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| 編輯推薦： |
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心肌细胞离子通道的研究已近30年。从20世纪90年代后半期，由于离子通道基因突变导致的通道病，极大地推动了离子通道分子结构和功能关系的研究，从离子通道的合成、运输直到在膜上的安装，都与分子结构中一定的氨基酸残基有关。基因组的研究进展使人们对疾病情况下的离子通道重构有了深入的了解。离子通道是以大分子复合体的形式存在而发挥其正常作用。在某些通道病中，离子通道本身并无异常，只是与其结合的其他蛋白发生了突变，导致严重心律失常。本书不仅介绍了通道病的临床表现与治疗，而且介绍了它们的发病原理：分子结构的改变，离子流的变化，从而导致心律失常发生的机制。内容安排详略得当，文字言简意赅，颇具指导和参考价值。
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| 內容簡介： |
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《心肌细胞离子通道电生理学研究》系统介绍了心肌细胞离子通道学所包括的理论知识和相关的实验技术，内容包括离子通道领域各个方面重要的研究成果，并且对离子通道电生理学和膜片钳技术的最新进展进行了详细的介绍。本书具有较高的学术参考价值，适合在这一领域有一定经验的研究人员、研究生和中级以上临床医生阅读参考。
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| 關於作者： |
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孙娟，女，博士后，副主任医师，新疆医科大学第一附属医院心脏中心业务骨干，主持和承担多项国家自然科学基金青年基金、新疆维吾尔自治区科技厅科技援疆项目、新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题。
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| 目錄：
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目录
第一章细胞膜的结构和电活动 1
第一节细胞膜的结构概述 1
第二节细胞的电活动 2
一、膜的被动电学特性和电紧张电位 2
二、静息电位及其产生机制 3
三、动作电位及其产生机制 4
四、局部电位 5
五、可兴奋细胞及其兴奋性 5
第二章心肌细胞的生物电现象和生理特征 7
第一节正常心肌细胞的跨膜电位 8
一、静息电位 8
二、动作电位 9
第二节心肌细胞的电生理特性 12
第三节不同部位心肌细胞的跨膜电位及机理 20
一、心室肌细胞跨膜电位及其产生的机理 20
二、浦肯野细胞的跨膜电位及其产生机理 20
三、窦房结P细胞跨膜电位及其产生机理 21
第三章离子通道的细胞和分子电生理学 23
第一节离子通道发展研究历程 23
一、生物膜早期研究 23
二、离子通道经典研究时期 24
三、生物膜离子通道飞跃发展时期 24
第二节离子通道特征与分类 24
第三节离子通道生理功能 27
第四节作用于离子通道的药物 27
一、作用于钠通道的药物 27
二、作用于钾通道的药物 28
三、作用于钙通道的药物 28
第五节临床上调节离子通道的药物 29
一、钙通道及其阻滞药 30
二、电压依赖性钠通道的分类及阻滞剂 31
三、钾通道的分类、特点及调节药物 32
第六节心肌细胞离子通道 33
一、钙离子通道 33
二、钾离子通道 34
三、钠离子通道 36
四、Cl-通道 37
五、Na+Ca2+交换体 38
第七节离子通道的实验研究方法 38
一、电压钳技术 38
二、膜片钳技术 39
三、全自动膜片钳技术 40
四、穿孔膜片钳技术 40
第八节离子通道满足的基本物理化学定律 41
一、欧姆定律 41
