鈣穩(wěn)態(tài)及穩(wěn)態(tài)失衡在缺血再灌注損傷中的研究進展*

馬 賓, 丁瑩梅, 劉曉芬, 朱鈴強, 袁 梅△

1南華大學附屬第二醫(yī)院神經內科,衡陽 421001 2華中科技大學同濟醫(yī)學院基礎醫(yī)學院病理生理學系,武漢 430030

急性缺血性心腦血管疾病缺血再通已證明對組織具有保護作用,但再灌注過程本身可以放大細胞損傷和死亡,它也會在心外膜、腦組織血流恢復后產生一定的缺血再灌注損傷(ischemia reperfusion injury,IRI)[1-2]。IRI病理生理改變包括氧化應激、鈣失衡、線粒體損傷、過度炎癥反應、內質網應激和程序性細胞死亡等,它們互為因果,形成惡性循環(huán)[3],從而損害血運重建治療帶來的臨床益處。生理情況下,細胞通過一系列轉運機制保持胞膜內外鈣離子濃度差,維持胞內低鈣狀態(tài),即鈣(calcium,Ca)穩(wěn)態(tài)。Ca2+是控制細胞功能的細胞內信使,細胞內鈣離子通道也是鈣離子功能發(fā)揮的基礎,但細胞內鈣超載可能具有潛在毒性并導致細胞死亡。

Jennings等[4]首先描述了出現(xiàn)在急性缺血性損傷中的鈣超載。后來,廣大研究者認識到,細胞Ca2+水平的巨大變化是由細胞質膜、線粒體、內質網/肌漿網和一些細胞間連接等引起的,再灌注過程介導的細胞內和線粒體內Ca2+濃度的過度升高使細胞出現(xiàn)過度收縮、蛋白酶激活和線粒體衰竭等功能障礙,故調節(jié)鈣穩(wěn)態(tài)被認為是控制IRI進展的主要因素。在幾十年發(fā)展過程中,對鈣穩(wěn)態(tài)和細胞之間的結構和功能關聯(lián)的研究日趨深入。本文討論和總結了IRI發(fā)生時Ca2+在細胞內及細胞間的調控機制以及對該機制的最新見解。

1 細胞質膜鈣穩(wěn)態(tài)調節(jié)

細胞膜通過各種通道、受體及鈣調節(jié)蛋白質控制細胞內和細胞外Ca2+之間的平衡,從而維持Ca2+穩(wěn)態(tài)。細胞表面通道和受體的刺激增加細胞內Ca2+濃度,細胞質膜上存在多種Ca2+通道,包括瞬時受體電位離子通道(transient receptor potential,TRP)、電壓門控Ca2+通道(voltage-gated calcium channels,VGCC)、鈣敏感受體(calcium-sensing receptor,CaSR)、Na+/Ca2+交換器(Na+/Ca2+exchanger,NCX)和質膜Ca2+-ATP酶(protein misfolding cyclic amplification,PMCA)等,這些被認為是質膜上主要鈣穩(wěn)態(tài)維持器。

