平滑肌细胞钙火花的研宄新进展拓庆荣1张婷2许金超2(中南民族大学生命科学学院医学生物研究所湖北武汉430074)【摘要】钙火花是细胞内肌浆IM上一个或成簇的兰尼碱敏感性钙离子释放通道协同开放而形成的局部地一过性钙释放现象。钙火花可激活钙敏感的钾离子通道,产生自发的一过性外向电流(STOCs),从而引起平滑肌细胞舒张。低浓度咖啡因和膜电位的去极化可激发平滑肌细胞产生高频率的钙火花；这样的高频率钙火花可直接引起平滑肌细胞产生收缩。Ca2+、FK506、FKBP12.6、cGMP、cAMP及PKC等因素对钙火花的时空特征及其他特性起到关键的调节作用。【关键词】平滑肌细胞钙火花肌浆网兰尼碱受体【中图分类号】R392【文献标识码】A【文章编号】2095-1752(2013)09-0060-02引言“韦丐火花”(CalciumSparks)：是由程和平(ChengHeping)和其导师Lederer于1993年在心肌细胞中首次发现并命名。钙火花广泛参与心脏搏动、血管舒张、免疫激活［1］等重要生命活动过程的调控，而钙火花异常则与心力袞竭、心律失常、肌萎缩等重大疾病直接相关［2,3］。木文主要以气管平滑肌中钙火花的研究为例，对平滑肌中的钙火花做一概述。一、平滑肌钙火花的特征自发钟火花(Spontaneouscalciumsparks)，不需要通过L-型钟通道或其他电压依赖性的跨膜钙离子通道来触发。在近几年的工作中我们发现，酶解法分离的小鼠气管、支气管及输精管平滑肌细胞中自发钙火花会在细胞特定部位频繁出现。这一发现与Gordienko等在豚鼠回肠平滑肌细胞中观测到的自发钙火花现象特征一致［4］。钓火花高频出现的特定部位被称为常发放点(Frequentdischargesite,FDS)o二、钙火花形态学吋空间形态各异的钙火花蕴含了丰富的信息。蕴含在钙火花形态背后的这些信息并不能直接获得，需要通过细致的分析才能真正理解。下面就频率、振幅和空间尺度作简要介绍。(壱)频率钙火花的频率是火花最重要的性质之一，反应了细胞内钙火花活动的剧烈程度。只要有两种表示方式：一是用每个细胞中，每秒钟出现的钙火花的均数来表示(Sparks?S-l?Cell-l)；二是用每秒钟，每微米扫描区域内出现的钙火花的均数来表示(Sparks?μm-l?S-l)。(弐)振幅振幅是描述钙火花特征的重要指标。科学家们为了获得真实的钙火花幅度进行了大量的探究，如Wang、Shen等人通过“非紧密封接的膜片钳”技术,将火花置于共聚焦显微镜的焦平面内对钙火花实现准确记录［5,6］。同吋他们的实验结果也证明了，即使局部诱导产生的钙火花大小也并非都一致，并不像人们想象的那样冇固定的形态。(参)空间尺度空间尺度也称峰宽，通常用钙火花的最大峰值一半处的宽度(Fullwidthathalfmaximum,FWHM)表示，它反映了火花在空间上爆发的物理范围。气管平滑肌细胞钙火花FWHM的观测值约为3.0μm。气管平滑肌细胞中的钙火花，会在20ms升高到峰值，随后在200ms内猝火；直径在5μm左右。此外，用于分析钙火花形态特征的指标还有：上升时间(Risetime)、衰减吋间(Decaytime)持续吋间(Duration)等。三、钙火花与平滑肌细胞的动力关系在平滑肌中，0前人部分观点都倾向于认为钙火花会对平滑肌细胞产生舒张作用，如在动脉血管平滑肌细胞中。钙火花在脑动脉平滑肌细胞中，会激活临近细胞膜上的BKCa通道，从而激发产生一过性的外向电流K+电流(Spontaneoustransientoutwardcurrents,STOCs)。由于STOC是K+的外流所产生的外向电流，它会使细胞膜电位产生超极化，从而使电压门控的L-型钙离子通道关闭，阻断Ca2+内流使平滑肌细胞舒张［7,8］。Arnaudeau［10］等人在人鼠门静脉平滑肌单细胞上，用AngiotensinII激发产生高频率的钙火花，同吋观察到细胞收缩。我们在试验中发现，用咖啡因（O.lmM/L）激发对照组气管平滑肌细胞钙火花，在不引起全细胞钙离子升高的情况下，只升高火花频率，导致气管平滑肌细胞发生显著性地收缩。气管平滑肌细胞上，在-60mV的钳制电压下给予-20mV的去极化电压，使钙火花的频率升高2倍，而全细胞钙没奋升高的情况下，细胞长度随钙火花频率的增加而显著收缩［11］。由此推断，高频率的钙火花可能直接引起平滑肌细胞的收缩。四、平滑肌中钙火花的调节因素（一）Ca2+浓度钙火花的活动频率随胞浆中的Ca...