钙转运及其机制讲解

（二） 指示剂的负载
指示剂的终浓度：如Fura 2-AM为 5 mol/L 负载温度：在250C的常温下孵育 负载时间：30-35 min。 负载数量：数量多浪费指示剂，
数量少实验中寻找理想细胞机会减少 数量过少，细胞可能会发生染料中毒 负载完毕：离心冲洗3遍，减少外液中背景污染
培养贴壁的细胞
（三） 实验细胞的选择
血钙
++
—
高血磷 高血镁 生长抑素
食物 皮肤7- 脱氢胆固醇
VD3 肝脏羟化酶
1 ，25- （OH)2-D3 肾脏羟化酶 25- （OH)1-D3
PTH
促问进题钙：的甲吸状收腺手术的病人注意缺钙？
（二）降钙素的调节
血钙
C细胞
抑制骨钙入血
降钙素
血钙
抑制肾重吸收钙
++
+
胃泌素 促胰液素 胰高血糖素
PTH
分裂、受精、电兴奋、激素分泌和代谢等过程
高钙和低钙 问题：低钙引起腿抽筋？
钙广泛的分布于体内各组织器官中： 按成人体重70 kg计算，
（1）软组织钙相当于体重的0.01 ％ (7 g) （2）细胞外钙相当于体重的0.0015 ％ (l g) （3）牙齿含钙7 g； （4）骨骼中钙98.9 ％ (1300 g)
（1）Ca2+通道进入细胞内
（2）通过细胞膜进入细胞(Ca2+漏)
（3）反向钠-钙交换
Ca2+
Ca2+
Ca2+ leakage
L-type
Ca2+
Na+-Ca2+ exchanger reverse-mode
Ca2+
Na+
B. 内钙释放 （1）IP3 途径 （2）Ryanodine 途径
Ca2+
IP3R
细胞内钙 A. Ca2+浓度约为10-7-10-8 moI/L B. 体内各组织细胞内的钙含量保持相对的稳定 C. 磷酸根是细胞能量和物质代谢所必须的， Ca2+过高对细胞有害，甚至会致死
2．细胞内钙的转运体系
Ca2+进入细胞浆内有5条路径： A. 外钙内流3条 B. 内钙释放2条
A. 外钙内流
2．体内钙的来源与去路
钙主要来源于食物 钙经粪便排出 经尿排出体外
问题：老年人少喝茶？
坚持喝两杯牛奶！！！
3．钙代谢的测定方法
（1）血清钙的测定: 滴定法、比色法、火焰法、 离子选择电极法、活化分析法
（2）细胞内钙的测定：光谱荧光法（fluoromotric） 单波长或双波长荧光分光光度计 钙离子探针Fura-2／AM
A.电刺激引起的钙瞬变
Electrically induced calcium transient
Electrical stimulation induced Ca2+ transient in the myocytes
Ca2+ pump
Ca2+ L-type
Action Potential
Electrical Stimulation
问题：孕妇缺钙吗？
（3）激素对钙转运的作用
主要3种：甲状旁腺素（parathyroid hormone，PTH） 维生素D3 （l,25(OH)2D3,VD3) 降钙素 （calcitonin,CT)
次要4种：生长激素、甲状腺素、性激素、前列腺素
（三）甲状旁腺素的调节
血钙
PT主细胞
动员骨钙入血
PTH 增加肾重吸收保钙
Βιβλιοθήκη Baidu
Hormones and blood calcium
（1）3 main hormones：PTH, l，25(OH)2D3 , CT （2）others: Growth hormone、thyroid hormone、 sex hormone and prostaglandin。
Regulation of intracellular calcium
Sarcoplasmic Reticulum
Ca2+
Na+-Ca2+ exchanger forward-mode
Na+
3．细胞内钙转运的指标
（1）钙瞬变（calcium transient)
心肌细胞膜去极化（窦房结起搏或电刺激引起）引 起膜L-型钙通道开放，钙离子内流，内流的钙离子触发 细胞内肌浆网中（SR）内钙释放（CICR机制），细胞浆 中钙浓度变化的时间效应形成了钙瞬变，进而触发心肌 收缩。在正常条件下，钙瞬变与心肌收缩直接相关。
Calcium elimination
Ca2+
Ca2+
Ca2+ pump
Ca2+
Ca2+ pump Ca2+
Sarcoplasmic Reticulum
Na+-Ca2+ exchanger forward-mode
Na+
Electrical stimulation induced Ca2+ transient in the myocytes
Ca2+ Ca2+ pump
CICR Ca 2+ RyR
Ca2+
Ca2+
Sarcoplasmic Reticulum
Ca2+ transient Contractility
CICR = Ca2+ induced-Ca2+ release
1
2
3