1.1 質膜CaSR、TRP、VGCC介導鈣離子內流

CaSR是G蛋白耦聯(lián)受體超家族C家族的成員之一。在發(fā)生IRI時,CaSR可被細胞外細微的鈣離子含量增多而激活,活化的CaSR可介導激活磷脂酶C系統(tǒng),促使肌漿網釋放鈣離子,細胞外鈣內流和細胞內鈣庫釋放引起的細胞內鈣離子濃度的升高均受CaSR的調節(jié)[5]。CaSR已被證明參與調節(jié)許多細胞和組織中的炎癥反應,CaSR異常激活可通過激活絲裂原活化蛋白激酶、磷酸化蛋白激酶-δ易位、鈣超載、Fas受體等通路來促進心肌缺血再灌注損傷(myocardial ischemia reperfusion injury,MIRI)[6-7]。有研究通過構建動物急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)、大腦中動脈栓塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型和體外糖氧剝奪/復氧(oxygen glucose deprivation/re-oxygenation,OGD/R)模型發(fā)現(xiàn),黃芪甲苷可通過抑制CaSR表達,并增加ERK1/2磷酸化水平達到對心臟的保護作用[8]。黃芪甲苷也可以通過降低大鼠神經功能缺損評分、減少腦梗死體積和促進PC12細胞活力,以及抑制IRI誘導的cleaved Caspase-3和CaSR的表達來緩解IRI。心循環(huán)系統(tǒng)中的多形核中性粒細胞可通過增強各種酶和細胞因子的釋放來損傷心肌缺血再灌注(I/R)后的組織[9],Zhai等[10]在體內實驗證實了多形核中性粒細胞可以通過心臟外泌體中特異性的lncRNA3986減少心臟IRI并保護心肌,源自CaSR激活劑西那卡塞刺激的多形核中性粒細胞分泌的外泌體減少了心肌梗死面積并改善了心臟功能。也有研究者[11]探索了I/R誘導的單核細胞趨化蛋白-1下游的級聯(lián)反應,它通過單核細胞趨化蛋白1誘導的蛋白1內質網應激和CaSR途徑調節(jié)心肌細胞死亡。Liu等[12]證實了CaSR激活磷酸化蛋白激酶C-δ在I/R過程中通過內質網應激相關的凋亡途徑誘導心肌細胞凋亡。在這些研究中,用到的CaSR抑制劑NPS-2390和NPS-2143參與IRI誘導的細胞凋亡,但潛在機制仍不明確。值得進一步研究的是,Zhai等[10]以暴露于NPS-2143的PMN中提取外泌體,設計體內實驗,不同組之間的結果差異沒有統(tǒng)計學意義,他們懷疑有其他細胞或物質的參與。

TRP是一種Ca2+可滲透的非選擇性離子通道,以M家族M2亞型在IRI中研究最為廣泛[13-14]。TRPM2介導的許多細胞功能都需要在氧化應激下刺激Ca2+內流[15]。氧化應激和炎癥反應在IRI中的作用相輔相成,氧化應激介導的Ca2+信號傳導對于引發(fā)免疫細胞中的炎癥反應至關重要[16],氧化應激通過增加二磷酸腺苷核糖焦磷酸酶(adenosine diphosphate ribose,ADPR)和Ca2+的產生間接激活TRPM2。在炎癥過程中,線粒體中的活性氧(reactive oxygen species,ROS)產生增加也使ADPR的產生增加,促進了TRPM2介導的Ca2+內流[17],進一步增加了線粒體中ROS的產生,形成惡性循環(huán)。體內實驗證實,在tMCAO模型中,使用TRPM2抑制劑或者將TRPM2敲除小鼠的骨髓移植到野生型小鼠中,可減少MCAO后梗死面積[18-19]。Hu等[20]證實TRPM2缺失減少了ROS依賴性IRI和OGD/R誘導的神經元死亡。此研究進一步發(fā)現(xiàn),腦IRI產生ROS激活TRPM2,進而下調AMPK/mTOR通路,抑制自噬。此外,也有實驗證實[21],將TRPM2敲除小鼠進行左冠狀動脈主干結扎后再灌注實驗時,TRPM2(-/-)小鼠比TRPM2(+/+)小鼠的I/R后心肌梗死減少更多,提示由TRPM2激活介導的再灌注區(qū)域中性粒細胞的積累可能在心肌I/R損傷中起關鍵作用。新近一項研究表明,TRPM2介導的Ca2+內流通過Pyk2磷酸化調節(jié)心臟中線粒體對Ca2+的攝取,隨后其易位至線粒體,導致線粒體Ca2+攝取增強,在IRI中發(fā)揮重要作用[22]。近年來,冷凍電鏡對TRPM2高分辨率原子結構的完整揭示為開發(fā)更特異和有效的TRPM2抑制劑奠定了基礎[14],TRPM2特異性抑制劑與高度組織/細胞特異性納米遞送載體的結合,可以使TRPM2抑制療法在治療缺血性疾病中的應用成為可能。

