钙调素在癫痫病发作游离钙的研究

钙调素在癫痫病发作游离钙的研究(湖南凤凰县老科协卫生分会湖南凤凰416200)(湖南凤凰县民族中医院湖南凤凰416200)【关键词】癫痫发病；游离钙的研究【中国分类号】r473.1 【文献标识码】a【文章编号】1004-5511（2012）04-0619-02 自从发现钙调素是钙离子发挥作用的受体后，钙调素与癫痫发病的关系已受到重视。

钙调素是人体一种重要的结合蛋白，是协助钙离子完成多种甡理机能的媒介。

癫痫发病时细胞浆中的游离钙水平明显升高，而钙主要是由电压依赖通过道进入细胞浆的，因此，阴断这一通道就可能控制或减弱痫性发作有关专家认为，这一研究对癫痫发病机制的揭示推进了一步，对临床治疗及患者自我控制病情有实际意义。

在神经系统钙调素对神经兴奋性方面的进一步研究是在分子水平上揭示癫痫发病机制的一个新途径。

钙调素与癫痫发病的关系可以从四个方面论述。

1．钙调素对神经细胞兴奋性的影响。

在神经科学中，理解癫痫病人神经兴奋性变化的分子基础是揭示癫痫发病的关键。

钙调素作为脑中主要的钙离子信号转换系统在神经兴奋性方面有极重要的”开关”作用。

在脑中，钙调素本身不具备酶活性。

但在钙离子存在时，它可以与别的酶结合并改变它们的活性，从而影响细胞内一系列生理生化过程。

钙调素对神经兴奋性的影响是通过对突触部位的ca++一钙调素依赖的蛋白激酶活性调节进行的。

蛋白激酶是一种作用底物广泛的多功能蛋白激酶，它广泛存在于哺乳动物脑组织神经细胞内，尤其在突触部位。

动物实验证明，直接将活化的蛋白激酶注入无脊椎动物的神经元中显示这种酶可以直接改变神经细胞膜对离子的通透性和神经细胞的兴奋性。

这种由蛋白激酶介导的细胞膜通透性改变与癫痫状态下神经细胞膜的自动去极化有关。

实验证明，癫痫病人的神经系统的兴奋性与蛋白激酶活性呈反比关系。

蛋白激酶活性长时间降低可以导致癫痫发病。

用接受持续的海马刺激神经系统动物脑电图来摸拟人类脑电图变化过程，比较接受神经系统动物脑组织和对照组手术切除的动物脑组织中蛋白激酶活性，结果发现，蛋白激酶活性降低见于所有接受神经系统的动物，在同一动物中，不同的脑区其降低的幅度也不相同。

经统计学处理，两者的差异有显著性(p<o．001)。

并且脑电图癫痫波出现的频率也直接与蛋白激酶活性降低有关。

目前认为，神经细咆的兴奋性以及兴奋的产生和传递过程都受ca++一钙调素调节的细胞膜对不同离子通透性的影响。

决定神经细胞兴奋性的关键因素是na++，跨膜内流产生的动作电位，动作电位的产生与静息电位的高低有密切关系。

静息电位是细胞在静息状态下k++，外流产生的平衡电位。

在跨膜的离子流动中，ca++与k++有竞争作用，当细胞外钙离子浓度降低，胞内钙离子浓度增高时．浆膜结合的钙离子减少，k++通道开放，细胞内k++外逸，细胞膜静息电位降低，产生轻度去极化，因而在受刺激时膜电位下降易于达到阈电位使兴奋性增高。

