心肌细胞与钙离子调控
钙离子生理作用
钙离子生理作用1 钙离子在神经递质释放中的作用钙离子在神经递质释放过程中发挥着关键作用。
当神经元兴奋时，钙离子会进入细胞内，触发神经元释放神经递质的过程。
钙离子通道被激活后，将会增加神经元的膜电位，使得神经元的电信号产生静电势，从而让神经元的兴奋性进一步提高，最终导致神经递质的释放。
这种机制使得钙离子成为了神经递质释放的重要元素。
2 钙离子在心肌收缩中的作用钙离子在心肌收缩中也起着关键作用。
当心肌细胞在收缩时，钙离子通过通过细胞膜内的特定通道进入心肌细胞，触发心肌细胞收缩机制。
这种机制涉及到许多心肌细胞内的蛋白质，包括钙调蛋白、钙离子信号转导通道蛋白等，这些蛋白质与钙离子共同作用，使心肌细胞出现收缩的过程。
此外，钙离子还能够影响心肌细胞的心肌元素存储和释放，进而进一步调节心肌的收缩和舒张。
3 钙离子在骨质疏松症中的作用钙离子与骨骼中的矿物质（主要是钙和磷酸盐）相结合，并形成硬质骨骼，因此在人体获得足够的钙对于骨骼健康至关重要。
骨质疏松症是一种骨骼疾病，由于骨骼中含有过少的钙离子而导致，特别是在女性身体中出现比较普遍。
研究表明，钙离子可以刺激骨髓中干细胞的分化和成骨细胞活性，这样骨骼新陈代谢就得以维持良好状态。
因此，保证足够的钙质和饮食中钙的摄入量至关重要。
4 钙离子在免疫系统中的作用钙离子在调节免疫系统中也发挥着重要作用。
钙离子的浓度变化能够刺激细胞内的蛋白激酶或嵌套在细胞膜上的受体，从而调节细胞分化、增殖和细胞凋亡等过程，进而影响免疫细胞的增殖和分化等。
此外，钙离子还能够激活特定的免疫细胞，比如T细胞，让它们产生内部信号转导，从而调节免疫系统的反应性。
因此，足够的钙离子水平对于免疫系统的正常运作至关重要。
钙离子在肌肉收缩和心脏电活动中的作用
钙离子在肌肉收缩和心脏电活动中的作用肌肉收缩和心脏电活动是人体中十分重要的生理功能。
钙离子在这两个过程中扮演着不可或缺的角色。
在本文中，我们将分别探讨钙离子在肌肉收缩和心脏电活动中的具体作用。
一、钙离子在肌肉收缩中的作用肌肉细胞有两种主要类型：平滑肌和骨骼肌。
在平滑肌和骨骼肌中，钙离子的作用方式略有不同。
1. 钙离子在平滑肌的收缩中的作用平滑肌是构成人体各种内脏器官的主要细胞类型。
平滑肌的收缩是由肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用完成的。
而这一过程的调控则是通过对钙离子的控制来实现的。
平滑肌细胞内部有一种叫做钙调蛋白的结构，可以将游离态的钙离子紧密结合，防止其流失。
当收缩信号到达肌细胞时，会使得钙调蛋白改变构象，释放出结合的钙离子。
这些钙离子会结合到另一个蛋白质——肌钙蛋白，从而使肌动蛋白和肌球蛋白之间的相互作用增强，促进平滑肌细胞的收缩。
2. 钙离子在骨骼肌的收缩中的作用骨骼肌是人体中最主要的肌肉类型。
它的收缩是由肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用完成的。
与平滑肌不同的是，骨骼肌的钙离子不是来自细胞内部，而是来自肌纤维的一个专门的储存器——肌钙蛋白质质网。
当肌细胞接收到收缩信号时，肌钙蛋白质网会释放出储存的钙离子，使其进入细胞内部。
这些钙离子会与肌钙蛋白结合，从而促进肌动蛋白和肌球蛋白相互作用，引发肌肉收缩。
二、钙离子在心脏电活动中的作用心脏是人体中最重要的器官之一，其正常运转需要复杂的电活动过程。
钙离子在心肌细胞的产生和释放中扮演着至关重要的角色。
心肌细胞中有一种特殊的离子通道——钙离子通道。
