vápníkové kanály typu L

napěťově řízené vápníkové kanály jsou nezbytné pro spojení depolarizace membrány s přílivem vápníku ve všech excitabilních buňkách. Vápník, který proudí do excitabilních buněk přes napěťově řízené vápníkové kanály, slouží dvojí funkci a generuje elektrické i chemické signály. Intracelulární události řízené vápníkem jsou rozmanité a mnoho. Excitovatelné články si mohou vybrat z řady funkčně odlišných napěťově řízených podjednotek kanálů Ca2+, jejichž aktivity jsou přesně vyladěny tak, aby podporovaly konkrétní úkoly. Patří mezi ně vazba excitace-kontrakce ve svalech, vazba excitace-sekrece v neuronech, vlasových buňkách a endokrinních buňkách a regulace genové exprese.1-5 deset genů kóduje hlavní podjednotku CaVa1 komplexu napěťově řízeného kalciového kanálu u savců.6 porovnání sekvencí mezi geny CaVa1 z několika genomů odhaluje tři hlavní rodiny, CaV1a1, CaV2a 1 a CaV3a 1.6

ještě před dostupností selektivních toxinů několik vyšetřovatelů prokázalo, že více funkčně odlišných tříd napěťově řízených kalciových kanálů je exprimováno v různých typech buněk včetně srdce.8-11 toto rozdělení bylo založeno na přítomnosti dvou odlišných tříd vápníkových kanálů, které se významně lišily v závislosti na napětí aktivace. Byl zaveden koncept nízkonapěťově aktivovaných a vysokonapěťově aktivovaných kalciových kanálů, a přestože je to jednoduché, zůstává to užitečný a informativní způsob rozlišování mezi různými třídami vápníkových kanálů.

některé rysy vyplynuly ze studií napěťově řízených kalciových kanálů v srdci a neuronech, které stanovily soubor standardních kritérií pro definování přítomnosti specifického podtypu kanálu Ca2+. Nízkonapěťově aktivované kanály typu T Ca2+, které obsahují podjednotky CaV3a1 (a1G, a1H, A1I), se rychle aktivují, pomalu deaktivují, vykazují výraznou inaktivaci závislou na napětí a jsou necitlivé na dihydropyridiny a několik dalších toxinů, které inhibují neuronální vápníkové kanály. Ve studiích srdeční tkáně se kanály aktivované vysokým napětím staly synonymem kanálů obsahujících L-cav1a1 (a1C, a1D), které se aktivují s pomalejší kinetikou, ale deaktivují se rychleji než T-Typ. Vykazují slabou inaktivaci závislou na napětí, ale silnou inaktivaci závislou na vápníku a jsou citlivé na dihydropyridiny.6,12 v neuronech jsou kanály Ca2+ aktivované vysokým napětím dále rozděleny na dihydropyridin-citlivé, L-typu a dihydropyridin-necitlivé, p / Q-, N-a R-typu, které obsahují podjednotky CaV2a1 (a1A, A1B, a1E).6,12,13

s nízkými aktivačními Prahy a výraznou inaktivací závislou na napětí jsou kanály typu T Ca2+ optimalizovány pro přispívání k depolarizačním proudům během pomalé diastolické depolarizační fáze, která podporuje stimulaci v sinoatriálním (SA) uzlu.8,9,14,15 přítomnost genů CaV3a1 v SA uzlové tkáni srdce podporuje tento názor.Na druhé straně 16 kanálů Ca2+ typu L bylo donedávna zapojeno do pozdějších fází diastolické depolarizace, protože membránový potenciál depolarizuje za přibližně -30 mV. Jejich spoléhání se na silnější depolarizaci pro aktivaci je v souladu s názorem, že kanály Ca2+ typu L nepřispívají k zahájení akčního potenciálu. Nicméně, nedávné studie CaV1. 3α1 knockout myší, včetně těch Chiamvimonvat a jeho kolegové hlášeny v tomto vydání cirkulačního výzkumu, nabízejí přesvědčivé důkazy podporující roli pro L-type Ca2+ kanály v iniciaci akčního potenciálu v uzlu SA.17,18 v obou studiích vykazovaly myši bez genu CaV1. 3α1 typu L významnou dysfunkci SA uzlu charakterizovanou sinusovou bradykardií. Jiní vyšetřovatelé také hlásí úplnou ztrátu sluchu, která je v souladu s výraznou expresí CaV1. 3α1 ve vnitřních vlasových buňkách kochle.18,19

tato zjištění jsou zjevně paradoxní vůči klasickým popisům kanálů typu L Ca2+ jako vysokonapěťově aktivovaných. Vysvětlení je poměrně jednoduché. CaV1. 3α1 kanály typu L Ca2+ nejsou aktivovány vysokým napětím. Důkazy podporující tento závěr jsou prezentovány ve studiích Striessnig a Chiamvimonvat porovnáním vlastností nativních proudů u knockoutových myší divokého typu a CaV1. 3α1.17,18 další studie charakterizující funkční vlastnosti nedávno klonovaných podjednotek CaV1. 3α1 izolovaných z neuronů a endokrinních buněk poskytují další podporu.18,20-22

