大电导钙激活钾（BK）通道调节小鼠对 CO2/pH 的呼吸、代谢和行为反应

《The Journal of Physiology》：Large-conductance calcium-activated potassium (BK) channels regulate respiratory, metabolic and behavioural responses to CO2/pH in mice

　　

摘要

大电导Ca²⁺激活型K⁺（BK）通道调节各生理系统的兴奋性，BK通道病会导致神经发育迟缓、认知障碍和脑结构畸形。已有研究表明，CO₂/pH化学敏感神经元的放电频率反应可被BK通道的活性所调节，其作用类似于化学敏感反应的"制动系统"。因此，本研究旨在探讨BK通道在常碳酸血症和高碳酸血症条件下野生型（Slo1^+/+）和BK通道基因敲除（Slo1^?/?）双性别小鼠出生后发育过程中对通气、代谢和行为反应的作用。此外，还研究了双性别Slo1^+/+和Slo1^?/?小鼠蓝斑（LC）神经元的电生理特性和化学敏感性。我们的数据显示，Slo1^?/?小鼠表现出多种呼吸和行为表型的改变。在双性别中，Slo1^?/?动物经历更高的呼吸暂停事件发生率：雌性表现出更多的自发性呼吸暂停，而雄性则表现出更多的叹息后呼吸暂停和叹息。此外，Slo1^?/?雄性还表现出夸张的咀嚼反射。在行为方面，与野生型雌鼠相比，Slo1^?/?雌鼠在旷场实验中外周区域停留时间减少，而在中心区域停留时间增加。在进行恐慌诱导的20% CO₂挑战期间，双性别均表现出防御反应减少，包括逃避跳跃次数减少。最后，与对照组相比，Slo1^?/?雄性小鼠的LC神经元表现出增强的CO₂化学敏感性反应。这些发现表明，BK通道的缺失以年龄和性别依赖的方式破坏了呼吸稳定性，改变了行为反应并增强了中枢CO₂化学敏感性。

关键点

• BK通道的缺失会增加出生后发育过程中呼吸变异性和呼吸暂停事件的发生。
• BK通道的缺失以性别依赖的方式导致出生后发育过程中高碳酸血症通气反应增强。
• BK通道的缺失会减少恐慌发作诱导时的恐慌样行为反应。
• 在雄性小鼠中，缺乏BK通道的LC神经元表现出增强的CO₂化学敏感性。

数据可用性声明

支持本研究所有发现的数据均可在提出合理请求后向L.H.G.获取。