在对na++～一ca++。

细胞内流动力学研究中发现，神经细胞兴奋时，早期的钙离子内流是通过na’通道完成的，na’和钙离子对该通道有竞争性作用，细胞内高ca++一钙调素将有利于na++。

内流，使神经细胞的兴奋性增高。

苯妥英钠等抗癫痫作用的机理就是阻断神经细胞膜上的na++通道，防止或减弱去极化时钠和钙离子内流。

2．钙调素调节细胞内环磷腺苷和环磷乌苷水平。

一切细胞都具有识别和应答环境变化的能力。

它们通过特异的细胞膜或者细胞内受体识别细胞外信号。

大多数细胞反应依赖于第二信使体系。

第二信使体系的功能是由ca++一环磷腺苷／环磷乌苷相互协调完成的。

癫痫发病机制的研究早已揭示，环磷腺苷和环磷乌苷可控制细胞膜稳定性和细胞间电传递过程。

钙调素作为钙离子这个第二信使的受体，它的重要作用就是调节细胞内环膦腺苷和环磷乌苷浓度，进而发挥一系列的细胞生物学作用。

钙调素调节细胞内的膦腺苷和环磷乌苷浓度是通过影响磷酸二酯酶，核苷酸环化酶和蛋白激酶的活性实现的。

细胞内膦腺苷和环磷乌苷，分别是由相应的核苷酸在接受刺激后经核苷酸环化酶催化脱磷酸形成的。

形成后的膦腺苷和环磷乌苷在发挥生理作用后由磷酸=酯酶灭活。

对牛脑磷酸=酯酶研究发现．磷酸=酯酶有两种不同亚基的同功酶组成，一种是60亚基，另一种是63亚基。

其中60亚基磷酸=酯酶受依赖于环磷乌苷的蛋白激酶调节，63亚基的钙调素受依赖于钙调素的蛋白激酶调节。

两种亚基的同功酶经蛋白激酶催化磷酸化后活性增强，对钙调素亲和力下降。

和蛋白激酶作用相反的是蛋白磷酸化酶，它催化脱磷酸，其活性也是依赖于钙调素。

哺乳动物脑中富含的 (神经钙蛋白)即属此类。

由此可知，钙调素通过两种方式对环磷腺苷和环磷乌苷的合成及分解进行调节，一是钙调素与磷酸=酯酶直接结合使磷酸=酯酶活性增强，环磷腺苷和环磷乌苷浓度下降。

另一个是ca++一钙调素通过蛋白激酶和钙调素：磷酸化和脱磷酸间接影响脱磷酸活性。

如果钙调素活性增高，那么脱磷酸活性也将增高，相应的环磷腺苷／环磷乌苷的浓度下降。

同理，活性降低，其催化磷酸化的作用下降，脱磷酸认为，癫痫的病理基础是脑神经元异常放电，有癫痫倾向的病人，脑内异常放电易于传播．正常人不易传播这种异常放电。

后来有人证实这个结论。

无癫痫的病人，刺激任何感觉径路，只能引起经视丘传递到相应的皮层反应。

有癫痫的病人，同样的刺激，经视丘神经核产生电反应会问所有连接该神经核的皮质区域扩散。

目前认为，环磷腺苷有调节哺乳动物突触传导的作用。

在在神经系统内，环磷腺苷可引起抑制样作用：①向神经细胞内透入环磷腺苷，可使小脑普肯野氏纤维发生去甲肾上腺素样去极化作用，表现为。

放电频率降低。

②环磷腺苷可摸拟儿茶酚胺的作用，增大na’一k’外流效应，使神经递质传递发生障碍。

③环磷腺苷浓度增高也可以激活一种对其依赖的蛋白激酶系统，这个酶系统称作突触膜磷酸化蛋白系统，在被环磷腺苷激活后，使膜蛋白磷酸化，改变膜对离子的通透性，减低神经元的兴奋性。

④细胞内环磷腺苷浓度升高，可促进浆膜上钙泵活动，将胞内的钙离子泵到细胞外液，减轻钙离子内流造成的自动去极化和钙离子蓄积中毒。

由此，钙调素活性增高和蛋白激酶活性降低通过影响环磷腺苷浓度加剧癫痫发作的关系就非常清楚了。

环磷乌苷与癫痫发作的关系相对研究较少。

kuo等(1970)发现，环磷乌苷也可对神经递质的调节产生影响，环磷乌苷的含量增加与惊厥的开始和持续有关。

脑内环磷乌苷含量的增加与神经细胞去极化程度和神经元活动相平行。

中枢兴奋剂及神经细胞电活动加强均可引起脑局灶内环磷乌苷增加。

用微电极法微量注射环磷乌苷到皮质细胞内，可使大部皮质细胞放电频率增加，并引起癫痫样放电。

环磷乌苷的上述作用与前述环磷腺苷引起的特异蛋白激酶系统的关系所知甚少。

它可能通过另外一种酶或胆碱能神经起作用。

在神经系统内乙酰胆碱增加鼠脑切片中环磷乌苷的含量。

进一步的实验证明，环磷乌苷是作为神经递质乙酰胆碱和组织胺h，受体发挥上述作用的。

除此之外，环磷乌苷含量升高到一定程度，增加了膜对钙离子的通透性，促进细胞外钙离子进入胞浆，并使线粒体释放钙离子，从而增加胞浆钙离子浓度。

和环磷腺苷的作用相反，环磷乌苷加剧由钙离子内流造成的细胞膜自动去极化和钙离子内流中毒造成的癫痫样放电。

对ca++一环磷腺苷／环磷乌苷组成的第二信使体系进一步研究发现，钙离子和环磷腺苷／环磷乌苷在调节细胞的各种功能活动中，既有联系，又各自成为独立系统。

两者之间，钙调素发挥枢纽作用并使它们的功能协调一致。

ca++和环磷腺苷／环磷乌苷在不同的组织细胞中发挥不同的作用，在神经系统内，环磷腺苷与环磷乌苷的调节作用是相互对立和相互关联的，神经系统功能的正常发挥主要取决于环磷腺苷／环磷乌苷这个比值而非单个环核苷酸的浓度。

