Кіріспе
Ca2+ өткізгіштігі бар кернеулік қақпалы иондық арналар тобы. Кернеулік қақпалы кальций арналары (КҚА), сондай-ақ кернеуге тәуелді кальций арналары (КҚА) деп те аталады, бұл қоздырылғыш жасушалардың (мысалы, бұлшықет, глиальды жасушалар, нейрондар және т.б.) мембранасында табылған кернеулік қақпалы иондық арналар тобы. Олар кальций ионы Ca2+ өткізгіштігіне ие. Бұл арналар натрий иондарына да сәл өткізгіш, сондықтан оларды Ca2+–Na+ арналары деп те атайды, бірақ қалыпты физиологиялық жағдайларда кальцийге өткізгіштігі натрийге қарағанда шамамен 1000 есе жоғары. Физиологиялық немесе тыныш мембраналық потенциалда КҚА әдетте жабық болады. Олар деполяризацияланған мембраналық потенциалда белсендіріледі (яғни ашылады), және осының нәтижесінде "кернеулік қақпалы" атауы пайда болды. Кальцийдің (Ca2+ иондары) концентрациясы жасуша сыртында, әдетте, жасуша ішіндегіден бірнеше мың есе артық. Нақты КҚА-ның белсендірілуі жасушаға Ca2+ ағынын қамтамасыз етеді, бұл жасуша түріне байланысты кальцийге сезімтал калий арналарының белсендірілуіне, бұлшықеттердің жиырылуына, нейрондардың қозуына, гендік экспрессияның күшеюіне немесе гормондар мен нейротрансмиттерлердің бөлінуіне әкеледі. КҚА адамның қалыпты және гиперпластикалық бүйрек үсті безінің гломерулозалық аймағында, сондай-ақ альдостерон өндіретін аденомаларда (АБА) анықталды, ал соңғы жағдайда Т-типті КҚА пациенттердің плазмалық альдостерон деңгейімен байланысты. КҚА-ның артық белсенділігі экзитотоксикацияның маңызды факторы болып табылады, себебі жасуша ішіндегі кальцийдің күрт жоғарылауы ферменттерді белсендіреді, олар жеткілікті концентрацияда болғанда маңызды жасушалық құрылымдарды бұзуы мүмкін.
Voltage gated calcium channels (VGCCs), also known as voltage dependent calcium channels (VDCCs), are a group of voltage gated ion channels found in the membrane of excitable cells (e. g., muscle, glial cells, neurons, etc.) with a permeability to the calcium ion Ca2+. These channels are slightly permeable to sodium ions, so they are also called Ca2+–Na+ channels, but their permeability to calcium is about 1000 fold greater than to sodium under normal physiological conditions. At physiologic or resting membrane potential, VGCCs are normally closed. They are activated (i. e.: opened) at depolarized membrane potentials and this is the source of the "voltage gated" epithet. The concentration of calcium (Ca2+ ions) is normally several thousand times higher outside the cell than inside. Activation of particular VGCCs allows a Ca2+ influx into the cell, which, depending on the cell type, results in activation of calcium sensitive potassium channels, muscular contraction, excitation of neurons, up regulation of gene expression, or release of hormones or neurotransmitters. VGCCs have been immunolocalized in the zona glomerulosa of normal and hyperplastic human adrenal, as well as in aldosterone producing adenomas (APA), and in the latter T type VGCCs correlated with plasma aldosterone levels of patients. Excessive activation of VGCCs is a major component of excitotoxicity, as severely elevated levels of intracellular calcium activates enzymes which, at high enough levels, can degrade essential cellular structures.
Құрылымы
Кернеуге сезімтал кальций арналары бірнеше түрлі кішібөлшектердің кешені ретінде құралады: α1, α2δ, β1 4 және γ. α1 кішібөлшегі иондарды өткізетін тесікті құрайды, ал байланысты кішібөлшектер қақпаны реттеу сияқты бірнеше функцияларды атқарады.
Бұлшықет физиологиясы
Тізгіш бұлшық ет жасушасы деполяризацияланған кезде, кернеуге сезімтал (L түрі) кальций арналары ашылады. Деполяризация жасушаның созылуы, агонистің G протеинімен байланысқан рецепторына (GPCR) байланысуы немесе автономды жүйке жүйесінің стимуляциясы арқылы туындауы мүмкін. L түрі кальций арнасының ашылуы жасуша сыртынан Ca2+ иондарының кіруіне себеп болады, ол кальмодулинмен байланысады. Белсендірілген кальмодулин молекуласы миозиннің жеңіл тізбекті киназасын (MLCK) белсендіреді, ол қалың талшықтардағы миозинді фосфорилирлейді. Фосфорилирленген миозин актиннің жіңішке талшықтарымен көпіршелер құра алады, соның нәтижесінде тегіс бұлшық ет талшықтары (яғни жасуша) сырғанау механизмі арқылы жиырылады. Сәйкесінше, жетілген нейрондар көбірек кальций арналарын экспресс етеді, олар жасушаның айқын деполяризациясы болғанда ғана белсендіріледі. Төмен және жоғары кернеуде белсендірілетін (LVA және HVA) арналардың әртүрлі экспрессия деңгейлері нейрондық дифференциацияда маңызды рөл атқарады. Дамып келе жатқан ксенопустың жұлын нейрондарында LVA кальций арналары спонтанды кальций транзиентін тасымалдайды, бұл нейронның GABAергиялық фенотипті қабылдауына және өсу процесіне қажет болуы мүмкін.
Клиникалық маңызы
Кернеуге сезімтал кальций арналарының антиденелері Ламберт-Итон миастениялық синдромымен байланысты және паранеопластикалық шашақ дегенерациясына да қатысты. Кернеуге сезімтал кальций арналары қатерлі гипертермия және Тимоти синдромымен де байланысты. Cav1.2 генінің үшінші интронындағы бір нуклеотидтік полиморфизмді CACNA1C генінің мутациялары Тимоти синдромы деп аталатын ұзақ QT синдромының түрімен және Бругада синдромымен байланысты. Ірі масштабты генетикалық талдаулар CACNA1C генінің биполярлық бұзылысқа, одан кейін шизофренияға байланысты болу мүмкіндігін көрсетті. Сондай-ақ, CACNA1C тәуекел аллелі биполярлық бұзылыспен ауырған науқастардың ми байланысының бұзылуымен байланысты, ал олардың зардап шекпеген туыстары немесе сау адамдар тобында мұндай байланыс байқалмады немесе өте аз болды.