耦合肝细胞中钙信号的同步性研究

论文摘要

细胞是生物体的基本结构和功能单位，钙离子(Ca2+)则是细胞内广泛存在的最重要的胞内信使之一，几乎所有的生命活动（如细胞的分裂、细胞运动、物质转运等）均与胞内Ca2+信号有关。而且细胞质中Ca2+振荡是代表细胞水平上周期行为的最普遍的例子，具有重要的的生理学意义。近年来，用非平衡统计物理研究细胞钙离子信号已成为目前国际生物物理学研究领域内的前沿课题之一。本文正是利用非线性随机动力学的理论和方法研究了耦合细胞中Ca2+振荡的机制和同步行为。 为了解释肝细胞中的Ca2+振荡的实验现象，人们提出了一些关于耦合肝细胞中Ca2+动力学的理论模型。虽然这些模型能较好地解释一些实验现象，但也有其局限性。如忽略了三磷酸肌醇(inositol 1，4，5-trisphosphate，简称IP3，一种重要的第二信使，能结合并激活内质网上的Ca2+通道)的效应；忽略了噪声强度对同步的影响；较少考虑多细胞耦合的组织等。因此，在已有的关于耦合肝细胞中Ca2+振荡的研究基础上，按照从确定论层次到随机层次、从单细胞到多细胞的研究思路，本文较深入地研究了耦合强度、IP3水平、噪声等因素对耦合肝细胞中的Ca2+振荡的同步性的影响。 首先，在确定论层次上，本文研究了一对耦合细胞中Ca2+振荡的同步性与耦合强度和IP3水平的关系。理论模拟结果验证了实验结论—足够大和持续的IP3水平对于耦合细胞中IP3诱导的Ca2+振荡达到同步是必要条件；发现胞内Ca2+和IP3分别作为间隙耦合因子对于耦合细胞中Ca2+振荡达到同步都是十分有效的；耦合肝细胞中Ca2+振荡的相锁定比率与耦合强度和IP3水平的关系表现出的“魔鬼阶梯”的构像说明系统中不仅存在1：1的相锁定，还存在多样的谐波锁定；给出了以耦合强度和IP3水平为二维参数平面上的同步性的相

论文目录

• 1 引言
• 1.1 肝细胞中钙振荡的生理学意义
• 1.2 耦合肝细胞中钙振荡的同步性研究的现状
• 1.3 本论文的主要内容和安排
• 2+振荡的随机性'>2 细胞内Ca²⁺振荡的随机性
• 2.1 噪声的引入和分类
• 2.2 非平衡相变
• 2.3 随机共振和相干共振
• 2.4 描述通道随机开关的几种方法
• 2.4.1 Markov方法
• 2.4.2 Langevin方法
• 3 细胞内钙信号的传导途径
• 3.1 钙信号的发现
• 3.2 钙信号的产生及其调控因子
• 3／Ca²⁺信号传导途径'>3.3 IP₃／Ca²⁺信号传导途径
• 3.4 钙信号的终止
• 3.5 钙信号的时空多样性
• 2+振荡的同步性研究'>4 耦合肝细胞中确定性Ca²⁺振荡的同步性研究
• 2+作为间隙耦合因子的模型'>4.1 Ca²⁺作为间隙耦合因子的模型
• 3作为间隙耦合因子的模型'>4.2 IP₃作为间隙耦合因子的模型
• 2+振荡的同步性分析'>4.3 耦合肝细胞中确定性Ca²⁺振荡的同步性分析
• 3水平对系统的效应'>4.3.1 γCA和IP₃水平对系统的效应
• 4.3.2 γIP以及细胞对荷尔蒙敏感性的差异对系统同步性的效应
• 4.4 本章小结
• 2+振荡的同步性研究'>5 耦合肝细胞中随机Ca²⁺振荡的同步性研究
• 5.1 模型
• 2+振荡的同步性分析'>5.2 耦合肝细胞中随机Ca²⁺振荡的同步性分析
• 5.3 本章小结
• 2+振荡的同步性研究'>6 多细胞耦合的肝组织中Ca²⁺振荡的同步性研究
• 6.1 模型
• 2+振荡的同步性分析'>6.2 多细胞耦合的肝组织中Ca²⁺振荡的同步性分析
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 参考文献
• 完成的论文目录
• 致谢