Kalcijumski kanali

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Šema kalcijumskog kanala

Kalcijumski kanali su jonski kanali (transmembranske makromolekularne strukture, opremljene porama i smeštene u plazmatskoj membrani ćelija) koji omogućavaju ulazak Sa2+ jona u citosol, Na taj način se povećava intracelularna koncentraciju ovog jona, koja proizvodeči depolarizaciju, predstavlja signal za aktivaciju mnogih ćelijskih funkcija. Kalcijum deluje na nekoliko intracelularnih signalnih puteva, regulišući procese endokrinog lučenja, kontrakciju mišića, proliferaciju ćelija i regulišu procese apoptoze.[1]

Poznata su tri tipa Ca2+ kanala i 10 izoformi koje variraju u zavisnosti od vrste tkiva.

Opšte informacije[uredi | uredi izvor]

Uloga jona kalcijuma[uredi | uredi izvor]

Jon kalcijuma igra važnu ulogu u mnogim biološki procesima koji su vitalni za organizam. Njegovo prisustvo je neophodno za koagulaciju krvi, stimulaciju lučenja egzokrinih i endokrinih žlezda, oslobađanje neurotransmitera u nervnom sistemu, u procesima egzocitoze.[2] U mišićnom tkivu stepen relaksacije ili kontrakcija zavisi od intracelularne koncentracije kalcijuma (nema jona kalcijuma, nema interakcije između aktina i miozina i procesa kontraktibilnosti).

Kalcijum je više koncentrisan izvan ćelije nego unutar nje, tako da postoji razlika potencijala ( membranski potencijal) sa obe strane neuronske plazma membrane. Unutrašnjost ćelije sadrži samo 100 nM Sa, dok je spoljašnja koncentracija Sa10.000 do 20.000 puta veća. Ovaj gradijent koncentracije održava se aktivnošću Sa2+ pumpi u plazma membrani i endoplazmatskom retikulumu koje pomeraju jon protiv njegovog gradijenta koncentracije.

Uloga kalcijumskih kanala[uredi | uredi izvor]

Kalcijumski kanali igraju ključnu ulogu u različitim fiziološkim funkcijama ćelija. Oni uključuju sve membranske proteine koji formiraju pore koje su propusne za kalcijum i koje se koriste za transport ovih jona kroz ćelijske membrane. Kao jon, kalcijum je jedinstven u biološkim sistemima; to je zato što kalcijum ne funkcioniše samo da generiše membranske potencijale i električne signale, već funkcioniše i kao centralni ćelijski signalni molekul. Stoga, kalcijumski kanali igraju još važniju ulogu u ćeliji omogućavajući stvaranje mnoštva ćelijskih odgovora. Kalcijumski kanali dolaze u mnogim oblicima i neverovatno su raznovrsni i po strukturi i po funkciji.[3]

Kao što im ime govori, kalcijumski kanali su propusni za jone kalcijuma i igraju ključnu ulogu u funkcionisanju svih eukariotskih ćelija.[4] Njihova primarna funkcija u ćeliji je da regulišu koncentraciju kalcijuma unutar ćelije i u različitim ćelijskim delovima. Regulacija koncentracije jona kalcijuma je kritična za pravilno funkcionisanje ćelije pošto kalcijum igra ulogu u skoro svim ćelijskim procesima.  To postiže na različite načine, od kojih neki uključuju delovanje kao drugi glasnik i doprinos elektrohemijskom gradijentu.[5][6]