当钙离子通道打开时，外部的钙离子会迅速流入细胞内部。
这些钙离子会和一种叫做钙离子释放通道的结构物发生作用，引发细胞内的钙离子释放。
这些钙离子会与肌钙蛋白结合，引发心肌细胞的收缩。
同时，它们也参与了心脏电信号的传递过程。
在心脏电信号的传递过程中，钙离子会干扰心肌细胞的离子通道，从而改变细胞的电位状态，促进信号的传递。
总结钙离子的生理作用
总结钙离子的生理作用钙离子是人体内重要的无机离子之一，具有广泛的生理作用。
它在维持骨骼健康、神经传递、肌肉收缩、细胞信号转导、凝血过程以及许多其他生理过程中起着重要的作用。
以下是对钙离子主要生理作用的详细总结。
1. 维持骨骼健康：约99%的体内钙离子储存在骨骼中，因此钙离子对于维持骨骼健康至关重要。
骨骼不仅提供了身体的结构支持，还储存了钙离子，以供身体其他组织和器官使用。
在骨骼发育和维持过程中，钙离子在细胞信号转导中发挥关键作用，促进骨骼细胞的生长和再生。
2. 神经传递：钙离子是神经传递过程中的重要信号分子。
当神经细胞被刺激时，钙离子会迅速进入细胞，触发神经递质的释放，进而传递信号到下一个神经细胞。
这个过程被称为突触传递。
因此，钙离子参与了神经系统中的信息传递和大脑功能。
3. 肌肉收缩：钙离子在肌肉收缩过程中发挥重要作用。
当神经信号到达肌肉细胞时，细胞内的钙离子浓度会上升，钙离子结合到肌动蛋白上，从而启动肌肉收缩。
钙离子的缺乏或异常可以导致肌肉功能障碍，例如肌无力、抽搐等疾病。
4. 细胞信号转导：钙离子在细胞内信号转导过程中起着关键作用。
许多细胞内过程，例如细胞增殖、分化、凋亡以及基因表达等，都受到钙离子的调控。
细胞内的钙离子浓度变化可以触发特定的信号级联反应，从而影响细胞功能。
5. 维持心脏健康：钙离子在心肌细胞中发挥关键作用，调节心脏的收缩和舒张。
心脏细胞的收缩是由钙离子的入侵触发的。
当心脏受到刺激时，钙离子进入心肌细胞并结合到肌动蛋白上，引发心脏收缩和心跳。
因此，钙离子的平衡对于心脏功能的正常维持至关重要。
6. 参与凝血过程：凝血是钙离子参与的另一个关键生理过程。
在受伤时，钙离子会启动一系列的凝血反应级联，最终形成血栓阻止出血。
这一过程依赖于钙离子与许多凝血因子的结合，促进凝血蛋白的活化和血栓的形成。
总之，钙离子在人体内发挥着广泛而重要的生理作用。
它维持着骨骼健康、促进神经传递和肌肉收缩、调节细胞信号转导、维持心脏健康以及参与凝血过程。
心肌细胞与心脏生理学调控机制研究
心肌细胞与心脏生理学调控机制研究心肌细胞是构成心肌的基本单位。
作为心脏重要的组成部分，心肌细胞的生理学特性对于心脏的正常运行起着至关重要的作用。
近年来，越来越多的研究表明，在心肌细胞和心脏生理学调控机制研究方面，我们还需进一步深入探索，以更好地了解其内在运作规律。
心肌细胞和心脏生理学调控机制心肌细胞的结构与功能心肌细胞是一种具有自律性和收缩能力的细胞，其细胞质内含有原纤维和肌原蛋白。
在心肌细胞内，钙离子是收缩和弛缓的关键性物质，通过肌钙蛋白的调节，可以实现心肌细胞的协调运动。
在心肌细胞内，还有各种各样的离子通道，可以影响动作电位的产生和肌肉的收缩。
如钠离子通道、钾离子通道、钙离子通道等，这些离子通道对于心肌细胞的发放和传递信号起着举足轻重的作用。
心肌细胞的生理学特性及其调控机制心肌细胞可以产生膜电位的变化，这些变化会引起心肌细胞的收缩和松弛。
其中，心脏的兴奋-收缩耦合是通过离子流产生的，其过程可以分为三个阶段：起搏、传导和收缩。
起搏是指心肌细胞产生动作电位的过程，传导是指动作电位在心脏中传递的过程，收缩是指从肌细胞内释放出的钙离子诱导肌肉收缩的过程。
