肌浆网钙漏流与心力衰竭

钙离子在心脏兴奋-收缩偶联中发挥关键作用,全细胞钙浓度升高通过激活相关信号通路参与基因表达的调控已受到广泛的关注.肌浆网是心肌细胞重要的钙库,在维持细胞内钙稳态起非常重要的作用,是心肌兴奋-收缩偶联的关键因素.舒张期心肌细胞肌浆网RyR2通道活性增强,异常开放增加或关闭不全,钙离子异常释放,引起肌浆网钙漏流.心力衰竭时肌浆网功能障碍,越来越多的研究表明,心力衰竭尤其是在终末期,肌浆网钙漏流所介导的心肌细胞局部钙信号增强,从而引起心脏发生结构、功能的重构.本文就肌浆网钙漏流的发生机制及其在心力衰竭发生发展中的作用和研究进展进行简要综述,并提出展望,以期为临床心力衰竭的预防和治疗及有效药物的开发应用提供理论依据.     

CaMKII在细胞钙稳态维持及心肌保护中作用的研究进展

钙/钙调素依赖性蛋白激酶II(CaMKII)是主要表达于心脏的一种多功能苏氨酸/丝氨酸蛋白激酶,通过磷酸化与Ca2+调节相关的蛋白影响心肌的兴奋收缩耦联及细胞钙稳态.在心肌缺血缺氧等病理条件下,心肌细胞钙离子循环出现异常,CaMKII通过代偿性活性改变起到维持Ca2+稳态及心肌保护效应.深入了解CaMKII对钙循环的调节、在间歇性高海拔缺氧介导的心脏保护及心肌细胞内酸中毒后心肌收缩力恢复过程中的作用机制,具有重要的基础研究及临床应用前景.     

β-肾上腺素受体调控心肌细胞兴奋收缩耦联的分子过程研究

兴奋收缩耦联是肌细胞兴奋期间由动作电位触发肌质网释放钙离子,从而导致收缩的过程。心肌细胞的兴奋收缩耦联是通过“钙致钙释放（Ca^2＋-induced Ca^2＋ release）的机制完成的。兴奋期间,细胞膜电位的去极化导致电压依赖性的L．型钙通道（LCC）开放,细胞外钙离子通过LCC流入细胞,激活了肌质网膜上称为ryanodine受体（RyR）的钙释放通道,后者从肌质网钙库中释放钙离子,使细胞质游离钙浓度迅速上升。细胞质钙浓度的升高一方面启动细胞收缩,另一方面激活了肌质网钙泵和细胞膜钠钙交换,二者分别将钙离子运回肌质网或细胞外,使细胞质钙浓度很快回落,从而完成了一次“钙瞬变（Ca^2＋ transient）”。钙瞬变在每个心动周期发生一次,是直接控制细胞收缩的细胞内信号。     

RyR2突变致心律失常机制与转化医学

Ryanodine受体(RyR2)是位于心肌细胞肌浆网上的钙离子释放通道。作为心肌兴奋-收缩偶联的重要组成部分,RyR2功能紊乱在许多心脏疾病的发生和进展中发挥关键作用。儿茶酚胺敏感性多形性室性心动过速(CPVT)与RyR2基因突变相关。现对RyR2致CPVT的分子病理生理机制以及相应的治疗策略进行综述。这些新的治疗策略不仅适用于CPVT,也必将推动其他获得性钙调节紊乱相关性心脏病的研究。     

可溶性耐药相关钙结合蛋白

可溶性耐药相关钙结合蛋白(sorcin)是一个21.6 kD的胞浆蛋白,具有典型的EF手臂(EF-hand)钙结合位点, 广泛存在于多种组织中,在心肌细胞中含量最丰富.Sorcin可与肌浆网钙离子通道RyR相互作用影响心肌细胞兴奋——收缩偶联.另一方面,sorcin在肿瘤耐药细胞中大量表达,它可以与细胞中钙离子结合,引起细胞内游离钙离子浓度下降,然后导致钙离子所介导的磷酸酶活性降低,使得具有排药功能的P-gp糖蛋白磷酸化水平下降,最终导致耐药.一旦明确引发和维持细胞耐药的作用机制,就可为克服肿瘤耐药提供新的靶点.同时随着RyR活性抑制作用研究的深入,有望通过sorcin转基因技术治疗心力衰竭.本文主要对sorcin的结构特点和生物学特性进行综述,并初步分析其耐药机制.     