Kada se Ca2+ kanali otvore, jon Ca2+ teži da pasivno uđe u ćeliju kroz ove kanale, prateći njegov gradijent koncentracije i brzo izjednačava koncentracije Ca2+ na obe strane membrane. Ulazak jona sa pozitivnim naelektrisanjem generiše depolarizaciju membrane; kao što je slučaj sa natrijumovim kanalima. Depolarizacija koju proizvode kalcijumski kanali je manje naglašena od one koju proizvode natrijumski kanali, jer intracelularna koncentracija kalcijuma nije tako velika kao ekstracelularna koncentracija natrijuma. Depolarizacija membrane izaziva otvaranje više Ca2+ kanala Pored toga, intracelularni Ca2+ deluje na intracelularne proteine kao što su kalmodulin, troponin C, kalbindin, kalretikulin, kalsekvestrin, između ostalih, delujući kao intracelularni signalni agens za pokretanje različitih procesa. Joni Ca2+ promovišu fuziju membrane i sinaptičkih vezikula sa terminalnom membranom aksona u neuronu, izazivajući oslobađanje neurotransmitera (npr. acetilholina) u sinaptički rascep mehanizmom egzocitoze. Oni tako deluju u procesima kao što su kontrakcija mišića i endokrina sekrecija, kao i neurotransmisija.[7]

Dugotrajni kalcijumski kanali sa voltažnim naponom koji se nalaze u ekscitabilnom i ne-ekscitabilnom tkivu odgovorni su za normalnu kontraktilnost glatkih mišića miokarda i krvnih sudova. Voltažno zavisni Ca2+ kanali sadrže domene homologih sekvenci koje su organizovane u okviru jedne velike subjedinice (α1). Kao dodatak glavnoj subjedinici kanala, Ca2+ kanali sadrže i pet podjedinica (alfa-1, alfa-2, beta, gama i delta). One čine kanal L-tipa. Alfa-1 podjedinicu koja je mesto vezivanja za antagoniste na bazi kalcijuma. Antagonisti kalcijuma na bazi dihidropiridina se koriste kao markeri za ova mesta vezivanja.[8]

Kodiranje i lokalizacija kalcijumskih kanala[uredi | uredi izvor]

Da bi se identifikovali i lokalizovali proteinski proizvodi gena koji kodiraju različite kalcijumske kanale L-tipa u centralnim neuronima, proizvedena su anti-peptidna antitela specifična za klasu C i klasu D alfa 1 podjedinice. Anti-CNC1 usmeren protiv klase C imunoprecipitirao je 75% kanala L-tipa rastvorenih iz cerebralnog korteksa i hipokampusa pacova. Anti-CND1 usmeren protiv klase D imunoprecipitirao je samo 20% kalcijumskih kanala L-tipa. Imunoblotingom su otkrivena dva oblika veličine alfa 1 podjedinice C L-tipa, LC1 i LC2, i dva oblika veličine alfa 1 podjedinice L-tipa klase D, LD1 i LD2. Veće izoforme su imale prividnu molekulsku masu od približno 200-210 kD, dok su manje izoforme bile 180-190 kD, kako je procenjeno na osnovu elektroforeze u gelovima polimerizovanim iz 5% akrilamida.[9]

Kalcijumski kanali u mišićnoj kontrakciji[uredi | uredi izvor]

Povećanje intracelularnog kalcijuma u ​​skeletnim mišićima omogućava interakciju između proteina aktina, miozina, tropomiozina (TM) i troponina (Tn) odgovornih za kontrakciju mišića. Troponin je mesto vezivanja kalcijuma koje modifikuje njegovu strukturu i omogućava oslobađanje aktivnih mesta vezivanja tropomiozina. U glatkim mišićima, intracelularni Ca2+ se vezuje za kalmodulin, formirajući kompleks kalcijum-kalmodulina, koji aktivira kinazu lakog lanca miozina, olakšavajući njegovu interakciju sa aktinom.

Kada se nivo intracelularnog kalcijuma smanji, dolazi do opuštanja mišića.

