心肌胞钙波随机性研究

钙波作为一种胞内的钙释放通道相互触发而产生的连锁反应广泛存在于多种细胞．在心肌中,由于与心律失常的发生有关,心肌细胞中的钙波近年来引起广泛关注．为了在微观上研究钙波的产生和传播过程,利用激光共聚焦钙成像技术对心肌细胞中的钙波进行了成像．实验和分析发现,钙波的起始是钙火花连续随机募集的过程,因此正常细胞中钙波发生概率很低．钙波传播过程中相邻位点开放的时间间隔接近正态分布,显示传播过程具有较大的随机性．且钙波速度越慢,位点间时间间隔的离散度越高．为了进一步研究这种随机性产生的内在机制,构建了一个数值模型对心肌细胞中的钙波进行模拟．研究证明,钙释放位点开放的随机性能够完整地解释实验中观察到的钙波传播的随机行为．实验分析和数值模拟相互印证,首次明确证明,钙波起始和传播过程的随机性,并揭示了该随机性与钙释放位点开放概率的关系．     

多途径介导的小胶质细胞间钙波传递

利用微局域机械力刺激,快速实时观察机械力引起的细胞间钙波传递,系统地研究了BV-2小胶质细胞间钙通讯机制.结果表明,在细胞种植密度较小且彼此未接触的情况下,旁分泌途径可介导BV-2小胶质细胞间钙波传递.在细胞密度较大且相互接触的情况下,旁分泌和间隙连接两种途径可共同介导胞间钙波传递.更为有趣的是,在体外发现BV-2小胶质细胞间存在通道纳米管类似物连接,也可介导小胶质细胞间钙波传递.综上所述,小胶质细胞间钙波传递可通过旁分泌、间隙连接和通道纳米管类似物连接三种途径介导.     

心肌细胞电生理建模进展

心脏兴奋收缩的微观基础是心肌细胞的电生理活动,心肌细胞的电生理模型在解剖实验基础上提供了更为全面有力的数据.是研究心肌细胞最有效的方法之一.近年来单细胞意义上的电生理模型越来越精细,使得心肌细胞的工作原理以不同角度在微观领域得以进一步阐述.本文就不同时期有代表性的模型进行了研究和比较,总结了这一领域的发展,并对发展趋势作了进一步的展望.     

活性氧自由基对心肌细胞损伤效应研究

为探讨活性氧自由基对心肌细胞的影响 ,采用胰蛋白酶酶消化法分离SD乳鼠心肌细胞 ,培养于适当的条件并观察其形态学和生理学方面的特征 ;加入H_{2O2 活性氧刺激心肌细胞 ,模拟氧自由基损伤心肌细胞方式 ,构建心肌细胞缺血再灌注损伤的模型并了解H2O2 对心肌细胞的损伤作用。结果表明胰蛋白酶消化分离的心肌细胞能够在体外完好生长 ,并能够在一段时间内维持其原有的生理特性 ;MTT检测结果和形态学观察结果表明H2O2 对心肌细胞的损伤与其浓度和作用时间呈正比关系 ,TUNEL和DNA凝胶电泳分析结果显示 ,H2O2 在心肌细胞中的积累是造成细胞凋亡的主要因素之一。}     