蛋白激酶C 在血管紧张素Ⅱ诱导的肾小球系膜细胞收缩中的作用

目的:研究蛋白激酶C(pkc)在血管紧张素Ⅱ诱导的肾小球系膜细胞(GMC)收缩中的作用。方法:人肾小球系膜细胞系用于全部实验。应用血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)刺激蛋白激酶C抑制剂白屈菜红碱(CHE)处理或未处理的系膜细胞。利用激光扫描共聚焦显微镜测细胞内钙离子浓度。结果:①膜细胞经AngⅡ诱导后,细胞出现明显的大幅度起始钙离子浓度升高(vs.control,p<0.05,n=16)②膜细胞经CHE预处理后减少AngⅡ诱导的GMC钙离子浓度(vs AngⅡ,p<0.05,n=16)。结论:①血管紧张素Ⅱ诱导系膜细胞收缩。②蛋白激酶C参与血管紧张素Ⅱ诱导的肾小球系膜细胞的收缩过程。     

猪冠状动脉平滑肌细胞的自发瞬时外向电流的特性

自发瞬时外向电流（spontaneous transient outward currents,STOCs）在小动脉的肌源性调节中起着非常重要的作用。本文应用穿孔膜片钳技术记录了猪冠状动脉平滑肌细胞上的STOCs,研究了其基本特性以及调节。结果显示：STOCs有明显的电压依赖性和钙依赖性,其频率和幅度具有变异性。STOCs可以随机叠加在阶跃刺激方案和斜坡刺激方案引出的全细胞钾电流上。STOCs可被大电导钙激活钾（large-conductance Ca^2＋-activated potassium,BKCa）通道的特异性阻断剂ChTX、螯合胞外钙离子和50μmol／L ryanodine完全抑制。钙离子载体A23187可以明显增加STOCs的幅度和频率;而L型钙通道阻断剂verapamil和CdCl2对STOCs的影响很小。咖啡因使STOCs瞬时爆发性增加,然后抑制。钠离子载体可明显增加STOCs的频率;钠钙交换体选择性抑制剂KB．R7943可明显抑制STOCs。由此可以认为STOCs是BKCa通道介导的。STOCs的产生和激活依赖于经钠钙交换的钙内流和经肌浆网ryanodine受体介导的钙释放,钠钙交换可能决定钙库重载,而细胞膜下肌浆网的胞内钙释放（钙火花）所致的局部钙浓度瞬时增加激活与其相邻的BKCa通道,产生STOCs。     

蛋白激酶C在血管紧张素Ⅱ诱导的肾小球系膜细胞收缩中的作用

目的：研究蛋白激酶C（pkc）在血管紧张素Ⅱ诱导的肾小球系膜细胞（GMC）收缩中的作用。方法：人肾小球系膜细胞系用于全部实验。应用血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）刺激蛋白激酶C抑制剂白屈菜红碱（CHE）处理或来处理的系膜细胞。利用激光扫描共聚焦显微镜测细胞内钙离子浓度。结果：①膜细胞经AngⅡ诱导后,细胞出现明显的大幅度起始钙离子浓度升高（vs．control,p〈0．05,n=16）⑦膜细胞经CHE预处理后减少AngⅡ诱导的GMC钙离子浓度（vsAngⅡ,p〈O．05,n=16）。结论：①血管紧张素Ⅱ诱导系膜细胞收缩。②蛋白激酶C参与血管紧张素Ⅱ诱导的肾小球系膜细胞的收缩过程。     

心肌细胞发育过程中胞浆内钙稳态的调控

Ca^2＋信号是细胞和各器官生长发育、行使其生理功能的基础,维持心肌细胞的钙稳态是保持正常心脏功能的先决条件。作为在胚胎发育过程中最早出现并行使功能的器官,胚胎期心脏的形态结构发生了明显的变化,泵血功能不断增强,以适应不断增强的机体的生理需求。从胚胎到成年,心肌细胞的功能有非常大的改变,各钙离子通道的表达也发生明显变化。因此,发育早期心肌细胞的钙稳态调控与成熟心肌细胞有明显的不同,在发育过程中引起细胞收缩的Ca^2＋来源也有明显的变化。随着分子和细胞生物学研究的发展,以及胚胎干细胞体外分化模型的应用,人们对心肌细胞发育过程中钙稳态的调控有了进一步的认识。本文综述了早期心肌细胞发育过程中胞浆内钙稳态的变化,总结了早期心肌细胞钙稳态调控机制的最新研究进展。     