Striessnig a kolegové zaznamenali z vnitřních vlasových buněk kochle CaV1. 3α1 – / – myší a vykazovali selektivní ztrátu nízkoprahového aktivačního proudu Ca2+. Z toho odvodili přítomnost podobného proudu v buňkách SA uzlu, aby vysvětlili pozorované abnormality v pacemakingu u stejných myší.18 Chiamvimonvat a jeho kolegové nyní testují tuto hypotézu přímo záznamem z uzlu SA az izolovaných buněk divokého typu a CaV1.3α1−/− myší.17 jak je uvedeno v tomto čísle výzkumu cirkulace, absence CaV1. 3α1 je spojena se sníženou rychlostí vypalování SA uzlu, zpomalením rychlosti diastolické depolarizace při relativně hyperpolarizovaných napětích (-40 a -45 mV) a ztrátou proudu vápníku v izolovaných buňkách SA uzlu, které se aktivují při relativně hyperpolarizovaných membránových potenciálech.17 tyto nové studie nabízejí silnou podporu, která CaV1.3α1 ablace, dysfunkce uzlu SA a ztráta nízkoprahového aktivačního proudu Ca2+ v buňkách uzlu SA jsou úzce spojeny.

aktivují se všechny kanály typu L Ca2+, které obsahují podjednotku CaV1.3α1, při hyperpolarizovaném napětí? Odpověď je pravděpodobně ano, na základě nedávných funkčních analýz rekombinantních kanálů CaV1. 3α1.20-22 obrázek porovnává vztahy napětí špičkového proudu kanálů typu CaV1. 3α1 l s Vysokonapěťově aktivovanými kanály CaV1.2α1 L a nízkonapěťově aktivovanými kanály CaV3. 1α1 T. Velký rozdíl v napěťové závislosti aktivace mezi dvěma kanály Ca2+ typu L je stejně nápadný jako podobnost aktivačních prahů kanálů typu CaV1. 3α1 L a CaV3. 1α1 T.20,23 zatímco vlastnosti kalciových kanálů jsou ovlivněny několika faktory, včetně asociace se specifickými pomocnými podjednotkami, podobné vlastnosti CaV1. 3α1 podjednotek klonovaných z různých tkání, 20-22 v kombinaci se dvěma studiemi genové ablace u myší,17, 18 upřednostňují závěr, že aktivace závislá na nízkém napětí je vnitřní vlastností CaV1.3α1 obsahující kanály typu L Ca2+. Je zřejmé, že mezi geny Cav1a1 typu L existují významné funkční rozdíly.

pokud se L kanály obsahující CaV1.3α1 aktivují při hyperpolarizovaných membránových potenciálech, je spíše překvapivé, že tato funkce nebyla zvýrazněna v předchozích studiích klonovaných a heterologně exprimovaných kanálů. Ačkoli jiné faktory téměř jistě ovlivňují vlastnosti kanálu, koncentrace extracelulárního dvojmocného kationtu má velké účinky na napěťovou závislost aktivace v důsledku screeningu náboje a je faktorem, který se mezi studiemi významně liší. Z neznámých důvodů bylo dosažení vysokých hladin exprese z klonů CaV1. 3α1 až donedávna problematické. Pro kompenzaci nízkých proudových hustot byly použity koncentrace extracelulárního vápníku a barya až do 40 mmol / L.17,24 jak navrhl Zhang et al, 17 to pravděpodobně přispívá k rozporu mezi vlastnostmi rekombinantních kanálů CaV1. 3α1 a aktivačním rozsahem očekávaným z funkčních analýz nativních proudů v buňkách uzlu SA. Použití vysokých koncentrací extracelulárních dvojmocných kationtů v dřívějších studiích klonovaných kanálů pravděpodobně zakrylo neobvykle hyperpolarizovaný aktivační rozsah kanálů Cav1. 3α1 L. Je pozoruhodné, že Cav1.3α1 vztah proudu a napětí typu L je posunut směrem k napětí ≈20 mV více depolarizované a do rozsahu vysokonapěťově aktivovaného kanálu typu L, když se používá baryum 40 mmol/L.20

budoucí studie budou potřebné k řešení relativního významu kanálů Ca2+ obsahujících CaV1.3α1 typu L v kardiostimulátoru v srdci. Ačkoli mRNA CaV1. 3α1 je přítomna v síňových myocytech, nedávné studie 25 naznačují, že hladiny jsou v uzlu SA velmi nízké, zejména ve srovnání s mRNA typu CaV3. 1α1 T.16 dostupnost selektivního inhibitoru CaV1.L kanály obsahující 3α1 by se ukázaly jako užitečný nástroj pro určení relativního příspěvku tohoto kanálu k funkci uzlu SA. Klasické blokátory kanálů typu L Ca2+ nejsou v tomto ohledu užitečné. Nedávné studie rekombinantních kanálů typu CaV1. 3α1 l naznačují relativně nízkou citlivost na blokování dihydropyridiny ve srovnání s kanály typu CaV1.2α1 L.20,21 bude zajímavé zjistit, zda je v uzlu SA vyjádřena jedinečná izoforma spoje CaV1.3α1. Existují důkazy pro určitou úroveň síňově specifického sestřihu CaV1.3α1 RNA v linkeru S3–S4 domény IV kanálu.25 sestřih v tomto místě posouvá napěťovou závislost aktivace o <10 mV a nezdá se, že by ovlivňoval vazbu dihydropyridinu.20 konečně, s ohledem na důraz kladený na podobnosti mezi kanály CaV1.3α1 typu L A T typu Ca2+ z hlediska jejich aktivačních prahů, stojí za zmínku vlastnosti, které tyto kanály odlišují. Zatímco kanály typu T Ca2+ podléhají výrazné inaktivaci závislé na napětí, kanály CaV1.3α1 L typu Ca2+ vykazují slabou inaktivaci závislou na napětí, ale silnou inaktivaci závislou na vápníku. Dále CaV1. 3α1 kanály typu L Ca2+ se rychle deaktivují ve srovnání s podtypy kanálů typu T Ca2+, které dominují v srdci.

názory vyjádřené v tomto úvodníku nemusí být nutně názory redaktorů nebo American Heart Association.

poznámky pod čarou