钙离子在调控细胞凋亡和细胞迁移中的作 用综述 中国农业大学植生071 薛永铭0702040118 摘要钙离子对生命活动具有重要作用。本文集中讨论钙离子在细胞凋亡与迁移的调控中所扮演的重要角色。亚细胞区室内钙离子分布的微妙变化可以有效地正调控或负调控细胞凋亡，这是钙离子参与四条信号通路来调控细胞凋亡的基础。程和平教授研究组最近发现钙闪烁在细胞定向迁移中的作用，对细胞迁移的研究有重要作用。 关键词钙离子信号通路细胞凋亡Caspase（半胱天冬酶）细胞迁移钙闪烁 一、钙离子对生命活动具有重要作用。 钙离子对多项生命活动具有重要作用。在动物生理的教科书中对其主要生理功能进行了总结： 1.钙离子是凝血因子，参与凝血过程； 2.参与肌肉（包括骨骼肌、平滑肌）收缩过程（内质网内钙库的释放）； 3.参与神经递质合成与释放、激素合成与分泌； 4.是骨骼构成的重要物质。 这些重要生理功能已经有了几十年的研究基础，然而近些年的研究却揭示了钙离子在细胞凋亡与迁移的调控中所扮演的重要角色，使人们得以钙离子的生理功能，所以我认为集中笔墨将这两个方面进行介绍也是很有意义的。 二、钙离子参与四条主要的凋亡信号通路。 长期研究表明，亚细胞区室内钙离子分布的微妙变化可以有效地正调控或负调控细胞凋亡，因此钙离子扮演着细胞生存的捍卫者或是无情的死刑执行者的双重角色。近年来，研究者发现并总结出了引起哺乳动物细胞凋亡的四条信号通路：外部
通路（死亡受体通路）、内部通路（线粒体通路）、依赖Caspase-2的通路、不依赖于Caspase的通路（GrA介导通路）。四条通路图示见图1。 图1 引发哺乳动物细胞凋亡的四条信号通路。（引自Sten Orrenius et al., 2003）1.钙离子与死亡受体通路 死亡受体（DR）通路是目前研究最多最清楚的凋亡诱导机制。死亡受体包括Fas、TRAILR2、TRAILR1等，都属于肿瘤坏死因子受体超家族。以Fas为例，Fas 触发的凋亡机制是通过升高钙离子浓度来实现的。钙结合蛋白对内质网腔内钙离子变化非常敏感，与Fas结合后使钙离子内流，启动细胞凋亡，激活Caspase-8。在I 型细胞中，Caspase-8激活Caspase-3，而Caspase-3是细胞凋亡的直接执行者之一；在II型细胞中，Caspase-8剪切Bid蛋白，而后依赖线粒体通路诱导凋亡。 2.钙离子与线粒体通路 线粒体是胞内重要的钙库，内质网与线粒体之间的钙离子交流对细胞命运有深刻地影响。在一些刺激作用下，内质网将其储存的钙离子释放，然后线粒体摄取钙离子，引起钙离子超载，导致线粒体的损伤。线粒体的损伤会导致细胞色素c的释放，引发凋亡体（apoptosome）的形成，apoptosome激活Caspase-9，Caspase-9又激活了细胞凋亡的直接执行者Caspase-3，诱导了细胞凋亡。线粒体通透孔的开放使
钙离子通道阻滞剂对心肌缺血的保护 摘要：钙离子通道阻滞剂选择性地作用于L-型钙通道，通过非竞争性地阻滞电压敏感的L-型钙通道，使Ca2+经细胞膜上的慢通道进入细胞内，即减少Ca2+内流，抑制Ca2+通过心肌，降低心肌细胞内的游离Ca2+浓度，而使心肌的兴奋收缩发生脱偶联，呈现负性肌力作用，因此可降低心肌耗氧量。心肌缺血时，心肌细胞发生能量障碍，细胞内钙积聚，引起细胞凋亡或死亡。钙离子通道阻滞剂能减轻钙超载，从而对缺血的心肌细胞产生保护作用。 关键词：L型钙通道；钙离子通道阻滞剂；心肌缺血；作用 Calcium Channel Blockers On Myocardial Ischemia Protection SHEN Yan (Chengdu Medical College,Chengdu610083,China) ABSTRACT: Selective calcium channel blockers act on the L-type calcium channels, non-competitive manner by blocking voltage-sensitive L-type calcium channel, so that by the plasma membrane Ca2 + slow channel into the cell, a reduction of Ca2 + influx, inhibition of Ca2 + through the myocardium, reducing myocardial free intracellular Ca2 + concentration, leaving the excitement of myocardial contraction uncoupling occurs, a negative inotropic effect, thus reducing myocardial oxygen consumption. Myocardial ischemia, myocardial cell energy barrier, the accumulation of intracellular calcium, induce apoptosis or death. Calcium channel blockers can reduce calcium overload, which the myocardial cells in ischemic protection. KEY WORDS:L-type calcium channel; calcium channel blockers; myocardial ischemia;effects 心血管疾病现已成为世界范围内的一个“现代流行病”，其发病率和死亡率逐年升高的趋势日益明显。