此外，钙离子的离子通道也是心肌细胞的重要调控机制。
钙离子离子通道的开放和关闭是心脏紧密协调运转的关键所在。
钙离子的调节需要多种离子通道协同作用来实现心肌细胞的正常生理功能。
在离子通道调控机制的调节下，心肌细胞加入成分的离子浓度和收缩的力度会受到影响。
心肌细胞和心脏生理学调控机制的研究意义心肌细胞和心脏生理学调控机制的研究不仅对于心脏正常的运作，也对心脏疾病的预防和治疗都有重要意义。
例如，在心房颤动、心肌梗塞和心力衰竭等疾病中，心肌细胞钙离子流失影响对心脏舒缩的影响，相关的离子通道调控机制异常也逐渐得到注意。
心肌细胞和心脏生理学调控机制的研究，还可以为药物治疗提供基础。
现在，很多用于治疗心脏相关疾病的药物，例如beta受体激动剂和钙通道阻滞剂，都是通过作用于心脏细胞离子通道系基础上来实现其治疗效果。
生物体内钙离子调控的分子机制和信号通路
生物体内钙离子调控的分子机制和信号通路生物体内钙离子（Ca2+）是一种重要的信号分子，参与了许多生物过程，如细胞分化、细胞周期控制、神经传导、肌肉收缩等。
因此，钙离子在生物过程中的调节和调控显得尤为重要。
本文将着重介绍钙离子的调控分子机制和信号通路。
一、钙离子的调控分子机制细胞内的钙离子浓度是动态平衡的，其调控主要通过两种方式：一种是细胞膜通道调控，另一种是钙离子释放和吸收调控。
其中，钙离子的释放和吸收主要通过内质网（ER）和线粒体调控。
1. 内质网调控钙离子内质网是细胞内重要的质膜结构之一，存储和释放钙离子。
细胞内的钙离子通过内质网通道（IP3R和RyR）或内质网钙泵（SERCA）进行调控。
内质网通道主要有两种，即异三磷酸（IP3）刺激的IP3R和Ryanodine钙离子反应器（RyR）。
IP3R是多亚型蛋白，含有内质网通道的功能，它通过活化IP3，使单个通道的开放，从而导致大量的钙离子释放进入胞质。
RyR是一种大型离子通道，广泛存在于平滑肌和心肌细胞中。
当肌肉细胞受到刺激时，钙离子将进入细胞内，使RyR通道开放，释放出内存储的钙离子，从而促进肌肉的收缩。
除此之外，内质网还有一种重要的钙离子调控蛋白——SERCA（钙离子ATP 酶），它能够将钙离子从胞浆中运送回内质网，使细胞内的钙离子浓度迅速降低，从而确保内质网和胞浆中的钙离子浓度处于动态平衡状态。
2. 线粒体调控钙离子线粒体是细胞内的另一个质膜结构，能够调控细胞内的钙离子浓度。
在将钙离子沉积到内质网前，它们先会到达线粒体中，线粒体会两种方式控制细胞中的钙离子。
首先，在高浓度的钙离子下，线粒体的内膜会扩张，使得其钙离子通道（VDAC和MCU）打开，允许钙离子流入线粒体。
其次，线粒体中的胞嘧啶酸能够与钙离子结合，从而调控钙离子的吸收。
二、钙离子的信号通路细胞中的钙离子信号通路可以在细胞内外的各种刺激下进行调控，包括细胞表面蛋白的激活、神经元的激活和刺激物的吸收等。
心肌细胞的收缩机制
心肌细胞的收缩机制心脏是人体最重要的器官之一，它通过收缩和舒张实现血液的泵送，维持全身的循环。
而心肌细胞是构成心脏的基本单位，其收缩机制是实现心脏泵血功能的重要环节。
本文将从心肌细胞的结构、细胞内钙离子释放和肌动蛋白活化三个方面，介绍心肌细胞的收缩机制。
一、心肌细胞的结构心肌细胞是长条状的细胞，有丰富的线粒体、内质网和肌原纤维。
肌原纤维是心肌细胞收缩的主要结构，由肌纤维束和肌球蛋白组成。
肌纤维束是由肌动蛋白互相交织形成的，而肌球蛋白则呈现出规律的排列。
二、细胞内钙离子释放心肌细胞的收缩是由细胞内的钙离子释放控制的。
在心肌细胞的内质网中存在着一种称为依赖于钙的释放通道的结构，即肌浆网。
