大鼠胰腺β细胞内葡萄糖钙信号调控机制

用fura-2显微荧光法测量细胞内自由钙浓度[Ca2+]i,在单个大鼠胰腺β细胞上探讨了葡萄糖诱发的[Ca2+]i初期下降相(GIDP)、钙振荡和钙库释放的影响因素.实验中发现,非刺激浓度的葡萄糖(5 mmol/L)仍可导致β细胞特有的GIDP.GIDP与去极化无关,也不受外钙的影响,但能被内质网钙泵抑制剂thapsigargin抑制,提示此过程可能缘于钙库对胞浆Ca2+的摄取.在胞内钙振荡过程中移去胞外液中的Ca2+,振荡会逐渐停止;若施加thapsigargin,钙振荡仍能继续维持,说明钙振荡主要缘于外钙内流,钙库在钙振荡维持中的作用不大.无外钙条件下,葡萄糖诱导的钙库释放能被钠通道阻断剂TTX所抑制,而高钾对钙库的释放作用却不受TTX的影响,这提示膜去极化可以直接诱导钙库释放.因此,细胞膜去极化、外钙内流、胞内钙库的摄取和释放共同协调着β细胞内的Ca2+平衡.     

滑膜细胞[Ca2＋]i变化的理论模型研究

以滑膜细胞内钙离子浓度变化为研究对象,通过分析整合影响滑膜细胞内钙离子浓度变化的模块来建立滑膜细胞[Ca2+]i变化的理论模型.先考虑参与钙调节的质膜上钙泵、内质网上钙泵和渗漏、IP3受体、Na+/K+泵、延迟整流钾通道、TRPV1通道等各个模块在网络中的作用,确定钙调控过程中各模块的数学模型.在此基础上,引入钙缓冲系统的参量,并重点突出[Ca2+]i和膜电位的相互作用,建立起滑膜细胞上胞浆[Ca2+]i变化的动力学模型.最后,调整模型参数,使得模型处于稳定的初始状态,并保证模型参数的取值在合理的范围,给出滑膜细胞响应刺激所对应的[Ca2+]i随时间变化的模拟结果,并简要分析了某些参数对模型的影响.研究结果表明:IP3受体的调控机制在辣椒素刺激滑膜细胞胞浆[Ca2+]i变化的动力学模型中有明显作用;[Ca2+]i和膜电位的相互作用对滑膜细胞钙网络调控至关重要;质膜上钙泵的密度、活性,IP3受体通道密度,TRPV1通道密度等的变化对[Ca2+]i模拟曲线形状有明显影响.     

大黄酸对IL-2诱发T淋巴细胞增殖和细胞[Ca2+]i变化的作用

研究大黄酸对IL-2引起大鼠T淋巴细胞增殖和细胞内[Ca2+]i变化的影响.采用MTT法检测细胞增殖,用单细胞钙成像系统记录胞内游离Ca2+浓度([Ca2+]i).结果表明,大黄酸对IL-2引起的细胞增殖有显著抑制作用,且抑制效果与剂量有关;IL-2引起[Ca2+]i升高,并持续维持高[Ca2+]i水平,[Ca2+]i升高的机制包括胞内Ca2+释放和胞外Ca2+内流;大黄酸显著抑制IL-2引起的[Ca2+]i升高.结果提示大黄酸可抑制T淋巴细胞增殖,作用机制可能与抑制细胞内[Ca2+]i升高相关.     

不同浓度ET—1引起心肌细胞[Ca^2＋]i升高作用的？…

目的:探讨内皮素-1(ET-1)对心肌细胞内游离钙浓度([Ca2+]i)的作用以及不同浓度ET-1引起[Ca2+]i升高作用的量效关系.方法:采用分离的Sprague-Dawley大鼠心室肌细胞,以Fura-2/AM荧光指示剂负载,检测不同浓度ET-1引起[Ca2+]i变化.结果:ET-1引起[Ca2+]i升高呈双相反应,即起始的短暂快速相和随后的持续相.在1×10-9～5×10-7mol/L范围内,随着ET-1浓度的增加,其升高[Ca2+]i的作用亦增强;并且这种作用可被ETA的特异性受体阻断剂BQ123(2×10-6mol/L)所阻断.结论:ET-1升高[Ca2+]i呈剂量依赖关系,其作用具有特异性,并且是通过ETA受体介导的.     

