸，它能保持通道处于开放状态。研究人员认为，他们可以利用这种特殊设计的离子通道找到与树脂中发现的功能相同的物质。但当他们更详细地研究这些物质时，他们意识到这些物质的作用机制完全不同。

“我们发现，具有华法林的结构的新类物质与离子通道上的完全不同的地方绑定：它们在离子通道的侧面作用在朝向电池的侧面上，其中两个部分之间的耦合离子通道位于其有效位置，又将通道保持开放。这对我们来说这是一个巨大的惊喜。据我所知，没有被证明没有其他物质对电压传感器之间的耦合作用。毛孔，“弗雷德里克·埃尔德尔说。

研究人员希望，新的结合位点的发现可以为开发对特定离子通道具有特定作用的定制物质奠定基础。下一步将是找出这些物质作用于哪个通道。这应该会给我们一些线索，告诉我们哪些疾病可以用影响人体健康的药物来治疗离子渠道。