吡格列酮诱导心肌细胞凋亡和抑制心肌细胞肥大的作用及其机制研究

摘要 目的：探讨吡格列酮诱导心肌细胞凋亡和抑制心肌细胞肥大的作用及其机制研究。方法：选取1-3日龄的健康新生SD大鼠,采用酶学分离心肌细胞并培养。将心肌细胞分为4组：对照组、吡格列酮10 μM组、吡格列酮20 μM组、阿帕替尼2 μM组。采用自动细胞计数器（BioRad）计数吡格列酮和阿帕替尼对心肌细胞增殖的影响,流式细胞术检测心肌细胞凋亡率,[3H]-亮氨酸掺入法评估心肌细胞的肥厚,用相差显微镜检测心肌细胞直径。蛋白免疫印迹试验检测VEGFR-2,磷酸化VEGFR-2,蛋白激酶B （Akt）,磷酸化人体抑癌基因（P53）,兔抗人单克隆抗体（Bax）,B淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）表达水平。免疫组织化学检测心肌细胞VEGFR-2、Bcl-2及Bax阳性指数。结果：吡格列酮和阿帕替尼均能抑制心肌细胞活力,其中吡格列酮以剂量依赖的方式抑制心肌细胞活力,即吡格列酮剂量越大,其抑制心肌细胞活力越强。吡格列酮或阿帕替尼治疗后,心肌细胞凋亡率显著增加,表明两者均诱导心肌细胞凋亡。吡格列酮或阿帕替尼治疗后,血管紧张素II（Ang II）诱导的[3H]-亮氨酸掺入量显著减少,心肌细胞直径减小,表明两者均抑制心肌细胞肥大。吡格列酮显著提高了新生大鼠心肌细胞中Bax和磷酸化-P53的蛋白表达,降低了mTOR、Akt、VEGFR-2、Bcl-2和磷酸化-VEGFR-2蛋白表达。与对照组比较,吡格列酮和阿帕替尼治疗后,VEGFR-2阳性指数和Bcl-2阳性指数显著降低,Bax阳性指数显著升高（P＜0.05）。结论：吡格列酮通过调节VEGFR-2信号通路诱导心肌细胞凋亡,抑制心肌细胞肥大。     

心肌细胞团搏动整数倍节律的非线性动力学机制

利用心肌细胞耦合模型研究心肌整数倍节律的动力学机理。确定性模型仿真揭示了心肌细胞团同步搏动加周期分岔的节律变化规律;随机模型仿真发现在加周期分岔序列中分岔点附近会出现整数倍节律,其中,0-1整数倍节律产生于从静息到周期1的Hopf分岔点附近,1-2整数倍节律产生于周期1和周期2极限环间的加周期分岔点附近;对系统相空间轨道的分析进一步揭示出整数倍节律是由系统运动在相邻的两个轨道之间随机跃迁形成的。上述分析结果不仅阐明了心肌整数倍节律的机理,并且揭示了各种整数倍节律与加周期分岔序列中相邻节律的内在联系,为重新认识心律变化的规律开辟了新的途径。     

热暴露大鼠心肌细胞钙稳态及其调节机制的研究

本文观察了离体成年大鼠心室肌肌质网、线粒体Ｃａ＾２＋－ＡＴＰ酶活性和总钙含是到及原代培养乳腺心肌细胞＾４６Ｃａ摄取、活性钙调素相对含量、胞浆内游离钙浓度在不同温度热暴露４０ｍｉｎ后的变化。结果表明：热暴露后,心肌奖浆、肌质网及线粒体中的Ｃａ＾２＋－ＡＴＰ酶活发表 所下降,心肌肌质网及线粒体中的总钙含量亦有降低趋势,心肌细胞活性钙调素相对含量显著下降,＾４６Ｃａ摄取量及胞浆内游离浓度显著升高。提示,     

胚胎干细胞体外分化心肌细胞的研究

胚胎干细胞是从动物胚胎内细胞团分离的具有全能性的细胞.研究证明分离的小鼠胚胎干细胞在体外可以分化成心肌细胞,这一发现为小鼠胚胎干细胞向各种特化心脏细胞(动脉样细胞、血管样细胞、窦样细胞、心室样细胞、蒲肯野氏样细胞)分化提供了依据,使基因功能的研究在体外成为可能.1998年末人类ES细胞的成功培养奠定了心脏细胞的再生性治疗的战略基础.主要综述了目前ES细胞体外分化心肌细胞的进程,讨论了此进程对心脏基因研究的促进作用.     

川楝素对K+、Ca2+通道活动及细胞内Ca2+浓度的调控

川楝素是我国学者从驱蛔中药中分离、鉴定的一个三萜化合物，已证明具选择地影响神经递质释放，有效地对抗肉毒中毒，促进细胞分化、凋亡，抑制肿瘤增殖，抑制昆虫发育和取食，影响K⁺、Ca²⁺通道活动等多种生物效应. 综述了证明川楝素抑制多种K⁺通道，选择地易化L型Ca²⁺通道和进而升高胞内Ca⁺浓度的研究资料，并对川楝素产生这些生物效应的机制进行了讨论.     

