缝隙连接小体对胚胎干细胞增殖分化调节机制的研究进展
胚胎干细胞的分化和再生能力控制
胚胎干细胞的分化和再生能力控制胚胎干细胞是一类来源于胚胎的未分化细胞，具有极高的分化潜能和再生能力，可以分化成任何类型的细胞，并在生物体内进行组织修复和再生。
然而，胚胎干细胞的分化和再生能力受到一系列的控制因素的影响，包括细胞因子、基因表达、细胞周期等等。
本文将从这些方面探讨胚胎干细胞的分化和再生能力控制。
细胞因子调控胚胎干细胞分化和再生能力胚胎干细胞的分化和再生能力主要受到多种细胞因子的调控。
这些细胞因子可以是来自胚胎微环境的自身细胞因子，也可以是来源于体外添加的外源性细胞因子。
细胞因子通过与胚胎干细胞表面受体发生结合，激发内吞作用，继而启动一系列下游信号转导途径，促进细胞分化和再生。
典型的自身细胞因子包括胶质瘤衍生生长因子（GDNF）、基本成纤维细胞生长因子（bFGF）、血管内皮生长因子（VEGF）等。
这些细胞因子能够激活多种信号传递途径，包括MEK/ERK、PI3K/AKT等等，促进胚胎干细胞的分化和再生。
而外源性细胞因子包括人类造血细胞生长因子、胰岛素样生长因子等等，同样能够调控胚胎干细胞的分化和再生。
基因表达调控胚胎干细胞分化和再生能力胚胎干细胞的基因表达调控是胚胎干细胞分化和再生能力的重要控制因素。
胚胎干细胞主要表达一系列的转录因子和调控因子，包括Oct4、Sox2、Nanog等。
这些基因能够调控胚胎干细胞的细胞命运，维持胚胎干细胞的特殊状态和未分化状态。
其中Oct4被认为是胚胎干细胞存在的必要条件之一。
Oct4能够调控多种胚胎干细胞特异性基因的表达，例如Nanog、Sox2等。
同时，Oct4也能够抑制多种分化相关基因的表达，包括Mesoderm Posterior 1、荧光素乙酸酰基转移酶等等。
通过这些调控机制，Oct4能够促进胚胎干细胞的分化和再生。
细胞周期调控胚胎干细胞分化和再生能力细胞周期调控机制也是胚胎干细胞分化和再生的重要因素。
细胞周期包括分裂期、中期、G1期、S期等等，可以分为G1/S/G2/M四个时期。
中枢神经系统内缝隙连接的研究进展
中枢神经系统内缝隙连接的研究进展林敏;伍丽娜;胡晓松;李帅【摘要】缝隙连接是介导相邻细胞间交流的直接通道，缝隙连接结构和功能的异常与中枢神经系统疾病的发生、发展关系密切。
研究中枢神经系统内的缝隙连接可能为中枢神经系统疾病的治疗开拓新靶点。
%Gap junction has been considered allowing direct transfer of small metabolites between cells to maintain homeostasis in mul-ticellular organisms. Deficient gap junction involved in genesis and development of many central neurological disorder, and may be a poten-tial target for the treatment of them.【期刊名称】《中国康复理论与实践》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】4页(P847-850)【关键词】缝隙连接;中枢神经系统;综述【作者】林敏;伍丽娜;胡晓松;李帅【作者单位】成都医学院基础医学实验教学中心，四川成都市610500;成都医学院基础医学实验教学中心，四川成都市610500;成都医学院基础医学实验教学中心，四川成都市610500;成都医学院基础医学实验教学中心，四川成都市610500【正文语种】中文【中图分类】R741.02缝隙连接(gap junction,GJ)是目前认为细胞间唯一能直接进行物质和信息交换的通道，这种物质和信息交流称为由缝隙连接介导的细胞间通讯(gap junctional intercellular communication,GJIC)，在中枢神经系统中分布广泛，对维持正常的神经活动起着重要作用。
