摘要
目的：双孔域弱内向整流钾离子通道(Tandem of two pore domains in a weak inward rectifying K+channel,TWIK-1,又名K2P1)属于双孔钾通道家族，是从人类肾脏组织中克隆出的第一个双孔钾通道亚型，有研究表明，TWIK-1双孔钾通道在人心脏组织高表达,但有趣的是，TWIK-1双孔钾通道在小鼠以及大鼠的心脏组织不表达。并且在细胞外低钾条件下，TWIK-1双孔钾通道的离子选择性发生改变,从对钾离子具有高度选择性改变为通透钠离子,从而介导内向钠离子电流。尽管TWIK-1双孔钾通道在人心肌细胞高度表达，但其对心肌细胞在病理生理状态下的电生理特性的调控作用尚不明确。因此,本文旨在探讨细胞外低钾条件下，TWIK-1对心肌细胞静息膜电位的影响及其分子机制。 方法：构建重组表达人源TWIK-1双孔钾通道以及TWIK-1-T118I突变体通道的慢病毒载体。分别通过质粒转染和病毒转染的方法使中国仓鼠卵巢细胞（Chinese hamster ovary cells，CHO）和HL-1小鼠心肌细胞过表达TWIK-1双孔钾通道或TWIK-1-T118I突变体通道。构建携带人源TWIK-1双孔钾通道特异shRNA序列的慢病毒载体，通过慢病毒转导的方法敲减人源多能干细胞诱导分化的心肌细胞中（hiPSC-CMs）的TWIK-1基因。通过全细胞膜片钳记录各组细胞在细胞外正常钾（5.4mmol/L）以及低钾(2.7mmol/L）条件下的静息膜电位以及全细胞电流。 结果：全细胞电流钳结果显示，在细胞外2.7mmol/L钾条件下，hiPSC-CMs以及过表达TWIK-1双孔钾通道的CHO细胞或HL-1小鼠心肌细胞的静息膜电位呈现去极化；当细胞外液的钠离子被N-甲基-葡糖胺盐酸盐（N-Methyl-D-glucamine，NMDG）替换时，静息膜电位去极化现象消失；而过表达TWIK-1-T118I突变体通道的CHO细胞以及HL-1小鼠心肌细胞静息膜电位呈现超极化。敲减hiPSC-CMs的TWIK-1基因后，在细胞外2.7mmol/L钾条件下，发生静息膜电位去极化的细胞比例明显降低。全细胞电压钳结果显示,在细胞外2.7mmol/L钾条件下,在hiPSC-CMs以及过表达TWIK-1双孔通道的CHO细胞或HL-1小鼠心肌细胞可记录到内向阳离子电流，而当细胞外液的钠离子被NMDG替换时，该内向阳离子电流消失。 结论：在细胞外低钾条件下,TWIK-1双孔钾通道介导的内向钠离子电流能够引起心肌细胞静息膜电位发生去极化。
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