细胞内圆柱形空间钙波的Fire-Diffuse-Fire模型

考察Fire-Diffuse-Fire模型在圆柱区域内钙波的传播情况.通过求解扩散方程,得到了圆柱区域内Ca2+浓度的解析表达式.分析证明了钙波的存在性、稳定性依赖于半径和Ca2+泵率,产生钙释放的阈值在有限区间内随半径增大而增大.此结果有助于了解细胞内的内质网以及Ca2+泵在细胞Ca2+动力学上的作用.     

ATP对胞内钙信号的调控机制研究

以大鼠胰腺β细胞和INS-1β细胞系为研究对象,采用显微荧光测钙技术,研究了胞外ATP对胞内Ca^2＋信号的影响,初步探讨了其作用机制．实验表明：胞外ATP能够分别使大鼠胰腺β细胞和INS-1细胞内的游离Ca^2＋浓度显著升高,但2种细胞的钙信号来源不同．在大鼠胰腺β细胞中,胞外ATP主要通过动员胞内钙库释放而引起胞浆内Ca^2＋浓度显著增高;而在INS-1细胞内,胞外ATP主要通过引起胞外Ca^2＋内流而引起胞浆内Ca^2＋浓度增加．     

ATP刺激巨噬细胞[Ca2+]i升高和氧自由基增加及大黄酸的抑制作用研究

研究了ATP刺激的大鼠腹腔巨噬细胞[Ca2 ]i升高与氧自由基(ROS)产生的关系和大黄酸抑制作用特征.提取大鼠腹腔巨噬细胞,利用Ca2 探针Fura-2检测单细胞胞内自由Ca2 浓度([Ca2 ]i)变化,同时利用NBT还原反应强度检测同一细胞ROS产生能力.结果发现无ATP刺激的巨噬细胞的ROS产生量较低;1mmol/L ATP刺激巨噬细胞单细胞后诱发[Ca2 ]i显著升高由胞内Ca2 释放和胞外Ca2 内流组成,同时ROS产生增强2倍;胞外无Ca2 条件下ROS产生随着[Ca2 ]i下降而减少.10-5和10-4mol/L浓度大黄酸对1mmol/L ATP刺激巨噬细胞单细胞的[Ca2 ]i升高和ROS产生有剂量依赖性的抑制作用;多细胞的统计分析表明10-5和10-4mol/L浓度大黄酸分别抑制了[Ca2 ]i峰值的49%和84%,同时抑制了ROS产生的59%和81%.因此认为ATP刺激大鼠腹腔巨噬细胞诱发的[Ca2 ]i升高介导了ROS的产生,大黄酸剂量依赖性的抑制ATP刺激的细胞[Ca2 ]i升高和ROS产生能力,并提示大黄酸抑制细胞[Ca2 ]i升高是其抑制ROS产生的重要机制.     

细胞外钙受体调节人脐静脉内皮细胞游离钙离子浓度的研究

为探讨人脐静脉内皮细胞(HUVEC)游离钙离子浓度是否受细胞外钙受体(CaR)的调节。采用Westernblot及RT-PCR技术检测CaR在HUVEC中蛋白及mRNA表达。使用CaR激动剂精胺,负性变构调节剂Calhex231,通过钙荧光探针(Fura-2/AM)负载HUVEC检测细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)。结果显示:(1)HUVEC中有CaR的表达。(2)在Fura-2/AM负载HUVEC中加入精胺刺激,[Ca2+]i为△ratio=0.24±0.01,先加入Calhex231作用1min后再加入Calhex231+精胺刺激,[Ca2+]i为△ratio=0,两组比较差异有统计学意义(P0.05)。由此可知,CaR调节HUVEC游离钙离子浓度。     

