钙离子通道的类型与特征
钙离子通道(Calcium channels)是细胞外Ca2+([Ca2+]o)内流的通道,是调节细胞内Ca2+([Ca2+]i)浓度的主要途径。它存在于机体各种组织细胞,如心肌细胞(包括起搏、传导细胞)、骨骼肌、血管平滑肌细胞、神经细胞等均存在钙离子通道。钙离子通道通过影响Ca2+的流动,影响细胞内的钙离子浓度,进而影响细胞的功能。[Ca2+]i浓度升高是与细胞凋亡有关的调节信号,[Ca2+]i浓度与细胞增生也有密切关系。
(一)钙离子通道的类型
1.电压门控钙离子通道认知
根据电压和时间依赖性、电导及药理方面特性,可分为L、N、T、P、Q和R六个亚型。
(1)L型钙离子通道:普遍存在于机体各种组织细胞,特别是骨骼肌和心肌、血管平滑肌等细胞膜上。需要较强的去极化才能激活L型通道,它有膜电导大(25 pS)、失活慢、开放持续时间长等特点。临床上常用的二氢吡啶类钙离子通道阻滞剂(如硝苯地平等)、苯烷胺类(如维拉帕米)、苯噻硫
类(如地尔硫
)等均为特异性L型钙离子通道阻滞剂。L型钙离子通道的主要功能是通过控制Ca2+浓度,调控肌细胞的兴奋—收缩耦联。
(2)T型钙离子通道:主要分布于心脏起搏细胞和血管平滑肌。其特点有膜电导小(5-8 pS)、失活快、低电压即可激活(-70~-40mV)等特点。T型钙离子通道主要与细胞生长增殖、激素分泌(如嗜铬细胞分泌儿茶酚胺和肾小球细胞分泌醛固酮)、某些神经节律活动及心脏起搏活动等有关。咪贝地尔(mmibefradil)和氟桂利嗪(flunarizine)等可特异性地阻滞T型通道。
(3)N型钙离子通道:主要存在于神经组织中,与触发神经递质释放有关。其膜电导也较大(约20 pS),也需强的去极化才能激活,这些特点与L型通道相似。但是N型通道失活速度中等。特异性阻滞剂为ω-orconotoxin GVIA。
(4)P型钙离子通道:中等电压可使之激活。存在于脑浦肯野细胞,与调控神经递质释放有关。特异性阻滞剂有:ω-oragatoxin IVA和ω-conotoxin MVIIC等。
(5)Q型钙离子通道:主要分布于小脑颗粒细胞、海马三角细胞和脊髓中间神经元等,与调控神经递质释放有关。Q型通道与N型通道相似,由高电压激活,失活速度中等。ω-aragatoxin IVA和ω-conotoxin MVIIC为特异性阻滞剂。
(6)R型钙离子通道:存在于神经细胞,中等电压可使之激活,特异性阻滞剂有Ni2+。(https://www.daowen.com)
2.钙释放通道认知
电压门控的钙离子通道一般存在于细胞膜上,在一定的电压变化条件(去极化)下开放,容许细胞外的Ca2+进入细胞内。而在细胞内细胞器如肌质网(sarcoplasmic reticulum,SR)和内质网(endoplasmic reticulum,ER)的膜上还存在一些受体钙释放通道。三磷酸肌醇(inositoltri phosphate,IP3)或Ca2+第二信使可激活SR和ER上的受体,而使钙离子通道开放,SR和ER中储存的钙离子便可释放到细胞浆中,进一步增高细胞浆中Ca2+浓度。这类受体钙释放通道在触发兴奋—收缩耦联、T淋巴细胞激活、卵细胞受精和许多其他细胞功能中起关键作用。已发现下述两种钙释放通道:
(1)Ryanodine受体钙释放通道:这种受体可与生物碱Ryanodine特异结合而得名。它分布于骨散肌、心肌、平滑肌、脑、内分泌腺、肝和成纤维细胞中。在骨骼肌、心肌和平滑肌中,该受体位于肌质网终池,靠近横管系统处。
(2)IP3受体通道:IP3作用于细胞器(如SR或ER)膜上的IP3受体引起内储Ca2+释放,称为IP3受体通道。心肌、血管平滑肌、小脑和T淋巴细胞等均存在IP3受体。目前已确定有3种IP3受体通道(IP3R1、IP3R2、IP3R3)。IP3R1在心脏传导系统中分布较多,因此可能在心脏节律调节中起重要作用。此外,IP3R1在细胞增生和凋亡中可能也起一定作用。IP3R2主要存在于骨骼肌和心肌中,可能参与兴奋—收缩耦联过程。
(二)钙离子通道的特征
(1)电压门控。不同的钙离子通道开放所需电压不同,有电压依赖性。
(2)激活和失活速度缓慢(激活占时20~30毫秒,失活占时100~300毫秒)。在心肌细胞动作电位曲线中,其上升相(0时相)取决于钠通道,而其后的平台则取决于钙通道。
(3)钙通道电流上升缓慢,因而形成一平台。
(4)对离子选择性较低,在正常状态下,能选择性地让钙离子通过,但在钙离浓度下降时,也允许钠离子通过。
(5)可被特异的激活剂激活,或被特异的阻滞剂阻断。