近年来，多项研究发现中枢神经系统疾病的发生发展与缝隙连接重构或功能异常有关，一些缝隙连接阻断剂可能成为中枢神经系统疾病治疗的有效药物。
胚胎干细胞的再生医学研究
胚胎干细胞的再生医学研究随着医学技术的不断进步，再生医学也成为了研究的热点领域之一。
在这个领域中，胚胎干细胞的应用被广泛地研究和探讨。
胚胎干细胞是指从早期胚胎中获取的多能性干细胞，可以分化成多种细胞类型。
在再生医学中，胚胎干细胞具有重要的应用价值，可以用于治疗一些疾病，帮助人类重获健康。
胚胎干细胞的来源胚胎干细胞的来源有两种，一种是从早期的胚胎中获取，称为胚胎干细胞；另一种是从成年组织或干细胞中分离出来，称为成体干细胞。
不同种类的干细胞有不同的特点和应用范围，而在再生医学研究中，胚胎干细胞是应用最为广泛的一种。
胚胎干细胞的特点胚胎干细胞具有以下几个特点：1. 多能性：可以分化成各种类型的细胞。
这意味着胚胎干细胞可以应用于不同的治疗领域，例如神经学、心脏病学等。
2. 自我更新：胚胎干细胞具有不限制的自我更新能力，可以不间断地分化成各种类型的细胞，不断更新。
3. 强大的增殖能力：胚胎干细胞可以迅速繁殖，可以通过体外培养大量的细胞。
4. 稳定性：胚胎干细胞具有基因稳定性，可以保持相对稳定的遗传特性。
胚胎干细胞的应用胚胎干细胞具有应用范围广泛的特点，可以应用于治疗多种疾病，包括神经退行性疾病、心肌梗塞、糖尿病等。
以下是胚胎干细胞在不同领域的应用举例：1. 神经学：胚胎干细胞可以分化成神经元和神经胶质细胞，可以用于治疗神经退行性疾病，如帕金森病、阿尔茨海默病等。
2. 心脏病学：胚胎干细胞可以分化成心肌细胞，可以用于修复受损心脏组织，治疗心脏病。
3. 造血学：胚胎干细胞可以分化成血细胞，可以应用于治疗血液疾病。
4. 内分泌学：胚胎干细胞可以分化成胰岛素制造细胞，可以用于治疗糖尿病。
然而，胚胎干细胞在应用过程中也存在一些问题，例如胚胎的来源、胚胎的破坏以及分化效率等。
这些问题限制了胚胎干细胞的应用，也推动了其他类型干细胞的研究。
未来展望随着科技的不断进步，胚胎干细胞的再生医学研究也在不断深入和拓展。
未来，胚胎干细胞的应用将更加普及和成熟，同时也将应用到其他干细胞领域，如诱导多能性干细胞（iPS细胞）和直接再生干细胞等。
外周神经胶质细胞缝隙连接的表达与功能调控
外周神经胶质细胞缝隙连接的表达与功能调控摘要：缝隙连接是胞间通道的集合体，是相邻细胞间的跨膜通道。
连接蛋白Cx29、Cx32和Cx46在施万细胞中表达，Cx43在施万细胞和卫星胶质细胞中均有表达，并形成功能性的缝隙连接通道或半通道。
缝隙连接蛋白直接或间接参与细胞信号整合，借助连接蛋白磷酸化及定向突变研究，其分子调控机制逐步清晰施万细胞和卫星胶质细胞中连接蛋白及其磷酸化的阐明，有助于解释其在外周神经胶质中的表达与功能调控。
关键词：缝隙连接；施万细胞；卫星胶质细胞；连接蛋白；磷酸化缝隙连接（gap junction，GJ）是胞间通道的集合体，相邻细胞间的跨膜通道，对胞间小于lkD小分子物质转换起门控作用，例如离子、第二信使（Ca2+、1P3、cAMP和ATP）、营养盐和代谢物。
脊椎动物中，缝隙连接是由头对头锚定在一起的半通道（也称连接子）构成，每一半通道由6个连接蛋白（connexin，Cx）构成聚合体。
每一Cx包含4个跨膜区（Ml-M4）、两个胞外环和3个胞质区（分别是C-端、胞质环、N-端）。
