鉀通道對人胎盤血管張力的調節作用

陳 瑾綜述，傅曉冬審校

（四川醫科大學附屬第一醫院婦產科，四川瀘州646000）

鉀通道對人胎盤血管張力的調節作用

陳 瑾綜述，傅曉冬審校

（四川醫科大學附屬第一醫院婦產科，四川瀘州646000）

鉀通道； 胎盤； 妊娠； 血管張力； 綜述

鉀通道是一個種類繁多、結構復雜、分布廣泛的多樣化蛋白家族，在多種血管內皮細胞和平滑肌細胞的生理活動中發揮著重要作用。目前隨著“離子通道病”研究的日益深入，胎盤血管鉀通道與某些妊娠并發癥的關系也逐漸引起了人們的關注。本文通過綜述相關研究進展，為鉀通道對胎盤血管張力的調控作用提供可能依據，從而更好地闡明胎盤血管相關異常妊娠的病理生理機制。

1 胎兒胎盤循環概述

胎盤是維持胎兒生長發育的重要器官，是母胎氣體及物質交換的主要場所。與體循環相比，胎兒胎盤循環存在幾點不同：（1）不受母體神經支配[1]；（2）是一種低阻力高流量循環[2]；（3）動脈血氧含量低，而靜脈血氧含量高[3]。人胎兒胎盤循環存在時間相對較短，在妊娠5周左右胎盤血管網絡形成，此時胎兒胎盤血液循環系統建立，終止于妊娠結束[4]。胎兒胎盤循環含有2條臍動脈，它們發出的各級分支即胎盤小動脈貫穿整個胎盤。這些胎盤小動脈的直徑在100 μm至2 mm，經過次級絨毛一再分支，越來越細，最終在絨毛小葉微血管末梢形成數目龐大的毛細血管袢進入三級絨毛。血液再通過一根臍靜脈回到胎兒體內[5]。

體循環血管的內皮細胞和平滑肌細胞通過相互作用來精細調節血管張力，從而使血管能夠應對周圍物理環境的改變和中樞神經的調配[6]。同樣在胎兒胎盤循環中，當器官灌注量驟然改變時，血流速度、氧分壓及相關因子濃度會隨之改變，胎盤血管內皮細胞及平滑肌細胞通過協調作用，保持血管張力的相對穩定，從而維持著正常的胎兒胎盤循環[4]。無論是在體循環還是在胎盤循環，這種對血管張力的調節機制都與鉀通道密不可分。目前關于鉀通道在血管功能方面的研究層出不窮，但其在胎兒胎盤循環方面的探索還相對匱乏。為數不多的胎盤絨毛葉灌注實驗和離體胎盤血管的研究對鉀通道的表達和活性進行了初步評價。而鉀通道特效激活劑及抑制劑應用的日益增多正在逐漸揭開胎盤血管鉀通道的神秘面紗。

2 鉀通道研究概述

2005年，國際藥理學聯合會（IUPHAR）發表了一系列關于鉀通道命名和分子相關性的綜述，簡明扼要地總結了目前人們對于這個離子通道超家族的認識[7]。鉀通道的4個α-亞基可以組成一個多元化聚體，其可因編碼蛋白的基因數目不同而結構各異。這個多聚體再經過翻譯后修飾而成的異源四聚體能變構為不同的通道亞型，再加之其每個α-亞基又可偶聯任何一個輔助相關蛋白（如β-亞基、磺脲類受體），從而使鉀通道基礎結構的多樣性更加復雜。這種“雜糅”亞基的能力也成就了細胞膜上鉀通道選擇性微孔結構的多樣性及對細胞膜電位不可忽視的影響能力。綜上，鉀通道能夠成為多種細胞的功能核心也不足為奇。

大量的鉀通道已經被證實可以在體循環[8]或肺循環[9-10]血管內皮細胞及平滑肌細胞上進行廣泛的功能性表達。有研究指出，鉀離子電流在很多體循環動脈的內皮依賴性超極化因子（EDHF）反應中扮演著至關重要的角色[11]。還有研究指出，在肺循環中鉀通道對缺氧的監測和反應起到基礎性作用[12]。在關于肺血管的研究中發現，一些鉀通道本身具有氧敏感性，或者它們通過活性氧（ROS）對通道動力學的影響而對氧分壓水平變化產生間接敏感性[9]。