Kalcijumski kanali u neurotransmisiji[uredi | uredi izvor]

Egzocitoza presinaptičkih vezikula koji sadrže neurotransmitere je proces koji zavisi od intracelularnog kalcijuma. Kada akcioni potencijal stigne do presinaptičkog terminala i aktiviraju se naponski Na+ kanali, Na+ ulazi u neuron (pozitivno naelektrisan), depolarizujući plazma membranu i otvarajući naponsko-zavisne kalijumove kanale (VDCC), koji će pasivno ulaziti zahvaljujući gradijentu koncentracije, vezivanju za kalmodulin i aktiviranju egzocitoze vezikula neurotransmiterom prema sinaptičkoj pukotini.[10]

Mehanizam kojim se javlja endokrino lučenje hormona kao što je insulin posredovano kalcijumom na sličan način.

Kada se nervni impuls koji generiše centralni nervni sistem (ili periferni nervni stimulator) propagira do nervnog završetka, ovaj nervni akcioni potencijal indukuje promenu permeabilnosti kalcijumskih kanala, pokrećući depolarizaciju i omogućavajući priliv Ca2+ jona.

Jednom kada acetilholin uđe u sinaptičku pukotinu, može se vezati za holinergičke receptore, čije je spajanje vrlo kratko (1 ms) pošto se enzim acetilholinesteraza brzo metaboliše u holin i acetat. Holin se ponovo uzima i ponovo koristi za novu sintezu acetilholina.

Holinergički receptori se mogu klasifikovati kao muskarinski i nikotinski:[11]

Muskarinski receptori - se nalaze u srcu (bradikardija), u glatkim mišićima gastrointestinalnom traktu (peristaltika i opuštanje sfinktera ), egzokrinim žlezdama (pojačana sekrecija), bronhima (bronhijalni spazam), urinarnom traktu, oku (kontrakcija kružnog mišića šarenice), itd. Atropin blokira muskarinske efekte acetilholina, ali intenzitet odgovora zavisi od doze, pa če tako niske doze atropina blokirati srčane muskarinske acetilholinske receptore.

Nikotinski receptori - se nalaze u autonomnim ganglijama ( simpatičkim i parasimpatičkim ) i na neuromuskularnom spoju. Čini se da nikotinski receptori mioneuralnog spoja i ganglija imaju neke razlike, a samim tim i različite reakcije na isti lek.

Kalcijumski kanali u srčanom ciklusu[uredi | uredi izvor]

Regulacija srčanog ciklusa zavisi od koncentracije citoplazmatskog kalcijuma u ​​miocitu. Kako sinoatrijalni i atrioventrikularni čvorovi imaju kalcijumske kanale L tipa, depolarizacija miocita zavisi od protoka kalcijuma u ćeliju kroz ove kanale.[12]

Farmakološki značaj[uredi | uredi izvor]

Blokatori kalcijumskih kanala imaju različite upotrebe u medicini i koriste se za lečenje različitih stanja, uključujući, ali ne ograničavajući se na srčanu aritmiju i hipertenziju. Takođe, trenutno postoji nekoliko lekova koji se koriste za bipolarni poremećaj jer blokiraju kalcijumove kanale.[13] 

Lekovi koji blokiraju kalcijumove kanale smanjuju ulazak kalcijuma u ​​srce a u glatkim mišićima predstavljaju najnapredniji i važan deo kardiovaskularne terapije. Lečenje angine pektoris, arterijska hipertenzija i srčane aritmije danas je nezamislovo bez upotrebe ovih agenasa.[14]

Mesta vezivanja različitih antagonističkih lekova u kalcijumskom kanalu L tipa.