随着现代医学的的发展，心血管疾病的防治、诊断和治疗的等方面都取得了一定的进展，但由于心血管疾病发病率高，治愈率低，并发症多，预后欠佳，一般治疗以降血压、降血脂、扩冠改善心肌缺血缺氧、应用能量合剂以营养心肌为主等途径，疗效都不尽如人意，提高心血管疾病的防治水平势在必行[1]。 心肌缺血，是指心脏的血液灌注减少，导致心脏的供氧减少，心肌能量代谢不正常，不能支持心脏正常工作的一种病理状态。心肌缺血对心脏和全身都可能带来许多不利影响。氧是心肌细胞活动必不可少的物质，而氧是通过血液输送给细胞的。心脏没有“氧仓库”，完全依赖心肌血供，所以一旦缺血，立刻会引起缺氧。缺氧的直接后果是心肌细胞有氧代谢减弱，产能减小，使心脏活动时必需的能量供应不足，引起心绞痛、心律失常、心功能下降。同时，代谢的废物也不能被有效及时地清除，易产生不利影响。缺血、缺氧、缺能量，最终会影响心脏的收缩功能。若有20％～25％的心肌停止收缩，通常会出现左室功能衰竭；若有40％以上的心肌不能收缩，就会有重度心泵功能衰竭。如果这种情况突然发生，就会出现非常危险的心源性休克[2]。 钙离子通道阻滞剂以抑制心肌收缩力减少耗氧，对心肌细胞缺血具有一定的保护作用。 作为一种拮抗剂，钙离子通道阻滞剂是指作用于L-型钙通道，抑制C a2+经L-型钙通道进入细胞内的药物。钙拮抗剂的发现和应用是70年代后期心脏血管疾病治疗中的重大进展。钙拮抗剂是一组展示源性化合物，通过非竞争性地阻滞电压敏感的L型钙通道，使Ca2+经细胞膜上的慢通道进入细胞内，即减少Ca2+内流，抑制Ca2+通过心肌和平滑肌膜的药物[3]。现已广泛用于治疗高血压，冠心病心绞痛，心律失常及肥厚性心肌病。 Ca2+参与机体众多的生理生化反应，是维持生命活动的重要阳离子，但细胞胞浆内Ca2+
离子通道病 定义:离子通道结构的缺陷所引起的疾病.又称离子通道缺陷性疾病。 与信号传导相关的离子通道获得性或遗传性的结构和功能改变,均可能导致响应的信号传导异常,引起某种疾病或参与疾病的发病过程。如；肌肉型nAch受体自身免疫性损害-----重症肌无力；CI-通道CIC1基因缺陷-----先天性肌强直：Ryarodine受体缺陷------恶性高热易感性。 细胞膜上电压调控性钠、钙、钾和氯离子通道功能改变与先天性和后天性疾病发生之间的关系，对于离子通道基因缺陷、功能改变与某些疾病关系的研究，将可更新在离子通道生理学、病理学和分子遗传学等方面的知识，有助于开辟离子通道病治疗新途径。 90年代以来发现的主要离子通道病: 第一节钠通道病 钠通道基因突变所引起的心律失常，其原因可分为：基于通道活动的失活异常（不完全失活）；基于通道激活异常（Ina降低）；基于细胞膜上通道的数量减少（合成、运输及表达障碍)。钠通道分子结构上的有关部门位点发生突变时，就会严重影响钠通道的正常活动，而出现致命性心律失常。 所有钠通道基因突变所引起的疾病主要与α-亚单位的基因改变有关。在心肌细胞，位于染色体3p21-24上的SCN5A基因与钠通道（hH1）的组成有关。该基因突变是造成人类第3型长Q-T综合症（LQT3）的根本原因。先天性长Q-T综合症是一种罕见且致死的心脏电复极化过程异常延长性心律失常，心电图上QT间期延长，出现室性心律失常、晕厥和瘁死的一种综合症。与正常结构相比，在由突变SCN5A形成的钠通道α亚单位上，位于Ⅲ和Ⅳ结构域之间的4和5号片段有脯氨酸、赖氨酸和谷氨酰胺缺失现象。破坏了通到连接攀与通道的相互作用，使部分通道变为非失活的形式，通道失活的延迟导致持续的Na+内流，延长心肌复极时间，导致QT间期延长。 LQT与一些基因的突变或缺失有关，这些基因分别命名为LQT1---LQT4。 LQT1，LQT2是主要的心脏钾通道病。
心肌细胞钙离子与心力衰竭 吴军舟，叶绽蕾，潘雪阳，曹群 摘要： Ca2 +是参与心脏兴奋-收缩耦联的重要环节，Ca2 +的正常调节是心脏正常工作的基础。心肌细胞游离的Ca2+ 浓度的调节包括L型钙通道，Ryanodine受体和钙泵，心力衰竭发生时，心肌细胞中Ca2+ 的调节机制发生障碍。针对Ca2+ 调节机制的治疗也在治疗心力衰竭中有广泛的应用。本文分析Ca2 +在心衰中的扮演的角色，寻找临床治疗心衰的方法。 关键词： L型钙通道，Ryanodine受体，心力衰竭 正文： 1.心肌细胞内游离的Ca2 +调节 兴奋-收缩耦联是心脏力学活动的基本机制, 在这个过程中, Ca2 +起关键作用。心肌细胞游离的Ca2+ 浓度的调节主要有以下3个途径： 1）L型钙通道： 钙通道在心肌细胞膜上有两种，根据其不同电流特性分为L型和T 型。与T型钙通道相比，L型钙通道具有大电导、高电压激活、长时间开 放，能和多种拮抗剂作用的特点。L型电压依赖性钙通道（L—VDCC） 存在于大多数可兴奋细胞膜上，是异四聚体多肽复合体，包含α1，β，α2/S 亚基，在某些组织中还有γ亚基，允许去极化介导的Ca2 +内流人胞。辅助 亚基β、α2/δ均与αl亚基以非共价方式紧密结合，调节其生物特性以及使 仅αl亚基锚定/镶嵌在细胞膜[15]。L型钙通道电流主要在快速去极化时引 起动作电位的传播，参与心肌动作电位平台期的形成和维持。每一次心 肌搏动都需要Ca2 + 经L型钙通道进人胞浆内，然后触发肌浆网释放大量