截止目前，已报道小鼠基因组中有20个连接蛋白基因家族成员（命名为Cja/Cjb/Gje），人类基因组中有21个（命名为GJA /GJB/CJE），其中小鼠连接蛋白基因中有19个与人类的存在直系同源，且高度保守，因此，其表达产物均常以Connexin表示。
缝隙连接参与机体功能平衡、调节、再生和发展，如在增殖细胞、心脏细胞、肝细胞、视网膜细胞、晶状体细胞等生理功能中均扮演重要角色，在外周神经胶质中更是承担着核心调节功能。
外周神经胶质细胞主要包括施万细胞（Schwann cells，SCs）和卫星胶质细胞（satellite gliacells，SGCs）。
SCs包裹在轴突外层，SGCs分布在神经元周围。
SCs和SGCs在外周神经系统中，通过缝隙连接维持神经细胞稳态、促进突触形成以及神经信号调制。
例如，损伤介导的Cx43可塑性是调停神经敏化和放大疼痛反映的重要因素之一，Cx43抑制剂是神经损伤的镇痛剂。
缝隙连接作为乳腺癌治疗新靶点的研究进展
缝隙连接作为乳腺癌治疗新靶点的研究进展
蒋国君
【期刊名称】《蚌埠医学院学报》
【年(卷),期】2013(38)3
【摘要】乳腺癌是严重威胁女性健康的恶性肿瘤之一,其特异性靶向治疗近年来已成为研究的热点。
大量研究[1-2]结果表明,肿瘤细胞中的缝隙连接（gap junction,GJ）功能降低,而恢复或增强由连接蛋白（connexin,Cx）所形成的细胞间GJ功能可增强抗肿瘤药物的治疗作用。
因此,采用包括GJ工具药、基因治疗等多种方式在内的治疗策略,通过改变乳腺癌细胞中Cx这一乳腺癌治疗的可能新靶点的表达以及由其形成的GJ功能，就可能成为一种乳腺癌治疗的新思路。
本文就此方面研究进展作一综述。
【总页数】4页(P368-371)
【作者】蒋国君
【作者单位】蚌埠医学院,药理学教研室,安徽,蚌埠,233030
【正文语种】中文
【中图分类】R737.9
【相关文献】
1.间质干细胞乳腺癌治疗的新靶点 [J], 赵志正;林洪生
2.乳腺癌相关成纤维细胞:乳腺癌治疗的新靶点 [J], 李俊杰;李卉;龙启明;杨业;
3.英国研究员发现一个乳腺癌治疗新靶点 [J],
4.英发现一个乳腺癌治疗新靶点 [J],
5.英发现一个乳腺癌治疗新靶点 [J],
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胚胎干细胞的生长及其分化机制
胚胎干细胞的生长及其分化机制胚胎干细胞是一种具有自我更新和多向分化潜能的细胞，它们被视为能够在医学领域带来革命性突破的重要组成部分。
胚胎干细胞起源于内细胞团，最初形成于受精卵发育的早期阶段。
在此之后，它们经历着一系列精细调控的生长和分化过程。
胚胎干细胞的生长阶段是个精妙而复杂的过程，涉及到信号通路的调控和基因表达的动态变化。
首先，在胚胎发育早期，外细胞团开始形成，并和内细胞团通过细胞相对位置的变化达成初步分化。
内细胞团中的细胞逐渐形成胚胎干细胞群，这些细胞具有快速的增殖能力，并能自我更新。
此外，胚胎干细胞会处于一种平衡状态，即在保持自我更新的同时，不被分化为特定细胞类型。
不过，当外源因素或内源信号的作用改变时，胚胎干细胞的分化机制也会被调动。
通过调控基因表达和信号传递，胚胎干细胞在不同类型细胞间定向分化。
这种分化可以被看作是一个逐渐的过程，从未分化状态到特定细胞类型的转变。
在这个过程中，一系列细胞因子被激活，相关基因的表达水平出现变化，导致胚胎干细胞逐渐表达特定分化标志物，最终分化为神经细胞、心肌细胞、肌肉细胞等多种细胞类型。
胚胎干细胞的分化机制不仅涉及到内源信号的调控，还受外部环境因素的影响。
细胞外基质、邻近细胞和细胞间的相互作用对细胞分化起着至关重要的作用。
此外，细胞外基质还能通过调控胚胎干细胞的黏附和扩散能力来影响其分化。