体外ELF电磁场对肝细胞Ca2+生理浓度变化的影响

研究了ELF电磁场对细胞游离Ca2 浓度的影响。分别通过(a)从单个肝细胞内钙离子振荡的动力学模型出发,以细胞膜上IP3受体浓度作为作用因子的数值计算和(b)ELF电磁场对细胞作用的实验结果分析电磁场对细胞游离Ca2 浓度的影响。结果表明:钙振荡的周期与IP3受体的浓度成非线性关系,外加ELF电磁场影响胞内钙振荡的周期和胞浆Ca2 浓度:强度为53v/m、频率为16Hz、45Hz和频率为16Hz、强度为80v/m的电磁波可使细胞胞浆Ca2 浓度上升明显,有显著统计学意义,强度为53v/m、频率为32Hz和60Hz和频率为16Hz、强度为26v/m的电磁波作用后细胞胞浆Ca2 浓度上升不明显,无统计学意义。     

黄河兰州段水体中有机污染物对MCF-7细胞凋亡的影响及其机制

采用固相萃取法提取黄河兰州段中山桥(污染断面)、什川桥(自净断面)和新城桥(清洁断面)三个断面水样中有机污染物,用流式细胞仪和激光共聚焦显微镜检测不同断面有机污染物对MCF-7细胞染毒后的周期分布、细胞凋亡率和细胞内游离[Ca2+]i的浓度,探讨水体中有机污染物的细胞毒性作用机制及其与细胞凋亡的关系.结果表明:染毒48 h,各断面MCF-7细胞的凋亡率由高到低依次为中山桥组(31.40±3.00)％、新城桥组(17.63±0.47)％、什川桥组(13.37±1.43)％,均显著高于对照组(8.1±0.25)％(P＜0.01);各组细胞主峰均在G0/G1期积聚(≥55％),说明有机污染物主要作用于细胞的G0/G1期,使细胞停滞于此期.各断面各剂量组有机污染物分别作用于MCF-7细胞24,48,72 h后,在不同时点细胞内[Ca2+]i浓度均升高,均显著高于对照组(P＜0.01);各组细胞内[Ca2+]i浓度随染毒时间的延长呈下降趋势,具有时间效应关系;在不同时点上无钙离子组和含钙离子组间均有显著性差异(P＜0.05),提示钙离子浓度增加与外钙无关.研究表明,黄河兰州段水体中有机污染物可影响体外MCF-7细胞的周期分布并诱导细胞凋亡,其作用机制还需进一步探讨.     

地西泮对大鼠脑突触体内Ca2+水平和Ca2+, Mg2+-ATP酶活性的作用

用Quin 2法测得大鼠脑突触体内静息游离Ca2+浓度([Ca2+]i)为85±13μmol/g protein.地西泮0.1,1和10 mmol/L对静息突触体[Ca2+]i无明显影响,但能以剂量依赖方式增高65 mmol/LKCl所致突触体[Ca2+]i升高,从105±23μmol/g protein分别达到185±28,267±49和291±48μmol/gprotein.地西泮1和10 mmol/L分别使突触体Ca2+,Mg2+-ATP酶活性降低28.7%和42.5%;使Mg2+-ATP酶活性分别降低12.6%和32.8%,提示地西泮可能是通过抑制钙调素,进而抑制Ca2+,Mg2+-ATP酶活性,使突触体[Ca2+]1升高,促进神经末梢释放递质.     

基于钙响应钟型曲线构建的钙振荡模型

细胞质钙离子(Ca~(2+))常以浓度振荡变化的方式控制许多生理活动,内质网上的三磷酸肌醇受体(inositol 1,4,5-trisphosphate receptor,IP_3R)通道是产生钙振荡的关键因素,因此研究其振荡机制具有重要意义.虽然钙振荡已被广泛建模,但大部分模型细胞质与内质网中钙振荡的范围与实验观测数据差异较大.通过整合最近的实验结果,基于IP_3R通道活性对细胞质Ca~(2+)浓度依赖的钟型曲线构建了一个新的钙振荡模型.模型结果除了可以很好地模拟实验中关于钙振荡范围的数据,还可重复多种实验现象.对模型进行参数敏感性分析后,进一步采用单参数分岔分析分别研究了两个高敏感参数,即细胞质内Ca~(2+)缓冲蛋白的总浓度和IP_3R通道激活Ca~(2+)的解离常数(K_1)对钙振荡的影响,发现它们对钙信号有相反的作用.对三磷酸肌醇(IP_3)浓度和K_1进行双参数分岔分析的结果表明K_1对IP_3能产生钙振荡的区域及其振幅有重要影响,揭示可以通过改变K_1影响细胞对外界刺激的响应及其钙振荡模式.该研究有助于理解钙振荡机制,并可为后续理论研究提供框架.     