心肌细胞兴奋收缩耦联的分子机制

肌细胞兴奋时,动作电位通过电压门控钙通道激活肌质网钙释放,由此引发的细胞内钙离子的瞬时升高驱动细胞收缩,这个过程叫做兴奋收缩耦联．21世纪以来,随着钙成像技术和分子细胞生物学技术的联合应用,心肌兴奋收缩耦联的分子机制逐步阐明．本文结合本实验室的相关研究,系统总结该领域的前沿进展,包括钙释放通道的分子性质、电压门控钙通道激活肌质网钙释放通道的动力学过程、生理调控以及病理变化．     

内质网应激与心肌肥大

肌浆网是调控心肌细胞钙稳态、蛋白质合成和细胞凋亡的重要亚细胞器。内质网应激是指内质网理化环境改变和过负荷等因素导致未折叠/误折叠蛋白在内质网聚集和钙稳态失衡等内质网功能紊乱状态。适度的内质网应激有利于心肌细胞代偿,持续而严重的内质网应激则触发内质网应激相关细胞凋亡,造成肥大心肌由代偿转向衰竭,是影响心肌肥大发生、发展的重要因素。本文综述了内质网应激反应在心肌肥大发生、发展中的作用。     

肌浆网钙泵蛋白的结构和功能及其蛋白单体的特性

肌浆网是细胞钙平衡的主要调节单位之一,是胞浆钙离子浓度异常的重要研究对象。肌浆网结构组成简单,便于分离纯化,是理想的生物膜研究模型。本文介绍了肌浆网钙泵蛋白的分子结构、钙转运分子机制和钙泵蛋白的聚集状态及磷脂结构与钙转运的关系。     

肌肉疲劳可能与横管中钙增加有关

经典的肌丝滑动学说认为,横管在骨骼肌兴奋-收缩偶联中的作用主要是作为肌动作电位传导至肌纤维内部的通道,并因此成为动作电位与终池释放贮存钙两过程之间的偶联场所。当终池释放钙使肌浆内游离钙浓度达到10~(-7)M以上时,引发收缩反应;而当Ca~(++)被纵管重新吸收并贮于终池中时,肌肉舒张。最近,美国费城杰佛逊医学院的Bianchi对横管的功能作了进一步的研究,发现在兴奋-收缩偶联过程中,横管并不单纯起通道的作用,它还可吸收由终池释放的Ca~(++),而这一功能又与肌肉疲劳的发生有密切关联。在本工作中Bianchi与Narayan将蛙的缝匠肌浸浴于含~(45)C的林格氏液中,并给予1赫兹脉冲刺激300次。然后移出肌肉,用含有氯化锶的无钙林格氏液洗出细胞间隙包括横管内的~(45)Ca与Ca~(++),并进行测定。结     

心肌兴奋收缩耦联过程中的钙调控

联系以膜电位变化为特征的细胞兴奋和以肌丝滑行为基础的肌肉收缩的中介过程通常称为兴奋收缩耦联。在所有参与调控心肌收缩功能的离子中,钙离子被认为是最重要的介导因子,因此验明钙离子参与介导心肌兴奋收缩耦联的方式和途径等特征无疑有益于更好地理解心脏的生理功能。     

心肌兴奋收缩耦联过程中的钙调控

联系以膜电位变化为特征的细胞兴奋和以肌丝滑行为基础的肌肉收缩的中介过程通常称为兴奋收缩耦联。在所有参与调控心肌收缩功能的离子中,钙离子被认为是最重要的介导因子,因此验明钙离子参与介导心肌兴奋收缩耦联的方式和途径等特征无疑有益于更好地理解心脏的生理功能。     

一氧化氮在淋巴管收缩中的作用

淋巴管收缩是淋巴循环的动力学基础,对于维持循环系统稳态发挥重要作用.生物活性分子一氧化氮(NO)的周期性变化参与了淋巴管生理状态下的收缩、舒张以及张力调节.NO通过提高cAMP、cGMP水平激活PKA和PKG,既可引起淋巴管平滑肌细胞(LSMC)膜超极化、降低肌浆网IP3活性,从而降低LSMC细胞内Ca2+浓度;亦可通过活化肌球蛋白轻链磷酸酶降低LSMC的钙敏感性,最终降低淋巴管收缩性.通过调控淋巴管收缩过程中NO的生成与释放,有可能成为治疗或干预淋巴障碍性疾病的新靶点之一.     

