机械敏感性离子通道

机械敏感性离子通道对细胞膜的张力变化产生反应，并出现通道开放概率的相应变化。许多类型的组织都存在这样的离子通道，根据对机械刺激的反应，可分为张力激活性离子通道和张力失活性离子通道。机械刺激可以引起通道开放概率发生变化，但其通道的电导及对离子的选择性没有变化，这与其结构上的残基片段有关。这种通道主要参与细胞的机械信号转导和体积调节。     

硫化氢通过氧化还原抑制棕榈酸引起上皮细胞钠通道异常激活的机制研究

目的:探讨棕榈酸激活上皮细胞钠通道(epithelial sodium channel,ENa C)的分子机制,以及H_2S对抗棕榈酸引起的ENa C异常激活的作用和机制。方法:应用肾皮质集合管上皮细胞,采用膜片钳技术研究H_2S对抗棕榈酸引起ENa C异常激活的保护作用和分子机制;应用激光共聚焦显微镜技术观察棕榈酸能否调节细胞内钙水平和细胞内ROS水平变化。结果:棕榈酸引起的细胞ENa C活性升高可以被Na HS抑制;棕榈酸引起的细胞内ROS水平升高可以被Na HS抑制,且应用NADPH抑制剂APO可以抑制棕榈酸引起的ENa C活性升高;棕榈酸可以引起细胞内钙的升高;应用钙离子螯合剂BAPTA/AM或IP3受体抑制剂APB可以抑制棕榈酸引起的ENa C活性升高;胰岛素受体抑制剂HNMPA和PI3K抑制剂LY204002也可以抑制棕榈酸引起的ENa C活性升高;DTT可以模拟Na HS对棕榈酸引起ENa C异常激活的保护作用。结论:棕榈酸通过诱导胰岛素受体磷酸化,引起细胞内钙释放,进而激活NADPH升高细胞内活性氧水平,引起ENa C异常激活。气体信号分子H_2S通过氧化还原反应抑制棕榈酸引起的ENa C异常激活。     

流体剪切应力对大鼠骨髓间充质干细胞MT1-MMP基因表达的影响

目的探讨流体剪切应力对大鼠骨髓间充质干细胞(ratbonemarrow-derived mesenchy malstem cells,rMSCs)中膜型基质金属蛋白酶1(Membrane type-1 matrix metalloproteinase,MT1-MMP)基因表达的影响,为阐明应力诱导rMSCs分化的分子机制提供一些实验依据。方法应用平行平板流动腔系统,给rMSCs施加不同大小和不同加载时间的层流剪切应力,用real-time PCR检测MT1-MMP基因mRNA的表达水平。结果 5,15,30 dynes/cm2剪切应力均能刺激rMSCs的MT1-MMP mRNA表达,且其作用呈时间依赖和强度依赖。p38抑制剂(SB202190)可以明显抑制这种作用,而PI3K抑制剂(wortmannin)却增强了这种效果。结论流体剪切应力可诱导rMSCs的MT1-MMP基因表达,其表达量与刺激时间和剪切应力的强度密切相关,这种作用可能通过p38MAPK和PI3K/Akt信号通路。     

4 力—电环境对骨生长代谢影响的细胞生物学机制

<正>深入了解力—电环境对骨组织生长和改建的作用机制,不仅是骨生物力学中一个基本理论课题,也是骨矫形外科急需解决的临床应用项目.以往的实验和临床研究,多侧重于骨器官和骨组织的水平,而对骨发生和代谢的组织学机制所知甚少.本实验使用已初步建立起来的鼠颅盖骨成骨细胞体外培养模型,对力—电环境刺激下成骨细胞的分化、代谢及体外骨生成过程.进行了免疫组织化学、电镜细胞化学和X线探针能谱分析等研究;并应用粘附式细胞激光定量分析及筛选仪,动态追踪观察了活细胞受到刺激后,细胞内DNA含量和钙离子浓度变化;最后对较适宜的力—电刺激强度区间,进行了定量研究.结果显示:骨在外界载荷作用下,可表现出明显的电现象,其产生机制源于压电效应和流动电动势,这种力—电效应为临床骨伤病治疗中,使用加压固定和直流电流刺激等方法,提供了理论依据.体外培养成骨细胞,具备骨生长能力,在适宜的微量直流电刺激下(85～212μA/cm~2),细胞代谢活动增强,骨生成速度加快.刺激电流密度是衡量直流电流作用效果的有效指标,刺激电流密度介于85～212μA/cm~2之间时,可促使成骨细胞膜上钙离子通道开放,增加细胞内游离钙离子浓度,促进DNA合成和细胞分裂增殖.控制钙离子通道启闭,是力—电环境影响骨生长和代谢的细胞生物学机制     