因此，了解环境因素对胚胎干细胞分化的影响，对于控制和引导胚胎干细胞分化具有重要意义。
近年来，科学家们通过一系列研究，逐渐揭示了胚胎干细胞生长和分化的机制。
通过分子生物学、遗传学和生物化学等技术手段，细胞信号通路的研究得到了突破性的进展。
例如，Wnt信号通路、Notch信号通路和BMP信号通路等被发现在胚胎干细胞分化过程中发挥重要作用。
此外，转录因子等分子机制的研究也为我们了解胚胎干细胞的生长和分化提供了有力的支持。
总之，胚胎干细胞的生长和分化机制是一个复杂而精细调控的过程，涉及到多种细胞因子、外源信号和环境因素的共同作用。
缝隙连接研究进展 - 副本
聚体，由六个亚单位——连接蛋白（connexin，
Cx)组成。
连接蛋白是由10余个成员组成的一个保守大家族；
分子量由26～56KD不等，可分为α-Cx和β-Cx； 至少由13个基因编码； 与其它种属有较高的同源性，主要的差别在于Cx分
细胞外高浓度的Na+、 Ca2+流入损伤的 细胞，能诱导缝隙连接迅速关闭，以避 免邻近偶联细胞的损伤。
GJ是神经元电突触的结构基础，在神经元
电活动的维持、神经元快速同步化、神经元的发
育中起着十分重要的作用，同时还参与传递第二
信使及整合胶质细胞的活动，在癫痈形成和发展 过程中发挥了重要作用。缝隙连接阻断剂能够抑 制细胞自发性放电频率，因此，应用缝隙连接阻 断剂有望成为治疗癫痈的新方法，为癫痈治疗提
心脏的缝隙连接(GJ)由connexin构成介导心肌细胞 间电化学信息交流的特殊通道，该通道具有亲水性、通 透性高、低选择性、纵向阻抗低和保持开放状态等特性。 缝隙连接是心肌细胞间电耦联的结构基础，它实现细胞
间电信号和化学信号的通讯联系从而确保心脏牛理活动
的协调性和同步性。 近年来随着对其研究的深入，GJ与心血管疾病的关
送信号控制卵泡的发育，调节卵母细胞的转录活力，诱导
各种卵母细胞蛋白翻译后的修饰， 所有这些信息的传递是通过缝隙 连接完成的。
• GJ与视网膜
视网膜各层及各种细胞均有丰富Cx的表达， 不同的动物种类和不同的视网膜细胞可以表达不 同的Cx。胚胎期眼球和视网膜的生长发育、成年 视网膜正常生理功能的形成等均与Cx的表达密切 相连，并且这些Cx的表达和功能可以被外界环境 所影响，从而达到调节细胞的分化生长与发育：
胚胎干细胞的发育与功能调节
胚胎干细胞的发育与功能调节胚胎是人类生命的起源。
在胚胎发育的过程中，胚胎干细胞所扮演的角色至关重要。
这些细胞可以分化为任何细胞类型，并在胚胎发育的进程中完成生命的建构。
胚胎干细胞在多种生物学领域应用中，都有着关键作用，包括他们在再生医学领域拥有的重要价值。
在这篇文章中，我将探讨关于人类干细胞的成长、发展和功能调节的主要方面。
胚胎干细胞与干细胞的谱系关系生物学上，胚胎干细胞是一类能够在早期胚胎发育时期，不断分裂、自我更新，同时可以分化形成人类身体内任何细胞类型（如：心脏肌肉、神经元、骨骼肌等）的细胞。
这些细胞可以通过可持续的细胞培养技术，不断地扩增和维持其干性，并且仍然可以分化并形成各种细胞类型。
胚胎干细胞可以大幅度提高科研领域中对于人类生物学的认识，并且也为治疗一系列疾病提供了可能性，例如愈合自体组织的损伤和克服失去功能损害的细胞。
作为胚胎干细胞的姐妹细胞，成体干细胞（包括间充质干细胞、血液干细胞和神经干细胞等）是一个持续更新的细胞群体，也可以在体内分化、获得各种不同的细胞类型。
尽管成体干细胞的能力比起胚胎干细胞要弱一些，但是它们在个体生长发育和身体维护方面都起到了至关重要的作用。
同样和胚胎干细胞一样，成体干细胞也可用于再生医学。
在成体干细胞治疗例子中，科学家已经成功利用血液干细胞治疗某种特定的白血病，这个治疗方法取得了良好的疗效和安全性，已经被认为是临床治疗的一种有效手段。
