Заболевания, вызванные дисфункцией ионных каналов или связанных с ними белков
Медицинское состояние
Каналопатии — это группа заболеваний, вызванных дисфункцией субъединиц ионных каналов или их взаимодействующих белков . Эти заболевания могут быть унаследованы или приобретены другими расстройствами, лекарствами или токсинами. Мутации в генах , кодирующих ионные каналы , которые нарушают функцию каналов, являются наиболее распространенной причиной каналопатий. [1] Существует более 400 генов, кодирующих ионные каналы, которые встречаются во всех типах клеток человека и участвуют почти во всех физиологических процессах. [2] Каждый тип канала представляет собой мультимерный комплекс субъединиц, кодируемых рядом генов. В зависимости от того, где происходит мутация , она может влиять на стробирование, проводимость, ионную селективность или передачу сигнала канала.
Каналопатии можно классифицировать на основе системы органов, с которой они связаны. В сердечно-сосудистой системе электрический импульс, необходимый для каждого сердечного сокращения, становится возможным благодаря электрохимическому градиенту каждой сердечной клетки. Поскольку сердцебиение зависит от правильного движения ионов через поверхностную мембрану, сердечные каналопатии составляют ключевую группу сердечных заболеваний. [3] Синдром удлиненного интервала QT , наиболее распространенная форма сердечной каналопатии, характеризуется удлиненной реполяризацией желудочков, предрасполагающей к высокому риску желудочковых тахиаритмий (например, torsade de pointes), обмороков и внезапной сердечной смерти. [1]
Каналопатии скелетных мышц человека включают гипер- и гипокалиемический (высокая и низкая концентрация калия в крови) периодический паралич , врожденную миотонию и врожденную парамиотонию .
Каналопатии, затрагивающие синаптическую функцию, являются разновидностью синаптопатии .
Причины
Генетический тип
Мутации в генах, кодирующих ионные каналы, которые вызывают дефекты в функционировании каналов, являются наиболее распространенной причиной каналопатий. [1]
Приобретенный тип
Приобретенные каналопатии вызываются приобретенными расстройствами, употреблением наркотиков, токсинами и т. д. [1]
Типы
Типы, представленные в следующей таблице, являются общепринятыми. [ кем? ] [ необходима ссылка ] Каналопатии, которые в настоящее время изучаются, такие как калиевый канал Kir4.1 при рассеянном склерозе , не включены.
Ионные каналы против ионных насосов
И каналы , и насосы являются переносчиками ионов, которые перемещают ионы через мембраны. Каналы перемещают ионы быстро, посредством пассивного транспорта , вниз по электрическим и концентрационным градиентам (движение «вниз»); тогда как насосы перемещают ионы медленно, посредством активного транспорта , создавая градиенты (движение «вверх»). [10] Исторически разница между ними казалась очевидной; однако недавние исследования показали, что в некоторых переносчиках ионов не всегда ясно, функционирует ли он как канал или как насос. [10]
Заболевания, связанные с ионными насосами, могут вызывать симптомы, похожие на каналопатии, поскольку обе они связаны с движением ионов через мембраны. Болезнь Броди (также известная как миопатия Броди) включает симптомы, похожие на врожденную миотонию , включая мышечную скованность и спазмы после начала упражнений (задержка мышечной релаксации). Однако это псевдомиотония, поскольку у людей с болезнью Броди нормальная ЭМГ . [11]
Из-за схожих симптомов, разные гены как каналов, так и насосов могут быть связаны с одним и тем же заболеванием. Например, полимикрогирия была связана с геном канала SCN3A [12] и геном насоса ATP1A3 , [6] среди других генов, которые не являются ионными транспортерами. [13]
Смотрите также
Ссылки
- ^ abcd Kim JB (январь 2014). «Каналопатии». Корейский журнал педиатрии . 57 (1): 1–18. doi : 10.3345/kjp.2014.57.1.1. PMC 3935107. PMID 24578711.
- ^ Имбричи П., Лиантонио А., Камерино Г. М., Де Беллис М., Камерино С., Меле А. и др. (2016-05-10). «Терапевтические подходы к генетическим ионным каналопатиям и перспективы в открытии лекарств». Frontiers in Pharmacology . 7 : 121. doi : 10.3389/fphar.2016.00121 . PMC 4861771. PMID 27242528.
- ^ Марбан Э (январь 2002 г.). «Сердечные каналопатии». Природа . 415 (6868): 213–218. Бибкод : 2002Natur.415..213M. дои : 10.1038/415213a. PMID 11805845. S2CID 4419017.
- ^ Vargas-Alarcon G, Alvarez-Leon E, Fragoso JM, Vargas A, Martinez A, Vallejo M, Martinez-Lavin M (февраль 2012 г.). "Полиморфизм натриевых каналов задних корешковых ганглиев, кодируемый геном SCN9A, связанный с тяжелой фибромиалгией". BMC Musculoskeletal Disorders . 13 : 23. doi : 10.1186/1471-2474-13-23 . PMC 3310736. PMID 22348792 .