成骨细胞的体外剪切应力加载实验的变形分析及信号转导区域探讨

目的 根据已有体外培养鼠成骨细胞的参数实验数据,估算剪切应力加载实验中细胞整体剪切形变,借以研究细胞的主要转导区域.方法 计算过程采用黏弹性力学理论,对细胞运用了标准黏弹性模型,并简化其膜所受剪切力为均匀.结果 细胞剪切力产生的细胞变形大约是引起成骨细胞相同生物学响应的拉伸加载变形的十分之一.结论 从细胞总的力学刺激生物学响应来看,剪切应力加载实验中细胞的整体变形所产生的力学转导是可以忽略的,主要转导区域在承受剪切应力的细胞膜.     

1995年广东省解剖学会学术年会论文摘要汇编——微量直流电刺激下成骨细胞内DNA合成及钙离子代谢特性研究

<正>实验应用粘附式细胞激光定量分析及筛选仪(ACAS—570,USA),建立起定量研究活细胞内DNA含量和Ca~+浓度的实验模型.初步观察了微量直流电刺激,对成骨细胞分化增殖和功能活动的影响.结果显示,100μA/cm~2的直流电刺激,可促使成骨细胞膜上钙离子通道开放,增加细胞内游离钙离子浓度,促进DNA合     

流体剪切应力对骨细胞分子活动的影响

机械应力在骨的生长、重建过程中起着十分重要的作用。应力刺激作用于骨组织后对应力感受细胞（骨细胞、成骨细胞）产生牵张应力及流体剪切应力(FSS)刺激，进而影响细胞内相关基因的表达，在此过程中流体剪切应力占主导作用。目前FSS引起骨细胞分子活动的具体机制还不明确，细胞膜上的应力敏感离子通道、整合素－细胞骨架复合体以及缝隙连接／CX43半通道结构可能在力学信号转导过程中起重要作用，它们可能通过促分裂原活化蛋白激酶(Mitogenactivated protein kinase, MAPK)通路、蛋白激酶A/蛋白激酶C(PKA/PKC)通路、核因子κB(NFκB)通路、RhoA/Rho-激酶(RohA-dependent kinase, ROCK)通路以及Ca(上标 2+)通路起作用，最终影响细胞生长因子、转录因子以及成骨相关基质蛋白的表达。FSS影响骨细胞分子活动的应力传导以及信号转导的确切机制仍需要进一步阐明。     

氯离子通道家族研究进展

Cl-通道是指分布于细胞膜或细胞器质膜上的一些对Cl-及其它阴离子有通透性的通道蛋白。根据分子生物学和电生理学特点 ,Cl-通道分为电压门控Cl-通道、cAMP/蛋白激酶A激活的Cl-通道、细胞内Cl-通道、Ca2 + 激活的Cl-通道、容量调节的Cl-通道和配体激活的Cl-通道。这些离子通道具有调节细胞兴奋性、细胞容积大小、pH值、细胞发育及凋亡的功能。在这些Cl-通道基因中存在着多种基因突变 ,例如 :错配、缺失、插入等 ,一些突变的结果是只引起基因型的改变 ,而不改变表型 ;另外一些突变却可以引起许多遗传性疾病。     

生长抑素对人脐静脉内皮细胞Ca2+及其膜通道的调控研究

目的：观察生长抑素(SOM)对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)膜上Ca2 通道及脑浆内游离Ca2 浓度([Ca2 ]i)的调控作用。方法：应用共聚焦激光扫描显微术(CLSM)和膜片钳单通道记录技术对体培养HUVEC脑浆内[Ca2 ]i、膜上Ca2 通道开放情况进行观察。结果：SOM促使HUVEC脑浆内[Ca2 ]i明显升高。胞膜上Ca2 通道的开放出现l-2min的潜伏期后也开放但其开放概率明显降低。结论：SOM对HUVEC脑浆内[Ca2 ]i的调节可能首先通过细胞内储存的Ca2 释放及稍后的细胞膜上Ca2 通道开放，从而达到其调节效应。     

生长抑素对人脐静脉内皮细胞Ca2+及其膜通道的调控研究

目的观察生长抑素(SOM)对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)膜上Ca2+通道及胞浆内游离Ca2+浓度([Ca2+]i)的调控作用.方法应用共聚焦激光扫描显微术(CLSM)和膜片钳单通道记录技术对体培养HUVEC胞浆内[Ca2+]i、膜上Ca2+通道开放情况进行观察.结果SOM促使HUVEC胞浆内[Ca2+]i明显升高.胞膜上Ca2+通道的开放出现1～2 min的潜伏期后也开放但其开放概率明显降低.结论SOM对HUVEC胞浆内[Ca2+]i的调节可能首先通过细胞内储存的Ca2+释放及稍后的细胞膜上Ca2+通道开放,从而达到其调节效应.     