VGCC在離子通道中占有獨特的地位,它介導的Ca2+通量不僅可以產生動作電位,而且VGCC對Ca2+的選擇性滲透推動了細胞質Ca2+濃度的增加,這種濃度僅在離子中觸發(fā)下游信號通路[23-24]。按照編碼α1亞基的同源序列型,VGCC可分為Cav1、Cav2、Cav3這3個家族[25],Cav1以L型鈣通道為主,Cav1.2和1.3存在于腦、心臟等多種可興奮細胞。早有研究表明[26],當給予L-VGCC的拮抗劑后,I/R誘導的總蛋白酪氨酸激酶和酪氨酸活性下降,IRI可能是通過N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartic acid receptor,NMDA)和L-VGCC介導的。在體內條件下,通過腹膜內注射VGCC激活劑和側腦室內注射NMDA,磷酸化AKT和磷酸化CREB等細胞存活相關信號分子均下降,給予相應干預措施后可通過NMDA受體或經VGCC的鈣流入激活鈣調蛋白激酶,進而磷酸化GluN2B-Ser1303導致皮層和海馬細胞死亡[27]。邢影等[28]測量了腦缺血皮層神經元Ca2+變化情況,發(fā)現(xiàn)L-VGCCs電流Ⅰ～Ⅴ曲線呈時間依賴性,證明了過度開放L-VGCCs與IRI有關。國外學者進行了大鼠腦微血管內皮細胞與血腦屏障關系的體內和體外實驗[29],發(fā)現(xiàn)全身給予溶血磷脂酰肌醇可以促進大鼠腦微血管內皮細胞的Ca2+內流,增加血腦屏障通透性,但是通過應用硝苯地平抑制L-VGCC或在無Ca2+鹽水中這種內流被消除,表明溶血磷脂酰肌醇可通過影響L-VGCC參與血腦屏障破壞。在大鼠冠狀動脈結扎I/R模型研究中,發(fā)現(xiàn)內皮素B受體依賴的VGCC的Ca2+內流,可以在I/R中誘導表型轉變[30]。三甲基錫中毒動物模型中,三甲基錫以劑量依賴性方式影響VGCC誘導的細胞內Ca2+穩(wěn)態(tài)變化,啟動神經炎性變化,引起神經毒性[31]。

1.2 質膜NCX、PMCA介導細胞內鈣外流

鈉鈣交換體(sodium-calcium exchanger,NCX)被認為是Ca2+流出質膜的重要途徑[32]。NCX有2種工作方式:前向型指將鈉離子轉入細胞內、鈣離子轉出細胞,反向型指將鈣離子轉入細胞內、鈉離子轉出細胞。細胞內Na+升高導致星形膠質細胞中NCX反向模式激活在OGD/R后發(fā)揮重要作用[33]。動物實驗證實NCX2和NCX3都與腦缺血有關,NCX3是急性缺血性腦卒中神經保護的下游參與者[34-35],敲低和敲除NCX3會導致tMCAO或pMCAO引起的2種不同缺血模型的局灶性缺血損傷擴大[36]。雖然谷氨酸長期以來一直被認為是一種神經毒素,但它也可以作為ATP合成的中間代謝物,有研究者[37]分析了NCX對谷氨酸作用的影響,證實了缺氧/復氧(hypoxia/reoxygenation,H/R)細胞中,NCX反向模式活性降低,而谷氨酸限制了這種反向模式以改善經受H/R的神經元的代謝和存活。在缺血性環(huán)境中,谷氨酸可用作心臟和大腦中的替代能源,NCX可協(xié)調谷氨酸的代謝,增強ATP供應并提高缺血細胞的活力[38]。給予鈉-葡萄糖協(xié)同轉運蛋白2抑制劑可通過NCX直接作用于心肌細胞,限制NLRP3炎性體激活并介導其選擇性自噬,減輕心肌IRI[39]。這些發(fā)現(xiàn)顛覆了谷氨酸為有害因素的傳統(tǒng)觀點,未來應將注意力集中在NCX和興奮性氨基酸轉運體治療保護靶點的研發(fā)。

