Внутрішньоклітинний Са2+

Катіон Са2~ регулює надзвичайно велику кількість різноманітних фізіологічних процесів, зокрема проліферацію, нейрональне передавання сигналів, запам’ятовування, скорочення, секрецію та запліднення. Отже, Са2+ відіграє надзвичайно важливу роль. Концентрація вільного Са2+ підтримується на рівні приблизно 100 нмоль/л; у міжклітинній рідині вона приблизно у 12 000 разів вища від концентрації в цитоплазмі, тобто становить 1 200 000 нмоль/л, тому концентраційний та електричний градієнти мають чітке внутрішнє спрямування. Значна частина внутрішньоклітинного Са2» зв’язана ендоплазматичною сіткою та іншими органе-лами (рис. 1-37), що забезпечують пул, з якого Са2» може вивільнюватися, збільшуючи концентрацію вільного Са2+ у цитоплазмі. Завдяки підвищенню вмісту цитоплазматичний Са2» зв’язується з кальційзв’язу вальними білками, активуючи їх, а ті, відповідно, активують низку протеїн-кіназ.

У клітину Са2+ потрапляє через різноманітні канали. Серед них — канали з потенціалозалежними воротами та ліґандні ворота. Потенціалозалежні ворота Са2+-каналів, яких налічується щонайменше чотири види, активуються деполяризацією, натомість ліґандні ворота Са2+ каналів активовані багатьма різними нейротрансмітерами та гормонами. Окрім того, є Са2+-канали, активовані розтягуванням.

Потенціалозалежні ворота Са2+-каналів часто поділяють на Т- (від англ. transient — короткотривалі) або L- (від англ. long-lasing — довготривалі) типи, які залежать від тривалості активації під час деполяризації. Підтипи таких каналів теж описані, однак їхню появу пояснюють альтернативним сплайсингом мРНК і комбінацією субодиниць.

Ион Са2’ випомповується з клітини в обмін на два Н+ за допомогою Са2++-АТФ-ази, його транспортує з клітин антипорт, якого приводить у рух №+-ґрадієнт, що виконує обмін трьох Na» на кожен Са2+.

Багато вторинних месенджерів підвищують цитоплазматичну концентрацію Са2+ шляхом вивільнення Са2+ з

36 / РОЗДІЛ 1

внутрішньоклітинних пулів, передусім з ендоплазматичної сітки, або шляхом підвищення рівня Са2+, що потрапляє в клітину, або ж шляхом дії обох механізмів. ІФ3 є основним вторинним месенджером, що спричиняє вивільнення Са2~ з ендоплазматичної сітки. Окрім того, може бути задіяна циклічна аденозиндифосфатрибоза (цАДФР) — метаболіт НАД+, що діє на ріанодин-рецептори (див. Розділ 3). У багатьох тканинах швидкий витік Са2^ з внутрішніх пулів у цитоплазму спричиняє відкривання Са2+-каналів та приплив Са2+ (пул-керований приплив Са2+). Це робить можливим триваліші реакції та допомагає відновити внутрішньоклітинні пули.

Зазначимо, що реакції на незначне збільшення цитоплазматичного Са2» можуть відрізнятися від реакцій на значне його збільшення. Це важливо, оскільки в багатьох випадках вивільнення з пулу в одній частині клітини спричиняє високу локальну концентрацію Са2~ з подальшим поширенням в інші частини, зумовлюючи дифузну, однак нижчу концентрацію. Крім того, цитоплазматична концентрація Са2‘ часто коливається в межах норми, а гормони та інші позаклітинні месенджери переважно можуть змінювати частоту, а не амплітуду цих коливань.

Вільям Ф. Ґанонґ. Фізіологія людини