大鼠脑微血管内皮细胞应力敏感性钾通道的研究

为探讨脑微血管内皮细胞的电生理学特征,研究了脑微血管内皮细胞钾离子通道的应力反应性.1.建立了开放式切应力作用装置并进行了切应力值的计算; 2.培养大鼠脑微血管内皮细胞并种植到1 cm×1 cm玻片上,采用Axonpatch 200A型膜片钳放大器以及全细胞膜片钳技术记录脑微血管内皮细胞的应力敏感性钾通道.结果表明1.1 dynes/cm2剪切应力能激发脑微血管内皮细胞的应力敏感性钾通道,该通道电流与钳制电压有良好的相关性.脑血管内皮细胞膜上的各种应力反应与细胞膜上的应力敏感性钾通道相关.     

血管活性肠肽对人脐静脉内皮细胞Ca~(2+)及其膜通道的调控

目的　观察血管活性肽 (VIP)对人脐静脉内皮细胞 (HUVEC)膜上Ca2 + 通道及胞浆内游离Ca2 +([Ca2 + ]i)的调控作用。方法　应用共聚焦激光扫描显微术 (CLSM)和膜片钳单通道记录技术对体外培养HU VEC胞浆内 [Ca2 + ]i、膜上Ca2 + 通道开放情况进行观察。结果　VIP促使HUVEC胞膜上Ca2 + 通过道的开放概率和胞浆内 [Ca2 + ]i 均明显升高。结论　IVP对HUVEC胞浆内 [Ca2 + ]i的调节可能除通过细胞内储存的Ca2 +释放外还依赖细胞膜上Ca2 + 通道开放 ,从而达到其调节效应     

流体剪切力对骨组织细胞作用的研究进展

骨组织细胞包括成骨细胞、破骨细胞、骨细胞和骨衬细胞。在体内生理条件下,流体剪切力可能是这些细胞受到的最主要的力学刺激。近年来对流体剪切力影响骨组织细胞的研究取得了较大的进展,相关研究主要集中在流体剪切力引起骨组织细胞的细胞内信号分子、细胞内钙信号、细胞间隙连接和细胞骨架系统改变这几个方面,同时,流体剪切力会引起骨组织细胞间的相互作用的改变。本文就这些方面的重要研究内容做简要综述。     

Recent progress in studies on osteocytes--osteocytes and mechanical stress

Although osteocytes are of the most abundant cells in bone, our knowledge about the role of osteocytes in bone metabolism is still poor compared with that about osteoblasts and osteoclasts, both being on the surface of bone. Osteocytes are terminally differentiated bone-forming cells. During bone formation, some of the osteoblasts lining the surface of bone are incorporated into the newly formed osteoid matrix and become osteocytes, while the other osteoblasts remain on the surface as lining cells. During this transition from osteoblasts to osteocytes, the cells lose numerous osteoblastic phenotypes and acquire osteocytic characteristics such as high expression of osteocalcin and particularly their specific morphology. Osteocytes are connected with each other in bone and with osteoblasts on the bone surface through canaliculi, forming cellular networks; and gap-junctions present at the contact sites mediate their intercellular communication. Several roles of osteocytes in bone have been proposed so far. Of them, based on the morphological characteristics of osteocytes, sensation of mechanical stress loaded onto bone is suspected to be one of their functions. One of the mechanical stresses on bone is fluid shear stress. Between the osteocyte's plasma membrane and the bone matrix is the periosteocytic space. This space exists both in the lacunae and in the canaliculi, and it is filled with extracellular fluid (ECF). Application of mechanical stress to bone locally deforms the tissue. This periodical deformation subsequently causes an increase in the flow of ECF in the periosteocytic space, resulting in shear stress on the surface of the osteocytes. Experimental studies demonstrated that bone cells were equivalently or more sensitive to the fluid shear stress than epithelial cells. Osteocytic cells cultured enhanced expression of prostaglandin (PG) G/H synthase-2 (COX-2) mRNA in response to shear stress. PGE2 is a potent regulator of proliferation and function of osteoblasts and osteoclasts. Therefore, a metabolic response by osteoblasts and osteoclasts lining the bone surface may be caused by PGE2 produced by osteocytes in response to shear stress when the prostanoid reaches the surface through the canaliculi. In conclusion, osteocytes play an important role in sensing extracellular mechanical stress, and the mechanical signals mediated by osteocytes may regulate the overall metabolism of cells in bone tissue.     