質膜鈣泵(plasma membrane calcium pump,PMCA)利用ATP能量主動將Ca2+自濃度低的細胞內泵出到濃度高的細胞外,故稱之為鈣泵[40]。對于PMCA的研究目前主要集中在神經退行性疾病中[41]。PMCA維持基礎細胞溶質水平或少量Ca2+離子進入,而NCX負責調節(jié)細胞內Ca2+的大量但短暫的增加,PMCA具有高Ca2+親和力和低容量,NCX具有低Ca2+親和力但具有高離子流出能力,PMCA能與一些細胞中的NCX協(xié)作,以從細胞質中去除Ca2+。PMCA與IRI的相關研究較為少見,有研究稱低濃度的小聚芳基化合物金復雜羧酸抑制PMCA4可顯著增強血管內皮生長因子誘導的血管生成過程,體內實驗證實小聚芳基化合物金復雜羧酸可增強缺血后肢體的再灌注,還有研究證明了以PMCA4為靶點進行治療可改善缺血性心血管疾病[42]。國外學者[43]的研究表明,長時間OGD誘導后,CA1神經元中編碼PMCA1和PMCA2的基因表達下調,在對細胞進行去極化誘導后,對內質網Ca2+的釋放進行測量,發(fā)現(xiàn)咖啡因誘導的細胞內Ca2+濃度瞬變的幅度比KCl誘導的細胞內Ca2+濃度瞬變的振幅小得多,表明細胞溶質Ca2+在短暫升高后的去除是由PMCA介導的,此研究揭示了缺氧誘導因子1α驅動的PMCA上調可能是對抗海馬神經元細胞內Ca2+調節(jié)缺血再灌注損傷的機制。

2 線粒體鈣

線粒體是一個巨大的鈣庫,可緩沖大量的鈣負荷。為防止細胞鈣超載,線粒體有攝取和釋放鈣途徑,2條攝取途徑包括線粒體Ca2+單轉運蛋白(mitochondrial calcium uniporter,MCU)單向轉運和快速攝取模式,3條釋放途徑包括線粒體滲透性轉換孔(mPTP)、線粒體Na+依賴性釋放線粒體鈉鈣交換途徑(mitochondria Na+/Ca2+exchanger,mNCX)和線粒體Na+不依賴性釋放途徑(mitochondria H+/Ca2+exchanger,mHCX)[44],這些鈣離子進出通道在線粒體維持鈣穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要的作用。其中,MCU、mPTP在I/R研究中較為廣泛,mNCX次之。

線粒體通過不斷融合和分裂保持穩(wěn)態(tài)平衡,IRI會使線粒體分裂增多,過度的線粒體分裂也是造成IRI的原因。IRI期間,通過MCU積累鈣是鈣激活mPTP開放的主要機制,線粒體總鈣增加可能是mPTP開啟的觸發(fā)因素,mPTP的開放代表了鈣釋放的快速途徑,抑制MCU可減少體外心臟IRI[45-46]。線粒體電子傳遞失衡導致線粒體能量代謝下降在心臟缺血期間維持進行性損傷,雖然在再灌注過程中可以恢復能量代謝,但早期線粒體鈣超載和ROS增加會促進mPTP的打開,導致線粒體膜電位塌陷,最終導致細胞死亡[47]。此外,線粒體上磷酸肌醇3-激酶和細胞外信號調節(jié)激酶1/2(ERK1/2)已被證明在IRI中發(fā)揮心臟保護作用,Rameshrad等[48]使用了左前降支結扎和Langendorff法體外心臟灌注系統(tǒng),證實大鼠心臟中PI3K/Akt通路的激活降低了心肌氧化應激水平并保留了線粒體功能。對小鼠模型的研究表明,成年心肌細胞MCU的急性缺失可保護心臟免受IRI和細胞死亡[49]。與此同時,過表達mNCX以增強心肌細胞細胞內Ca2+的流出或上調MCUB亞基以減弱細胞內Ca2+的攝取,可以防止IRI;在mNCX上調的情況下,即使在永久性心肌梗死后也有收縮功能[50]。此外,心臟有能力上調這種適應性蛋白,以減少IRI。因為心臟缺血損傷后,編碼mNCX和MCUB亞基基因表達增加,在短期內或再灌注24 h后,MICU1的敲除會加劇I/R誘導的細胞內Ca2+超負荷,增加梗死面積和凋亡,使收縮功能受損[51],說明MICU1對MCU的門控特性在I/R中具有保護作用,終末期缺血性心力衰竭患者的MICU1轉錄物也升高[52]。