钙离子通道蛋白的研究进展

钙离子是最广泛存在的细胞内信使,调控着几乎所有生命过程。最近的结构生物学研究解析了很多不同种类的钙离子通道在不同开放-关闭状态下的近原子分辨率结构。有关进展揭示了这些通道的分子组成、动态活动、生理功能、调控修饰的分子基础,为阐明钙信号转导和相关疾病的微观机制提供了理论基础.     

亚硒酸钠对巨噬细胞内游离Ca2+和Mg2+的影响

用单细胞阳离子测定系统研究了SeO^2-₃对巨噬细胞内游离Ca²⁺和Mg²⁺的影响.实验结果表明:SeO^2-₃高于10^-4mol/L时,有显著的细胞毒性.SeO^2-₃对细胞的毒性作用使细胞内游离Ca²⁺和Mg²⁺的浓度升高但Ca²⁺浓度的升高速率比Mg²⁺快.还有,高于10^-4mol/L的SeO^2-₃对红细胞膜上的Ca²⁺-ATP酶活性有明显抑制作用.     

钙的光释放技术及其在细胞研究中的应用

Ca²⁺的光释放技术通过光解作用使预先引入细胞内的光敏感性螯合剂对Ca²⁺的亲和性改变,从而实现对细胞内游离钙离子浓度的调控,有助于阐明Ca²⁺作为第二信使对电兴奋性、肌肉收缩、神经分泌等细胞功能的调制作用.     

猪脑突触体质膜(Ca2+-Mg2+)-ATPase的分离纯化与性质

以猪脑为材料,经匀浆、差速离心、蔗糖密度梯度离心分离突触体. 低渗破膜得到突触体膜. Triton X-100增溶后,经钙调蛋白亲和层析可得去脂的质膜Ca²⁺-ATPase. 用大体积亲和柱和大体积低Ca²⁺淋洗液淋洗,可得产率、纯度和活性均较高的质膜Ca²⁺-ATPase. 与大豆磷脂保温后,去脂的Ca²⁺-ATPase的水解活力可恢复达3.32 μmol/(mg·min).SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳银染显示单一蛋白质带,分子质量约为140 ku,纯度在90%以上. 不同Ca²⁺浓度明显影响酶的活力.     

Ca2+和Sr2+诱导大肠埃希菌感受态细胞的形成及转化的影响

为研究金属离子诱导下感受态细胞形成的机理及揭示转化发生的机制,分别用Ca~(2+)和Sr~(2+)(0~140mmol/L)制备大肠埃希菌感受态细胞并转化。研究结果表明,不同浓度的Ca~(2+)和Sr~(2+)诱导的感受态细胞的效价不同,两种金属离子对大肠埃希菌细胞内外膜的通透性均有较大影响,但细胞内外膜的改变程度与转化率无直接关系;电镜结果显示,未处理的细胞呈簇聚集发生粘连现象,感受态细胞整体呈分散状态,局部发生聚集,而转化后的细胞独立存在,边缘异常清晰。     

喜钙和嫌钙植物对外源Ca2+的生长生理响应

以喜钙植物伞花木和嫌钙植物大白杜鹃为实验材料,以Hoagland营养液并设置其Ca2+浓度分别为0、5、10、25、50mmol/L培养试验,比较不同浓度外源Ca2+对其生长、叶绿素含量、渗透调节和矿质元素积累的影响,探索喜钙植物生长的适应特征,为喀斯特地区喜钙植物嗜钙机制研究提供基础资料。结果显示:(1)随着外源Ca2+浓度的增加,伞花木植株高度、茎粗以及叶干重、叶长、叶宽和叶形指数均得到不同程度提高,叶绿素和可溶性蛋白质含量增加,脯氨酸和可溶性糖含量无显著变化;而嫌钙植物大白杜鹃的生长却受到抑制,叶绿素和蛋白质含量降低,脯氨酸和可溶性糖含量增加;当Ca2+浓度为50mmol/L时,伞花木叶绿素和蛋白质含量分别为2.99mg/g和17.10mg/g,大白杜鹃叶绿素和蛋白质含量分别为1.39mg/g和14.30mg/g。(2)在实验设置的钙范围内,Ca2+可促进伞花木对P、N吸收并稳定体内Ca、K动态;而低浓度的Ca2+(<10mmol/L)促进大白杜鹃对Ca累积,抑制N、P吸收。     