的Ca2 +，这个过程被Fabiato称为钙诱发的“以钙释钙”(calcium induced calcium release，CICR)，具体机制见下。 2）Ryanodine受体 RyR（Ryanodine receptor）是一种钙离子释放通道，由于和植物碱-Ryanodine呈高亲和力的结合，并受其调节而得名。根据不同的组织分 布和药理学作用，RyR可以分为三类：RyR1、RyR2、RyR3。在心肌细 胞中钙释放通道的主要类型是RyR2，RyR主要参与了心肌的兴奋收缩耦 连，心脏起搏和心率失常的过程，CICR（calcium-induced Ca2 + release，CICR）是心肌中基础钙离子释放（钙火花）的主要方式[18]。RyRs位于 肌质网终池并与由质膜内陷形成的T管上的二氢吡啶受体（DHPR）由 直接或间接的联系。RyRs的三维结构已经确定，三维重组图像显示RyR 由两部分组成：一个较大的四重对称的棱柱状胞内复合体，为29×29× 12nm和一个较小的跨膜复合体为7nm [17]。心肌的动作电位时，即T- 管上的L型DHPR在去极化作用下开放引起胞外少量钙内流，会激活SR 上的RyR2开放从而使SR内大量钙释放入胞将引起心肌收缩，即“以钙 释钙”（calcium-induced Ca2 + release，CICR）[16]。 3）钙泵，包括细胞膜钙泵（亦称Ca2 + -A TP酶），肌质网钙泵(sarcoendoplasmic reticulum calcium-ATPase2，SERCA2) 和Na+-Ca2 +交换 体(Na+-Ca2 + exchanger, NCX).Ca2 + -ATP酶在有Ca2 +和Mg2+的条件下每 水解一分子ATP可将细胞质内一个Ca2 +单向运出细胞。而SERCA2每 水解1分子ATP可转运2分子Ca2 +离开胞质。[1,2,3] 细胞膜去极化时Ca2 +内流，位于横小管处肌膜的L型钙通道被激活，Ca2 +内流激活通过“以钙释钙”(CICR)的方式触发肌浆网上RyR2 释放更多的Ca2 +，使胞浆Ca2 +的浓度从0.1–0.2 mM 上升到2–10 mM。[4] L型钙通道与邻近RyR2 通道偶联作为一个功能体被称作为“钙火花”（Ca2+ spark）。钙火花形态学包括钙火花峰值、空间尺度和存在时间而其动力学包括钙火花的上升相和衰减相。[5,6]细胞内Ca2 +浓度由10-7mol/L增至10-5mol/L左右时, 两个Ca2 +与肌钙蛋白C结合, 使其与肌纤蛋白的结合解除, 肌球蛋白头部与肌纤蛋白之间发生横桥结合；
TRPC6在心脏疾病研究 瞬时受体电位阳离子通道6（transient receptor potential channel 6）是一种非选择性的钙离子通道，在肾、心脏等多个器官均有表达，被认为以钙库操纵性钙离子通道（SOC）、受体操纵性钙离子通道（ROC）、牵张敏感性钙通道（SAC）形式发挥作用，在细胞信号转导中起着重要作用。TRPC6过量表达或基因突变可引起細胞内钙离子信号通路异常，使得大量钙离子内流，导致心脏等各种病理生理过程的变化。 标签：瞬时受体电位通道6；心脏 1 TRPC6的结构与功能 TRPC通道为细胞感受器，是一类非选择性的钙离子通道[1]，包括TRPC1-7。根据其功能结构的相似度和相近性，分为4个亚类：TRPC1、TRPC2、TRPC4/TRPC5、TRPC3/TRPC6/TRPC 7[2]。人类TRPC6基因定位于常染色体11q21222，共有13个外显子[3-4]。其表达产物TRPC6突变会影响其功能，通常TRPC6 突变有6 种，分别为N143S，P112Q，E897K，R875C，S270T，K874X[3，6-7]，均可导致氨基酸置换。对TRPC6位点定向突变的研究表明[5]，小孔区域的表达异常会出现一种负性优势作用，即在同一个同源或异源的四聚体通道中，只要有一个TRPC蛋白产生突变，就会使整个通道受到影响，甚至导致TRPC6通道的完全失活[8]。 2 TRPC6致肥厚性心肌病的可能机制 TRPC6 分子表达的变化可使心肌细胞内钙浓度增高，心肌肥厚过程的钙离子浓度改变成为诱发心肌肥厚的重要机制之一。Onohara 等[9]在体外通过血管紧张素Ⅱ诱导的新生大鼠心肌细胞肥大模型，通过PLC介导的DAG的生成增多有直接的激活作用导致TRPC3/TRPC6表达均显著上调，而敲除TRPC3或TRPC6基因中的任何一个，都会明显抑制AngⅡ诱导的新生大鼠心肌细胞肥大效应。TRPC3与TRPC6均可直接受DAG的激活开放，TRPC3与TRPC6之间有协同关系。Kuwahara 等[10]发现，促进心肌细胞肥大的效应是由TRPC介导的Ca2+-NFAT信号通路所完成的。TRPC6表达的程度与心肌细胞肥大密切相关，在Ca2+通道被持续激活后，小鼠的心肌细胞膜的TRPC6表达量会明显增加；同时发现在人类心力衰竭的心肌细胞中，TRPC6 亦出现了类似的过表达。Chu等[11]将初生小鼠心肌细胞在轻度缺氧（10%O2）环境下培养，证实低氧诱导因子HIF-1α 被上调，进而激活TRPC6 通道，导致胞外钙内流增加胞内钙离子，进而激活了NFAT信号通路，而使心肌细胞重建引起心肌肥厚[12]。心脏血管的内稳态是通过心肌细胞分泌脑钠肽（brain natriuretic peptides，BNP）和心钠肽（atrial natriuretic peptides，ANP）来进行调节的[13-14]，二者受体为鸟苷环化酶-A （GC-A）。ANP/BNP通过消除多种心肌肥大前信号途径，包括钙调磷酸酶-NFAT 来发挥抗心肌肥厚功能。而ANP/BNP对肥大前信号的遏制，是通过促进蛋白激酶G对TRPC6蛋白69位苏氨酸磷酸化，进而抑制NFAT 以及钙离子流入细胞