通過MCU過度攝取Ca2+也是導致腦組織損傷的關鍵因素,細胞內Ca2+對線粒體代謝的依賴性影響可以持續(xù)存在,即使細胞內Ca2+濃度的初始升高消退后,細胞能量也持續(xù)消耗。在MCAO的大鼠中,I/R導致電子傳遞鏈進行性抑制,ATP生成受損,ROS生成增加,導致神經元損傷和凋亡,缺血前藥物性抑制可減弱這些變化并減少腦梗死體積,而藥物性激活MCU則會加劇腦損傷[53]。成年神經元中MCU的條件性敲除同樣可以保護小鼠免受缺氧缺血性腦損傷,并將神經元丟失和線粒體損傷降至最低,神經元MCU消融也可以減輕與缺氧/缺血性損傷相關的感覺運動缺陷[54]。

心臟IRI和神經元興奮性毒性細胞死亡模型已證明MCU蛋白的表達增加,隨后線粒體內Ca2+濃度升高,血液重新進入缺血組織后會產生線粒體活性氧(mROS),氧化應激刺激的mROS形成改變了線粒體分裂和融合的動態(tài)平衡,急劇升高的mROS導致mPTP開放,引發(fā)細胞凋亡和線粒體自噬,最終導致再灌注損傷。因此,MCU-mROS-mPTP軸主要調節(jié)細胞死亡途徑,未來有望靶向MCU-mROS-mPTP軸減輕IRI。

3 內質網/肌漿網鈣

肌漿網/內質網(sarcoplasmic reticulum/endoplasmic reticulum,SR/ER)是細胞內重要的鈣儲庫及調控系統(tǒng),胞內鈣庫釋放大量的鈣可觸發(fā)鈣信號。SR/ER含有一些鈣調通道和受體,心肌細胞和神經元細胞中的肌醇1,4,5-三磷酸受體和雷尼丁受體(ryanodine receptor,RYR)主要介導Ca2+釋放,心肌肌漿網Ca2+-ATP酶(sarcoplasmic reticulum Ca2+ATPase,SERCA)主要介導Ca2+儲存,SR/ER中鈣離子水平動態(tài)平衡才能保證鈣信號的準確性。

RyR主要表達于肌細胞的肌漿網上和非肌細胞的內質網上,RyR2是廣泛存在于心肌細胞SR上介導心肌興奮收縮偶聯(lián)的主要Ca2+釋放通道。在心肌病、心律失常綜合征和心血管再灌注損傷期間,SR上RyR2的異常表達,導致胞質Ca2+濃度增加,胞質Ca2+的增加進而導致VDAC和MCUC介導的Ca2+攝取進入線粒體,最終導致線粒體通透性轉換孔開放和心肌細胞死亡。Kushnir等[55]指出,蛋白激酶A、鈣調蛋白(calmodulin,CaM)和鈣調蛋白激酶Ⅱ等均參與RyR2的調控,鈣調蛋白激酶Ⅱ在細胞內鈣超載時能夠被Ca2+激活進而磷酸化RyR2,誘導RyR2開放。Bovo等[56]研究報道,IRI后的RyR氧化在β-腎上腺素能受體刺激期間從正性肌力作用到致心律失常作用的轉變中至關重要,同時用還原劑巰基丙酰甘氨酸處理IRI的心肌細胞減弱了RyR氧化并降低了β-腎上腺素能受體激活過程中引起的Ca2+濃度升高。有研究者在小鼠心肌細胞中發(fā)現(xiàn),RyR2與電壓依賴性陰離子通道相互作用介導鈣離子穩(wěn)態(tài)[57],故單獨或與RyR2抑制劑聯(lián)合施用VDAC或MCUC抑制劑可能是一種有前景的治療策略。

