Chap 8-2 钙离子对平滑肌收缩的调控

如题所述

章节8-2揭示:钙离子如何编织平滑肌收缩的精密舞蹈</


深入探讨生理学的奇妙世界,让我们聚焦于HALL & HALL的权威著作《医学生理学》第14版中关于钙离子在平滑肌收缩中至关重要的角色(HALL J E, HALL M E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology[M]. 14th ed. Philadelphia, PA: Elsevier, 2021.)。


一切始于信号传递:神经刺激、激素调控、纤维张力变化,甚至微环境的微妙变化,无一不在微妙地增加细胞内的钙离子浓度,成为平滑肌收缩的第一推动力。


与骨骼肌不同,平滑肌的钙离子调控机制独特且高效。钙离子不是通过肌钙蛋白来作用,而是通过钙调蛋白(CaM)的媒介。当钙离子内流或肌质网释放,胞内钙浓度瞬间攀升,与CaM结合形成复合物。这个复合物进而激活肌球蛋白轻链激酶(MLCK),使得肌球蛋白头部的调节轻链磷酸化,驱动其与肌动蛋白丝的交互,引发肌肉收缩的美妙舞蹈。


平滑肌的钙离子来源与骨骼肌有所不同,大部分依赖于动作电位引发的内流,而非肌质网。胞内外钙离子浓度比例的微妙平衡决定了钙离子的快速扩散,对平滑肌收缩的强度和速度起到关键作用。


上图揭示了平滑肌与骨骼肌肌质网的差异:平滑肌的细胞膜上的caveolae与骨骼肌的小管类似,扮演着钙离子释放的触发器。肌质网强度的提升,直接决定了平滑肌收缩的响应速度。


然而,平滑肌对钙离子浓度的敏感性超越了骨骼肌。当胞外钙离子浓度降至正常水平的1/10~1/3,平滑肌的收缩就会戛然而止。因此,平滑肌的收缩力与胞外钙离子浓度的微妙平衡息息相关。


收缩结束后,平滑肌需要通过胞内钙离子泵的驱动进行舒张。由于胞内钙离子浓度较低,外流过程需要能量的投入——ATP。与骨骼肌相比,平滑肌的肌质网钙泵反应较慢,这使得平滑肌收缩后舒张的时间相对较长。舒张过程如图所示,伴随着钙通道的关闭和肌球蛋白磷酸酶的活跃作用。


当钙离子浓度降至临界值,肌球蛋白磷酸酶开始工作,去磷酸化肌球蛋白调节轻链,收缩的链条就此解开。肌球蛋白磷酸酶的数量在决定平滑肌从收缩到舒张的恢复速度上扮演着关键角色。

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