kalsiumfrigivelse

Kalsiumfrigivelse er en viktig prosess i cellers signalering der kalsiumioner (Ca2+) frigjøres fra intracellulære lagre til cytosol. I de fleste celler skjer lagringen i endoplasmisk retikulum (ER), mens muskelceller har sarkoplasmisk retikulum (SR). Frigivelsen øker cytosolisk Ca2+-konsentrasjon og aktiverer en rekke Ca2+-avhengige prosesser, fra kontraksjon til sekretoriske og enzymatiske respons.

De viktigste frigivelseskanalene er IP3-reseptorer (IP3R) og ryanodine-reseptorer (RYR). IP3R åpnes når IP3 dannes av fosfolipase C som følge av aktivering av GPCR- eller RTK-signalveier; dette kobler ytre signaler til intracellulær Ca2+-frigivelse. Ryanodine-reseptorer aktiveres via CICR (calcium-induced calcium release). I skjelettmuskulatur skjer frigivelsen ofte ved mekanisk kobling mellom DHPR og RYR1 under membrandepolarisering, mens i hjertemuskulatur er frigivelsen Ca2+-indusert av Ca2+ som strømmer inn via L-type kalsiumkanaler og deretter åpner RYR2.

Når ER/SR Ca2+-lagrene blir utarmet, aktiveres store-operert kalsiuminnstrømning (SOCE). STIM1 i ER-siden oppdager lavt Ca2+-innhold og aktiverer Orai-kanaler i plasmamembranen, slik at Ca2+ strømmer inn for å fylle lagrene.

For å avslutte frigivelsen og gjenopprette hvilekonsentrasjonene, pumpes Ca2+ tilbake inn i ER/SR av SERCA-pumper og fjernes fra cytosol av PMCA og NCX i plasmamembranen. Ca2+-frigivelse er derfor rask og lokal, men også strengt regulert.

Kalsiumfrigivelse er viktig for normal cellefunksjon og er involvert i muskelkontraksjon, nevrotransmitterfrigivelse, hormon- og enzymsignalering, og regulering av genuttrykk. Dysregulering av Ca2+-frigivelse kan bidra til ulike sykdommer, inkludert hjerte- og nevrodegenerative tilstander.