Ca2belastningen

Ca2+-belastningen, eller kalciumbelastningen, avser den kumulativa mängden kalciumjoner som en cell eller et tissue må håndtere. Den beskriver balansen mellan inflöde, lagring og utfløt av Ca2+, samt hvor mye buffering og hvilke mekanismer som er nødvendig for å opprettholde homeostasen. Begrepet brukes i både fysiologi og sykdomsløp for å forstå hvordan celler klarer å holde Ca2+ på riktig nivå under normale forhold og ved stress.

Mekanismen bak Ca2+-belastningen omfatter flere kilder og lagringssteder. Kalcium kan komme inn i cellen gjennom kanaler som spenningsstyrte L-type Ca2+-kanaler og reseptorstyrte kanaler, samt gjennom storekalciuminnstrømning via SOCE (store-inneholdende kalsium entry). Intracellulært kan Ca2+ frigjøres fra endoplasmatiske retikulum (ER) og sarcoplasmatisk retikulum (SR) gjennom IP3-reseptorer og ryanodine-reseptorer. For utflow finnes pumper og exchange-systemer som PMCA, NCX og SERCA, som pumper Ca2+ tilbake til SR/ER eller ut av cellen. Mitokondrier fungerer også som buffer og tar opp Ca2+ via MCU, noe som kan øke mitokondriell aktivitet, men ved belastning kan overbelastning føre til mitokondrieskade og åpning av mPTP (mitokondriell permeability transition pore).

Konsekvenser av unormal Ca2+-belastning er brede. Kronisk eller akutt overbelastning kan aktivere Ca2+-avhengige enzymer, føre til cytoskeletal endringer, energisvikt og celledød. I hjerne fører det til excitotoksisitet og nevrodegenerative prosesser; i hjerte kan det bidra til kontraksjonsforstyrrelser og arytmier, særlig ved iskemi og reperfusjon.

Måling og klinisk relevans tilbys gjennom estimat av intracellulært Ca2+-nivå (for eksempel med fluorescerende indicatorer) eller total Ca2+-innhold, samt vurdering av kalsiumbalansen i kroppsvæsker og vev. Ca2+-belastningen er en viktig parameter i studier av fysiologi, metabolisme og forskjellige sykdomstilstander.