钙离子与细胞的功能

1883年Ringer发现蛙心在含钙的液体中停止搏动,1947年Heilbum用显微穿刺法将氯化钙注入蛙和蟹的肌纤维观察到肌肉收缩,1952年Sandow等证实Ca~(2 )在骨骼肌的兴奋一收缩过程中起偶联作用,于是Ca~(2 )在细胞活动中的作用引起了人们广泛的注意。大量事实表明,Ca~(2 )的生理作用非常广泛,它不仅在细胞中起兴奋一收缩偶联作用,而且在一切细胞的运动、分泌、代谢、分化等基本过程中,它都起着偶联和/或第二信使的作用。目前认为,Ca~(2 )在激活细胞机能方面与各种环核苷酸具有同等的重要性,它和细胞内的cAMP、cGMP等第二信使共同调节着细胞的机能。本文仅就Ca~(2 )在细胞内的代谢和作用以及目前关于Ca~(2 )与环核苷酸在激活细胞机能中的相互关系的研究的某些新进展作一扼要介绍。     

B类NCS蛋白的研究

Ca~(2 )作为细胞的第二信使,在神经细胞中参与胞内众多重要的生理过程。这些Ca~(2 )的影响是由Ca~(2 )结合蛋白介导的,如Ca~(2 )传感器,它们通过改变自身结构进而调节靶蛋白的功能。在神经细胞钙传感器家族中,主要对Ca~(2 )信号通路中依赖胞质Ca~(2 )浓度的B类NCS蛋白的研究进行综述。     

心肌细胞的Na^＋／Ca^＋2交换

心肌细胞的正常功能依赖于细胞内的钙离子平衡,而心肌细胞膜上的Na~ /Ca~(2 )交换载体(NCE)是调节细胞内钙离子平衡的主要途径之一。NCE是一种双向转运载体,既可将细胞内的Ca~(2 )转运到细胞外,又可将细胞外的Ca~(2 )转运到细胞内,因而在心肌舒张和收缩过程中具有重要的意义。     

钙(Ca2+)在植物抗寒中的作用

Ca~(2+)作为植物细胞的第二信使对不同抗寒性植物起着不同的作用。冷敏感植物在冷胁迫下引起的Ca~(2+)流入不撤退,结果细胞内高浓度Ca~(2+)导致冷敏感植物的Ca~(2+)毒害。抗寒植物在冷胁迫中引起的细胞内Ca~(2+)水平的升高是短暂性的,它们在完成信使作用后即撤退。这种短暂性的高浓度Ca~(2+)可能通过激活某些有关的蛋白激酶,使某些相应的蛋白质磷酸化,从而诱发抗冻基因表达,使植物进入抗寒锻炼,发展各种抗寒特性。Ca~(2+)对抗寒特性的形成,除通过诱发抗冻基因表达发展抗寒特性外,Ca~(2+)也可能对某些抗寒特性的形成直接起作用,如Ca~(2+)对膜结构的稳定作用,刺激木质素和非纤维素多糖的合成及其在细胞壁内的沉积,以及直接调节胞间连丝孔道的开放与关闭等。     

1,4,5-三磷酸肌醇在细胞信号转换系统中的作用

肌醇磷酸脂代谢的中间产物1,4,5-三磷酸肌醇在细胞内外的信号转换系统中起着重要的媒介作用。各种不以cAMP 为第二信使的细胞外激动剂作用于靶细胞的相应受体时,首先激活细胞膜上特异的磷脂酶C,使4,5-二磷酸磷脂酰肌醇水解,释出1,4,5-三磷酸肌醇,后者进一步使细胞内Ca~(2 )贮释放,从而激活钙/钙调蛋白系统,引起细胞的各种生理效应。     

