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1、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0.1pmol/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。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
2、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。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。T-钙通道:结构:基本
3、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
4、重要意义。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、肾上腺素能B受体与环核苷酸等类型。容量控制的钙通道(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。膜上的
5、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110kDa。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
6、或者乒乓工作机制(aconsecutiveorpingpongmechanism)。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。质膜上的钙泵(PMCA):钙泵结
7、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
