简化模型巨噬细胞钙稳态特征分析

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1、简化模型巨噬细胞钙稳态特征分析摘要钙（）在细胞中扮演着一个重要的第二细胞信使的任务，是众多实验中主要的测量数据，并且作为细胞内信号传导机理的研究对象。钙（）的简况也可作为有用的细胞表型，钙动力学模型对钙离子的研究提供了定量的分析。我们这里研究的是巨吞噬细胞RAATLAB求解，并分析。第二章简化巨噬细胞钙动力学模型与钙稳态第一节钙动力学模型介绍模型是指对于所研究系统的一种表达的方式，我们可以通过点和箭头的方式作为反应的草图，或者可以用微分方程来定量的描述系统。一个模型系统通常有环境影响（输入）和系统对它的处理两个阶

2、段。一．钙动力学的基本理论钙浓度对细胞有着重要的影响，如细胞的分裂，能量代谢，细胞周期等等。静息状态下细胞内的钙浓度约为100nM，比细胞外的钙浓度低了一万倍。而要维持这种浓度差就需要一种机制，包括对的通透限制即主动的（耗能的）排机制及细胞内钙池的存在。当外界环境对细胞进行刺激时，细胞内的钙浓度可升高至大约1μm，钙还可以通过激活某些离子通道，直接或间接发挥作用。在真核细胞中，根据应以钙浓度变化的不同可分为可兴奋细胞和非兴奋细胞。在可兴奋细胞中，钙动力学变化更主要的是通过细胞薄膜两侧的电压调控造成钙离子流。在非兴

3、奋细胞中，一个重要的过程是配体引发的内质网释放钙离子，从而引起了钙动力学的变化。在真核细胞中，无论是可兴奋细胞或者非兴奋细胞，都可以通过磷脂酰肌醇4,5-双磷酸边（PIP2）水解成为三磷酸肌醇（IP3）的水解反应或者细胞溶质组织中的钙浓度的局部增加，引起钙诱导钙释放（CICR）的方式，使IP3受体通道活性提高。受体的亚基可以和结合，但需要多少才能开启通道当前还没有研究清楚。IP3是能够被催化产生，也可以被一些抑制剂阻断，比如说：蛋白激酶a，蛋白激酶c，咖啡因，肝素等等。IP3诱导钙离子从钙池中释放出来，在高钙离子

4、浓度时负反馈，低浓度时正反馈。内质网中放出来的使细胞溶质中钙含量增加，其中绝大部分都是以蛋白质结合化合物形式存在，比如说钙调蛋白（CaM）,钙离子也会被肌浆网钙膜ATP酶汞回内质网，其它少许钙离子会被质网钙膜ATP酶汞被排到细胞外。在钙浓度比较高时候，细胞溶质与线粒体的钙离子交换也会发生。第二节简化巨噬细胞钙动力学模型不同的的组织器官中，巨噬细胞透着不同的功能，可以分为免疫性的和非免疫性的。巨噬细胞非免疫功能有细胞组织的自我修复，陪他组织的发育等等，例如视网膜的色素上皮，能够选择性地笑话老化的视干细胞，不然就会出

5、现盲目。巨噬细胞的免疫功能有：分解摄入细胞内的物质，抗微生物活性，处理和呈递抗原，同T，B淋巴细胞合作，溶细胞作用，吞噬作用和胞饮作用。本文研究的是巨噬细胞中的钙动力学模型，以Mano和shankar的模型为例简要介绍一下。1.细胞外钙离子内流的调节细胞外钙内流有两种方式：一种是细胞膜上的电压门控和受体门控的钙离子通道，在物理或者化学信号的作用下活化钙通道；剩下一种是胞内内的钙离子浓度明显降低。另一方面，通过细胞质膜上的钙汞（-ATP酶）及交换子将带出胞外。当细胞膜上的钙汞每损耗一分子的ATP就将排出一个；当细胞

6、兴奋时钠离子将大量内流，钠/钙交换子活动变强，迅速将多余的钙排出体外。2.胞内释放的调节，一个是ryanodine受体通道另一个是IP3受体通道（IP3R）.细胞外的刺激信号经过G蛋白偶联受体或着通过酪氨酸受体跨膜然后转导到胞内，,同时，酪氨酸激酶也可以通过活化,然后PLC再分解二磷酸肌醇磷脂（PIP2）,使信使分子三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DAG）水平升高。与此同时IP3R活性又受到细胞质中的钙离子浓度的调解。3.线粒体对细胞溶质内的钙离子的调节线粒体体对细胞溶质内的钙离子调节有着重要的作用。因为线粒体与

7、ER膜释放通道相邻，在释放初期，线粒体所以在微区的局部水平可以达到平均为细胞溶质钙离子浓度的100-1000倍。是以在细胞质中平均钙离子浓度未明显提高前，就可以开始线粒体通过协同转运体和高渗透性迅速摄入钙。4.钙结合蛋白的缓冲调节作用在细胞膜，脑浆细胞和细胞核内有多种蛋白可结合，钙与蛋白的结合除对细胞溶质中的钙浓度直接调节作用外，主要是利用激酶和磷酸酶对各类钙通道的磷酸化和脱磷酸化作用，改变它们的活性，引起细胞外钙离子的内流钙离子池释放。5.介绍Mono和Shankar的模型图A是模型的生化反应调控网络总图，细胞

8、膜上的C5a受体与配基C5a结合，激活G蛋白质Gi。图中框1是受体机制模块，框2是GTP酶循环模块，框3是IP3生产模块。说明一下图中各符号的意思：PIP2,4,5-磷脂酰肌醇双磷酸；IP3,1,4,5-三磷酸肌醇；IP3R，IP3受体；IP3受体；IP3，P,IP3磷酸化的集中产物；Cai,细胞溶质中的钙离子；ER,内质网膜；CICR,钙触发钙的释放；SERCA，肌浆网