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心肌兴奋-收缩偶联在心力衰竭中的研究进展
心肌兴奋-收缩偶联(ECC)是心脏电活动转换成机械收缩的过程,Ca2释放通道(RyR2)在ECC中起核心作用.Ca2+和Na+转运参与ECC的全过程.Ca2+转运蛋白和细胞内激酶与心力衰竭的发生发展密切相关,Ca2转运的改变常发生在心功能衰竭之前.Ca2+转运与Na+转运相互影响,细胞内Na+转运因细胞内Na+浓度和晚钠电流增加而受到干扰,舒张期Ca2持续增加导致舒张功能障碍,并诱导心律失常.
关键词： 兴奋-收缩偶联 钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 钙转运 钠转运 -
Ryanodine受体相关的肌肉疾病及其研究进展
Ryanodine受体(ryanodine receptor,RyR)是位于细胞内肌质网(sarcoplasmic reticulum,SR)膜上的钙释放通道,是骨骼肌和心肌细胞兴奋-收缩偶联过程中的关键蛋白.RyR结构和功能的改变,往往导致肌细胞兴奋-收缩的解偶联,从而引发一些相关的肌肉疾病.目前的研究肯定这些疾病的发病机制都与RyR密切相关,本文就此方面的新研究进展进行综述,为预防和治疗这些疾病提供理论依据.
关键词： Ryanodine受体 Ca2+ 兴奋-收缩偶联 肌肉疾病 -
心肌细胞兴奋-收缩偶联的微观机制
心肌细胞的兴奋-收缩偶联(ECC)本质上是胞膜上的电压门控L-型钙通道(LCCs)和胞内ryanodine受体(RyRs)之间通过钙诱导钙释放(CICR)机制进行沟通进而引发肌细胞收缩的过程.近的研究进一步揭示了微观水平上LCCs和RyRs之间的信息联系.在钙偶联位点(couplons)上,LCCs因膜去极化而随机开放,在局部产生高强度的钙脉冲(即钙小星,Ca2+ sparklet),作用于邻近肌质网终末池上的RyRs.钙偶联位点通过由钙小星随机激活的RyRs(即钙释放通道)以钙火花(Ca2+ spark)的形式释放钙.这些钙在全细胞水平上总和即形成钙瞬变(Ca2+ transient).因此,钙小星触发钙火花就构成了ECC中的基本事件.本文重点阐述LCCs和RyRs分子间的信号转导机制,也即从微观水平上探讨CICR及ECC的形成机制.
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L型钙流和反向钠-钙交换在豚鼠心室肌细胞兴奋-收缩偶联中的作用
目的:比较和探讨L型钙流[ICa(L)]和反向钠-钙交换(NCX)在触发豚鼠心室肌细胞兴奋-收缩偶联中的作用.方法:以分离的豚鼠单个心室肌细胞为对象,采用膜片钳和单细胞收缩测量技术,给予35℃的各种含药物细胞外液快速灌流,同时记录ICa(L)和细胞收缩.结果:①在+10 mV的钳制电压,使用硝苯地平(Nif)10～100μmol/L和Nif 30μmol/L+Cd2+30μmol/L,阻滞ICa(L)越多,细胞收缩被阻滞得越多,呈线性相关.②在+50 mV的钳制电压,Nif 100μmol/L以及Nif 30 μmol/L+Cd2+30 pmol/L仅能抑制部分细胞收缩,但剩余的细胞收缩起始时间明显延迟,且能被5 mmol/L Ni2+所阻滞.③在+100mV的钳制电压,细胞收缩起始时间较+50 mV明显延迟,且不能被Nif 100μmol/L和Nif 30μmol/L+Cd2+30μmol/L所阻滞.结论:在生理条件下,Ica(L)是触发心室肌细胞兴奋-收缩偶联的主要途径,但在膜电位＞+50 mV时,反向NCX也参与兴奋-收缩偶联.
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衰老骨骼肌中的兴奋—收缩偶联与MG29蛋白
背景:"兴奋-收缩偶联"是神经-肌肉功能的基本功能特点,在衰老过程中肌肉功能的衰退与肌细胞中的兴奋-收缩解偶联存在密切关系.近年来针对衰老肌细胞功能退化的研究有了许多新进展.目的:综述有关衰老肌细胞钙离子变化的机制以及MG29蛋白在钙离子及与兴奋-收缩偶联过程中的作用的有关文献,为进一步了解衰老骨骼肌功能退化的机制提供理论参考.方法:应用计算机检索CNKI期刊全文数据库(2000-01/2009-11)和PubMed数据库(2009-01/2009-12)与衰老肌细胞钙离子变化的机制以及MG29蛋白及兴奋-收缩偶联相关的文献,检索词分别为"兴奋-收缩偶联:肌组织;肌细胞;衰老;抗阻训练;MG29"和"excitation-contraction;muscle;muscle cell;senescence;resistance traininq;MG29".纳入和衰老肌细胞钙离子、兴奋-收缩偶联及MG29蛋白相关的研究,排除陈旧的、重复的以及缺乏可信度的文献.结果与结论:初步检索到中英文文献共43篇,根据本研究的纳入排除标准,排除9篇不符合标准的文献,终纳入34篇文献进行分析.结果发现,许多研究已经证明MG29蛋白在肌细胞兴奋-收缩偶联中起着重要的作用,而随增龄MG29会出现明显减少的规律,推断其在肌组织衰老中可能扮演重要角色.更为重要的是,新近有研究者发现适宜的抗阻训练可以使肌组织中MG29表达量增加.
