calciumoverdracht

Calciumoverdracht is het gecontroleerde verplaatsen van calciumionen (Ca2+) binnen cellen en tussen cellen, en tussen de extracellulaire ruimte en intracellulaire compartimenten. Ca2+-signaaltransductie reguleert talloze fysiologische processen, waaronder spiercontractie, neurotransmitterafgifte, secretie en de activiteit van verschillende enzymen. De aard van calciumsignalen—hoeveelheid, duur en herhaling—beïnvloedt welke cellulaire respons optreedt.

Belangrijke intracellulaire opslagplaatsen zijn het endoplasmatisch reticulum (ER) en bij spiercellen het sarcoplasmatisch reticulum (SR). Ca2+-vrijgave uit het ER/SR vindt plaats via IP3-receptoren (IP3R) en ryanodine receptoren (RyR). Terugtransport naar het ER gebeurt via SERCA-pompen (Ca2+-ATPases). In het cytosol dienen Ca2+-bindingsproteïnen zoals calmoduline en parvalbumine als buffers, zodat signalen gecontroleerd blijven.

Ca2+ kan het celoppervlak binnenkomen via spanningsafhankelijke Ca2+-kanalen en ligand-gereguleerde kanalen, en weer verlaten via plasma-membraan Ca2+-pompa's (PMCA) en Na+/Ca2+-uitwisselaars (NCX). Mitochondriën nemen Ca2+ op via de mitochondriale Ca2+-unipomp (MCU) en kunnen Ca2+ weer afvoeren via de Na+/Ca2+-uitwisselaar (NCLX). Store-operated calcium entry (SOCE) via STIM1 en Orai1 vult Ca2+-stores aan wanneer ER-laden afneemt.

Ca2+-signalen hebben specifieke ruimtelijke en temporele patronen. Veranderingen in cytosolair Ca2+ leveren signalen die exocytose, contractie, enzymatische activiteit en genexpressie kunnen sturen. De snelheid, amplitude en frequentie van Ca2+-pieken bepalen de respons en de interactie met andere signaalroutes.

Calciumhomeostase vereist gecoördineerde activiteit van kanaalopeningen, pompen en buffers. Verstoring van calciumoverdracht komt voor bij verschillende aandoeningen, zoals hart- en vaatziekten, neurodegeneratieve ziekten en spierziekten. Meet- en beeldvormingstechnieken maken real-time Ca2+-signalen zichtbaar in onderzoek en klinische context.