心肌细胞钙信号和兴奋-收缩耦联
简述兴奋收缩耦联的过程
简述兴奋收缩耦联的过程
兴奋收缩耦联是指在肌肉收缩过程中，兴奋和收缩同时发生的现象。
这个过程涉及到神经系统和肌肉系统之间的精密协调和交互作用。
兴奋收缩耦联的过程可以分为以下几个步骤：
1. 神经冲动传递：当我们意识到需要运动某个肌肉时，大脑会向相应的肌肉发送神经冲动。
这些冲动从大脑通过脊髓传递到末梢神经，再到肌肉纤维。
2. 神经肌肉连接：神经冲动到达肌肉纤维时，通过神经肌肉连接点，即神经肌肉接头，将神经冲动转化为化学信号。
这个连接点被称为神经肌肉突触。
3. 释放乙酰胆碱：神经冲动到达神经肌肉突触时，触发释放乙酰胆碱的过程。
乙酰胆碱是一种神经递质，它的释放导致神经冲动在神经肌肉接头处传递。
4. 肌肉兴奋：乙酰胆碱通过神经肌肉突触到达肌肉纤维上的乙酰胆碱受体。
这些受体能够感受到乙酰胆碱的存在，从而导致肌肉纤维兴奋。
5. 钙离子释放：一旦肌肉纤维兴奋，它会释放储存在肌浆网（一种特殊的内质网）中的钙离子。
钙离子的释放是肌肉收缩的关键步骤。
6. 肌肉收缩：一旦钙离子释放，它们与肌肉纤维中的肌原纤维蛋白结合，导致
肌肉纤维的收缩。
这个过程涉及到肌原纤维蛋白的滑动，在钙离子的作用下，肌原纤维蛋白之间的连接被打破，使肌肉纤维缩短。
7. 肌肉放松：当神经冲动结束时，钙离子被肌肉纤维重新吸收到肌浆网中。
这个过程被称为肌肉放松，肌肉纤维恢复到初始状态。
兴奋收缩耦联的过程是一个复杂而迅速的过程，需要神经系统和肌肉系统之间的高度配合和协调。
这种耦联使得我们可以进行精确而有效的肌肉运动。
心肌细胞兴奋收缩偶联的基本过程
心肌细胞兴奋收缩偶联的基本过程
心肌细胞兴奋收缩的基本过程是通过心肌细胞的离子流动和蛋白质相互作用实现的。
以下是心肌细胞兴奋收缩偶联的基本过程：
1. 兴奋传导：心脏起搏点（窦房结）发放冲动，冲动在心脏内传导，到达心室肌细胞。
2. 心肌细胞兴奋：冲动通过细胞外液传导到心肌细胞内，触发细胞内离子流动。
3. 钙离子释放：冲动进入心肌细胞内后，触发肌浆网（sarcoplasmic reticulum）中的钙离子释放通道开放，使钙离
子从肌浆网释放到细胞质中。
4. 肌纤维收缩：释放的钙离子与肌细胞中的肌球蛋白发生结合，从而改变肌球蛋白与肌动蛋白之间的相互作用，使肌纤维收缩。
5. 肌纤维松弛：钙离子被肌浆网重新吸收，肌纤维恢复到松弛状态。
这个过程中，需要离子通道、肌浆网和肌球蛋白等多个蛋白质和结构元素的协同作用。
心肌细胞兴奋收缩偶联的精细调控保证了心脏的正常收缩与舒张。
钠钙交换与心脏兴奋收缩偶联
钠钙交换与心脏兴奋收缩偶联【摘要】钠钙交换（na-ca exchange,ncx）是心肌细胞主要的排钙通道，它对维持胞内ca2+浓度的平衡起到关键作用。
其对心脏兴奋收缩耦联的影响主要是通过调节细胞内ca2+浓度来完成的。
本文通过研究ncx、l型钙通道、肌浆网ca2+-atp酶（serca）和肌质网上的ryr受体四者之间的关系，和过度表达ncx时对二联体缝隙内ca2+浓度的影响，来阐述ncx对兴奋收缩偶联的影响。
【关键词】钠钙交换（na-ca exchange,ncx）；兴奋收缩耦联；l型钙离子通道(l-type ca2+ channel,lcc)【中图分类号】r865【文献标识码】b【文章编号】1005-0515(2011)03-0232-021 钠钙交换在心肌细胞膜上对钙离子的调节心肌的兴奋收缩耦联(excitation-contraction coupling,ecc)由ca2+通过l型钙通道(l-type ca2+ channel,lcc)进入细胞而启动，内流的ca2+可触发肌质网(sarcoplasmic reticulum,sr)上的ca2+释放通道（即ii型ryanodine受体，ryrs）。
为了保证ca2+平衡和心肌的舒张,一次心跳收缩时进入心肌细胞的ca2+数目应等于排出的ca2+数目。
而心脏主要的排钙机制就是通过ncx。
ncx通过调节sr上ca2+的载入、释放、钙火花发放频率来直接参与兴奋收缩耦联的调节。
1.1 钠钙交换的生理意义l心肌细胞的ncx是通过位于细胞膜上的钠钙交换体完成的，是非耗能低亲和力高容量的双向转运系统，其转运方向由细胞内外钙离子和钠离子的电化学梯度、膜电位和化学计量共同决定。