改进的De Young-Keizer钙振荡模型

钙离子(Ca~(2+))是细胞内重要的信使分子,其通过钙振荡的形式控制很多细胞活动.为了研究钙振荡产生的机制,研究者们构建了较多钙振荡模型,由De Young和Keizer构建的模型(DYK模型)是其中的典型代表.但DYK模型有一些不足之处,其最主要的问题是Ca~(2+)振荡的振幅与最新实验数据相差较大.该文依据对DYK模型参数敏感性分析的结果,调整了其中的3个参数,并考虑Ca~(2+)缓冲蛋白的作用,提出改进模型.改进模型的时间序列和以[IP_3]为分岔参数分析的结果显示:细胞质和内质网Ca~(2+)振荡的范围符合实验测量结果.此外,微调改进模型的3个参数可以使钙信号编码方式呈现调幅、调频和调幅加调频混合模式.该研究不仅可使人们从理论方面理解钙振荡产生的机制及钙信号的编码方式,而且可为后续研究提供能真实反映实验结果的数学模型及理论框架.     

胰腺腺泡细胞胞浆游离钙浓度的测定及药物作用的研究

本文建立了用荧光指示利Fura－2测定胰腺腺泡细胞胞浆游离Ca2＋浓度（［Ca2＋］i）的实验技术,包括：胰腺腺泡的分离制备;Fura—2／AM的负载;腺泡悬液的荧光光谱测量等．测定了胰腺腺泡细胞［Ca2＋］i。的静息值和卡巴可促腺泡细胞［Ca2＋］i升高的剂量—效应关系及动力学过程,并研究了柴胡总皂甙对胰腺腺泡细胞［Ca2＋i］的影响．发现0．01mg／ml浓度的柴胡总皂甙使胰腺腺泡细胞［Ca2＋］。明显升高,0．1mg／ml浓度时可使［Ca2＋］。升高到静息值的3倍,提示柴胡总皂甙的促酶分泌作用是通过胞内［Ca2＋］i升高介导的．     

Heterotrimeric G protein participated in modulation of cytoplasmic calcium concentration in pollen cells

Cytoplasmic free calcium concentration([Ca2+]c) in pollen cells of Lilium daviddi is measured with confocal laser scanning microscopy to investigate the effect of heterotrimeric G protein (G protein) on [Ca2+]c and the possible signal transduction pathway of G protein triggering cellular calcium signal. After application, cholera toxin (CTX), an agonist of G protein, triggers a transient increase of [Ca2+]c in pollen cells, and evokes a spatial-temporal characteristic calcium dynamics; while pertussis toxin (PTX), a G protein antagonist, leads to the decrease of [Ca2+]c. Both L-type Ca2+ channel blocker verapamil and inhibitor of IP3 receptor heparin inhibit CTX-induced [Ca2+]c increase. The results show that G protein may play a role in the modulation of [Ca2+]c through enhancing the extracellular Ca2+ influx and releasing of Ca2+ from intracellular stores.     

