人胃粘膜分泌钾的细胞机制以及和胃酸分泌相关的钾通道的鉴定及功能分析

"没有钾，就没有胃酸分泌"。动物试验研究表明，胃壁细胞钾通道的功能是分泌胃酸所必须的。不同种系胃壁细胞钾通道的表达和功能存在差异，而有关人胃壁细胞中钾通道的表达及其功能研究甚少。我们前期已经研究了电压调节性钾通道KCNQ1和内向整流钾通道Kir4.1在大鼠和兔胃壁细胞中的亚细胞定位和位移，以及在小鼠胃酸分泌中的生理功能。在本项目中，我们将利用丰富的临床资源，通过Ussing Chamber、细胞内pH测定、siRNA等实验技术，分析人胃粘膜壁细胞中钾通道KCNQ1、KCNE2、Kir1.1、Kir2.1、Kir4.1、Kir4.2和Kir5.1的表达、分布和定位，鉴定胃壁细胞分泌钾的通道，并进一步研究与胃酸分泌相关的钾通道功能。这对于阐明人胃壁细胞分泌钾的细胞机制，明确与人的胃酸分泌相关的钾通道及其功能有重要的生理意义，并且为研制改善胃酸分泌能力的药物提供新思路和理论依据。

不同种系胃壁细胞钾通道的表达和功能存在差异，而有关人胃壁细胞中钾通道的表达及其功能研究甚少。在本项目中，我们围绕钾通道在人胃酸分泌中的生理功能开展研究，获得以下研究结果：(1)利用丰富的临床资源，首次建立了Ussing Chamber实验测定人胃粘膜酸分泌的方法，使用Forskolin作为刺激剂，观察了正常人胃粘膜胃酸分泌的情况；(2)测定了钾通道KCNQ1、Kir1.1、Kir2.1、Kir4.1、Kir4.2和Kir5.1在人的胃体粘膜组织中的表达，发现六个钾通道均有表达，其中Kir4.1和KCNQ1表达丰度最高；(3)免疫组化技术分析了上述钾通道在人胃粘膜组织中位置及分布；(4)选取人胃粘膜上皮细胞株GES-1，免疫荧光技术确定了H+/K+-ATPase在细胞中的分布，从而推断该细胞株含有胃壁细胞，进一步分析了各钾通道在细胞中的定位，钾通道与H+/K+-ATPase共表达于胞膜和胞浆中；(5)综合初步实验结果，我们认为KCNQ1与Kir4.1钾通道与胃酸分泌关系较为密切，我们探究KCNQ1通道和Kir通道分别阻断对Forskolin激活的人GES-1细胞胞内pH的变化及pH值的恢复能力的影响，发现在阻断Kir通道后，胞内pH改变及恢复能力显著减弱；(6)我们进而研究siRNA技术抑制Kir4.1表达后人GES-1细胞胞内pH的变化及pH值的恢复能力的改变，发现Kir4.1沉默后，胞内pH改变及恢复能力显著减弱，进一步证实了Kir4.1通道与胃酸分泌密切相关。从该项目的研究，我们可以得出结论：在人的胃粘膜的壁细胞有钾通道KCNQ1、Kir1.1、Kir2.1、Kir4.1、Kir4.2和Kir5.1的表达，钾通道Kir4.1参与了胃粘膜的胃酸分泌，提示钾通道在胃粘膜胃酸的分泌中有重要的作用。该研究表明了钾通道在胃粘膜胃酸分泌中的生理意义，阐明了参与人的胃粘膜细胞胃酸分泌的钾通道，也为在酸相关性疾病治疗中胃酸分泌的抑制提供了新的靶点。