大鼠心肌线粒体Ca2+-ATP酶的制备及活性测定

Ca~(2 )在细胞内有许多重要的功能,它参与不同酶系和多种类型细胞活动的调节。细胞内Ca~(2 )的这些功能需很低的Ca~(2 )浓度(μmol/L或更低),维持细胞浆低Ca~(2 )浓度是与细胞Ca~(2 )调节装置有关,心肌细胞的这类装置包括肌膜、肌浆网、线粒体以及一些与Ca~(2 )结合的蛋白(如钙调素)和小分子物质,其中线粒体是重要的机构之一。Vasington等首次报道了肾脏线粒体对Ca~(2 )的摄取作用,并注意到这一过     

眼镜蛇毒直接溶解因子对人肝癌细胞株细胞内游离钙动态变化的影响

用荧光染料FIuo-3标记人肝癌细胞株H_(7402)细胞内游离钙,在粘附式细胞仪观察检测单个细胞内游离钙水平的动态变化,细胞在无钙环境中,直接溶解因子(DLF)刺激下细胞内游离钙迅速升高,达到峰值后下降;在细胞培养皿中加入1mmol/L CaCl_2,DLF使胞浆游离钙持续升高;加入10mmol/L CaCl_2,DLF刺激后胞浆游离钙水平无明显变化,表明DLF能引起胞内Ca~(2 )释放和胞外Ca~(2 )内流,细胞外高浓度Ca~(2 )能阻断DLF升高细胞内Ca~(2 )浓度的 作用。     

植物中的钙信使及胞质钙的调节

Ca~(2 )作为第二信使在真核细胞的信号转导中起着重要作用,它几乎参与所有植物细胞对植物激素和光、温度、触摸等环境刺激的响应。本文综述了引起[Ca~(2 )]i变化的各种刺激、[Ca~(2 )]i的平衡和转运、钙结合蛋白及与其他信号途径的关系,最后以三个实验系统为例,进一步阐明了Ca~(2 )介导的激素信号转导模式。     

烟碱对脑细胞内钙离子浓度的调控及其机制分析

神经肌肉接头及神经节N受体均可引起细胞外Ca~(2 )内流和细胞内Ca~(2 )释放,增加细胞内Ca~(2 )浓度。尚无资料证明脑N受体是否影响细胞内Ca~(2-)浓度。本实验观察烟碱对脑细胞内Ca~(2 )浓度的影响并探讨其可能的机理。 烟碱对大鼠脑突触体主动摄取~(45)Ca~(2 )的影响 本实验条件下钙通道激动剂Bay-k-8644(10~(-7)～10~(-4)～mol/L)浓度依赖性地增加突触体~(45)Ca~(2 )主动摄取量;钙通道拮抗剂异搏定(10~(-9)～10~(-5)mol/L)浓度依赖性地抑制~(45)Ca~(2 )摄取     

磷脂酰肌醇系激素的作用机理

以cAMP作为“第二信使”的激素简称CAMP系激素。激素的作用与磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,PI)代谢循环密切相关。以cGMP、Ca~(2 )为“第二信使”的激素简称为PI系激素。PI系激素有独特的作用方式,存在DG-C激酶系、Ca~(2 )-CDR系和cGMP-G激酶系三种传递机理,具有调节各种细胞机能的作用。两类膜受体激素的作用互相拮抗,互相制约,有可能以磷脂酰丝氨酸为交接点互相沟通。     

肿瘤酶学的研究现状及展望

近年来,关于酶在细胞癌变中所起的作用以及酶与癌基因产物的关系在国内外是十分重要的课题。从细胞增殖和癌变中酶的作用方面来考察,有两种重要的信息传递系统引人注目。一类是通过Ca~(++)和肌醇—1、4、5—三磷酸(IP_3)作为第二信使的系统;另一类是通过蛋白质的酪氨酸残基磷酸化进而引起细胞内反应的系统。参与第二信使系统的酶以蛋白激酶—C为代表,参与酪氨酸残基磷酸化系统的酶是酪氨酸(蛋白)激酶。蛋白激酶—C (一)蛋白激酶—C的激活蛋白激酶—C是存在于细胞液中的丝氨酸蛋白磷酸化酶。它被激活后则转移到膜上而起     