一般认为它的化学定量是3 na+：1ca2+[1]，但也有文献报道是3.2 na+：1 ca2+ [2]或4 na+：1 ca2+ [3]。
正向转运：na+ 顺电化学梯度进入心肌细胞,而ca2+则逆电化学梯度移出心肌细胞，这是胞浆内的ca2+ 转运至细胞外，从而与经l型钙通道内流的ca2+保持平衡的最主要途径[4]。
心肌细胞钙离子与心力衰竭
心肌细胞钙离子与心力衰竭吴军舟，叶绽蕾,潘雪阳，曹群摘要：Ca2 +是参与心脏兴奋—收缩耦联的重要环节,Ca2 +的正常调节是心脏正常工作的基础。
心肌细胞游离的Ca2+ 浓度的调节包括L型钙通道，Ryanodine受体和钙泵，心力衰竭发生时，心肌细胞中Ca2+ 的调节机制发生障碍。
针对Ca2+ 调节机制的治疗也在治疗心力衰竭中有广泛的应用。
本文分析Ca2 +在心衰中的扮演的角色,寻找临床治疗心衰的方法.关键词：L型钙通道，Ryanodine受体,心力衰竭正文：1.心肌细胞内游离的Ca2 +调节兴奋-收缩耦联是心脏力学活动的基本机制，在这个过程中， Ca2 +起关键作用。
心肌细胞游离的Ca2+ 浓度的调节主要有以下3个途径：1）L型钙通道:钙通道在心肌细胞膜上有两种，根据其不同电流特性分为L型和T型。
与T型钙通道相比,L型钙通道具有大电导、高电压激活、长时间开放，能和多种拮抗剂作用的特点.L型电压依赖性钙通道（L-VDCC）存在于大多数可兴奋细胞膜上，是异四聚体多肽复合体,包含α1，β，α2/S亚基，在某些组织中还有γ亚基,允许去极化介导的Ca2 +内流人胞。
辅助亚基β、α2/δ均与αl亚基以非共价方式紧密结合,调节其生物特性以及使仅αl亚基锚定/镶嵌在细胞膜［15].L型钙通道电流主要在快速去极化时引起动作电位的传播，参与心肌动作电位平台期的形成和维持。
每一次心肌搏动都需要Ca2 + 经L型钙通道进人胞浆内,然后触发肌浆网释放大量的Ca2 +，这个过程被Fabiato称为钙诱发的“以钙释钙”（calcium induced calcium release，CICR），具体机制见下。
2）Ryanodine受体RyR（Ryanodine receptor）是一种钙离子释放通道,由于和植物碱—Ryanodine呈高亲和力的结合,并受其调节而得名。
根据不同的组织分布和药理学作用,RyR可以分为三类：RyR1、RyR2、RyR3。
心肌兴奋-收缩偶联障碍名词解释
心肌兴奋-收缩偶联障碍名词解释
心肌兴奋-收缩偶联障碍是指心肌细胞在受到电刺激或机械刺激后，兴奋和收缩之间出现脱节的现象。
具体来说，就是心肌细胞在受到电刺激后会产生兴奋，但是这种兴奋并不能有效地传递到心肌细胞内部的收缩蛋白，导致心肌无法正常收缩。
这种现象可能会导致心肌收缩力下降，心脏泵血功能减弱，最终可能导致心力衰竭等严重后果。
心肌兴奋-收缩偶联障碍通常是由多种因素引起的，包括钙离子代谢异常、心肌细胞内能量代谢紊乱、心肌细胞膜离子通道异常等。
这些因素可能会影响心肌细胞的兴奋和收缩偶联过程，导致心肌收缩力下降，心脏泵血功能减弱。
心肌兴奋-收缩偶联障碍的症状包括心悸、胸闷、气短、乏力等，严重时可能导致心脏骤停或猝死。
对于这种疾病，可以通过心电图、超声心动图、心肌活检等方法进行检查和诊断。
治疗方法包括药物治疗、物理治疗、手术治疗等，具体治疗方法需要根据患者的病情和医生的建议进行选择。
药物治疗可能包括使用钙通道阻滞剂、β受体拮抗
剂、洋地黄类药物等；物理治疗可能包括使用电刺激治疗、机械刺激治疗等；手术治疗可能包括进行心脏移植、人工心脏辅助装置植入等。
心肌兴奋-收缩偶联障碍是一种严重的心血管疾病，需要及早发现和治疗。
了解心肌兴奋-收缩偶联障碍的基本概念和病因，有助于更好地预防和治疗这种疾病。
同时，对于有相关症状的患者，应及时就医并接受专业的检查和治疗。
心肌细胞钙离子与心力衰竭
心肌细胞钙离子与心力衰竭吴军舟，叶绽蕾，潘雪阳，曹群摘要：Ca2 +是参与心脏兴奋-收缩耦联的重要环节，Ca2 +的正常调节是心脏正常工作的基础。
心肌细胞游离的Ca2+ 浓度的调节包括L型钙通道，Ryanodine受体和钙泵，心力衰竭发生时，心肌细胞中Ca2+ 的调节机制发生障碍。
针对Ca2+ 调节机制的治疗也在治疗心力衰竭中有广泛的应用。
本文分析Ca2 +在心衰中的扮演的角色，寻找临床治疗心衰的方法。