成年SD大鼠心肌细胞分离及其胞内钙 离子动态变化测定 （作者： _________ 单位： ___________ 邮编：___________ ） 【摘要】目的：建立稳定的成年SD大鼠心肌单细胞分离方法，并对心肌细胞内Ca2+动态变化进行测定。方法：用改进的Langendoff装置，行大鼠主动脉插管逆向灌流（温度、pH、水质恒定），用混合液（0.6mg/mL胶原酶H+0.06mg/mL蛋白酶+1mg/mL牛血清白蛋白）消化心脏，经3次不同浓度含钙台式液复钙后得到钙稳态心肌细胞；室温静置1?2h后于激光共聚焦显微镜下测定Ca2+的动态变化。结果：得到70%?90%长杆状活细胞，钙稳态心肌细胞可占40%?60% ; fluo_4 AM负载染色后可记录到典型的诱发钙瞬变。结论：胶原酶和蛋白酶混合液主动脉逆向灌流方法可以得到具有正常生理功能的钙稳态心肌细胞，可用于心肌细胞内钙信号研究。 【关键词】大鼠心肌细胞细胞分离激光共聚焦显微镜 Cardiomyocyte Isolation from Adult SD Rat Heart for Con focal Microscopic In tracellular Ca2+ Imagi ng
[Abstract ] Objective: To develop a stable method for adult SD rat sin gle cardiomyocyte isolati on , and the n to determ ine the in tracellular Ca2+ sig nalli ng by con focal imagi ng. Methods: Rat heart was digested by aorta retrograde perfusion with mixture [collagenase 11(0.6 mg/mL), pronase(0.06 mg/mL)and bovine serum albumin(1 mg/mL) ] using a modified Langendorff system. The temperature, pH and water quality should be properly con trolled in the process of digested rat heart. Three times of re_calcificati on with differe nt concen trati on of Ca2+ Tyrode soluti on were used to procure calcium homeostasis ven tricular cardiomyocytes. Sin gle cell was used for con focal microscopic Ca2+ imaging after storage at room temperature for 1~ 2 hours. Results: There were about 70% ~ 90% rod_shaped fresh viable cells, in which 40% ~ 60% were calcium homeostasis cells. In single calcium homeostasis cardiomyocytes calcium transients could be evoked by a stimulator and recorded with an LSM510 con focal microscopic system after in cubati on with fluo_4 AM. Conclusion: Aorta retrograde perfusion with collagenase II and pron ase is a proper method to procure sin gle calcium homeostasis cardiomyocytes from adult SD rat with normal physiological features, and fit for con focal microscopic Ca2+ imagi ng.
摘要 细胞离子通道的结构和功能正常是维持生命过程的基础，其基因变异和功能障碍与许多疾病的发生和发展有关.离子通道的主要类型有钾、钠、钙、氯和非选择性阳离子通道，各型又分若干亚型.离子通道的主要功能是:提高细胞内钙浓度，触发生理效应;决定细胞的兴奋性、不应性和传导性;调节血管平滑肌的舒缩活动;参与突触传递;维持细胞的正常体积.离子通道的主要研究方法为膜片钳技术、分子生物学技术、荧光探针钙图像分析技术.离子通道病是指离子通道的结构或功能异常所引起的疾病.疾病中的离子通道改变是指由于某一疾病或药物引起某一种或几种离子通道的数目、功能甚至结构变化，导致机体发生或纠正某些病理改变.从离子通道与疾病的关系角度，加强分子生物学、生物物理学、遗传学、药理学等多学科交叉深入研究，对于深入探讨某些疾病的病理生理机制、早期诊断及发现特异性治疗药物或措施等均具有十分重要的理论和实际意义. 0 引言 离子通道(ion channel)是细胞膜上的一类特殊亲水性蛋白质微孔道，是神经、肌肉细胞电活动的物质基础.随着分子生物学、膜片钳技术的发展，人们对离子通道的分子结构及特性有了更加深入的认识，并发现离子通道的功能、结构异常与许多疾病的发生和发展有关[1].近年来，对于离子通道与疾病关系的研究取得了重大进展，不仅阐明了离子通道的分子结构突变可导致某种疾病，而且还明确了某些疾病可影响某种离子通道功能甚至结构.