植物体内的钙信使系统

Ca对植物不仅仅是一种大量营养元素,更重要的是作为偶连胞外信号与胞内生理生化反应的第二信使,作为植物代谢和发育的主要调控者。本文介绍了Ca在植物细胞中的分布及其体内平衡机制,以及Ca~(2+)信使系统调控的植物生理生化过程,讨论了外界信号通过Ca~(2+)信使系统的传递和表达过程,Ca~(2+)信使系统对基因表达的可能影响,以及Ca~(2+)信使系统的作用机制,并提出了今后的研究方向。     

黄瓜子叶节离体培养物花分化Ca2+敏感期的研究

植物开花是一个非常复杂的过程,对其机理的研究有着重要的实践意义和理论意义。近百年来进行了广泛的生理生化研究,提出过多种假设。自90年代初成功分离了花器官分化和发育基因以来,使这一研究领域进入了分子水平。钙不仅是植物的矿质营养元素之一,而且Ca~(2+)作为植物的第二信使,参与细胞内多种生理生化活动。许多研究结果表明,Ca~(2+)在成花诱导、花芽形成和分化过程中起重要作用,我们自建立黄瓜子叶培养物离     

芍药苷对大鼠背根神经元细胞内Ca~(2+)的影响

目的建立一种评价芍药苷对大鼠背根神经节神经元细胞内游离Ca~(2+)浓度影响的方法。方法显微解剖获取大鼠背根神经节(DRG),通过胰蛋白酶消化,过筛,用DF-12和抗有丝分裂培养液交替培养纯化,获得原代大鼠DRG神经元细胞,并采用细胞免疫荧光技术测定DRG神经元细胞纯度;采用激光共聚焦显微成像技术,观察细胞内Ca~(2+)荧光强度的变化,并对Ca~(2+)荧光强度变化率进行分析,探讨芍药苷对DRG细胞内游离钙离子浓度及辣椒素受体的影响。结果采用上述方法分离得到的DRG细胞纯度可高达95%以上,辣椒平可通过阻断辣椒素激活的瞬时受体电位通道的作用而抑制细胞内Ca~(2+)的增加。芍药苷表现出与辣椒平类似的作用,可以阻断细胞外Ca~(2+)内流。结论芍药苷可能是通过作用于TRPV1通道,而抑制DRG细胞内Ca~(2+)大量增加,本方法可以用于评价药物对大鼠DRG细胞内Ca~(2+)浓度的影响。     

肌醇1,4,5-三磷酸受体与阿尔茨海默病

细胞内质网上的肌醇1,4,5-三磷酸受体(inositol 1,4,5-trisphosphate receptors, IP3Rs)是调节Ca~(2+)释放的重要离子通道。Ca~(2+)稳态是维持机体细胞生理功能的重要基础,Ca~(2+)信号参与酶激活、囊泡释放和细胞凋亡等多种细胞过程。研究表明,Ca~(2+)信号异常与阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)密切相关,神经元中钙信号异常可以导致细胞稳态失衡、突触功能丧失,甚至细胞死亡。现对IP3Rs的生物特性及其介导的Ca~(2+)释放在阿尔茨海默病发生发展过程中的作用进行综述。     

受体调节钙通道有三种机制

几乎所有的组织都有受体调节的钙通道,它们参与多种细胞功能,第二信使诱导的电压门控性钙通道开放是近年来提出的一种较完善的机制,以解释受体调节的钙电导变化。1,4,5-三磷酸肌醇(InsP_3)作为第二信使,使细胞内贮存的钙释放到胞浆内,使细胞内钙浓度([Ca](?))升高,从而引起钙内流,也就是钙通道开放。这种机制已经在几个系统内得到证实,但是在乳腺细胞中却没有发现这种电压门控性钙通道,而乳腺细胞上肯定存在着受体调节的钙通道。最近 Kuno,Reuter 和 Irvine 分别提出了另外三种机制,解释受体介导的钙内流。     