Kalcijumski kanali L tipa su meta antiaritmičkih i antihipertenzivni lekova. Dok su kalcijumski kanali T-tipa meta antikonvulzivnih lekova.[8] Ovi lekovi smanjuju učestalost otvaranja kalcijumovih kanala kao odgovor na depolarizaciju. Oni se brže vezuju za ćelije koje imaju više depolarizovanih membranskih potencijala, što objašnjava njihov veći afinitet za vaskularne mišićne ćelije i za čvorne ćelije koje imaju membranski potencijal oko -60 mV u poređenju sa atrijalnim, ventrikularnim mišićnim ćelijama i Purkinjeova vlakna koja imaju membranu potencijali od -90 mV. Efekat je vazodilatatacija i inhibicija aktivnosti čvorova. Kao neželjeni efekat, može doći do opuštanja glatkih mišića u drugim tkivima (npr probavnom),[9]

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Izvori[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Espinoza-Fonseca LM. The Ca2+-ATPase pump facilitates bidirectional proton transport across the sarco/endoplasmic reticulum. Mol Biosyst. 13 (4): 633—637. 2017-03-28.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć).
  2. ^ How drugs act: cellular aspects-excitation, contraction and secretion. In: Rang HP, Dale MM, Ritter JM, Flower RJ, Henderson G, editors. Rang & Dale’s Pharmacology, 7th ed. Edinburg: Churchill Livingstone; 2011, 49-65
  3. ^ Clapham DE. Calcium signaling. Cell. 131 (6): 1047—58. 2007-12-14.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć)
  4. ^ Pchitskaya E, Popugaeva E, Bezprozvanny I. Calcium signaling and molecular mechanisms underlying neurodegenerative diseases. Cell Calcium. 2018 Mar;70:87-94.
  5. ^ Bagur R, Hajnóczky G. Intracellular Ca2+ Sensing: Its Role in Calcium Homeostasis and Signaling. Mol Cell. . 66 (6). 2017-06-15: 780—788.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć).
  6. ^ Giorgi C, Danese A, Missiroli S, Patergnani S, Pinton P. Calcium Dynamics as a Machine for Decoding Signals. Trends Cell Biol. . 28 (4). april 2018: 258—273.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć).
  7. ^ Striggow F, Ehrlich BE (avgust 1996). „Ligand-gated calcium channels inside and out”. Current Opinion in Cell Biology. 8 (4): 490—5. PMID 8791458. doi:10.1016/S0955-0674(96)80025-1. .
  8. ^ a b „Calcium Channels, L-Type MeSH Descriptor Data 2023”. meshb.nlm.nih.gov. Pristupljeno 2023-06-07. 
  9. ^ a b J W Hell 1, R E Westenbroek, C Warner, M K Ahlijanian, W Prystay, M M Gilbert, T P Snutch, W A Catterall Identification and differential subcellular localization of the neuronal class C and class D L-type calcium channel alpha 1 subunits. J Cell Biol.. 123 (4). novembar 1993: 949—62.  Nedostaje ili je prazan parametar |title= (pomoć).
  10. ^ Lewis RS. Store-Operated Calcium Channels: From Function to Structure and Back Again. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2020 May 01;12(5)
  11. ^ „CAPÍTULO 18: BLOQUEANTES DE LOS CANALES DE CALCIO” (PDF). 2012-03-28. Arhivirano iz originala 28. 03. 2012. g. Pristupljeno 2023-06-07. 
  12. ^ Kažić T. Antagonisti kalcijuma. U: Kažić T, Ostojić M, urednici. Klinička kardiovaskularna farmakologija. V izdanje. Beograd: Integra; 2009, 643-68.
  13. ^ Nimmrich V, Gross G. „P/Q-type calcium channel modulators”. Br J Pharmacol. 167 (4): 741—59. oktobar 2012. .
  14. ^ Stepanović-Petrović R, Micov A. Terapija ishemijske bolesti srca. U: Ugrešić N, StepanovićPetrović R, Savić M, urednici. Farmakoterapija za farmaceute. Beograd: Farmaceutski fakultet; 2011, 51-78.

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Mediji vezani za članak Kalcijumski kanali na Vikimedijinoj ostavi

Molimo Vas, obratite pažnju na važno upozorenje
u vezi sa temama iz oblasti medicine (zdravlja).
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Калцијумски_канали&oldid=27442661”