本文论述离子通道的主要类型、功能、研究方法及其与疾病的关系. 1 离子通道的主要类型 离子通道的开放和关闭，称为门控(gating).根据门控机制的不同，将离子通道分为三大类:(1)电压门控性(voltage gated)，又称电压依赖性(voltage dependent)或电压敏感性(voltage sensitive)离子通道:因膜电位变化而开启和关闭，以最容易通过的离子命名，如K+、Na+、Ca2+、Cl-通道4种主要类型，各型又分若干亚型.(2)配体门控性(ligand gated)，又称化学门控性(chemical gated)离子通道:由递质与通道蛋白质受体分子上的结合位点结合而开启，以递质受体命名，如乙酰胆碱受体通道、谷氨酸受体通道、门冬氨酸受体通道等.非选择性阳离子通道(non-selective cation channels)系由配体作用于相应受体而开放，同时允许Na+、Ca2+ 或K+ 通过，属于该类.(3)机械门控性(mechanogated)，又称机械敏感性(mechanosensitive)离子通道:是一类感受细胞膜表面应力变化，实现胞外机械信号向胞内转导的通道，根据通透性分为离子选择性和非离子选择性通道，根据功能作用分为张力激活型和张力失活型离子通道.此外，还有细胞器离子通道，如广泛分布于哺乳动物细胞线粒体外膜上的电压依赖性阴离子通道(voltage dependent anion channel，VDAC)，位于细胞器肌质网(sarcoplasmic reticulum，SR)或内质网(endoplasmic reticulum，ER)膜上的Ryanodine受体通道、IP3受体通道. 2 离子通道的主要功能 离子通道的主要功能有:(1)提高细胞内钙浓度，从而触发肌肉收缩、细胞兴奋、腺体分泌、Ca2+依赖性离子通道开放和关闭、蛋白激酶的激活和基因表达的调节等一系列生理效应;(2)在神经、肌肉等兴奋性细胞，Na+ 和Ca2+通道主要调控去极化，K+主要调控复极化和维持静息电位，从而决定细胞的兴奋性、不应性和传导性;(3)调节血管平滑肌舒缩活动，其中有K+、Ca2+、Cl-通道和某些非选择性阳离子通道参与;(4)参与突触传递，其中有K+、Na+、Ca2+、Cl-通道和某些非选择性阳离子通道参与;(5)维持细胞正常体积，在高渗环境中，离子通道和转运系统激活使Na+、Cl-、有机溶液和水分进入细胞内而调节细胞体积增大;在低渗环境中，Na+、Cl-、有机溶液和水分流出细胞而调节细胞体积减少. 3 离子通道的主要研究方法 研究离子通道功能的最直接方法是用膜片钳技术直接测定通过离子通道的电流或测量细胞膜电位的变化.膜片钳技术是利用一个玻璃微吸管电极完成膜片或全细胞电位的监测、钳制和膜电流的记录，通过观测膜电流的变化来分析通道个体或群体的分子活动、探讨离子通道特性.分子生物学技术为离子通道的分子结构分析、基因克隆、功能表达研究提供了有力工具，对于编码离子通道亚单位的基因结构可采用基因定位克隆确定其在染色体上的定位，用逆转录-聚合酶链反应、Northern杂交等明确其在器官组织中的分布，用Western杂交检测基因表达产物等.荧光探针钙图像分析技术为检测细胞内游离钙离子浓度提供了有效
钙离子对心脏节律性的影响 实验原理：蛙类，属于两栖纲，无尾目，品种甚多，是脊椎动物由水生向陆生过渡的中间类型。蛙类虽然较为低等，但在生理学实验中应用非常广泛，其循环系统、神经系统以及肌肉均为生理学常用的实验材料。诸如离体心脏灌流、下肢血管灌流、微循环的观察、心电图、脊髓休克、脊髓反射、谢切诺夫抑制、反射弧的分析实验以及坐骨神经-缝匠肌、腹直肌等均为生理学的重要实验的标本。 心脏的正常节律性活动必须在适宜的理化环境下才能维持，，一旦适宜的理化环境被干扰或破坏，心脏活动就会受到影响。心脏自动节律性是指心肌细胞能在没有外来刺激情况下具有自动发生节律性兴奋的能力或特性。因心脏具有自动产生节律性收缩的特性，即自动节律性，故在心脏离体后，如用人工灌流方法，可保证其新陈代谢的顺利进行，而心脏仍能有节律地自动收缩和舒张，并可维持较长的时间。离体心脏活动所需的条件应与动物内环境的理化性质保持基本相近，因此改变灌流液的理化因素，则可引起心脏活动的变化。故可以采用离体心脏灌流的方法来研究心脏活动的规律、特点及影响因素。 细胞外Ca2+浓度发生变化时，细胞与Ca2+内流与Na+内流相关的生物电活动都将受到影响。当细胞外Ca2+浓度在一定范围内升高，细胞外Ca2+内流速度增加，引起窦房结P细胞4期自动去极化速度加快，导致P细胞自律性增强，心肌收缩增强增快，心跳加速，即心率加快；当细胞外Ca2+浓度较高时，使得肌浆中的Ca2+浓度不断升高，钙离子与肌钙蛋白结合数量不断增加，甚至达到只结合不解离的程度，于是，心脏会停止在收缩状态，心肌出现钙僵直。 用理化特性近似于蟾蜍血浆的任试液灌流离体的蟾蜍心脏，在一定时间内可保持其节律性收缩和舒张。改变灌流液的组成成分，心脏跳动的频率和幅度会随之发生改变。 实验目的：○1观察不同浓度的Ca2+对离体蟾蜍心脏节律性活动的影响； ○2学习离体蛙心灌流的方法，了解离体器官的研究方法。 实验材料： 1. 动物：蟾蜍8只。 2. 试剂和药品：任氏液，含Ca2+的溶液 3. 装置和器材：蛙类手术器械一套。生物信号采集系统，张力换能器，铁支架，双凹夹，试管夹，蛙心插管，蛙心夹，滴管，细线。 实验步骤和观察项目： 一、动物分组：1个观察组 二、溶液配制方法：以标准任氏液中Ca2+离子浓度为"1"，分别配制：不含Ca2+的而其他离子与标准任氏液相同的任氏液，1/8倍，1/4 倍，1/2 倍，1倍，2倍，4倍，8倍Ca2+离子浓度的任氏液(以上配制溶液均保持标准任氏液其它离子浓度不变)。 三、离体蛙心与套管方法： （1）、离体蛙心的制备 1、取蟾蜍一只，用探针到会脑和脊髓，将其仰卧固定在蛙板上。用镊子夹起皮肤，然后将胸部剑突软骨下方的皮肤剪出一个“V”字形切口，暴露出剑突。用镊子夹住剑突下端，在肌肉层上剪出“V”形切口。再用粗剪刀沿正中线剪开胸骨，并把左右两侧胸骨完全剪掉，眼科剪仔细剪开心包膜，暴露心脏。 2、仔细识别心房、心室、动脉圆锥、主动脉、静脉窦、前后腔静脉等。 3、结扎血管在右主动脉下穿一根线并结扎，再在左右主动脉下穿一根线备用。用玻璃分针将心尖向上翻至背面，以备用线将前后腔静脉一起结扎（注意勿结扎住静脉窦）。将心脏