低温逆境中黄瓜幼苗细胞内钙离子水平变化的细胞化学研究

采用改进的焦锑酸钙沉淀的细胞化学方法,探讨了Ca~(2 )在黄瓜幼苗细胞中超微结构定位分布及在低温逆境条件下Ca~(2 )水平的动态。结果表明:在适宜温度下生长的黄瓜幼苗,其细胞中Ca~(2 )主要定位于液泡及细胞间隙内,说明液泡是植物细胞内的主要钙库;并显示质外体中存在大量的Ca~(2 )分布。当黄瓜幼苗在1℃下冷胁迫28h后,质膜内侧钙沉淀颗粒明显增加,同时观察到液泡内Ca~(2 )分布变得比较集中,并趋向于液泡膜内侧。当幼苗在1℃低温下胁迫40h后,胞内Ca~(2 )水平进一步提高,尤其是质膜内侧及细胞核内出现较大的呈同心圆状的钙沉淀颗粒。作者认为,胞内Ca~(2 )水平的提高,尤其是质膜内侧及细胞核内局部区域Ca~(2 )密集分布,势必会引发一系列代谢过程的紊乱,最终导致幼苗的伤害或死亡。     

TRP通道与自噬相关性的探讨

TRP通道(Transient Receptor Potential,瞬时受体电位通道)是细胞内重要的Ca~(2+)调控通道,其在细胞内有着独特的分布及其能与其它钙离子传感元件特定地相互作用。TRP通道蛋白通过对Ca~(2+)的调控发挥调节细胞的多种生理活动,如自噬和凋亡等。其中细胞质膜或是细胞器膜上的这些钙离子通道开放后可提升胞质[Ca~(2+)]i,为自噬的启动提供Ca~(2+)。自噬启动的初衷是为了使细胞能够在缺氧、营养匮乏及病理因素等应激状态下降解细胞内某些细胞成分满足某些重要生理活动的物质需求,但有大量的研究显示过度的自噬可导致细胞发生与凋亡相关的细胞程序性死亡,因而TRP通道对自噬的调控作用与疾病的发生、发展紧密相连,如TRPML1(Transient Receptor Potential mucolipin-1)与IV型粘膜脂质沉积症相关。根据目前对TRP通道与自噬的研究结果来看,不同的TRP通道可通过不同的机制升高胞质[Ca~(2+)]i,这都与不同TRP通道蛋白在细胞内的特定分布有关,如TRPV(Transient receptor potential vanilloid)通道主要在细胞质膜或内质网膜上调控Ca~(2+),而TRPML则主要在溶酶体上发挥作用,但具体分子通路激活机制尚需进一步研究。     

FSH,EGF,胰岛素促进小鼠卵母细胞体外减数分裂恢复机制的研究

FSH、EGF和胰岛素均对体外培养的小鼠卵母细胞的减数分裂的恢复起促进作用,而FSH的促进作用滞后,但作用后使卵丘细胞扩散。三者的促进作用似受卵巢颗粒细胞内游离钙和cAMP的调节。EGF和胰岛素可使培养的颗粒细胞内的cAMP水平降低;同时FSH使单个卵丘细胞内的游离Ca~(2 )水平降低,而胰岛素无影响。所以FSH、EGF和胰岛素诱发卵母细胞成熟的机制不同:EGF通过细胞内Ca~(2 )的升高和cAMP水平的下降促使卵母细胞的减数分裂恢复;FSH降低卵丘细胞内Ca~(2 )的水平,但由于卵丘细胞与卵母细胞之间的联系被打断,最终使GVBD发生;而胰岛素的作用只涉及胞内cAMP的变化。     

钙调制素

近年来,Ca””对细胞功能的作用受到广泛的研究和重视,但其作用机制尚不很了解。对Ca~( )-结合蛋白的研究,为在分子水平上认识Ca~( )的作用提供了广阔的前景。钙调制素(calmodulin)是重要的钙结合蛋白之一,它像环核苷酸那样广泛地分布于各类真核细胞,并以Ca~( )受体的形式影响细胞的多种功能,是细胞内传递信息的另一种介体。本文重点综述钙调制素的生物学特性及其在细胞调节功能中的作用。