- ^ Смит RS, Кенни CJ, Ганеш V, Джанг A, Боргес-Монрой R, Партлоу JN и др. (сентябрь 2018 г.). «Регуляция натриевого канала SCN3A (NaV1.3) в формировании складок коры головного мозга человека и развитии оральной моторики». Neuron . 99 (5): 905–913.e7. doi :10.1016/j.neuron.2018.07.052. PMC 6226006 . PMID 30146301.
- ^ ab Smith RS, Florio M, Akula SK, Neil JE, Wang Y, Hill RS и др. (июнь 2021 г.). «Ранняя роль Na+,K+-АТФазы (ATP1A3) в развитии мозга». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 118 (25): e2023333118. Bibcode : 2021PNAS..11823333S. doi : 10.1073/pnas.2023333118 . PMC 8237684. PMID 34161264 .
- ^ Simons C, Rash LD, Crawford J, Ma L, Cristofori-Armstrong B, Miller D и др. (январь 2015 г.). «Мутации в гене потенциалзависимого калиевого канала KCNH1 вызывают синдром Темпл-Барайтсера и эпилепсию». Nature Genetics . 47 (1): 73–77. doi :10.1038/ng.3153. PMID 25420144. S2CID 52799681.
- ^ Хантер Дж. В., Мосс А. Дж. (январь 2009 г.). «Припадки и аритмии: различные фенотипы общей каналопатии?». Неврология . 72 (3): 208–209. doi : 10.1212/01.wnl.0000339490.98283.c5. PMID 19153369. S2CID 207103822.
- ^ Mulley JC, Scheffer IE, Petrou S, Berkovic SF (апрель 2003 г.). «Каналопатии как генетическая причина эпилепсии». Current Opinion in Neurology . 16 (2): 171–176. doi :10.1097/00019052-200304000-00009. PMID 12644745. S2CID 40441842.
- ^ ab Gadsby, David C. (май 2009 г.). «Ионные каналы против ионных насосов: принципиальное различие». Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 10 (5): 344–352. doi :10.1038/nrm2668. ISSN 1471-0080. PMC 2742554. PMID 19339978 .
- ^ Браз, Луис; Соарес-Дос-Рейс, Рикардо; Сибра, Мафальда; Сильвейра, Фернандо; Гимарайнш, Жоана (октябрь 2019 г.). «Болезнь Броди: когда миотония – это не миотония». Практическая неврология . 19 (5): 417–419. doi : 10.1136/practneurol-2019-002224. ISSN 1474-7766. PMID 30996034. S2CID 122401141.
- ^ Смит, Ричард С.; Кенни, Коннор Дж.; Ганеш, Виджай; Джанг, Ахрам; Борхес-Монрой, Ребека; Партлоу, Дженнифер Н.; Хилл, Р. Шон; Шин, Тэхван; Чен, Аллен Ю.; Доан, Райан Н.; Анттонен, Анна-Кайса; Игнатиус, Яакко; Медне, Ливия; Бённеманн, Карстен Г.; Хехт, Джонатан Л. (2018-09-05). "Регуляция натриевого канала SCN3A (NaV1.3) в формировании складок коры головного мозга человека и развитии оральной моторики". Neuron . 99 (5): 905–913.e7. doi :10.1016/j.neuron.2018.07.052. ISSN 0896-6273. PMC 6226006. PMID 30146301 .
- ^ Stutterd, Chloe A.; Leventer, Richard J. (июнь 2014 г.). «Полимикрогирия: распространенная и гетерогенная аномалия развития коры». Американский журнал медицинской генетики. Часть C, Семинары по медицинской генетике . 166C (2): 227–239. doi :10.1002/ajmg.c.31399. ISSN 1552-4876. PMID 24888723. S2CID 24534275.
Библиография
- Song YW, Kim SJ, Heo TH, Kim MH, Kim JB (декабрь 2012 г.). «Нормокалиемический периодический паралич не является отдельным заболеванием». Muscle & Nerve . 46 (6): 914–916. doi :10.1002/mus.23441. PMID 22926674. S2CID 43821573.
Внешние ссылки
ВИДЕО Просмотр каналов в педиатрии, доктор медицины Карл Э. Стафстром в Учебном центре медицинских наук Висконсинского университета в Мадисоне.
- «Лаборатория Вайса». Лаборатория Вайса исследует молекулярные и клеточные механизмы, лежащие в основе заболеваний человека, вызванных дисфункцией ионных каналов .
- Фонд каналопатии - Фонд заболеваний ионных каналов
- Фонд муковисцидоза
- Сеть клинических исследований редких заболеваний