在正常的血管功能中，鉀通道的表達發揮著重要的作用，一些文獻對鉀通道在血管活動中所扮演的角色進行了詳細的闡述[8]。但與其他循環相比，目前鉀通道在胎兒胎盤循環方面的研究相對較少，而主要針對關于胎盤血管鉀通道的表達和功能的研究就更是屈指可數。

3 胎盤血管鉀通道的單細胞電生理和組織表達

Guiet-Bara等[13]從胎盤的尿囊絨毛膜血管中分離出平滑肌細胞和內皮細胞。他們使用不同的特效鉀通道阻滯劑對分離出的胎盤血管平滑肌細胞進行預處理，觀察到了電壓依賴性鉀通道（KV），鈣激活鉀通道（KCa）和ATP敏感性鉀通道（KATP）各自對細胞膜電位所起的調節作用。他們在使用KATP通道抑制劑格列本脲（GLIB）后發現，KV和KCa通道在分離的胎盤血管內皮細胞上有顯著的功能性表達，而KATP卻沒有，說明GLIB對胎盤血管KATP也同樣有抑制作用。

Hampl等[14]也提供了相關證據來支持上述觀點，同時還對分離出的單個胎盤血管平滑肌細胞運用膜片鉗技術來證實缺氧會顯著降低KV的依賴性電流而不影響大電導鈣激活鉀通道（BKCa）或KATP。隨后Brereton等[15]利用全細胞膜片鉗技術記錄胎盤絨毛膜板動脈平滑肌細胞的鉀通道電流，他們發現，4-氨基吡啶（4AP）、四乙胺（TEA）、卡律布德蝎毒素（CTX）和伊比利亞蝎毒素（IbTX）可以減弱和阻斷全細胞電流，從而為其結論進一步提供了理論支持。另外，他們應用氯唑沙宗類似物1-EBIO（1-乙基-1，3-二氫-2H-苯并咪唑-2-酮，一種KCa激活劑）可以顯著增加胎盤平滑肌全細胞電流，而這一效應的消除和減弱分別由TRAM-34[一種高效選擇性的中電導型鈣依賴性鉀通道（IKCa）阻斷劑]和蜂毒明肽[apamin，一種高效選擇性的小電導型鈣依賴性鉀通道（SKCa）抑制劑]來實現。這些數據揭示了胎盤絨毛膜板動脈平滑肌細胞上IKCa和SKCa的存在[15]。

另外，Hampl等[14]不僅對相關的電生理數據進行歸納，還記錄了若干外周胎兒胎盤血管的鉀通道表達，其中包括BKCa和若干KV（1.5、2.1、3.1b）。Fyfe等[16]還在胎盤組織切片中的平滑肌細胞和內皮細胞上發現了KV9.3的表達。Brereton等[15]也同樣記錄到了BKCa電流，而且還進一步揭示了IKCa及SKCa3二者在分離出的單個胎盤絨毛膜板動脈平滑肌細胞和完整絨毛膜板動脈血管上都有表達。隨后胎盤動靜脈血管 KATP的成孔亞基KIR6.1和“漏鉀”的TASK-1[弱內向整流鉀通道（TWIK）相關的酸敏感二孔鉀通道]在mRNA水平的表達也得到確認[17-18]。通過上述研究情況來看，胎盤上表達的鉀通道種類很多，但目前還沒有一個可以比較全面地歸納和總結胎盤鉀通道表達的編目問世。所以不斷完善胎盤血管樹各級血管（內皮細胞與平滑肌細胞）的鉀通道表達數據，將會對目前文獻的不足做出一個極有價值的補充，其也許能夠揭示出鉀通道對胎盤血管功能的調控所起到的可能的機械作用。

4 利用胎盤絨毛葉灌注模型研究鉀通道對胎盤血管張力的影響

Hampl等[14]已經證實，缺氧對灌注的胎盤絨毛葉有升壓作用，而KV通道阻斷劑4AP的加入情況可以激發或抑制這種現象的發生。由此他們總結出，KV通道通過對胎盤基礎血管張力的積極調控，成為了參與胎盤血管反應性的重要一員，從而改變胎盤循環的氧合作用。