细胞钙浓度的变化对周期信号的响应及胞间同步

 钙离子是细胞中一种很重要的第二信使,通常它以钙离子浓度振荡的方式转导多种生理学信息,影响细胞分化、成熟和凋亡等各种生理过程,最终导致生物效应。通过实验研究了细胞钙浓度的变化对周期信号的响应和建立在多细胞模型的基础上,从肝细胞内钙离子振荡的动力学模型出发,以胞间耦合因子作为影响因子,数值分析单细胞、耦合的多细胞下的胞内钙振荡形式。实验结果表明：细胞钙振荡对不同频率和强度的周期信号的响应是不同的：对有的参数周期信号能产生强烈响应,有的不能。数值分析结果表明：细胞间的差异性导致钙振荡不同,胞间耦合影响多细胞钙振荡的同步性。     

钙——钙调素热激信号转导途径研究进展

植物细胞内存在一条新的热激信号转导途径.热激引起细胞内自由钙离子浓度([Ca2+];)迅速上升,而磷脂酶C/1,3,5-三磷酸肌醇(PLC/IP3)信号系统的参与是热激引起[Ca2+]i升高的因素之一.热激也提高钙调素(CaM)基因表达和CaM蛋白的积累,钙调素基因AtCaM3是Ca2+-CaM热激信号转导途径中的重要成员.钙调素下游信号分子研究表明:AtCaM3通过CaM结合的蛋白激酶AtcBK3或CaM结合的蛋白磷酸酶AtPP7改变热激因子AtHSFAla的磷酸化状态以调节AtHSFAla的活性,进而影响热激蛋白基因的表达,最终影响植株的耐热性.     

甲基对硫磷诱发大鼠肝细胞内钙浓度升高的初步机制研究

应用激光扫描共聚焦显微镜观察甲基对硫磷(M ETHYLPARATH ION,MP)对正常大鼠肝细胞株(BRL)内游离钙浓度([CA2 ]I)的影响。实验结果表明,在正常生理盐溶液(N-PSS)中,MP能引起细胞内的钙升高,并呈浓度依赖性;在无钙生理盐溶液(0 CA2 -PSS)中,400 PMOL/L MP不显著改变细胞内的钙浓度。用不同的非选择性阳离子通道阻断剂(300ΜMOL/L GD3 ,2 MMOL/L SR2 ,2 MMOL/L N I2 )作用于由MP引起的钙升高时,发现均能有效地抑制钙升高,其中N I2 的抑制效果最为明显。同时MP引起的钙升高的时程远远大于ATP的作用。以上结果显示,MP对BRL细胞胞内的CA2 具有升高作用,此作用可能是MP激活非选择性阳离子通道,并最终导致细胞膜上的其它钙离子通道开放。     

野西瓜挥发油诱导SGC-7901凋亡的初步研究

研究野西瓜挥发油诱导SGC-7901细胞凋亡的机制.采用流式细胞术分析野西瓜挥发油对SGC-7901细胞早期凋亡的影响;采用激光扫描共聚焦技术观测野西瓜挥发油对肿瘤细胞内Ca2+浓度变化的影响;采用流式细胞术分析野西瓜挥发油对SGC-7901细胞线粒体跨膜电位的影响.野西瓜挥发油可以诱导SGC-7901细胞发生早期凋亡,使肿瘤细胞内的Ca2+浓度升高,并降低细胞线粒体跨膜电位.野西瓜挥发油具有明显的抗肿瘤作用,其抗肿瘤机制为诱导肿瘤细胞凋亡.通过升高肿瘤细胞内的[Ca2+]i而激活了Ca2+依赖性的核酸内切酶,同时通过PT孔的开放,引起线粒体跨膜电位下降而导致细胞凋亡.     

七氟菊酯和溴氰菊酯对棉铃虫神经细胞内钙离子浓度的影响

以急性分离的棉铃虫神经细胞为实验材料,利用激光扫描共聚焦显微镜技术,探究2种拟除虫菊酯类杀虫剂——七氟菊酯(Ⅰ型)和溴氰菊酯(Ⅱ型)对神经细胞内游离钙离子浓度([Ca2+]i)的影响,并进行机理初探.研究结果表明:七氟菊酯和溴氰菊酯都可刺激神经细胞内钙离子浓度升高,但这种反应只有在细胞外存在钙离子时才会发生,且该反应可以被河豚毒素(tetrodotoxin,TTX,电压门控钠通道阻断剂)阻断.这表明七氟菊酯和溴氰菊酯触发的胞内钙离子浓度升高与电压门控钠通道有关,很可能是拟除虫菊酯作用于电压门控钠通道后所引发的反应.