孟鲁司特能够激活含有β4亚单位的钾离子通道（BK通道），并作为一种药物工具用于降低海马区的兴奋性。

《Pharmacological Research》：Montelukast activates β4-containing BK channels and emerges as a pharmacological tool to reduce hippocampal excitability

　　

大电导钙激活钾（BK）通道是神经元兴奋性的关键调节因子，并与多种癫痫综合征有关。其功能多样性源于成孔α-亚基与辅助β亚基的共同组装，其中β4在中枢神经系统特定区域（包括海马齿状回颗粒细胞（DGGCs））高表达。在此，研究人员确定孟鲁司特（MTK）——一种临床批准的半胱氨酰白三烯受体拮抗剂——为大电导钙激活钾（BK）通道的直接激活剂，且在β1和β4亚基存在下效力显著增强。MTK在亚微摩尔浓度下发挥作用，通过改变孔域的能量学促进通道开放，该过程不依赖于电压传感器激活或钙离子结合至胞质门控环。在小鼠海马切片中，MTK通过降低输入电阻和增强后超极化（AHP）减少了DGGCs的内在兴奋性，这些效应可被BK通道阻滞剂紫杉醇（paxilline）完全逆转。使用生理性DGGCs动作电位电压波形进行的实验证实，MTK增强了α/β4通道的阈下和诱发的BK电流作为选择性靶点。总之，这些发现表明，除了已知的抗炎特性外，MTK可能通过直接激活BK通道调节神经兴奋性，为抑制癫痫发作提供了一种新的治疗策略。

该研究针对癫痫治疗中约三分之一患者无法获得持续无发作缓解的现状，聚焦于大电导钙激活钾（BK）通道及其辅助亚基β4在调节海马齿状回颗粒细胞（DGGCs）兴奋性中的关键作用。由于BK通道的α-亚基单独或与不同β-亚基组合可产生多样化的药理学特性，研究人员旨在从临床批准药物中发现对含β4亚基的BK通道具有特异性的激活剂，以探索新的抗癫痫机制。

研究人员通过将孟鲁司特（MTK）应用于异源表达系统和原代海马组织，揭示了其作为BK通道直接激活剂的新型药理特性。研究结果表明，MTK能够选择性地增强含β4亚基的BK通道活性，并通过稳定通道开放状态减少海马神经元的过度兴奋。这一发现不仅拓展了MTK已知的药物作用谱，也为针对特定BK通道亚型进行癫痫干预提供了新的化学工具和理论依据。该研究成果已发表于《Pharmacological Research》。

关键技术方法

研究主要采用全细胞膜片钳和细胞内膜片钳技术记录HEK 293细胞和非洲爪蟾卵母细胞中重组BK通道的电流变化；利用动态钳技术模拟齿状回颗粒细胞的动作电位波形以评估生理相关性；通过构建浓度-反应曲线和玻尔兹曼拟合分析通道的电压依赖性门控特性；采用单通道记录分析开放概率（Po）及平均开放/关闭时间；使用野生型C57BL/6小鼠海马切片进行电流钳记录，量化神经元兴奋性指标如输入电阻、放电频率及后超极化幅度；结合Horrigan-Aldrich模型对门控能学进行定量分析。

研究结果

3.1. Montelukast potentiates recombinant BK channel activity in a β-subunit-dependent manner

通过在HEK293细胞中异源表达不同组合的BKα-亚基与β-亚基（β1、β2IR、β3、β4），研究人员发现MTK对通道活性的增强作用具有显著的β-亚基依赖性。在α-亚基单独表达或含有β2IR、β3亚基时，MTK仅引起微弱的电流增加；而在α/β1和α/β4复合物中，即使在0.1 μM的低浓度下也能观察到显著的剂量依赖性电流增强和激活曲线左移，表明MTK的药理敏感性强烈依赖于β-亚基环境。

3.2. Montelukast activation of BKα/β4 channels is concentration-dependent and is characterized by significant changes in deactivation kinetics

针对BKα/β4通道的浓度-反应曲线显示，MTK的半数有效浓度（EC₅₀）为0.19 μM。动力学分析进一步揭示，MTK显著减慢了通道的去激活时间常数，而对激活速率无影响，这表明MTK通过稳定通道的开放状态来促进其活性。