如何从人类胚胎制取干细胞胚胎干细胞的制造和使用，一直是一个敏感的话题。
在生物医学领域，胚胎干细胞主要源自于在体外受精后的胚胎。
胚胎的生产，需要用到多颗卵子和精子。
但现在已经产生了许多非胚胎干细胞，可以代替胚胎干细胞，以动物细胞的核移植技术为基础的克隆技术已经开发到了人类胚胎干细胞的制造，由此产生了一定的争议。
目前已经发现了许多不需要从胚胎中提取干细胞的来源，例如人类脐带血、脂肪、成体骨髓液和牙髄等。
这些细胞可以通过体内的代谢进行自我更新，并且可以分化成各种不同的细胞。
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・综 述・缝隙连接小体对胚胎干细胞增殖分化调节机制的研究进展3杨 攀1,杨卫兵2综述,李红丽3Δ审校(1.第三军医大学学员旅四队,重庆400038;2.解放军第181医院皮肤科,广西桂林541002;3.第三军医大学基础部组胚教研室,重庆400038) 关键词:缝隙连接;连接小体;门控机制;干细胞增殖分化中图分类号:Q254文献标识码:A文章编号:167128348(2008)1521740203 缝隙连接(gap junction,G J)是相邻细胞之间的连接结构,由2个分别贯穿于胞膜的连接小体(hemichannel,HC)组成,每个HC由6个连接蛋白(connexin,Cx)相互聚集形成内径约2nm的管道状结构[1]。
已发现人的Cx由有至少20个成员组成的基因家族编码[1,2],且Cx广泛分布于人体各组织和器官中;其中研究较清楚的是Cx26、Cx32、Cx37、Cx38、Cx43、Cx45、Cx46和Cx50。
Cx组成的HC不仅仅是作为G J的亚单位,参与G J介导的相邻细胞间的信号分子传递,最近研究显示该蛋白具有酶和转运体的双重功能,独立于G J存在于胞膜上,可作为胞内与胞外小分子的通路,参与细胞的信号转导和维持细胞正常生理状态[3]。
目前已发现参与HC介导的细胞信号转导的信号分子主要有A TP、NAD+、谷氨酸、P GE2等。
此外,有研究报道提示,HC作为小分子物质通道在调控包括胚胎干细胞等在内的多种干细胞的增殖与分化方面也发挥了重要的作用。
本文就此方面的研究进展作一综述。
1 连接蛋白的结构及功能Cx是跨膜蛋白,由4个α2螺旋跨膜亲水片(M1～M4)、2个胞膜外环、1个胞浆环和位于胞内的羧基末端(C端)与氨基末端(N端)组成。
各类Cx分子序列和长度的差别主要存在于C端和胞浆环,而N端比较保守。
受分子间相互作用等因素的影响,组成HC的Cx的胞膜外环与组成G J的Cx的胞膜外环在空间结构上有一定差别[1,2]。
Jorge等[4]通过染料吸收实验证实细胞在静息状态下有HC的开放存在,但开放程度较低。
此种开放为HC作为跨膜通道调控多种信号分子的释放提供了基础。
有研究表明在单核细胞、巨噬细胞中,Cx37组成的HC通过介导A TP释放抑制白细胞的黏附[5],可能参与了机体的免疫调节;而在角膜内皮细胞中,Cx26组成的HC则通过介导A TP释放参与调控了肌动蛋白细胞骨架[6]。
这些实验结果不仅支持了Jorge等人的结论,也提示HC通过调控信号分子的释放参与介导了相关的细胞生理功能,进而影响组织或系统功能。
同样有实验观察到在人胚胎干细胞胞膜上存在HC开放现象,HC开放在多种干细胞如神经干细胞、少突胶质前体细胞、造血祖细胞等多种干细胞中也得到了证实。
由于在胚胎发育早期,细胞间的各种细胞信息传递尚不完善(如化学突触、离子通道受体信号传递等),HC的开放很可能作为该时期细胞信息传递的重要补充。
进一步实验还证实HC影响着干细胞的分化增殖,主要与其介导了2条信号通路有关。