SERCA是存在于肌肉組織的肌漿網-內質網上鈣泵攝取通道。心肌和骨骼肌慢肌纖維上存在較為廣泛的是SERCA2a[58],SERCA2a的活性控制著胞質中Ca2+再攝取的速度和SR Ca2+貯量,是心肌生理功能的根本保證[59]。由于缺血缺氧使得ATP供給不足,SERCA2a不能將胞質中多余的Ca2+泵到肌漿網中,心肌肌漿網Ca2+-ATP酶活性下降,Ca2+轉運障礙,細胞內Ca2+濃度隨即升高,故SERCA2a功能低下是MIRI時心肌細胞內鈣超載的重要原因之一。此外,受磷蛋白(phospholamban,PLN)作為SERCA的內源性調節(jié)因子能夠抑制SERCA,Toll樣受體7促進cAMP-PKA-PLN通路磷酸化的PLN可增強SERCA的活性,進而增加SR中Ca2+攝取的速度,減輕細胞內鈣超載,發(fā)揮心肌保護作用[60]。有研究證實,SERCA過表達通過抑制鈣超載、滅活黃嘌呤氧化酶和減少細胞內或線粒體ROS來恢復線粒體質量控制,外源性黃嘌呤氧化酶或鈣通道激動劑的使用消除了SERCA過表達對線粒體質量控制的保護作用,并抵消了心臟微血管IRI后SERCA過表達的有益作用[61]。Li等[62]證實,SERCA的過表達通過使eNOS和ET-1之間的比值正常化顯著減輕I/R誘導的管腔狹窄和血管壁水腫,SERCA過表達可以通過轉錄抑制粘附因子的表達逆轉I/R誘導的微血管中紅細胞形態(tài)學變化,SERCA維持的內皮屏障完整性降低了炎癥細胞浸潤心肌的可能性;此研究還發(fā)現(xiàn)SERCA過表達減弱了細胞內鈣超載,抑制MCU的表達,并防止I/R處理的心臟微血管內皮細胞中mPTP的異常開放。有研究證實SERCA調節(jié)的鈣穩(wěn)態(tài)可能會影響Ripk3/PGAM5的激活[63]。

4 MAM、CRAC復合結構

線粒體相關內質網膜(mitochondria associated endoplasmic reticulum membranes,MAMs)介導兩個細胞器之間的雙向通信,它通過一個復雜的傳導通道參與鈣離子從SR轉移到線粒體。該傳導通道包括雷諾丁受體、三磷酸肌醇受體(inositol 1,4,5-trisphosphate receptor,IP3R)、電壓依賴性陰離子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)、MCU等。簡而言之,Ca2+通過IP3R或RyR釋放,線粒體Ca2+被線粒體外膜上的VDAC攝取,后被線粒體內膜上的MCU攝取。為促進內質網和線粒體之間的鈣離子交換,VDAC1還可通過GRP75與IP3R耦聯(lián)[64],CypD-IP3R-GRP75-VDAC復合物主要調節(jié)MAM中的陽離子交換,這種復合物會隨著其成分被抑制而減少,從而緩解線粒體Ca2+過載并使細胞免受IRI。Gomez等[65]報道了糖原合成酶激酶-3β與MAM中的IP3R通道復合體相互作用,并且抑制該激酶可降低IP3R磷酸化和SR Ca2+釋放,從而減輕Ca2+超載,達到IRI的保護作用。關于PTPIP51、Cyclophilin D、GSK3β、MFN2等MAM定位蛋白在心肌IRI中的作用有較多研究,但機制仍不明確[66],有待進一步研究。