当心肌细胞受到电刺激时，细胞内的钙离子通过沿肌纤维束的肌浆网扩散到细胞内游离。
三、肌动蛋白活化心肌细胞收缩的最后一步是肌动蛋白活化。
肌动蛋白是一种特殊的蛋白质，它通过与钙离子的结合，使肌纤维束发生蛋白重排，导致心肌细胞收缩。
当钙离子与肌动蛋白结合时，肌动蛋白的构象发生改变，使得肌纤维束的结构变紧密，产生收缩力。
结论心肌细胞的收缩机制是一个复杂而精细的过程，包括了心肌细胞的结构、细胞内钙离子释放和肌动蛋白活化等多个环节。
了解心肌细胞的收缩机制有助于我们更好地理解心脏的工作原理，并为心血管疾病的诊断和治疗提供科学依据。
此外，心肌细胞的收缩机制也会受到许多调控因素的影响，比如神经系统的刺激和激素的调节。
这些因素在心脏病理生理过程中发挥着重要的作用，对心肌细胞收缩机制的研究仍有待进一步深入。
了解这些调控因素的作用机制，对于心脏疾病的治疗和预防具有重要的指导意义。
总之，心肌细胞的收缩机制是心脏正常工作的关键步骤。
通过了解心肌细胞的结构、细胞内钙离子释放和肌动蛋白活化等方面的内容，我们能够更加深入地理解心脏的泵血机制，从而为心血管疾病的预防和治疗提供重要的理论支持和指导。
钙保护心肌的原理
钙保护心肌的原理一、引言心脏是人体最重要的器官之一，其正常运作对身体健康至关重要。
而钙是心肌细胞中最为重要的离子之一，对心肌收缩和松弛起着至关重要的作用。
本文将详细介绍钙保护心肌的原理。
二、心肌收缩与钙离子1. 心肌细胞结构心肌细胞是由许多小分支组成的，这些小分支被称为“横纹”，在横纹上有许多小颗粒，这些小颗粒被称为“肌节”，每个肌节都包含了许多钙离子通道。
2. 心肌收缩机制当心脏需要收缩时，神经系统会向心脏发送信号，使得钙离子通道打开，并且大量的钙离子会从外部流入到心肌细胞内部。
这些钙离子会与一种叫做“肌球蛋白”的蛋白质结合，并且使得其发生构象变化。
这种构象变化会导致另一种叫做“肌动蛋白”的蛋白质发生构象变化，从而使得心肌细胞产生收缩力。
3. 钙离子的来源钙离子可以从两个方面进入心肌细胞，一是通过神经系统的调节，另一个是通过血液中的钙离子进入。
三、钙离子与心脏疾病1. 心肌梗死当冠状动脉发生堵塞时，心肌细胞无法得到足够的氧气和营养物质，这会导致心肌细胞死亡。
在这个过程中，大量的钙离子会从细胞内部流出，并且进入到细胞外部。
这些钙离子会与血液中的其他物质结合并且形成一种叫做“钙沉积”的物质。
这种物质会在心脏内部形成硬化斑块，并且阻碍了血液的流动。
2. 心房颤动心房颤动是一种常见的心律失常，其主要原因是因为心脏内部存在过多的钙离子。
这些过多的钙离子会导致心肌细胞产生异常兴奋，并且引起不正常的心跳节律。
3. 心力衰竭心力衰竭是一种心脏疾病，其主要表现是心肌细胞的收缩力下降。
这种下降与钙离子的流动有关，当钙离子通道受到损伤或者阻塞时，钙离子无法正常进入到心肌细胞内部，从而导致收缩力下降。
四、钙保护心肌的原理1. 钙通道阻滞剂钙通道阻滞剂是一种可以阻止钙离子进入到心肌细胞内部的药物。
这些药物可以减少过多的钙离子进入到细胞内部，并且减少了因此产生的异常兴奋和不正常的心跳节律。
这些药物可以有效地预防和治疗一些与过多钙离子相关的心脏疾病。
钙离子对心肌细胞功能的影响
钙离子对心肌细胞功能的影响心脏是人体的重要器官，起着泵送血液的作用。
而心肌细胞则是心脏发挥功能的基本单位。
钙离子作为心肌细胞信号转导中的重要因素，对于心肌细胞的功能影响至关重要。
本文将从钙离子的来源、信号转导通路、影响因素和临床应用等方面进行阐述。
一、钙离子的来源钙离子并不是人体内必须摄取的营养物质，在人体内的存在是通过细胞内外环境等因素影响的。