第十四章心功能不全 一、选择题： 1. 心力衰竭最特征性的血流动力学变化是： A.肺动脉循环充血 B.动脉血压下降 C.心输出量降低 D.毛细血管前阻力增大 E.体循环静脉淤血 2. 下列哪种疾病可引起低输出量性心衰 A．甲亢症 B．严重贫血 C．心肌梗死 D．脚气病（VitB1缺乏） E．动-静脉瘘 3. 下列哪种情况可引起右室前负荷增大 A．肺动脉高压 B．肺动脉栓塞 C．室间隔缺损 D．心肌炎 E．肺动脉瓣狭窄 4. 心肌缺血引起的心肌收缩性减弱与下列哪个因素无关 A．ATP生成减少 B．心肌细胞死亡 C．肌钙蛋白与Ca2+ 结合障碍 D．肌浆网Ca2+摄取能力降低 E．Ca2+ 复位延迟 （ 1 ）下述高输出量性心衰的描述，哪项是错误的 A. 造成这类心衰的原因是高功力循环状态 B. 此类心衰发生时心输出量较发病前有所增高 C. 发病时心输出量属正常或高于正常 D. 可见于甲亢、严重贫血 E. 主要由血容量扩大引起 （ 2 ）下列哪种肌节长度的心肌收缩力最强 A.1.8um B.2.0um C.2.2um D.2.4um E.2.6um （ 3 ）心衰时心肌收缩性减弱，与下列哪项因素无关 A.ATP 供应不足 B. 心肌细胞死亡 C. 肌浆网 .Ca 2 ＋摄取能力下降 D. 肌浆网 Ca 2 ＋释放能力下降 E. 肌钙蛋白活性下降 （ 4 ）下列哪项因素与心室舒张功能障碍无关 A. 甲亢症 B. 心室舒张势能减弱 C. 心肌顺应性降低 D. 心室僵硬度加大 E. 肌浆网 Ca 2 ＋释放能力下降 （ 5 ）下列哪种疾病可引起左室后负荷增大 A. 甲亢症 B. 严重贫血 C. 心肌炎 D. 心肌梗死 E. 高血压病 （ 6 ）下列哪项变化在急性心衰不会发生 A. 心率加快 B. 肺水肿 C. 心肌肥大 D. 血压下降 E. 皮肤苍白 （ 7 ）在血容量增加的代偿反应中起主要作用的脏器是 A. 心 B 肝 C. 脾 D. 肺 E. 肾 （ 8 ）下列哪项因素与心肌兴奋 - 收缩偶联障碍无关 A. 肌钙蛋白活性下降 B. 肌球蛋白 ATP 酶活性下降 C. 肌浆网 Ca 2 ＋释放能力下降 D. 肌浆网 Ca 2 ＋储存量下降 E. Ca 2 ＋内流障碍 （ 9 ）下列哪项不是心脏向心性肥大的特点 A. 肌纤维变粗 B. 室壁增厚 C. 心腔无明显扩大 D. 心肌纤维呈串联性增大 E. 室腔直径与室壁厚度比值小于正常 （ 10 ）下列哪项属于心衰时肺循环淤血的表现
心脏离子通道病的研究进展 发布时间： 2009-9-24 12:00:52 编辑： cqlihua 字体：大中小我 要投稿 摘要心脏离子通道病是离子通道病的重要组成部分,在心血管疾病中扮演 着重要角色,几乎所有的心律失常都有离子通道病变参与,是心脏性猝死的主要原因。本文对遗传性心脏离子通道病、获得性心脏离子通道病及心脏离子通道病的治疗作一简要介绍。 1995 年Keating 研究组确定了长QT间期综合征(long QT syndrome ,LQTS) 与心脏离子通道基因突变有关,从此揭开了心律失常基因机制研究的新时代。2002 年1 月,Nature 杂志刊登了“心脏离子通道病”一文,较系统地介绍了心脏离子通道分子缺陷在心律失常发生发展中的作用和地位[1 ]。2004 年5 月,Nature Medicine 杂志发表了“心脏离子通道病:基因的缺陷”一文,对心脏离子通道病 的分子机制进行了详细阐述[2 ]。随着研究的深入,越来越多的心律失常被证实与基因缺陷有关,其中多数为心脏离子通道基因异常,少数为非离子通道基因异常。目前心脏离子通道病正日益受到国际心脏病学界的高度关注,对心肌离子通道病 的全面认识,可以从分子水平更好的解释心肌电生理及病理机制,为心律失常的防治奠定基础。 1 心脏离子通道病及细胞分子机制 近年来分子生物学及分子电生理的迅速发展,开创了心律失常机制研究新纪元。心律失常与离子通道基因表达异常明确相关,多个离子通道基因的突变可引起各种心律失常。目前,已知绝大多数的原发性心电异常都是由编码各主要离子通道亚单位的基因突变引起的,因此,这类病可通称为“离子通道病”[3 ] 。如LQTS、Brugada 综合征(Brugada syndrome , BRS) 、儿茶酚胺敏感的多形性室速(catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia , CPVT) 、短QT 综