关键词：L型钙通道，Ryanodine受体，心力衰竭正文：1.心肌细胞内游离的Ca2 +调节兴奋-收缩耦联是心脏力学活动的基本机制, 在这个过程中, Ca2 +起关键作用。
心肌细胞游离的Ca2+ 浓度的调节主要有以下3个途径：1）L型钙通道：钙通道在心肌细胞膜上有两种，根据其不同电流特性分为L型和T 型。
与T型钙通道相比，L型钙通道具有大电导、高电压激活、长时间开放，能和多种拮抗剂作用的特点。
L型电压依赖性钙通道（L—VDCC）存在于大多数可兴奋细胞膜上，是异四聚体多肽复合体，包含α1，β，α2/S亚基，在某些组织中还有γ亚基，允许去极化介导的Ca2 +内流人胞。
辅助亚基β、α2/δ均与αl亚基以非共价方式紧密结合，调节其生物特性以及使仅αl亚基锚定/镶嵌在细胞膜[15]。
L型钙通道电流主要在快速去极化时引起动作电位的传播，参与心肌动作电位平台期的形成和维持。
每一次心肌搏动都需要Ca2 + 经L型钙通道进人胞浆内，然后触发肌浆网释放大量的Ca2 +，这个过程被Fabiato称为钙诱发的―以钙释钙‖(calcium inducedcalcium release，CICR)，具体机制见下。
2）Ryanodine受体RyR（Ryanodine receptor）是一种钙离子释放通道，由于和植物碱-Ryanodine呈高亲和力的结合，并受其调节而得名。
根据不同的组织分布和药理学作用，RyR可以分为三类：RyR1、RyR2、RyR3。
心肌细胞钙调控
Localization
Skel mus heart, endo cells, Neurons Endo cells, Neurons Retina Neurons Neurons Neurons Neurons Heart Neurons Heart Neurons
Specific Antagonists
释放，构成钙信号的基本单位。
钙信号特征：快速升高期与缓慢恢复期。 Ca2+释放通道的开放和关闭与参加数量的
多少决定了球形Ca2+信号的波幅。
（一） Ca2+信号基本单位的功能
1．对细胞内静息钙水平的影响
胞浆内静息钙水平由Ca 2+进入或排出胞浆间的基本 比率决定。
2．局限化功能
Ca2+信号基本单位产生高浓度局限化的Ca2+爆发， 执行非常特殊的信号功能。
4．钙波( caicium wave ) ：某些情况下（如病理状态 缺血或细胞内钙负荷增高等）细胞内钙在局部自发 性释放增加并伴以传导的现象.其特点是在激光共聚 焦显微镜下可见细胞内钙在某个区域瞬时性增高， 并以很快的速度在细胞内传播(100um/s)，反映细胞 对高钙负荷后的反应。
（二）细胞钙信号的种类/表现方式
心肌细胞膜Ca 2+外排特点
（1）心肌开始舒张时，胞浆钙浓度较高,这时主要 靠亲和力低、转运量大的Na+/ Ca2+交换体将胞浆 内Ca2+转运到细胞外； （2）随着胞浆Ca2+浓度的降低，Na+/ Ca2+交换体 的作用减弱，而与Ca2+亲和力高的钙泵继续将胞 浆内Ca2+转运出心肌，使胞浆游离钙恢复到 0.1µmol/L的水平。
L型钙通道的开闭的调节:
2008研究生(循环生理2)：心肌细胞钙信号与ECC
（四）激动反向Na/Ca交换 AngⅡ、内皮素Ⅰ、β1受体激动剂、E-4031等 （五）增加细胞内Na+ 洋地黄类药物
钠通道激动剂，如藜芦碱、BDF9148等
（六）钙增敏剂－ Ca2+敏感性的调节
钙泵(Ca2+ pump, 又称Ca2+-ATP酶)
三者互相协调，共同维持心肌细胞膜对钙转运的
稳定，使胞内Ca2+受到精密调控。
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（一）钙通道
• L-型钙通道 （ICa－L） large-conduction and long lasting cuttent
• T-型钙通道 （ICa－T） tiny conduction and transient current • N-型钙通道 （ICa－N） non-longlasting and no transient current • P型-钙通道 （ICa－P） 小脑Purkinje细胞
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• 双氢吡啶类 (dihydropyridine,DHP) 硝苯地平 尼群地平
DHPR?