其中一条通路为胞内A TP经HC释放到胞外,以自分泌和旁分泌的方式作用于胞膜的P2Y受体,另一条通路则为胞内NAD+经HC 释放到胞外,作用于胞膜的糖蛋白CD38;2条通路最终均引起胞内(Ca2+)升高,进而激发一系列氧化磷酸化过程,促进了干细胞增殖。
此外,有证据表明HC的开放与干细胞的分化程度呈负相关,提示HC的开放抑制了干细胞分化[7～9]。
2 机械刺激对HC门控的影响机械压力下细胞形态必然会发生变化,严重的细胞变形是造成细胞死亡的直接原因之一。
众多实验证实几乎所有细胞在机械压力下均可引起穿过HC释放到胞外的A TP增加[10],提示在机械刺激下HC开放增强,即存在机械敏感性,该特性参与了HC介导的信号转导的调控。
但在骨祖细胞和成骨细胞对液体流动剪切力造成的细胞形态变化做出反应的实验中观察到,由Cx43组成的HC通过调控P GE2的释放,以减少压力对组织的伤害;此变形反应可能与MAP K和ER K1/2信号通路有关[11],但目前具体的机制仍不清楚。
由于机械刺激可以增加HC的开放,进而增加某些小分子的物质的释放,调控了相关的生理过程。
有研究发现Cx46在晶状体上皮细胞中高表达,由它组成的HC在机械刺激下开放增加,而且同时伴有此种细胞体积变化,提示HC在机械刺激下的开放能导致晶状体上皮细胞体积变化,进而介导了晶状体形态和体积的调节,参与了眼睛成像调控[11]。
另外有报道,在声波震动刺激下,HC的开放调控耳蜗支持细胞和毛细胞间的嘌呤信号通路,以调节人对不同声强的敏感性差异。
其作用机制是在高声强刺激下耳蜗支持细胞的HC开放增加,释放A TP增多,释放的A TP作用于耳蜗毛细胞的嘌呤受体上,使其发放电冲动减少,降低对高声的敏感性;而低声刺激作用过程正好相反;这种现象可能是人对高声强刺激敏感性降低,而对低声强刺激敏感性增加的重要机制[12]。
同样,机械刺激引发释放的A TP,可以作用于细胞上的嘌呤受体,增大胞间的钙波,提示HC释放的信号分子可以影响Ca2+传递。
在星形胶质细胞、肝细胞等细胞中,由于Ca2+是细胞重要的第二信使,在机械刺激下,HC通过控制信号分子的释放,对上述细胞的生理功能进行调控,也对与机械刺激有关的组织、器官的生理功能调节起到了重要作用。
Bao等[10]通过电生理学研究发现,将细胞用记录移液管吸引或浸没在低渗液中(产生负压),可使大多数HC(除外卵母细胞中表达的Cx38和Cx43)在负电位下开放,正电位下关闭,而正常情况下电压对它的影响正好相反,提示机械刺激可改变HC对电压依赖的开放状态,其具体调控过程可能与膜电3基金项目:广西科学研究与技术开发基金资助项目(2005)。
△ 通讯作者,电话023*********;E2mail:lihlimm@。
位有关。
在干细胞的研究实验中Boucher等[9]发现,N T2/D1细胞经维甲酸和有丝分裂抑制剂处理后,可以分化为功能成熟的神经元(hN Ts)、星形胶质细胞,将这些诱导分化成熟的细胞或N T2/D1细胞直接植入啮齿动物大脑中,它们不表现肿瘤细胞的性质。
目前被作为神经干细胞移植的良好材料之一。
在机械刺激下,N T2/D1细胞的HC的开放程度较原来增加了近17倍,而这样的开放程度并不会带来因HC过度开放造成的细胞内外渗透压失衡,导致细胞肿胀死亡。
结合前述HC的开放程度与细胞的分化程度呈负相关的实验结果,提示机械刺激很可能成为促进干细胞增殖的方法,减少机械刺激则可能加速干细胞的分化。
3 p H值或H+对HC门控的影响p H值是维持人体内环境和细胞稳定重要参考指标,它的变化同样可以影响HC的门控。
Trexler等[13]将多种不同p H 值的酸性溶液分别作用于Cx46组成的HC的细胞内面,观察到p H<7.5时会减少HC的开放,p H<5.5时HC将完全关闭。
如果作用时间不长或酸度不强,p H恢复正常后,HC将重新开放,提示细胞外酸性环境可使HC关闭,且该作用与H+有关。