分析讨论“钙离子对心脏节律性影响” 的实验结果 1.实验结果 在无Ca2+的任氏液作用下，心率明显变缓，当细胞外Ca2+浓度在一定范围内升高时，心跳加速，即心率会适当加快。在高Ca2+的作用下，可见心肌收缩力增强，但舒张不完全，以致收缩基线上移。当细胞外Ca2+浓度较高（8倍）时，心脏停止在收缩状态，即“钙僵直”。 2.结果分析 Ca2+是心脏活动不可或缺的离子，当肌细胞上有动作电位传来时，肌浆网释放Ca2+，引起肌浆中的Ca2+浓度升高，作为Ca2+受体的肌钙蛋白结合了足够数量的Ca2+，就会引起肌钙蛋白分子构象的某些改变，传递给原肌球蛋白，使后者的构象也发生改变，使原肌凝蛋白的双螺旋结构发生某种扭转，把安静时阻止肌动蛋白和横桥结合的阻碍因素除去，出现两者的结合。在横桥和肌动蛋白的结合扭动和解离等的过程中，细肌丝不断向暗带中央移动，使肌肉收缩。因此当任氏液中的Ca2+浓度在一定范围内升高时，也能使肌钙蛋白结合更多的Ca2+，从而增强心肌的收缩作用。 心肌的肌浆网不发达，储钙能力差，易受细胞外离子浓度的影响，当肌浆中的钙离子升高到10-5mol/L的水平时作为钙受体的肌钙蛋白结合了足够的钙离子，从而触发肌丝的滑行，肌纤维收缩。当肌浆中的钙离子下降到10-7mol/L时，钙离子与肌钙蛋白解离，心肌随之舒张。 当任氏液中的钙离子浓度逐渐升高时，结合钙离子的肌钙蛋白数量不断增加，心肌收缩增强，心律加快。当任氏液中的钙离子浓度较高时，肌浆中的钙离子浓度在未完全解离时便达到10-5mol/L，因此，出现心肌收缩力增强，舒张不完全，收缩基线上移。当任氏液中的钙离子浓度过高时，肌浆中的钙离子浓度在饱和状态下也无法达到10-7mol/L，因此钙离子无法与肌钙蛋白解离，心肌停搏于收缩状态，出现钙僵直。
现代分子毒理学机制研究表明：乌头碱可促进钠离子通道电流(I )，增加内向整流钾电流(I ，)以及L一型钙离子通道电流(Ica-L)，抑 制瞬时外向钾电流(It。)，明显延长动作电位时程(APD)，增加后除 极发生率，引起折返冲动，诱发快速型心律失常， ]。其中L一型 钙离子电流、内向整流钾电流、钠内流可能是心律失常发生中起关 键作用的离子靶点。乌头碱改变心肌细胞膜上一系列离子电流的机 制是影响相关通道基因的表达。如，使钠离子通道基因(SCN 5A)表 达上调，导致心肌细胞膜钠离子通道失活关闭不正常，钠离子内流 增加[241；促进L一型钙离子通道基因(Cavl 2)的mRNA表达，引起L 一型钙离子通道电流密度增加，细胞内钙离子浓度升高【20 ；降低 瞬时外向钾电流基因(Kv43)的mRNA表达，改变It。，从而导致APD平 台期延长，复极异常，引起复极时程的离散和后除极的发生，导致 心律失常_2 。 L一型钙通道属于电压依赖性钙通道，其开放与关闭主要取决于膜电位的变化， 属长时程钙通道。 心室肌细胞膜上的钙通道以L型钙通道为主，生理情况下细胞内钙浓度上升主要 取决于细胞内钙释放，经L型钙通道产生的内向钙电流是内钙释放触发的主要机 制【剐。Ic,-L主要在快速去极化时引起动作电位的传导，参与心肌动作电位 平台期的形成和维持。L一型钙离子通道电流的升高会导致心肌细胞内钙超负荷，而各种细胞内钙增加将会引发心律失常。广泛的相关研究结果显示，L一型钙通 道编码基因的突变会导致包括Brugada综合征在内的多种类型的遗传性心律失常『2 。Sun等发现，由于L一型钙通道编码基因表达上调而引起的钙离子浓度增加，可能是脑缺血所致严重心律失常的可能机制之一[28】。Timothy综合征是 一种由于L一型钙离子通道基因(Cavl 2)的突变所致的多器官异常及心律失常综 合征。Cavl 2基因G406R的突变不仅改变了其电压依赖性失活动力学，而且显著 减缓了通道时间依赖性失活，导致L型钙通道“功能增强”，动作电位平台期内 向电流增加，QT间期延长。在后续研究中发现，L一型钙离子通道阻断剂(尼索 地平)能抑制突变通道显著增强的钙离子内流，因而具有治疗Timothy综合征的 潜力 根据以上充足的研究证据可以推测，粉防己碱通过非特异性抑制钙 离子的跨膜转运，对抗乌头碱引起的细胞内钙离子浓度升高，从而 阻止严重心律失常的发生 ______基于知识发现工具Arrowsm ith探求防己与附子配伍减毒机制的研究
钙离子通道笔记 一、电压门控钙离子通道——参考文献《电压门控钙离子通道的研究进展》 1.电压门控钙离子通道（voltage-gated calcium channel）是一种镶嵌于细胞膜上的大分子蛋白复合体，其中央是高度选择性的亲水通道，允许适当电荷和适当大小的钙离子通过。 2.通道广泛分布于机体的脑、心脏、平滑肌以及内分泌细胞等组织中，并在基因表达、肌肉收缩和荷尔蒙的释放等生命活动中扮演着重要角色。 3.钙离子通过钙离子通道在细胞膜内外以及细胞器和胞浆之间流动以满足机体各项生理功能的需要。 4.根据钙离子进出细胞膜及细胞器的方向不同，可将钙离子通道分为钙进入通道和钙释放通道两大类。 5.钙进入通道是钙离子进入细胞或细胞器的通道，如心肌细胞去极化开放的电压门控钙离子通道(V oltage-gated calcium channel)和由化学信息(G-蛋白)介导的配体门控钙离子通道(Ligand-gated calcium channel)。 6.钙离子释放通道是指储池（内质网）中的钙离子进入胞浆的通道，如ryanodine 受体（RYR）和1，4，5-三磷酸肌醇受体，这两种受体主要分布于肌浆网。当肌纤维膜去极化时，肌浆网内的钙离子以配体-受体的特异性作用为信号，将钙离子释放入胞浆，产生兴奋-收缩耦联引起骨骼肌或心肌的收缩。 7.根据钙离子通道的结构功能特点和对阻断剂的敏感性不同，可将钙离子通道分为L 型、N 型、P/Q 型、R 型和T 型5 种类型。其中L 型、N 型、P/Q 型、R 型为高压激活钙离子通道（HV A），其活化所需要的膜电位是+30mV 到+50mV 之间。T 型钙离子通道为低压激活钙离子通道（LV A），其活化所需要的膜电位是-55mV 到-20mV 之间。 8.