1.Amplitude: the intracellular Ca level 2.Time to peak: the speed of release of ca from SR 3.Decline from peak: uptake of Ca by Ca-ATPase
Summary Calcium homeostasis
（1）blood calcium homeostasis （2）intracellular calcium homeostasis
Regulation of blood calcium
（1）3 target organs ：kidney、intestine、bone （2）factors: sex、age、movement、pregnancy 、hormone、pH and protein level alteration
B.咖啡因引起的钙瞬变 Caffeine induced calcium transient
Caffeine induced Ca2+ transient in the myocytes
Caffeine
Ca2+ Ca2+ pump
Ca2+
Ca 2+ RyR Ca2+
Sarcoplasmic Reticulum
Calcium elevation
Ca2+
Ca2+
Ca2+ leakage
L-type
Ca2+
Na+-Ca2+ exchanger reverse-mode
Ca2+
Na+
Ca2+
IP3R
Ca2+
SR
RyR
calsequestrin
Regulation of intracellular calcium
骨
PTH
肾
CT
肠
VD3
三、 细胞钙的转运及其调节
2种存在形式: 结合态和离子态
1. 细胞内钙的分布和恒定 细胞内钙的分布极不均匀，相对恒定 （1）50 ％存在于细胞核， （2）线粒体占30 ％， （3）内质网占14 ％， （4）质膜占5 ％ （5）细胞溶质中仅占总钙的0.5 ％(结合态) 0.005 ％(离子态)
C.其他指标
四、测量静息钙和钙瞬变的步骤及注意事项
（一） 细胞样本的准备 在Langendorff装置上进行心脏逆行灌流：
①心肌细胞易在偏酸的环境中存活，这一点对细胞 的分离和培养都十分重要；
②移取心脏要迅速； ③灌流液的温度控制在37℃； ④复钙后至少保存和稳定2 h 以上再进行有关实验
问题：四大灌流因素那个最重要？ pH 温度 氧气 液体
Ca2+ transient
CICR = Ca2+ induced-Ca2+ release
Caffeine induced Ca2+ transient in the myocytes
1 2
1.Amplitude: the Ca content in SR 2.Decline from peak: Na+-Ca2+ exchanger activity
二、 血钙的转运及其调节
1. 血钙浓度
（1）血浆钙:8.5 - l1.1 mg ％， 46 ％与血浆蛋白结合 47.5 ％为游离钙(Ca2+) 6.5 ％磷酸钙、柠檬酸钙、重碳酸钙 酒石酸钙、棕榈酸钙
（2）血浆Ca2+每日可有 0.1 mg／dl的变化范围 （3）只有血浆离子钙才具有生理活性
2. 影响血钙的器官和因素 （1）器官 3个主要的靶器官：肾、肠、骨 （2）影响因素 性别、年龄、运动、妊娠、激素水平 血浆pH、蛋白浓度的改变
Ca2+ pump
Ca2+ L-type
Action Potential
Electrical Stimulation
Ca2+ Ca2+ pump
CICR Ca 2+ RyR
Ca2+
Ca2+
Sarcoplasmic Reticulum
Ca2+ transient Contractility
CICR = Ca2+ induced-Ca2+ release
Ca2+
SR
RyR
calsequestrin
Ca2+离开细胞浆内的路径 主要靠细胞质膜、内质网和线粒体膜等钙转运系统 （1）细胞质膜的钙泵 （2）内质网膜的钙泵 占90%以上 （3）正向钠-钙交换 占7%
问题：何为钙超载（Calcium overload)？
Ca2+
Ca2+ pump Ca2+
Ca2+ pump Ca2+
1. 心肌细胞呈杆状，横纹清楚且对台盼蓝拒染 2. 在静息状态下，心肌细胞不发生自发性收缩现象
在刺激作用下，心肌细胞随刺激频率而产生收缩 3. 细胞收缩的方向与细胞的长轴一致或平行 4. 细胞放入实验小室后立即下沉并与小室低部很快
粘附，灌流液的常规速度不能将其冲走
（四）荧光测定仪的使用 （五） 定标
钙的转运及其测定 Calcium homeostasis and measurement of calcium
第四军医大学基础部生理学教研室 裴建明 2014.9
一、概 述
钙的重要性与体内分布
（1）骨骼、牙齿的主要组成原料 （2）降低毛细血管及细胞膜的通透性，是膜稳定剂 （3）参与肌肉收缩、纤毛运动、白细胞吞噬、细胞