在正常情况下，人体内钙离子来源有两个方面，一是通过饮食摄入，例如牛奶、豆制品、海产品等富含钙离子的食物；二是通过钙离子泵控制，大部分钙离子在人体内是通过细胞膜外向性的钙离子泵和细胞内向性的钙离子泵控制的。
二、钙离子的信号转导通路钙离子在心肌细胞活动中起着至关重要的作用，其中信号转导通路是关键的环节。
当细胞受到刺激，钙离子便从细胞膜外进入到细胞内部释放，最终导致心肌细胞的收缩和舒张。
在细胞内，钙离子会与多种蛋白发生作用，例如钙离子与钙调素蛋白复合物互作，进一步触发钙离子释放，形成正反馈反应，使钙离子浓度增加，促进心肌细胞活动。
同时，钙离子还与肌钙蛋白发生作用，导致肌纤维的相互作用，从而使心肌纤维细胞发生收缩和舒张。
在此过程中，细胞内的钙离子与肌钙蛋白发生作用是非常重要的。
除此之外，钙离子还会进一步影响细胞内的离子交换、酶活性、离子通道等因素，从而对心肌细胞的功能产生影响。
三、影响因素心肌细胞的功能受到多种因素的影响，其中钙离子是非常重要的一份子。
一方面，心肌细胞内钙离子浓度的高低直接影响心肌细胞的收缩和舒张，心肌细胞收缩舒张功能的变异直接影响心脏收缩和舒张功能的改善。
因此，心肌细胞内钙离子水平过高或过低，都会对心肌细胞功能产生影响。
另一方面，多种因素的累加作用也会影响钙离子的信号转导通路，导致不正常的心肌细胞活动。
例如心肌缺血、心肌病、高血压等疾病，都会对钙离子信号转导通路产生影响，使心肌细胞活动异常，从而影响心脏功能。
四、临床应用钙离子对心肌细胞功能的影响已得到广泛研究，并已经应用到临床诊疗中。
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• 受体操纵式钙通道又叫配体门控钙通道,其 特点是当相应的配体与受体结合,受体构型 改变,通道开放,使Ca2+通过细胞膜。配体 主要有肾上腺素能A受体离子受体、肾上量控制的钙通道(SOC),也称为容量控制 的Ca2+内流,当[Ca2+]降低时, SOC开放,但 是具体的信号传递通路还不清楚。主要有 两种假设,一种认为在一个完整的ER蛋白和 SOC之间存在生理接触;另一种假设认为ER 产生一种可溶性信使蛋白,在ER内Ca2+排 空时,这种蛋白扩散到质膜,激发Ca2+内流。 后一假设中的信使蛋白,是细胞色素P450的 产物,到目前为止,还没有确切的资料阐明 SOC活化的机制。
• 质膜上的钙泵(PMCA):钙泵结构: PMCA是由至少 4种基因产物组成的多基因家族。PMCAI和 PMCA2已经在大鼠脑细胞克隆获得。PMCAIb与 Ca2+/CaM结合力很高。分布: PMCA位于胞膜的 磷脂上,其活性决定于周围的磷脂类化合物。作用 过程:是Ca2+单向主动转运系统,转运特点是与 Ca2+亲和力高,但转运量小。它与Na+-Ca2+交换 蛋白相互协同,共同维持心肌在静息状态的低钙浓 度。心肌开始舒张时,胞浆内Ca2+浓度较高,主要 靠Na+-Ca2+交换蛋白将Ca2+转运出细胞;随着胞 浆Ca2+浓度的降低,Na+-Ca2+交换系统的作用减 弱,由钙泵继续将Ca2+运出心肌。其主要受钙调 素、酸性磷脂和PKA、PKC的调控活化。
• SR调控钙离子的不同途径: SR调控钙离子 分别由三磷酸肌醇( inositol triphosphate, IP3)受体系统和利罗丁受体(ryanodine, RyR)系统来进行的
• ¹ 细胞外刺激,如血管紧张素II(AngII)、内皮 素-1(ET-1)和去甲肾上腺素等,均可经G蛋白 耦联受体途径和受体酪氨酸激酶途径活化 磷脂酶C,进而激活磷脂酶,水解二磷酸磷脂 酰肌醇,产生二酰甘油和IP3, IP3与肌浆网上 IP3受体结合促进肌浆网内钙释放。IP3引 起的钙释放的速度和数量均明显低于RyR介 导的钙诱发的钙释放。