K离子通道在剪切力诱导血管内皮细胞信号转导中的作用

血液在血管中流动时对血管壁产生持续的作用力，分为剪切力、周向应力和压应力［１］，剪切力在心血管系统的许多病理及病理生理过程中起着重要而活跃的作用［２］，它可以影响血管内皮细胞的形态及功能，导致应激的和缓慢的组织应答。剪切力信号通过血管内皮细胞的转导主要通过细胞骨架与生化因子的相互作用，并引起内皮细胞结构、代谢及基因表达的变化［３，４］。但长期以来，剪切力诱导内皮细胞形态学和功能的改变未能受到足够的重视，本综述描述了剪切力信号转导的可能途径，重点是离子通道（特别是Ｋ＋通道）对剪切力的应答以及由此引…     

人脐静脉内皮细胞膜上钙和钾离子通道

目的：观察体外培养人脐静脉内皮细胞膜上钙离子（Ｃａ＾２＋）通道和Ｃａ＾２＋激活的钾离子（ｋｃａ）通道。方法：膜片钳单通道记录技术。结果：体外培养人脐静脉内皮细胞上含有Ｃａ＾２＋通道和Ｋｃａ通道,但其通道分布概率和开放概率均不高．结论：人脐静脉内皮细胞作为一种非兴奋性细胞。其细胞膜上含有的Ｃａ＾２＋通道和Ｌｃａ通道,对细胞浆内Ｃａ＾２＋浓度的维持、Ｃａ＾２＋补充来源和细胞电位的维持等均具有重要意义,     

骨髓间充质干细胞成骨分化过程中瞬时性受体电位香草精受体5的表达

背景：目前,钙离子通道的研究仅限于肾脏、小肠、光滑卵母细胞中瞬时性受体电位香草精受体5所表现出来的电生理特性。 目的：观察新型钙离子通道瞬时性受体电位香草精受体5在大鼠骨髓间充质干细胞来源的成骨细胞中的表达及意义。 方法：分离、提取、培养大鼠骨髓间充质干细胞,诱导大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化,用免疫组织化学法检测大鼠骨髓间充质干细胞诱导分化的成骨细胞中瞬时性受体电位香草精受体5的表达。 结果与结论：实验成功将体外培养大鼠骨髓间充质干细胞诱导培养为成骨细胞。碱性磷酸酶染色和茜素红染色检测结果显示,诱导分化的成骨细胞中胞浆中可见紫黑色和红色的矿化结节。免疫组织化学染色结果显示,诱导的成骨细胞中瞬时性受体电位香草精受体5呈强阳性表达。结果证实,大鼠骨髓间充质干细胞来源的成骨细胞中存在瞬时性受体电位香草精受体5钙离子通道,此通道可能成为调节成骨细胞增殖和分化的候选通道。     

Shear stress induced membrane currents and calcium transients in human vascular endothelial cells

We have measured membrane currents induced by shear stress together with intracellular calcium signals in endothelial cells from human umbilical cord veins. In the presence of extracellular calcium (Ca²⁺]_o), shear stress induced an inward current at a holding potential of 0 mV which is accompanied by a rise in intracellular Ca²⁺ ([Ca²⁺]_i). In the absence of extracellular calcium shear stress was unable to evoke a calcium signal but still induced a membrane current. The voltage dependence of the shear stress induced current was obtained from difference currents evoked by linear voltage ramps before and during application of shear stress. Its reversal potential E_rev shifted from –2.3±0.8 mV (n=4) in a nominally Ca²⁺ free solution to +1.5±1.6 mV at 1.5 mM [Ca²⁺]_o (n=4) and to +21.9±4.4 mV (n=7) at 10 mM [Ca²⁺]_o. From our data we conclude that shear stress opens an ion channel that is 12.5±2.9 (n=7) times more permeable for calcium than for sodium or cesium.     

Receptor-operated, but not voltage-operated, calcium channels are involved in basophil leucocyte activation and histamine release

Transmembrane calcium flux is a critical step in basophil and mast cell activation and subsequent histamine release. This calcium flux is likely to take place through specialized membrane ion channels. Two types of calcium channels have been described so far: the first type is voltage operated and the second type is receptor operated. Depolarization of cell membrane by K+-rich solutions is followed by voltage-operated channel opening in excitable cells, such as smooth muscle cells. We evaluated whether high K+ extracellular concentrations can trigger basophil activation and histamine release. We found that human basophil leucocytes, showing a normal response to activating signals, such as anti-IgE antiserum and formylmethionine peptide, release no histamine when exposed to K+-rich media, alone or in combination with the K+ carrier valinomycin. These results are consistent with there being receptor-operated, but not voltage-operated, calcium channels in the basophil leucocyte plasma membrane.