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钙诱导钙释放机制与慢性心力衰竭的关系
目的:探讨钙诱导的钙释放(CICR)过程与慢性心力衰竭之间的关系.方法:采用冠状动脉左前降支结扎手术制作大鼠慢性心衰模型,酶解法分离成年大鼠心室肌细胞,然后使用NiCl2(5mmol/L)和毒胡萝卜素(TG, 100nmol/L)分别阻断钠钙交换体和钙泵,采用膜片钳和激光扫描共聚焦显微镜同步实时系统记录心肌细胞的L-型钙电流(ICa.L)以及CICR过程中的钙瞬变.结果:心衰大鼠心肌细胞的ICa.L低于正常大鼠心肌细胞的ICa.L;心衰组心肌细胞内CICR过程中的钙火花发生率低于正常对照组.结论:心肌细胞CICR功能的异常与心力衰竭的发生机制有着十分密切的关系,可能为导致心力衰竭发生的重要原因之一.
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骨骼肌兴奋-收缩偶联超微结构瞬时变化研究
目的:从毫秒级功能变化水平实时观察骨骼肌在潜伏期内的细胞超微结构形态变化.方法:采用双向红外线探测器-计算机控制的电刺激与超低温快速冷冻固定同步技术,对电刺激后的蟾蜍腓肠肌组织作快速冷冻固定,采用透射电镜对该肌在电刺激后0.8,5.6,8.4ms及静息期的超微结构变化进行对比研究.结果:骨骼肌组织处于静息期时,其肌膜与肌纤维的间隙较宽,受电刺激后0.8ms开始至8.4ms,肌膜与肌细胞间的间隙大大变窄.并发现骨骼肌组织在电刺激后0.8,5.6及8.4ms时肌浆网前端的膜产生两个圆孔,而当骨骼肌处于静息期时肌浆网膜并无此形态结构.结论:当骨骼肌兴奋-收缩偶联发生时,肌膜在产生去极化的同时产生位移,并与肌纤维的间距发生改变;骨骼肌收缩时肌浆网膜出现小孔.
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计算机实时处理技术在细胞内钙元素研究中的应用
生物组织细胞内的元素(如钙、钾、钠、镁、磷、硫、氯)通常以可溶性元素形式存在.这些元素对生物组织细胞的功能活动及病理改变有着极为重要的影响.应用电子显微镜技术、X射线能量色散谱微区分析技术及超低温快速冷冻固定技术是目前解决可溶性元素定位定量微区分析这一世界性难题的唯一途径[1,2].国外从80年代初开始此项研究,但由于在各方面存在着很大困难,使该研究一直处于实验阶段.
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环腺苷酸结合蛋白对心脏结构及功能影响的研究进展
环腺苷酸结合蛋白（ Epac ）是近来发现的一种新型cAMP下游靶因子，是小GTP酶Ras家族Rap1和Rap2的鸟嘌呤核苷酸交换因子。 Epac对心肌兴奋－收缩偶联、心肌肥厚、心肌细胞凋亡等均发挥重要调控作用，有望作为治疗心脏疾病的一个新靶点。
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晚期糖基化终产物改变心肌细胞自发钙火花形态学
目的:本研究旨在探讨晚期糖基化终末产物(AGEs)对心肌细胞雷诺丁受体(RyR)活性的影响及钙调控作用,从而阐明糖尿病心肌病心脏功能障碍的潜在机制.方法:通过激光共聚焦显微成像技术在培养的乳鼠心肌细胞观察自发钙火花发放频率以及钙火花的形态.结果:与对照组相比,AGEs大幅度增加钙火花的发放频率,其中10 mg/L AGEs组增加48％(P＜0.01),50 mg/L组AGEs增加200％ (P ＜0.01);而150 mg/L组AGEs组增加110％ (P＜0.01).AGEs改变自发钙火花的形态、降低钙火花的幅度、宽度和钙火花持续时间并增加心肌细胞静息期钙离子水平.结论:AGEs引起自发钙火花的发放频率,从而增强钙火花介导的肌浆网Ca2+漏流,增加心肌细胞静息期钙离子水平,这可能是引起糖尿病性心肌病收缩功能障碍的重要原因.
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解偶联蛋白-2与心力衰竭
心力衰竭被认为是一种心肌代谢性疾病,而解偶联蛋白-2是参与心肌生物能量代谢及功能调节的重要分子.解偶联蛋白-2是位于线粒体内膜的一类载体蛋白,能将内膜外H+运回到线粒体基质,导致氧化磷酸化脱偶联.解偶联蛋白-2的轻微脱偶联作用能减少线粒体活性氧生成而发挥细胞保护作用,然而,这种轻微脱偶联作用也将导致心肌细胞生物能量代谢、Ca2+内环境稳定、兴奋-收缩偶联异常,有可能进一步加重心力衰竭及诱发各种心律失常的发生.因此,进一步认清解偶联蛋白-2在心脏的功能作用,适当调节解偶联蛋白-2的表达将有助于临床心力衰竭的治疗.