目前文献报道的常用于体外干细胞培养液的p H值为7.4,而且正常生理状态下的p H值也在7.35到7.45之间,两者均小于7.5,由此推测p H值可能参与调控了细胞HC的开放水平,使细胞不因为HC的过度开放而肿胀死亡,进而保证了体细胞发挥正常功能和干细胞增殖分化的正常进行。
Trexler等[16]同时也观察了酸性溶液作用于细胞外时HC 的开放与关闭情况,结果显示HC出现开放、关闭的不规则交替,而且开放的速度与细胞内面H+被储存的速度是相同的,提示HC与H+的结合位点在细胞内面,且细胞外酸化是通过进入胞内作用于HC的。
多作者在分别Cx26、Cx32和Cx43组成的HC上也证实有相同机制存在[14～16]。
此外,他们的实验还进一步提示p H值对视网膜水平细胞HC的调控,可能影响到该细胞的神经传递和图像信息处理[19]。
目前已测定了不同Cx组成的HC对胞内H+的敏感性,其顺序为Cx50>Cx46 >Cx45>Cx26>Cx37>Cx43>Cx40>Cx32。
Zhang等[18]通过对Cx50组成的HC的研究认为H+对HC门控的影响与胞外Ca2+和胞内CaM有关,但H+对HC的具体作用过程和敏感性有差异的原因仍有待进一步研究。
碱性环境对HC的影响目前文献尚少。
4 胞外阳离子对HC门控的影响阳离子如Na+、K+、Ca2+等作为维持人体内环境稳定和调节生理功能的重要物质也参与HC门控的调节,这大大扩宽了HC与细胞功能以及机体生理功能的联系。
最近有研究报道一价阳离子对HC的作用。
Miduturu 等[17]通过研究晶状体中Cx50组成的HC观察到,用K+替换胞外的Na+,使通过HC的电流增加了近10倍,而恢复Na+与K+的浓度关系后,电流又恢复到原有水平,提示一价阳离子可影响HC的门控,使其开放增加。
同时K+取代Na+后, Cx46组成的HC也表现出一定程度的开放增加,不过增加的幅度小于Cx50组成的HC,提示HC对一价阳离子反应性的差异可能与Cx种类有关。
除K+外,胞外的Cs+、Rb+、N H4+对Cx50组成的HC和Cx46组成的HC也表现出相似的作用。
将Cx46和Cx50的C端相互交换后,这两种Cx对K+的反应性没有变化,而N端相互交换后反应性呈相反的结果,提示Cx对一价阳离子反应程度的差别主要与N端有关。
Ca2+作为二价阳离子对HC也有影响。
大多数HC的开放概率会随胞外Ca2+增加而减少;当胞外Ca2+>1mmol/L 时,开放概率会大大降低,当胞外Ca2+接近0时则会大大增加,提示Ca2+与HC的开放程度相关[16,18]。
John等还发现Cx46组成的HC在胞外低Ca2+时会过度开放,导致爪蟾卵母细胞的死亡。
由于生理状态下胞外游离Ca2+>1mmol/L,因此HC大部分是关闭的。
该机制保证了胞内重要的小分子物质不会因HC过度开放而外流,造成细胞死亡,从而与p H值对HC开放的调控共同保证了体细胞发挥正常功能和干细胞增殖分化的正常进行。
对Ca2+调节HC的门控机制的研究提示胞外Ca2+对Cx50组成的HC开闭的调控,可能是通过胞外Ca2+进入胞内,激活CaM,导致CaM变构,进而与Cx50结合,封闭HC的细胞内孔。
此外在等渗状态下(Ca2+=1.6～1.8 mmol/L)虽然HC的开放概率低,但Ca2+的微小变化所引起Cx43组成的HC开放程度的微调,仍对细胞体积调控起着重要作用,这使得细胞形态保持相对稳定,此种调节在不表达Cx 的细胞中是不存在的[20]。
另外,人胚胎干细胞的HC在静息状态下开放程度也很低,但胞外低(Ca2+)环境则大大促进了HC的开放[7],这暗示当降低胞外(Ca2+)在不引起细胞肿胀死亡的情况下,可能促进干细胞的增殖;而胞外高(Ca2+)明显减少HC开放,因而它很可能促进干细胞分化。