心肌细胞钙瞬变信号的研究进展

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1、万方数据垦堕!垒查笪塑盘查!!!!至!旦笙!!鲞箜!塑!坐』曼!!!i!!!坚垡!：』!!!!!!!!Y旦!：堑：塑!：!心肌细胞钙瞬变信号的研究进展杨晓慧综述卢新政审校·215·【摘要】心肌细胞钙瞬变信号是指细胞动作电位或其他原因引起心肌细胞内游离Ca2+浓度迅速波动的现象，包括钙火花、钙波、钙震荡、钙星、钙空穴等。钙瞬变信号的幅度及时程受细胞膜L型钙通道、肌浆网膜钙释放通道、钙一ATP酶、瞬时受体电位蛋白、连接素等的影响。钙瞬变信号与心肌细胞的收缩性及传导性相关，并参与了心肌肥厚、心力衰竭等疾病发生发展

2、过程。【关键词】钙瞬变；钙火花；钙波；钙震荡；心肌细胞钙离子(Ca2+)作为一种普遍存在的信使参与了各种细胞的病理生理过程。在心肌细胞收缩、舒张过程中，兴奋一收缩耦联均伴随着细胞内Ca2+浓度改变，这种浓度变化的时间及空间效应形成了心肌细胞内的钙瞬变。阐明钙瞬变信号的表现形式及其影响因素、深入理解钙瞬变信号与心脏疾病的关系，对心血管疾病的诊疗具有启迪和指导意义。1钙瞬变信号的表现形式1．1钙火花钙火花(calciumspark)是指心肌细胞肌浆网上钙释放通道(RyR)自发开放或由单个L型钙通道开放触发引起的

3、局部钙释放事件，是兴奋一收缩耦联的基本单位，也是心肌兴奋一收缩耦联局部控制的理论基础。其特点为局限在很小(约2t-m)的亚细胞区域，不被转导，可单个散在或成簇状发放，亦可由邻近部位触发。钙火花广泛存在于各种动物心室肌细胞中，包括人、狗、兔、大鼠、小鼠、貂、鸟类。同步染色结果表明，钙火花主要出现在Z带或肌节T管附近。心房肌细胞缺少T管，但自发性钙火花出现的频率更高，时程更长(12ms内有300000个Ca2+释放，心室肌中7ms内有100000个Ca2+释放)，且常出现在细胞边缘[1]。窦房结细胞中存基金项目

4、：国家自然科学基金(30770899)作者单位：210029南京医科大学第一附属医院心内科通讯作者：卢新政。E-mail：xzlu@sohu．corn在节律性钙火花，可调节舒张期去极化，从而调节起搏点的活动[20。心肌细胞去极化使Ca2+从细胞膜L‘型钙通道(LCC)进入后，启动“钙触发钙释放”(Ca2+-in-ducedCa”release，CICR)机制诱发钙火花，这是心肌细胞产生钙火花的主要方式。研究表明，单个LCC开放可引发产生单个钙火花[3]，其峰值为每秒106个。钙火花产生的另一个机制是“超载引

5、发的钙释放”(overload—inducedCa”release，SOICR)[43，肌浆网腔内Ca2+达到一定阈值时，可从内部触发或激活RyR，该机制可能与钙超载情况下自发性钙火花相关。1．2钙波钙波(calciumwave)是指心肌细胞内Ca2+负荷增高、细胞内Ca2+在局部自发性释放增加并伴转导的现象。其特点是在激光共聚焦显微镜下可见心肌细胞内Ca2+在某个区域瞬时性增高，并以较快速度在细胞内传播，反映了细胞内高Ca2+负荷后的反应。钙波可见于所有哺乳动物的心肌细胞，且与正常兴奋一收缩耦联关系较小。

6、由于CICR的作用，当几个邻近的钙火花在相近部位出现时，其Ca2+浓度可能足以扩散到下一个释放位点引起其释放Ca”，这一过程连续发生就形成钙波。因此，钙火花和钙波是心肌细胞中钙瞬变信号的基本表现形式。静息状态下，单个钙火花不能触发钙波，因为钙火花释放的Ca2+一方面向周围扩散，另一方面由钙泵回收，使到达下一个邻近钙释放位点的Ca2+浓度不能达到其万方数据·216·垦匪：坚查笪塑盘查!!业生!旦箜i!堂整!塑!坐』鱼!尘!!!坚塑!：』!!!；!!!!∑!!：!!!堕!：!释放阈值。当数个钙火花在释放空间、时

7、间相近时，则易激发钙波。新近发现。钙泵回收使肌浆网出现钙超负荷。引起RyRs钙敏感化而产生钙波。因此认为，心肌细胞钙波的产生不仅仅由CICR引发‘引。钙波的传播不受胞膜钙通道离子流控制，一旦发生，就会传播到整个细胞。有报道少量钙波可在细胞间相互转导‘6

8、，其发生概率较低(13％)，可能与心肌细胞间钙的通透性低有关。增加细胞外Ca2+浓度、牵拉等可增加钙波频率。但不能增加钙波在细胞间传播，因此认为钙波对细胞间转导不起重要作用。1．3钙震荡细胞内钙信号传播存在时间和空间的组合形式，始发于胞浆中某一局部的Ca2+

9、跃升，以一种反复瞬变的方式在细胞中传递，称为钙震荡(cal—ciumosciltation)。在正常心肌细胞内，胞核和胞浆均存在小幅度钙震荡。有报道。ATP诱发的钙信号与1，4，5-三磷酸肌醇受体(1P，R)有关，而肌浆网上Ca2+泵主动摄取Ca2+的能力具有ATP浓度依赖性。刘健等[7]发现，ATP使心肌细胞产生钙震荡，因此推测钙震荡的产生可能与IP，R和Ca2+泵有关；加入氯化钾可使产生的钙震荡消失，提示钙震