3.3. Montelukast directly enhances intrinsic gating of BKα/β4 channels in the absence of Ca²⁺and without voltage-sensor activation

在无钙（5 mM EGTA）及超极化电位（-120至-40 mV）条件下，研究人员排除了电压传感器域（VSD）和钙感应域（CSD）的影响。单通道记录显示，MTK显著提高了通道的开放概率（Po），延长了平均开放时间（MOT）并缩短了平均关闭时间（MCT），且未改变单通道电导。这证实了MTK直接作用于孔道域（PD）的门控机制，降低了通道开放的能垒。

3.4. Montelukast enhances BKα/β4 activity independently of Ca²⁺binding and Ca²⁺-sensor occupancy

在不同细胞内钙离子浓度（0至30 μM）下，MTK均能诱导BKα/β4通道激活曲线的左移。虽然随着钙浓度的增加，MTK的增强效应有所减弱，但其并未改变通道对钙离子的表观亲和力（EC₅₀）或希尔系数。这说明MTK的作用独立于CSD的占据状态，且不干扰钙离子的结合能学。

3.5. Montelukast modulates BK channel gating without altering voltage-sensor function

通过记录非洲爪蟾卵母细胞膜上的门控电流（I_G），研究发现MTK对BKα或BKα/β4通道的电压传感器电荷移动（Q/Q_max-V关系）没有影响，即不改变电压传感器的激活特性。然而，基于Horrigan-Aldrich模型的拟合分析表明，MTK降低了孔域与电压传感器之间的变构耦合因子（D），揭示了其调节电压依赖性的独特机制。

3.6. Montelukast reduces neuronal excitability in hippocampal dentate gyrus granule cells through BK channel activation

在小鼠海马DGGCs的电流钳记录中，1 μM MTK处理30分钟后显著降低了由去极化电流注入引发的动作电位发放频率，并增加了触发首个动作电位所需的阈值（rheobase）。同时，MTK降低了输入电阻并增大了后超极化（AHP）幅度。所有这些电生理改变均可被BK通道特异性阻滞剂紫杉醇（paxilline）完全阻断，确证了MTK通过激活内源性BK通道抑制神经元兴奋性。

3.7. Montelukast enhances BK channel activation at subthreshold voltages and during the action potential only in the presence of β4 auxiliary subunit

利用从DGGCs记录的生理性动作电位波形作为电压指令，研究人员发现MTK仅在表达α/β4复合物的HEK细胞中显著增强了阈下稳态电流（Iss）和动作电位期间的诱发电流面积。这解释了其在神经元水平观察到的输入电阻下降和复极化加速现象，确立了β4亚基在生理相关电压动态下对MTK敏感性的必要性。

讨论与结论总结

研究人员在讨论中指出，MTK作为一种CysLT受体拮抗剂，被发现可直接激活BK通道，且对含β1和β4辅助亚基的通道具有显著增强的效力。这种基于亚基的依赖型调节赋予了其基于通道组成的官能团选择性。机制研究表明，MTK主要通过靶向孔域（PD）来增强通道开放，而不受电压传感器域（VSD）激活或钙离子结合至胞质门控环（CSD）的影响。这使得MTK能够在独立于细胞内钙离子浓度的情况下促进通道激活。

在原代齿状回颗粒细胞（DGGCs）中，MTK通过降低输入电阻和增加AHP幅度减少了神经元放电，这一过程完全依赖于BK通道。此外，在动作电位波形刺激下，MTK仅在β4存在时增加了阈下BK电流，支持了这种调节在生理学上的相关性。研究人员推测，MTK的亲脂性使其能够进入α/β4界面，通过与孔螺旋和S6段邻近的跨膜结构域发挥作用。鉴于BK通道功能障碍与多种癫痫综合征相关，且β4亚基在海马兴奋性调控中的重要性，MTK被确立为第一个直接且选择性增强BK α/β4通道的临床批准药物。这不仅证实了开发针对特定β-亚基的药理学策略的可行性，也为抑制癫痫发作及相关神经疾病提供了新的治疗契机。