Bisseling等[19]也同意這一觀點，他們認為鉀通道是控制基礎血管張力的決定因素。4AP和GLIB（不包括apamin和CTX）能夠升高胎盤灌注壓，揭示出KV和KATP對胎盤血管張力的調控作用。另外研究發現，在妊娠合并糖尿病中，胎盤血管的KATP通道活性是受損的[19-20]。

5 利用離體胎盤血管研究鉀通道對胎盤血管張力的影響

有了上述胎盤灌注實驗的數據支持，Wareing等[21]發現，GLIB能夠抑制離體胎盤絨毛膜板動脈的激動劑誘導性收縮，揭示了胎盤血管KATP的存在。隨后吡那地爾（PIN）和KRN2391（有機硝酸鹽類的KATP通道開放劑）被發現可以降低離體胎盤血管的基礎張力，而PIN、KRN2391和克羅卡林（CROM）對預收縮血管也有顯著的舒張作用[18]。在離體胎盤血管反應活動中觀察到的降鈣素基因相關肽誘導性改變，其部分也是由KATP激活介導的[20]。這些發現都更加支持了KATP的激活作用能夠改變胎盤動靜脈血管張力的觀點。

目前通道異構體的數量繁多和“特異性異構體”KV通道調節劑的相對短缺都限制了對離體胎盤血管反應性中KV通道（其中一些被認為具有氧敏感性[10]）調控機制的研究。4AP是一個相對非特異性的KV通道阻斷劑，它的加入有效地提高了離體血管的基礎張力和激動劑誘導性的血管收縮作用[17-18]。現在發現，有更具特異性的異構體阻滯劑瑪格斑蝎毒素（MgTX，一種KV1.3通道阻斷劑）和非洲狼蛛毒素（ScTx1，一種KV2通道阻斷劑）可以增強絨毛膜板動脈的收縮，而能夠增強絨毛膜板靜脈收縮的異構體特異性阻滯劑僅有選擇性KV1.3通道阻斷劑correolide（COR）[22]，但其對血管基礎張力無影響。這些研究也發現了在激動劑誘導的胎盤血管收縮活動中KV1.2和（或）KV2.1主導動脈，而KV1.5主導靜脈。Mistry等[23]指出，KV7在絨毛血管組織中有低水平表達，使其他的4AP不敏感型KV7也相繼被發現。而Mills等[24]近期研究也發現，在KV7通道的激活可以有效地舒張預收縮的離體絨毛膜板動脈。

Sand等[17]研究發現，在CTX存在的情況下S-亞硝基-N-乙酰青霉胺（SNAP）對內皮素-1（ET-1）預收縮的胎盤動脈的舒張作用減弱，并且從中發現了胎盤血管功能性BKCa和IKCa通道的存在。Wareing等[18]在實驗中發現，鉀通道的孔道阻斷劑IbTX增強了激動劑（U46619）對胎盤動脈血管的收縮（但對血管基礎張力無影響）作用，而這一增強作用在胎盤靜脈上卻無體現。然而這一現象會因血管環浴槽中充氧量不同而出現不一致結果，現在尚無法解釋發生這種情況的原因。

目前，有關雙孔鉀通道活性的唯一有用證據也來自于Wareing等[18]的研究，他們通過RT-PCR和Western blotting方法驗證了離體胎盤動脈上TASK-1的表達及花生四烯酸乙醇胺（AEA）對基礎張力和激動劑誘導性收縮均有增強的作用。這些研究還不能確切地闡述TASK-1在調控胎盤血管反應性中所扮演的是何種角色，因為AEA也可以抑制KV1.2和KV1.5[22]，它的特異性并不高。

總之這些研究表明，胎盤血管存在一系列的鉀通道，并對正常的血管功能有著顯著作用。然而，這些研究的完整程度還遠遠不夠。KCa亞型的作用還需要進一步的論證闡述，比如包括利用急性酶分離出的單個細胞或培養細胞對內皮細胞與平滑肌細胞的KCa通道活性進行對比評估等研究。