心脏离子通道病的治疗与预后 发表时间：2012-12-05T10:20:19.000Z 来源：《中外健康文摘》2012年第31期供稿作者：李焱鑫[导读] 近年来，分子生物学和遗传学研究已发现离子通道缺陷与某些心脏、肾脏和神经系统疾患密切相关。李焱鑫（黑龙江省大兴安岭地区加格达奇区人民医院红旗社区医疗服务站 165000）【中图分类号】R322.1+1【文献标识码】A【文章编号】1672-5085（2012）31-0166-02 【关键词】离子通道病治疗预后近年来，分子生物学和遗传学研究已发现离子通道缺陷与某些心脏、肾脏和神经系统疾患密切相关。离子通道病(ion channelopathy，ICP or ion channel disease，ICD)是指由于细胞膜离子通道的结构和/或功能异常所引起的疾病，亦称为离子通道缺陷性疾病。心肌细胞离子通道(ion channels)是一种跨细胞膜蛋白质分子组成的特殊通道，选择性允许一些离子通过。通道的开放和关闭受电压门控或化学门控。心肌细胞的主要离子通道有钠通道、钾通道、钙通道和氯通道等，当离子通过开放的通道即形成离子电流，电流的方向是以阳离子通过细胞膜的方向来命名。阳离子内流和/或阴离子外流时形成的电流为内向电流，与细胞膜的除极化相关；而阳离子外流和/或阴离子内流时形成的电流为外向电流，与细胞膜的复极化或超极化相关。 1.分型 心脏离子通道病分为原发性和继发性两类，前者为先天性离子通道缺陷性疾病；后者为某些疾病(如缺血性心脏病、充血性心力衰竭等)引起的离子通道数目、功能和/或结构异常。原发性离子通道病包括原发性长QT综合征(1 2 4～6型为钾通道编码异常、Ikr和Ikx降低；3型为钠通道编码异常、INa增强）Brugade综合征(钠通道编码异常、INa降低）原发性短 QT综合征(钾通道编码异常、Ikr增强）特发性J波综合征、特发性心室颤动、家族性阵发性心室颤动、家族性猝死综合征等。“离子通道病”或“SCN5A病”最重要的特征是：同一基因上的突变可引起很多表型，而几种疾病表型间具有相似性(男性患者多发、高度致命性、心脏事件常发生于睡眠时和对β阻滞剂抵抗等)。有学者将遗传性心律失常和遗传性心肌病统称为遗传性心脏猝死综合征(inherited SCD syndroMe)。 2.基因突变与心律失常 越来越多的心律失常被证实与基因异常有关，其中多数为心脏离子通道异常，少数为非离子通道异常；一部分属于单基因异常，另一部分属于群体多基因遗传。致病基因(病变基因)可通过2种方式引起心律失常相关性疾病：(1)致病基因可通过胚胎发育而使病人患伴有心律失常的家族遗传性心血管病；(2)致病基因使病人对外源性致病因素有遗传易感性，最终患冠心病、高血压病等遗传相关性心血管病，而后者又有较高的心律失常发生率。基因突变改变离子通道功能的机制包括：(1)负显性效应：突变蛋白抑制野生型蛋白，使其具有功能的通道数不足50％；(2)单倍体不足：突变蛋白与野生型蛋白质之间不发生相互作用，从而使有功能的通道数目减半；(3)转运缺陷：突变蛋白阻滞在细胞内某个部位，不能到达细胞膜；(4)通道动力学改变：如突变蛋白电流灭活加速等；(5)内含子突变导致拼接异常：改变氨基酸序列或形成终止密码。 1995年Keating研究组划时代地确定了长QT综合征(LQTS)与心脏离子通道基因突变相关，开始了心律失常基因机制研究的新纪元。至今至少确定了12个单基因突变引起的心律失常。研究最多的是LQTS、Brugada综合征、儿茶酚胺依赖型多形性室速心动过速(CPVT)的相关基因，其次是短QT综合征(SQTS）致心律失常性右室心肌病(ARVC)的致病基因，另外还发现病窦综合征(SSS）家族性心脏传导阻滞、家族性心房颤动发病的可能基因。 3.离子通道病与心律失常 心肌细胞离子通道与心律失常(下表)的主要关系为：(1)离子通道功能异常时，可引起冲动发生异常和/或冲动传导异常性心律失常；(2)离子通道病常伴发严重心律失常；(3)抗心律失常药物常通过离子通道纠治心律失常或致心律失常。 冲动发生异常性心律失常包括自律性异常性心律失常和触发活动性心律失常。心肌细胞离子通道与冲动发生异常性心律失常的关系包括： (1)心肌细胞自律性正常与自律性异常性心律失常：与心肌细胞自律性相关的离子通道有外向衰减钾离子通道、内向起搏钠离子通道、钠/钙交换离子通道、内向T型和L型钙离子通道，以及慢钙内流钙离子通道等。在正常生理情况下，上述离子通道功能正常，心肌细胞自律性正常而形成窦性心律。当各种病因或诱因侵袭上述离子通道并引起其功能异常时，即可引起心肌细胞自律性异常，产生窦房结自律性异常和异位自律性异常性心律失常。 (2)触发活动性心律失常：由早期后除极和/或延迟后除极引起，前者与L型钙离子通道及钠离子通道相关，后者与非选择性阳离子通道和钠/钙交换离子通道相关。当上述离子通道在各种病因或诱因侵袭时发生功能异常，过多的钙离子进入细胞内，即可引起早期后除极、延迟后除极和触发活动性心律失常。 心肌细胞的传导性取决于多种因素，而离子通道是影响传导速度的重要因素。如浦肯野氏纤维的钠离子通道密度最高，兴奋后形成O 相除极速度快、幅度高，形成的局部生物电流大，故传导速度最快(2～5M/s)；而心房肌和心室肌细胞的钠离子通道密度较低，因而兴奋后的传导速度较慢(0.2～0.5M/s)；决定窦房结和房室结细胞兴奋和传导的主要是钙离子通道，传导速度最慢(0.2～0.05M/s)。当各种生理或病理因素引起上述离子通道的密度和功能降低时，即会发生各种传导阻滞；如若发生单相传导阻滞时，又可促发折返性心律失常等快速性传导异常性心律失常。 4.表型与基因型的关系 表型与基因型之间并非一定是一一对应的。有相当一部分突变基因携带者心电图表现正常，如32％的LQTS突变基因携带者QTc在正常范围内，但他们较正常人群更易于发生心律失常；同样的表型可由多种基因突变引起，如LQTS有多个致病基因；同一种基因的不同突变或同一突变又可导致不同的临床表型，如心脏钠通道基因SCN5A突变可导致3种疾病：LQTS、Brugada综合征和家族性进行性心脏传导系统疾病，由此可见同样的单基因突变，由于突变位点的微小差异和/或微环境的改变，临床表现型复杂多变。目前发现的只有一种基因突变引起Brugada综合征，只占临床表型的20％。此外，同一基因型可引起表型的重叠，临床心律失常间歇性发作的机制尚不清楚。目前认为修饰基因、环境因素、心脏结构改变均参与基因型与表型间的表达，而离子通道表达自身稳定性调节(正、负反馈机制)也在维持心肌细胞稳定电生理表型中起重要作用。 5.治疗进展