• 地尔硫卓类 (benzothiazepines,BTZ) 地尔硫卓 克伦硫卓 • 苯烷胺类 ( phenylakylamine,PAA) 维拉帕米 加洛帕米
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2.T型Ca2＋通道
主要分布在窦房结细胞和蒲肯野纤维膜。
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（三）细胞膜钙泵
Ca2+泵是Ca2+的单向主动转运系统，在Mg2+
存在下水解ATP，将胞浆内Ca2+转运出细胞。与 NCX相比, Ca2+泵与Ca2+亲和力高，但转运量小。
★ 心肌肌浆网的钙转运系统
肌浆网作为钙库在心肌电和机械活动中起关键
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（二）Na+/ Ca2+交换体（NCX）
• 是钙离子的双向转运系统 • 转运特点：与Ca2+亲和力低但转运量大。 • 转运方式：通过钙外排模式促进心肌的舒
张，通过钙内流模式促进心肌收缩。
• 决定交换方向的主要是膜两侧Na+浓度、 Ca2+浓度和膜电位：
• 当Em<ENCX时，钙外排模式（AP大部分 时间、静息状态）；
• 胞浆Ca2+浓度：
• 细胞在静止(非激活)状态时，细胞溶质中仅占总 钙的0.5 %(结合态)或0.005%(离子态)。胞浆游离 Ca2+浓度约0.1 mo1/L，远低于细胞外液，亦低 于肌浆网和线粒体内的Ca2+浓度。
• 随着细胞的活动，胞浆Ca2+浓度会发生变化。
一、胞内Ca2+的来源
（一) 胞外Ca2+进入胞内： • 电压门控通道 • 配体门控通道 （二）胞内钙库释放Ca2+ • Ip3介导 • Ryanodine受体介导 • 胞内钙在钙库释放过程中的作用
1．钙火花：是细胞内钙的自发的、局限的 、非传播性增高的现象，由SR上的一簇 邻近的RyR自发地释放的Ca2+所形成，反 映了SR的RyR自发开放的情况。
2．钙夸克：比钙火花更小的、局部的钙 释放形式，它是目前发现的心肌细胞钙 信号系统的最小功能性释放单位，它是 由单个钙释放通道释放出的钙。钙夸克 空间上的总和，构成钙火花。
（二）细胞内钙的测定 单细胞电生理（膜片钳技术），荧光细 胞钙测量，激光共聚焦扫描显微术
第二节、心肌钙转运及其调节
一、心肌细胞膜的钙转运系统 钙通道：Na+/Ca2+交换体和钙泵，互相 协调，共同维持心肌细胞膜对钙转运的 稳定，使胞内Ca2+受到精密调控。
（一）钙通道
1. L型钙通道 • 广泛分布于心肌细胞膜上，T管上含量
• 当Em>ENCX时，钙内流模式（AP最初13ms、药物作用及病理情况下）。
（三）细胞膜钙泵
• 是Ca2+的单向主动转运系统，在Ca2+和 Mg2+存在下水解ATP，耗能主动将胞浆内 Ca2+转运出细胞。与Na+/ Ca2+交换体相比, Ca2+泵与Ca2+亲和力高，但转运量小。
（1）心肌开始舒张时，胞浆钙浓度较高,这时 主要靠亲和力低、转运量大的Na+/ Ca2+交换 体将胞浆内Ca2+转运到细胞外；
（三）胞内钙信号的终止 1.质膜Ca2+外排机制 • 质膜Ca2+泵 • 质膜Na+/ Ca2+交换体 2.胞内钙库摄取机制
二、钙信号单位及局部钙信号
• 由单个或成组Ca2+通道活化而引起的Ca2+ 释放，构成钙信号的基本单位。
• 钙信号特征：快速升高期与缓慢恢复期。 • Ca2+释放通道的开放和关闭与参加数量的