• T-钙通道:结构:基本结构与L-型钙通道相似,不同的是T型钙 通道III域和IV域P环的谷氨酸残基为天冬氨酸所取代。与 高电压激活钙通道不同,在T型钙通道A亚单位的I~II连接区 域没有其连接位点。分布: T型钙通道主要分布在窦房结细 胞和浦肯野纤维膜。作用过程: T型钙通道的开闭亦受膜电 压变化的控制, T型钙通道在膜去极化较小时即开始开放, 持续刺激下产生的电流短暂。膜复极化时通道关闭缓慢, 产生缓慢衰减的尾电流。T型钙通道活化后产生的低阈值 钙电流可引发动作电位,从而产生效应。所有哺乳动物的 心脏细胞均可发现T型钙通道,因为T通道在静息电位时即 可激活,而心肌起搏细胞和传导细胞都有较高密度的T通道, 所以它对维持心肌组织的自律性具有重要意义。
2.而细胞外Ca2+内流及内源性环腺苷二磷酸核糖,则 可作用于RyR,引起非IP3敏感Ca2+库释放。心肌 细胞去极化时,膜电位的变化使细胞膜L型钙通道 开放,少量Ca2+由细胞外迅速进入胞浆,使终囊局 部单位时间内Ca2+浓度增加(calcium spark),这种 Ca2+快速上升的速率成为肌浆网钙释放的触发剂, Ca2+与RyR上的Ca2+高亲和位点相结合, RyR开 放,大量Ca2+从肌浆网内释放出来, Ca2+与肌钙 蛋白结合,引起心肌收缩。细胞膜去极化后,钙内流 减慢或停止,但此时胞浆Ca2+浓度已很高, Ca2+ 又可知和RyR蛋白上的Ca2+低亲和力位点相结合, 使钙释放通道关闭。
细胞内钙的摄取
• 细胞内钙的摄取, SR也占相当的比例。有报道称,在舒张期 胞浆内Ca2+浓度下降的70% ~75%也是由于SR摄取并储 存。同时,心肌细胞内有很多可以结合钙的蛋白,如FKBP, 钙蛋白酶、钙调神经磷酸酶(calcineurin),钙调蛋白 (calmodulin)和早老素I等,都可以起到调节钙的作用。其中 比较重要的是内质网中与Ca2+有关的分子伴侣如钙结合 蛋白,肌浆网的钙泵以及肌浆网腔内含几种可溶性蛋白质, 以肌集钙蛋白(calsequestrin, CSQ)为代表,此外还有钙结 合蛋白和少量钙网素(calreticulin),它们与Ca2+亲合力低, 但结合容量大,主要功能是与肌浆网腔内的Ca2+结合,一方 面使肌浆网腔内Ca2+浓度降低,有利于钙泵的转运;另一方 面将Ca2+储存起来,以便在下一次心肌收缩时。
• L-钙通道:结构:钙通道一般A1、B、A2/D亚基,孔 道的形成主要是A1亚单位,每个结构域包含6个跨 膜节段(s1~s6), s6作为电压感受器,每隔3~4个氨 基酸都是带正电荷的氨基酸残基,当膜电位变化时, 其构象发生变化,从而开放钙通道。分布: L型钙通 道广泛分布于心房及心室肌细胞膜上,尤以T型管 上含量最丰富,是心肌细胞膜最主要的钙通道类型, 作用过程:当心肌去极化时,膜电位的降低刺激钙通 道蛋白使其结构发生变化,钙通道开放细胞Ca2+ 浓度内流,膜电位恢复到静息状态时,钙通道关闭。
• 电压依赖式钙通道又叫电压门控钙通道,其 在细胞膜去极化,发生电压变化时开放,根据 不同的电生理、药理学以及分子结构特点, 可将其分为L, T, N, P/Q, R型。其中T型属 于低电压激活钙通道,其膜电位较高,阈值低; L, N, P/Q, R型属高电压激活钙通道,其阈值 高,在低膜电位下游活或失活。其中在心肌 细胞中,重点介绍L, T型钙通道。
心肌细胞内钙的释放
