AMPK介导瘦素调控海马CA1区神经元BK通道电流及其在神经元兴奋性中的代谢整合机制

本研究发现AMP活化蛋白激酶（AMPK）作为关键能量传感器，通过调控大电导钙激活钾通道（BK-channel）介导瘦素（leptin）对海马CA1区锥体神经元兴奋性的调节。研究揭示AMPK激活剂AICAR抑制BK电流，而抑制剂Compound C增强其活性，且AMPK可逆转瘦素对BK通道的增强效应。该机制为代谢信号与神经元活动耦合提供了新见解，对认知功能与神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）研究具有重要意义。

　　

Highlight

钙离子通过BK通道介导电压门控钾电流的调节及其被IbTx和Pax抑制

为评估细胞内钙浓度升高（1 μM）对钙敏感BK通道介导的钾电流幅值和电压依赖性特性的影响，我们进行了电生理记录。通过改变细胞内钙浓度（图1A-B）并使用特异性阻断剂伊比毒素（IbTx）（图1F）和帕西林（Pax）（图1G）来分离BK通道。

首先比较静息钙水平与升高钙水平下的钾电流幅值。升高细胞内钙显著增强BK通道电压敏感性，使其在更负电位被激活（图1C-E）。IbTx和Pax处理均有效抑制钙增强的钾电流（图1F-G），证实BK通道的主导作用。

讨论

BK通道功能的核心在于其对细胞内钙浓度的强依赖性。不同电压下的显著差异点正是钙效应预期产生最大作用的位置。细胞内钙升高减少了激活BK通道所需的去极化程度，因此显著增强BK通道电压敏感性并促进其在更负电位激活（图2A-B）。这种钙依赖性调节为代谢信号（如AMPK和瘦素）整合到神经元兴奋性调控提供了分子基础。

作者贡献声明

Ricardo Esquivel-Garcia： 方法建立、实验操作、数据分析、数据管理。Jorge Bravo-Martinez： 方法建立、数据分析、概念设计。Karina Bermeo： 初稿撰写、数据分析。Isabel Arenas： 文稿审阅与编辑。David E. Garcia： 文稿审阅与编辑、初稿撰写、项目指导、资金获取、概念设计。

利益冲突声明

作者声明不存在任何财务或其他方面的利益冲突。

致谢

Ricardo Esquivel-Garcia是墨西哥国立自治大学（UNAM）生物化学科学与技术硕士博士项目（MDCBQ）的博士生，并获得墨西哥国家科学技术委员会（CONAHCyT）奖学金（788623）支持。本研究由UNAM-DGAPA-PAPIIT基金（IN200622）和CONAHCyT基金（255635）资助，DEG还获得德国亚历山大·冯·洪堡基金会支持。感谢Gustavo Díaz提供的软件支持。