二、能斯特方程 42
三、米氏动力学方程 43
第九节离子通道的理论研究方法 44
一、分子模拟方法 45
二、离子通道门控机制的理论研究方法 45
三、离子通道通透性的理论研究方法 46
第四章离子浓度对单一周期心肌细胞电生理的影响 49
第一节钾的影响 49
一、高血钾对心肌细胞电生理的影响 49
二、低血钾对心肌细胞电生理的影响 50
第二节钠的影响 51
一、高钠对心肌细胞电生理的影响 51
二、低钠对心肌细胞电生理的影响 52
第三节钙的影响 52
一、高钙对心肌细胞电生理的影响 52
二、低钙对心肌细胞电生理的影响 53
第五章心肌细胞钙通道及Ca2+循环 55
第一节钙通道的分类 55
第二节心肌细胞中的 Ca2+循环 56
一、L型钙通道 56
二、T型钙通道 56
三、钙释放通道 57
四、钙摄取通道 63
第三节心脏钙离子通道疾病 68
一、遗传相关性钙通道疾病 68
二、非遗传性钙通道疾病 70
第六章心肌细胞钠通道 76
第一节钠离子通道的分类和功能 76
第二节心脏钠离子通道病 81
一、遗传性钠离子通道病 81
二、非遗传性钠通道疾病 85
第七章心肌细胞钾通道 87
第一节钾离子通道的分类 87
第二节钾通道基因类型 88
第三节钾通道的结构 90
第四节钾离子通道的功能 93
第五节心脏钾离子通道疾病 94
一、遗传性钾通道疾病 95
二、非遗传性钾通道疾病 96
第八章心肌细胞离子通道与抗心律失常药物研究 103
一、钠通道的调节 104
一、钙通道的调节 104
一、钾通道的调节 105
第九章膜片钳技术 107
第一节膜片钳技术基本原理与特点 108
第二节膜片钳记录的几种形式 110
第三节膜片钳技术在心血管研究中的应用 112
第四节膜片钳实验过程 118
一、标本制备 118
二、电极制备 119
三、膜片钳实验系统 120
四、实验要求 120
五、进行实验，记录和分析数据 121
第十章心室肌细胞电生理异质性 123
第一节心室肌细胞电生理异质性的形成机制 125
第二节M细胞的电生理学特征及离子流基础 126
一、M细胞的电生理特征 126
二、M细胞电生理特性的离子流基础 127
第十一章心肌细胞电生理建模和电活动的离子机制 128
第十二章用于膜片钳记录的心肌细胞急性分离 133
第一节溶液的配制 133
第二节单个心肌细胞的分离技术 135
一、Langendorff灌流法分离犬心房肌细胞 135
二、Langendorff灌流法分离犬心室肌细胞 136
三、Bustamante两步酶解法分离心房肌和心室肌细胞 136
四、Langendorff灌流法分离大鼠心室肌细胞 137
五、新生大鼠心肌细胞分离 137
六、两步酶解法分离兔左室壁三层心肌细胞 138
附录离子通道学进展 139
第一节离子通道学研究的新技术 139
一、X射线晶体衍射技术在离子通道研究中的应用 139
二、核磁共振技术在离子通道研究中的应用 140
三、质谱、芯片技术和蛋白质组技术在离子通道研究中的
应用 140
四、高通量膜片钳系统的应用 141
五、单分子荧光技术和实时分光技术 142
六、离子通道研究中的生物纳米技术的应用 142
第二节利用生物物理学及结构学方法的高通量性
发现新的离子通道组分 143
第三节离子通道能否直接作为治疗靶点 143
第四节离子通道作为治疗靶点应注意的问题 144
第五节疾病与离子通道功能之间的关系 145
参考文献 146
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| 內容試閱：
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离子通道学进展
第一节 离子通道学研究的新技术