• 心肌细胞内钙的释放主要来源于肌浆网(SR) 储钙的释放和少量由线粒体释放。有报道 称,心肌细胞内钙浓度的升高, 90%是由SR 释放的。
SR释Ca2+的机制
• SERCA的结构、分布和作用过程: SERCA是SR中含量最 丰富的蛋白,约占成熟动物SR总量的60% ~80%,其中 SERCA2a编码的蛋白主要存在于心肌和慢速骨骼肌中。 SERCA2a结构: SERCA2a蛋白是肌浆网中含量最丰富的 蛋白,大部分结构朝向细胞内腔,这部分结构含有Ca2+结合 位点和ATP水解点。分布: SERCA2a蛋白主要在心肌和慢 速骨骼肌中表达。作用过程:目前研究认为机体具有两种 调节SERCA2a功能的机制,其一SERCA2a蛋白的直接磷 酸化,其二PLB对SERCA2a的磷酸化。Kiss认为PLB调节 SERCA2a可能存在两种方式:一种为快速短效作用,包括 PLB磷酸化和SERCA2a活动的抑制;另一种为缓慢而长期 的作用,涉及PLB/SERCA2a比率的变化,从而控制表达。
心肌细胞与钙离子调控
急诊周挺
• 心肌细胞内钙的浓度分布及时相变化等直 接影响细胞收缩功能、节律变化、细胞生 长及死亡。 • 心肌细胞内游离Ca2+浓度约0.1 pmol/L,心 肌收缩时,胞浆游离Ca2+浓度可达10pmol/L
细胞外钙的内流
• 钙通道根据调控通道状态的不同,可将其主 要分为三大类,即电压依赖式钙通道(VDCC) 与受体操纵式钙通道(ROCC)以及容量控制 式的钙通道(SOC)等等。
• 线粒体释放钙离子:静息状态下,该细胞器不是贮钙 部位,在细胞激动过程中也不起作用。然而,当 Ca2+升高时,或者在质膜或ER膜的Ca2+通道附近 区域已有很高的[Ca2+],使临近的线粒体快速摄取 Ca2+,产生比平均[Ca2+]高很多的[Ca2+]。当高钙 区[Ca2+]下降后,通过反向转运通道,线粒体快速排 出Ca2+, [Ca2+]恢复到静息水平。这种机制可以 说明质膜和ER膜上Ca2+通道和线粒体之间的超 微结构关系。总之,就[Ca2+]的信号传导作用而言, 线粒体可被看作是短暂的Ca2+缓冲器,在Ca2+的 释放和内流过程中延缓胞浆中Ca2+扩散。
• 膜上的钠钙交换蛋白: NCX是心肌细胞膜上 的一个阳离子转运蛋白, NCX1是一非ATP 依赖的双向转运蛋白,它有两种工作模式:其 一是Ca2+外流模式,其二为Ca2+内流模式,
细胞内钙的外流
• 膜上的钠钙交换蛋白: NCX是心肌细胞膜上的一个阳离子转运蛋白[6], 包括3个亚型: NCX1、NCX2和NCX3[7],其中NCX1与心肌信号传导的 关系最大。结构:NCX1是一个糖基化的跨膜蛋白,由970个氨基酸残基 组成,分子量为110 kDa。分布: NCX1分布于鼠和豚鼠心室肌细胞的T 管膜、周围肌膜以及闰盘上。作用过程:它有两种工作模式:其一是 Ca2+外流模式,其二为Ca2+内流模式。NCX1的钠钙交换过程是一个 连贯的或者乒乓工作机制(a consecutive orping pongmechanism)。 这里以Ca2+流出模式(细胞内钙的外流)说明其工作过程。首先NCX1 在细胞外与3个Na+结合,然后通过NCX1变构将Na+转运到细胞内,接 着与细胞内的1个Ca2+结合,再由NCX1变构将Ca2+转运出细胞外。 在正常心肌细胞中, NCX和肌浆网钙泵(SERCA2a)在舒张期共同作用, 降低胞浆内Ca2+浓度而使心肌舒张。NCX作用大小在不同动物中存 在差异,在人类、兔和猫的心脏中,舒张期,约20% ~30%的Ca2+通过 NCX转运至细胞外,而在大鼠和小鼠心肌中, NCX仅起10%的作用。