成年大鼠心肌细胞分离培养及兴奋-收缩耦联表征

目的：比较两种细胞分离液分离成年大鼠心肌细胞,进一步表征成年大鼠心室肌细胞兴奋-收缩耦联。方法 Langendorff装置进行主动脉逆流灌流,分别用两种细胞分离液分离成年大鼠心肌细胞,无血清培养并进行腺病毒感染。显微镜下观察单个心肌细胞的形态学特点,荧光显微镜下检测病毒感染。采用IonOptix仪器检测心肌细胞肌节收缩-舒张指标以及心肌细胞钙离子摄入-排出指标。结果两种分离液均可获得70％横纹清晰的长杆状心肌细胞,培养可存活7 d以上。腺病毒感染48 h,绿色荧光蛋白持续表达7 d以上。分离液一获得的心肌细胞不能很好地随电场刺激产生收缩,分离液二获得的细胞可用于检测兴奋-收缩耦联特性,心肌细胞肌节缩短分数为11.61％±2.15％,舒张时间为（0.177±0.031） s,钙瞬变幅度为30.79％±9.74％,钙瞬变衰减时间为（0.300±0.074） s。结论两种分离液均可用于分离和培养成年大鼠心肌细胞,并用于腺病毒转染等长时程研究。分离液二更适用于检测成年大鼠心肌细胞的兴奋-收缩耦联特性。     

长时间电刺激引起肌肉结构损伤过程中细胞内各种元素的分布

利用快速冷冻固定和电子微探针技术,对电刺激诱发爪蟾延迟性肌肉损伤过程中肌浆网与胞浆钙、镁、钠、钾进行定量分析。电刺激后３ｈ,胞浆钙增加３．０ｍｍｏｌ／ｋｇｄｗ,肌浆网钙下降７．５３ｍｍｏｌ／ｋｇｄｗ。至刺激后６ｈ,胞浆钙增加达５．３３ｍｍｏｌ／ｋｇｄｗ,肌浆网摄取钙加强。在延迟性结构变化发展中,细胞内钠、钾也持续上升,而镁则逐渐下降。结果表明,延迟性肌肉结构异常与胞浆钙增高具有一致性。胞浆钙上升可能由于细胞内钠增加,钠－钙交换受抑及肌膜受损,外钙内流增加。肌浆网钙摄取下降则是运动后初期胞浆钙增高的另一途径。损伤肌中胞浆钾浓度有增高和下降两种变化,其意义与机制有待进一步探讨。     

可视化动缘探测系统检测心肌细胞舒缩功能

目的:分离成年大鼠心室肌细胞,利用可视化动缘探测系统检测其收缩/舒张功能.方法:常规酶解法分离制备钙耐受心肌细胞;用Ca2 荧光探剂fura-2/AM(0.5μmol/L)负载心肌细胞30 min(25℃)后,以含氧台氏液灌流并予电场刺激(0.5 Hz,5 ms),采用动缘探测系统检测心肌细胞收缩/舒张功能及细胞内荧光信号变化.结果:可视化动缘探测系统可实时同步观察和记录心肌细胞机械功能和细胞内钙瞬变变化,并可计算得到细胞收缩/舒张和钙瞬变的变化幅度、时程及速率等一系列指标,从而直接反映细胞水平的心肌功能改变.结论:可视化动缘探测系统为人们提供了一个在单心肌细胞水平探讨心肌肌源性功能及其改变的新方法,是当今心血管研究的一项重要技术.     

心肌细胞的钙致钙释放

心肌细胞兴奋－收缩偶联由胞内钙变中介和调控。去极化进进入细胞的少量钙通过钙下释放（ＣＩＣＲ）过程发肌质多（ＳＲ）释放更多的钙,使胞浆钙浓度升高,导致收缩近年来证明,ＳＲ钙放呈梯级特征,提出了局部控制模型,以解释这种现象。钙火花的发现,直观地证硒钙释放单位的存在,进一步支持了局部控制模型。此外,钙释放通道的适应现象,可能是ＣＩＣＲ这一正反馈过程的负调节机制。