Кальций: осцилляции концентрации и клеточные функции
Передача сигнала путем периодических пульсаций проявляется не только в случае кальция. В более общей форме преимущества этого способа передачи информации в биологических системах рассмотрены в обзоре Раппа [ Rapp,1987 ].
По крайней мере в некоторых случаях можно предположить наличие связи между гормональной регуляцией уровня кальция и функциями, которые выполняют клетки.
Некоторые функции клеток имеют дискретный характер. Например, выделение содержимого внутриклеточных секреторных гранул . Нетрудно представить, что одна осцилляция концентрации кальция в цитоплазме будет вызывать секрецию строго определенного количества гранул (одной или более), поэтому при увеличении числа осцилляций будет пропорционально увеличиваться количество секретируемого вещества. Этот вывод подтверждается прямыми данными об отчетливо выраженной корреляции между частотой осцилляций и количеством секретируемого одиночной клеткой гормона роста [ Holl,1988 ]. Другим примером могут быть клетки слюнной железы , где дозовые зависимости серотонина , вызывающие увеличение частоты осцилляций кальция в цитоплазме и количества секретируемой жидкости, очень хорошо совпадают [ Rapp,Berridge,1981 ]. В клетках имеются различные типы секреторных гранул . Избирательность секреции содержимого разных гранул может определяться более тонкими механизмами регуляции, например, компартментализацией кальция , т.е. пространственной неоднородностью подъемов концентрации кальция в цитоплазме.
Другой пример, указывающий на возможную связь между осцилляциями и физиологической функцией: эндотелий кровеносных сосудов . Эти клетки связаны между собой высокопроводящими контактами - щелевидными контактами , которые позволяют синхронизировать активность клеток. Благодаря этому осцилляции кальция в цитоплазме распространяются синхронно по всему клеточному монослою [ Sage,ea,1989 ]. Исходя из этих данных можно предсказывать, что вызванная подъемом внутриклеточного кальция секреция очень нестабильных, действующих на коротких расстояниях, быстро распадающихся вазоактивных факторов - простациклина и окиси азота ( эндотелийзависимый расслабляющий фактор ) - будет происходить согласованно во всех клетках эндотелия в сосуде, в результате чего будет обеспечиваться периодическое расслабление слоя гладкомышечных клеток и пульсация кровеносного сосуда . Такие явления действительно можно наблюдать. См. также кальций: осцилляции в клеточных популяциях.