鈣釋放激活鈣通道(calcium-release-activated calcium,CRAC)的組成和激活與鈣感受器基質相互作用分子1(stromal interaction molecule1,STIM1)和鈣庫釋放激活Ca2+通道蛋白1(calcium-release-activated-calcium channel protein 1,Orai1)密切相關。經典的鈣池操縱性鈣通道是由位于內質網膜上的鈣離子感受器蛋白STIM1和質膜上Orail鈣離子通道共同介導的。心肌細胞中STIM1是SR/ER鈣離子感受器,通過感受鈣庫中Ca2+濃度的變化從而介導CRAC的開放。當細胞內鈣庫耗竭時,STIM1發(fā)生聚合向細胞膜靠近,并與Orail通道相互作用形成功能性CRAC,促使細胞外Ca2+內流,當細胞鈣庫充盈時,STIM1的活性降低,CRAC通道介導的鈣內流減少。有報道指出,CRAC通道阻斷劑GSK7975A能有效地阻斷鈣庫耗竭引起的外Ca2+內流,降低細胞內鈣超載[67],起到IRI保護作用。越來越多的文獻表明,STIM和Orai蛋白與大腦和脊髓不同區(qū)域的神經元功能有關[68]。大腦中CRAC通道的功能仍然存在爭議,特定STIM和Orai亞型在不同神經元亞群中對Ca2+信號的表達和作用存在矛盾,目前認為,神經元中的SOCE可能是通過Orai2和STIM2之間的相互作用介導的。據(jù)報道,STIM2和Orai2 mRNA主要在小鼠大腦中表達,STIM2基因敲除小鼠表現(xiàn)出對缺血性中風的抵抗作用,神經元鈣超載和細胞凋亡減少[69]。同樣,Sun等[70]報告了STIM2介導的SOCE在通過激活CaMKⅡ維持突觸后棘中的關鍵作用。Hartmann等[71]對小腦浦肯野神經元中缺乏STIM1的小鼠進行研究表明,在IP3介導的內質網鈣釋放、代謝型谷氨酸受體介導的突觸傳遞和運動協(xié)調中需要STIM1參與。該研究組隨后的一份報告顯示,與Orai1和Orai3 mRNA相比,Orai2 mRNA的表達最多,并且是IP3R介導的海馬神經元內儲存的Ca2+釋放對代謝型谷氨酸受體刺激的反應所必需的,并提示這些神經元的儲存再充盈是由Orai2介導[72]。上述研究并未提供神經元中ER Ca2+或神經元內CRAC的直接測量含量,故Orai2對神經元CRAC通道組成的貢獻值得進一步研究。

5 小結與展望

本文較以往研究和綜述而言,從不同的細胞內和細胞間鈣穩(wěn)態(tài)調節(jié)結構等多方面綜述了鈣代謝與缺血再灌注損傷的關系,以期為臨床治療缺血再灌注損傷和鈣通道拮抗劑藥物開發(fā)提供借鑒。目前對鈣穩(wěn)態(tài)和缺血再灌注損傷發(fā)生時如何失穩(wěn)態(tài)等復雜的生物學過程的理解存在不足,隨著對缺血再灌注損傷認識不斷加深,引發(fā)了廣大研究者對鈣相關知識的探討和潛在機制的挖掘。本文總結了鈣信號在心腦血管疾病中的已有發(fā)現(xiàn)和新出現(xiàn)的證據(jù),以期引起科研人員的重視,從而深入研究鈣信號在繼發(fā)性灌注損傷的作用機制。