6 胎盤血管鉀通道與異常妊娠的關系

根據以往研究得知，在慢性高血壓疾病中，鉀通道功能的改變會誘導血管平滑肌收縮增強[25]。臨床上使用彩色多普勒超聲對胎兒生長受限（FGR）病例進行檢測可以發現，臍動脈及胎兒胎盤循環的血流阻力增加[25]，這是否是由于FGR的鉀通道也發生了如同高血壓病例中的改變而導致的，目前尚不清楚。Wareing等[26]的初步試驗數據顯示，在FGR中胎盤靜脈的收縮增強，而動脈則不會。他們還注意到，4AP對FGR胎盤動靜脈的作用效果差，這說明FGR胎盤血管鉀通道活性基線在下移。究竟是鉀通道的改變導致疾病的發生還是疾病引起通道發生改變，這一因果關系還需進一步研究。由此對胎盤血管有強效擴張作用的KATP激活劑將會應運而生，其在病理妊娠胎盤血管方面的研究和應用勢必會引起學術界的巨大興趣。

從子癇前期（PE）病例的調查中得知，腺苷酸（adenosine）可以通過對KATP通道功能的修飾和一氧化氮的釋放來改變血管張力，而且腺苷酸被發現在PE的臍靜脈血中含量增加[27]，這可能是胎兒胎盤系統維持高流低阻型循環的一種生理反應。現在KATP通道調節劑雖然對血管有顯著的擴張作用，但其在妊娠相關疾病研究中的應用還未有記錄。

在FGR中ROS的產生更有可能是導致鉀通道活性異常的觸發器。ROS可以調節鉀通道的生理功能，是心血管疾病發生的誘導因素[12]。Mills等[28]指出，急、慢性ROS誘導性修飾反應可以出現在離體的胎盤血管反應活動中，所以這個類似的反應過程顯然也會發生于在體胎盤組織。Takagi等[29]指出，在FGR中ROS是增加的，而在PE中氧化應激反應是增強的，由此推測，增加的ROS應該能夠改變胎盤血管的鉀通道活性。但這一猜想目前還未得到證實。未來關于胎盤血管功能的研究應側重于以下2點：（1）驗證ROS的應用是否會改變病理胎盤鉀通道的反應；（2）評估藥物或膳食抗氧化劑治療是否能改變鉀通道的活性。可以說，將來關于FGR和PE的胎盤血管鉀通道調節劑的研究和應用會日益豐富完善。

7 結 語

與體循環和肺循環的研究相比，人們對人胎盤血流調節機制的了解還處于入門階段。影響胎盤血管活性的局部因素眾多，而其中缺氧被認為起到關鍵性作用。“缺氧性胎兒胎盤血管收縮（HFPV）”的觀點雖然已被提出，但還需進一步證實。胎盤上一些“氧敏感”鉀通道的存在，暗示了鉀通道在胎盤循環中對缺氧的監測和反應可能起到的作用，那么鉀通道是否是改變胎盤氧合狀態的主要傳感器也需要繼續探索。不同的鉀通道亞型對體循環的血管內皮與平滑肌之間相互作用的影響，也使作者考慮胎盤上是否存在類似機制來控制胎盤絨毛灌注。在以后的研究中，鉀通道是否是作為主要病原刺激因子在妊娠性疾病中發揮作用；鉀通道調節劑是否可以在胎盤血管阻力增加型妊娠性疾病中代表一種可行的治療策略；這些課題都值得各個擊破。相信隨著研究的深入，必將找到鉀通道、胎盤血管與妊娠性疾病之間的關鍵環節，為監測和治療妊娠相關疾病提供新方法和新思路。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.016

A

1009-5519（2015）22-3407-04

2015-10-09）

2014年四川省科學技術廳與瀘州市人民政府、瀘州醫學院聯合科研專項資金計劃項目（川科發計[2014]10號）。

陳瑾（1988-），女，四川安岳人，在讀碩士研究生，主要從事圍產醫學方面的研究；E-mail：758748954@qq.com。

傅曉冬（E-mail：dongerfu@163.com）。