病理情况下，环磷腺苷与环磷乌苷的比值失调，神经系统内兴奋与抑制过程紊乱，使脑神经元产生异常放电，从而出现临床上癫痫的发作。

3．钙调素促进神经递质的合成主要功能。

合成储备和释放神经递质ca++一钙调素与神经递质的合成和释放密切相关。

1894年lock 就提出了递质的释放与细胞外钙离子具有依赖性。

后来许多学者证实了钙离子进入神经细胞可以影响递质的合成和释放。

前已述及，钙调素主要存在于突触前囊泡中，在突触后囊泡中也有一定的含量。

钙调素通过蛋白激酶影响与递质合成和释放有关的诸多的生物化学过程，其中对这些过程以限速酶的调节最为重要。

如肾上腺素和多巴胺合成中的限速酶酪氨酸羟化酶只有被蛋白激酶磷酸化后才能被一种蛋白活化因子活化。

神经递质释放时，催化突触蛋白尾部磷酸化，减弱递质与突触囊泡膜的结合力，是促进递质释放的必要条件。

除此之外，ca++一钙调素还通过影响环核苷酸代谢的两种酶的活性，调节环磷乌苷／环磷腺苷的浓度间接调节神经递质的合成和释放。

目前比较肯定的r一氨基丁酸和多巴胺是神经系统内抑制性神经递质。

已知e1小鼠脑内多巴胺水平较低，是对癫痫敏感的一个种系。

当向脑室内注入钙离子时，脑内多巴胺水平在不同部位呈现不同程度的提高，凡是多巴胺水平上升幅度较大的脑区，钙调素和酪氨酸羟化酶的活性较高。

这一结果证实了小鼠脑内生物胺水平的紊乱是和脑内钙离子水平的紊乱联系在一起的。

这个联系的关键是神经系统内ca++一钙调素依赖的生物胺合成机制。

氨基丁酸是氨基酸递质中研究较多的一个，在哺乳动物脑组织中含量最高，平均为105～400／~g／g，约占脑内全部游离氨基酸的1／7。

氨基丁酸不仅是神经递质，而且也是脑内和三羧酸循环互补的氧化供能系统。

氨基丁酸在脑内降低势必影响脑内供能系统并使兴奋性传导加强。

有报道认为，脑室内注入钙调素拮抗剂，抑制蛋白激酶的活性，可以减少氨基丁酸在脑脊液中的释放。

这与前述的蛋白激酶活性降低导致癫痫的发作是一致的。

4.钙调素调节脑内金属离子水平。

钙离子和镁离子与癫痫发病的关系已有多方面的阐述。

各种离子在癫痫发病中的作用不一。

比较肯定的除钙离子，镁离子外，已知zn。

cu是神经系统内na’一k’一atp抑制剂。

na+一k’．atp 受抑制，影响na’外流和k’内流，使细胞膜离子梯度受到破坏，导致膜不稳定性和癫痫样活动。

zn。

’对氨基丁酸合成酶有强力的抑制作用，从而影响神经系统内抑制性神经递质的释放。

将小鼠的脑片浸于饱和的mg。

’溶液中，可使脑片产生癫痫样电活动，同时，脑片内蛋白激酶活性降低。

最近有人对金属离子水平与生物胺水平之间的关系进行了研究，结果发现，对癫痫敏感的小鼠脑内多巴胺水平显著降低且不能被脑室内注入钙调素。

逆转。

这说明脑内多巴胺水平是由钙离子和钙调素共同调节的，金属离子通过钙调素间接影响脑内与癫痫发病有关的多种神经递质的合成和释放。

5. 钙调素与抗癫痫治疗钙调素是钙离子发挥作用的受体，由于钙离子存在的普遍性，钙调素通过对神经细胞兴奋性，细胞内环磷腺苷／环磷乌苷水平和神经递质的合成及释放等影响癫痫的发生和发展过程。