Rhythmic Fluctuations in the Concentration of Intracellular Mg2+ in Association with Spontaneous Rhythmic Contraction in Cultured Cardiac Myocytes

Magnesium ions (Mg²⁺) play a fundamental role in cellular function, but the cellular dynamic changes of intracellular Mg²⁺ remain poorly delineated. The present study aims to clarify whether the concentration of intracellular Mg²⁺ possibly changes cyclically in association with rhythmic contraction and intracellular Ca²⁺ oscillation in cultured cardiac myocytes from neonatal rats. To do this, we performed a noise analysis of fluctuations in the concentration of intracellular Mg²⁺ in cardiac myocytes. The concentration was estimated by loading cells with either Mg‐fluo4/AM or KMG‐20/AM. Results revealed that the intensity of Mg‐fluo‐4 or KMG‐20 fluorescence fluctuated cyclically in association with the rhythmic contraction of cardiac myocytes. In addition, the simultaneous measurement of Fura2 and Mg‐fluo‐4 fluorescence revealed phase differences between the dynamics of the two signals, suggesting that the cyclic changes in the Mg‐fluo‐4 or KMG‐20 fluorescent intensity actually reflected the changes in intracellular Mg²⁺. The complete termination of spontaneous rhythmic contractions did not abolish Mg²⁺ oscillations, suggesting that the rhythmic fluctuations in intracellular Mg²⁺ did not result from mechanical movements. We suggest that the concentration of intracellular Mg²⁺ changes cyclically in association with spontaneous, cyclic changes in the concentration of intracellular Ca²⁺ of cardiac myocytes. A noise analysis of the fluctuation of subtle changes in fluorescence intensity could contribute to the elucidation of novel functional roles of Mg²⁺ in cells.     

Ultracytochemical localization of Ca2+ during the phloem ganglion development in Phyllostachys edulis

Ultracytochemical localization of Ca²⁺ was investigated using the potassium pyroantimonate precipitation method during the development of phloem ganglion. The result showed that Ca²⁺ was mainly localized in the cell wall and intercellular spaces in the initiating phase. With the development of the phloem ganglion, the distribution of Ca²⁺ transferred to the vacuole, and the Ca²⁺ deposits in the cell wall and intercellular space decreased. At the later stage of the developmental phase, Ca²⁺ was distributed in the tonoplast and vacuole phagocytosis, and the vacuole became the main calcium storage in this phase. At the early stage of maturation of the phloem ganglion, most of the phloem ganglion cells’ vacuoles cracked, and the cytoplastic Ca²⁺ content increased in large number. In the mature phloem ganglion, not only were there a few Ca²⁺ localized in the cytoplast of mature cells, but also in the differentiating cells in the vacuoles. Ca²⁺ was distributed in the tonoplast and vacuole contents; initiating cells almost had no Ca²⁺. In general, Ca²⁺ concentration in mature phloem ganglion cells was at a low level. The results indicated that the changes in Ca²⁺ distribution evoked the phloem ganglion generation, and Ca²⁺ regulated the physiological function of the phloem ganglion.     

Ca~(2+)信号在植物与环境微生物互相作用中的分子调控机制

自然界植物与环境微生物之间的相互关系除了胁迫以外,同时也有互利互惠的共生互作关系。无论是能对植物造成胁迫伤害的植物-病原菌互作体系,还是能够为植物提供营养的植物-微生物共生互作体系,其细胞信号转导通路中Ca~(2+)信号的分子调控对两种互作体系都有着非常重要的作用。该文对近年来国内外有关植物-病原菌和植物-微生物互作体系在细胞信号转导过程中Ca~(2+)信号上游的分子调控机制分别进行了综述。