对离子通道学研究最具影响力的应该来自现有技术的提炼和精华，包括：细胞生物技术和影像技术，它们可以实时揭示离子通道的运动及锁定细胞膜的特殊粒子。X-射线晶体衍射技术atomic resolution、高通量膜片钳技术、质谱、芯片技术、蛋白质组技术、转基因技术、离子通道突变的重新设计等均对通道行为的研究有较大的影响。另电磁共振elec-tron paramagnetic resonance和核磁共振技术nuclearmagne-tic resonance及荧光技术也将在离子通道领域被应用。理论上，新技术影响通道研究应包括：① 电生理特征探讨；② 用于膜片钳的高通量检测仪器；③ 鉴别离子通道及其伴侣相互作用的基因；④ 人类通道单克隆抗体的研制；⑤ 通道结构和功能的关系等。
一、X-射线晶体衍射技术在离子通道研究中的应用
X-射线晶体图谱在离子通道研究中发挥了新作用。洛克非勒大学的麦金农通过在原子水平定义K+ 通道、Cl- 通道的选择性并研究了空间的晶体结构，从而揭示离子通道的门控机制。他们成功地晶体化通道膜蛋白，并揭示了细菌组织中的电压依赖性钾通道KvAP。Rees等则发现了小电导机械敏感通道的空间结构。这使我们可以更直接地研究结构与功能的关系及药物-通道相互作用。这些结构的发现为揭示许多重要通道功能提供了极其有用的方法。X-射线晶体衍射技术是使通道蛋白处于一种特殊的状态,利用X-射线晶体衍射图谱在原子水平研究通道蛋白的细微结构。
二、 核磁共振技术在离子通道研究中的应用
核磁共振图谱和X-射线晶体图谱在不久的将来将更加广泛地应用于真核细胞通道结构的研究。其理由是：① 核磁共振技术将有助于较大体积离子通道的研究，它将为离子通道结构的动力学研究提供有用的信息。离子通道亚稳态构像的相互转换可显示离子通道功能的特征。核磁共振图谱结合X-射线晶体图谱使我们实时地了解离子通道发挥功能时结构中每个原子构像改变的细节。② 技术上的突破将加大真核细胞离子通道结构的研究深度和广度，届时我们可以直接从新的结构角度探讨离子通道的生物学问题，如配体通道功能及通道调节时蛋白之间的相互作用。
三、质谱、芯片技术和蛋白质组技术在离子通道研究中的应用
质谱和芯片技术对离子通道的研究有重要影响。随着更敏感的光谱技术及现在应用的相关蛋白质谱、相关稀有蛋白质 low-abundance或组分资料基础应用，一个复杂的离子通道将被鉴定。芯片分析有助于特殊生理条件或病理状态时离子通道调节的基因学研究。如：利用芯片技术分析鉴定离子通道和转运体。应用质谱和蛋白质组分析生物液中的组分，在凝胶中鉴定或证实特殊离子通道亚基的存在。实时PCR技术可检测大量离子通道不同亚基的表达，并在细胞水平应用芯片技术加以确认。通道可以在细胞的不同周期及疾病状态下被表达。依赖细胞的周期、连接和发生，它们将产生不同的作用。已有大量的实例证明正常与疾病状态下通道的不同。特殊通道或特殊亚基的空间和瞬时分布的特征对于研究新的治疗手段非常重要。蛋白质组技术将揭示亚型的结构，以确定靶点。通道功能的状态依赖性即化合键的改变或信号的复杂调节可能是将来理解疾病的关键。通道基因的突变则与更完整的细胞信号结合起来,特别是与疾病显著相关的通道，如心力衰竭和猝死性心律失常、心房颤动等。疼痛过程包括细胞膜通道蛋白的上调和下调，研究表明这些调节随着疼痛状态而改变，我们应明确疼痛的复杂性。虽然还存在困难，但芯片和蛋白质组技术将能够以更直接的方式阐明这些复杂性。芯片技术应用的一个基本条件是单个细胞的mRNA和cDNA在扩增中部分发生偏离。应用激光显微解剖技术对于固定材料的单个细胞检测不能获得活体细胞的功能激活信息。它的优势是可精确界定局部通道的定位，以及功能物理反应与信号途径的关系。这可以通过研究通道表面细胞间不同蛋白的动态结合来实现，如蛋白激酶在磷酸化蛋白中的作用等。通道动态的锚定于细胞内蛋白骨架上，目前尚未完全理解蛋白的支架作用和功能，但已知后者提供支持和作用靶点，也具有调节功能。对于许多信号通路均有作用的新药不可能存在明确的固定靶点,如基因-蛋白激酶阻断剂。然而，对于受体通道基因统一的选择性将被研究，如GABA受体有4个跨膜区域（TM），研究在TM3和TM4之间细胞结构域的靶点药物。蛋白质组使得我们知道通道偶合时细胞间蛋白的细微嵌合模式和它们的功能及它们结合通道的确切位点。
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