5．钙振荡：细胞内钙信号的传播存在时间 和空间的组合形式。始发于胞浆中某一 局部的Ca2+跃升，可以一种反复瞬变的 方式在细胞中传递，称钙振荡(calcium osillation)。
三、钙测定
（一）整体水平上（如血清/尿钙的测定） 滴定法、比色法、火焰法、离子选择电 极法、 活化分析法、45Ca放射性同位素 示踪法、
• 是Ca2+内流的单向转运系统，由L型钙通道 内流的Ca2+通过CICR机制诱导肌浆网的钙 释放，对兴奋-收缩耦联起重要的调节作用 。（瞬间局部可达到100µmol/L)。
2. T型钙通道
• T型钙通道主要分布在窦房结细胞和蒲肯 野纤维膜，其开闭也受膜电位变化的影响 。在较低水平的去极化就可激活，失活迅 速，为快钙通道。钳制电位在-50mV时就 失活。与起搏功能有关。
多少决定了球形Ca2+信号的波幅。
（一） Ca2+信号基本单位的功能
1．对细胞内静息钙水平的影响 胞浆内静息钙水平由Ca2+进入或排出胞浆 间的基本比率决定。
2．局限化功能 Ca2+信号基本单位产生高浓度局限化的 Ca2+爆发，执行非常特殊的信号功能。
3．对离子通道的影响
（二）细胞钙信号的种类/表现方式
（一）钙释放通道
• 受体门控离子通道。包括RyR和IP3R。 1. RyR可与ryanodine特异性结合。Ryanodine对肌
最为丰富，是心肌细胞膜的主要钙通道 类型。 • L型钙通道的开闭主要受膜电位变化的 影响，是电压依赖性钙通道，激活电位40～-30mV，失活电位-20mV。
• 慢钙通道：L型钙通道开放后持续的时间 长较长，激活占时20～30ms，失活更慢（ 100～300ms）。可与双氢吡啶特异性结合 ，也叫双氢吡啶受体（DHPR）。
（2）随着胞浆Ca2+浓度的降低，Na+/ Ca2+交 换体的作用减弱，而与Ca2+亲和力高的钙泵 继续将胞浆内Ca2+转运出心肌，使胞浆游离 钙恢复到0.1µmol/L的水平。
二、心பைடு நூலகம்肌浆网的钙转运系统
• 肌浆网通过调节胞浆游离Ca2+在心肌舒 缩活动中起关键性调控作用。许多心脏 疾患正是由于肌浆网功能的改变而导致 心肌兴奋-收缩耦联障碍。
心肌细胞钙信号和 兴奋－收缩耦联
第一节 细胞内钙信号概述
• Ca2+信号（Ca2+ signals）调控着细胞内许多重 要的功能。
• 短期效应如细胞电兴奋、收缩和分泌功能； • 长期效应如细胞转录、增殖和分化以及死亡。
一、Ca2+在人体内的含量及分布
• 99% 存在于骨骼和牙齿 • 分布于血浆和组织细胞内的钙不到人体钙的1% • 细胞外：游离Ca2+浓度约1~2mmol/L • 细胞内：细胞核 50% • 线粒体 30％，浓度为0.6 mmol/L • 内质网 14%，约0.28 mmoI/L • 质膜(外层)占5%，约0.1mmol/L
3．钙瞬变：由心肌细胞膜上兴奋冲动到 来时的电除极所诱发的瞬时性钙增高( caicium transient )，主要是由肌浆网释 放的，与正常的收缩功能密切相关，是 心肌细胞内正常的钙信号。它与钙波和 钙火花不同，只是在兴奋-收缩耦联时出 现钙瞬时性增高。
4．钙波：某些情况下（如病理状态缺血或 细胞内钙负荷增高等）细胞内钙在局部 自发性释放增加并伴以传导的现象.其特 点是在激光共聚焦显微镜下可见细胞内 钙在某个区域瞬时性增高，并以很快的 速度在细胞内传播(100um/s)，反映细胞 对高钙负荷后的反应。