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天天书吧 > 科幻小说 > 强人记事 > 第119章 钙磷之邪
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强:钙结合蛋白在内质网之外还能发挥作用吗?

梦:是的,钙调蛋白广泛存在于细胞中,参与细胞内的信号转导,调节酶活性、调节细胞骨架、调节离子通道、还参与基因表达调控。钙调蛋白的作用就像一个变压器,能够增加或降低钙离子的作用,然后与蛋白质中的氨基或磷酸基结合,进而改变蛋白质的性质。许多酶的活性受钙调蛋白的调控,形成“钙-钙调蛋白”复合物,能够激活多种蛋白激酶。钙调蛋白还能调节一些磷酸酶的活性,如钙调神经磷酸酶,能够使活化t细胞核因子去磷酸化,使其进入细胞核,启动相关基因的转录,参与免疫细胞的活化和免疫应答。

强:钙调蛋白对神经起作用吗?

梦:是的。我们知道中枢神经由神经元组成,神经元细胞内部由神经纤维组成,而神经纤维又是由微丝和微管组成。神经细胞内也有钙调蛋白酶,被钙离子激活后能将“微管稳定蛋白”从微管上切除。而“微管稳定蛋白”能促进微管组装并抑制解聚,“微管稳定蛋白”被切除后导致微管稳定性下降。当大脑神经元的微管稳定性大面积破坏,神经通路被打断,会影响大脑的意识结构,当意识结构失衡就会形成“老年痴呆”。微管是a\/β-微管蛋白二聚体螺旋形成管状结构,“微管解聚蛋白”能抑制二聚体加螺旋,“微管解聚蛋白”需要钙调蛋白的激活才能发挥作用。我们知道加螺旋由磷酸基提供的,当磷酸化充足就能抑制解聚蛋白的干扰,使微管更加稳定。钙调蛋白对微管稳定性是负向效果的,而细胞具有流动性,正是由钙调蛋白与“微管解聚蛋白”共同来完成的。所以钙离子和钙调蛋白的过量就会加剧细胞骨架分解,形成气虚;而钙离子和钙调蛋白不足,则微管不分解导致细胞的流动性降低,产生应激和炎症反应。

强:在细胞内,我怎么感觉“钙离子”成了细胞平衡的中庸代表。钙多了不行,少了也不行。

梦:是的。血液平衡看镁离子,细胞内平衡看钙离子。在细胞内,钙离子又是磷酸化的钥匙,正常的钙离子浓度才能促进微管的稳定。所以,无论细胞还是神经,都不能没有钙离子,也不能过量,平衡稳定才是最好的。

强:细胞内许多时候,钙调蛋白与蛋白激酶联合发挥作用,这是为什么?

梦:Atp水解能短时间内释放能量,而许多生理功能和生理反应不需要剧烈而短暂的能量供应,相反需要温而持续的能量条件。这时就要需要将Atp的能量释放进行转化,就像手机充电时将高压的交流电转化为低压的直流电,而钙调蛋白与蛋白激酶联合的作用就是变压作用,将Atp能量缓慢、稳定地释放出来。比如肌肉的运动,在日常的普通活动中,举手投足的动作只需肌肉缓和的收缩和舒张即可,这时的Atp能量供应也是缓慢的。只有需要爆发力的剧烈运动,才需要Atp在短时间内供应大量能量,引发肌球蛋白和肌动蛋白的全速运动。

强:钙调蛋白与蛋白激酶联合作用的原理是什么?

梦:Atp就像一个发条,可以将螺旋磁场传递蛋白质完成生化反应。如果Atp的发条直接传给目标蛋白,就像爆发力一次性释放。如果想要钟表发条那样长时间发挥作用,就需要钙调蛋白和蛋白激酶作为中间的齿轮传输能量。蛋白激酶是催化“磷酸化”的酶,能将Atp末端的磷酸基团转移到底物蛋白的特定氨基酸残基上,完成磷酸化,磷酸化的过程就是加旋的过程。还是比喻吧,蛋白激酶就像一个“齿轮变速箱”,能调节Atp发条释放的强度,用合适的能量功率与目标蛋白对接。而钙调蛋白就像“离合器”,能让能量输出端与能量接收端在缓冲条件下安全结合。

强:钙调蛋白是如何发挥“离合器”作用的?

梦:钙调蛋白本身无酶活性,需要与ca2?结合触发构象变化,暴露疏水结合位点。钙调蛋白含有4个EF手型结构域,每个结构域可结合1个ca2?,结合后形成刚性螺旋-环-螺旋结构,使蛋白从 “闭合态” 转为 “开放态”,暴露出与靶蛋白结合的区域。钙调蛋白的螺旋环螺旋结构能发挥缓冲卸力的效果,为磷酸化加旋提供条件。钙调蛋白除了能为负曲率提供“离合器”作用,如蛋白激酶、钙调磷酸酶、腺苷酸环化酶与磷酸二酯酶,还能为正曲率提供“离合器”作用,如一氧化氮合酶。钙调蛋白的作用严重依赖细胞内的ca2?浓度变化,浓度过低或过高都会影响其机械缓冲的作用。

强:为什么细胞内的马达蛋白没有你说的钙调蛋白与蛋白激酶的转化,能直接利用Atp?

梦:因为在马达蛋白自身就具有Atp的酶活性,其结构中具有类似“离合器”和“变速箱”的功能,相当于“自动挡”。而一般的蛋白质中没有Atp酶活性,则需要钙离子和蛋白激酶的催化,相当于“手动挡”。

强:钙浓度是如何影响钙调蛋白的?

梦:钙调蛋白的有效结构是螺旋环螺旋,属于负曲率结构,当钙离子浓度低于纳摩尔级别10-7mol\/L时,钙离子的作用微乎其微,螺旋环螺旋结构卷曲隐藏在内部,钙调蛋白的作用失效。当钙离子浓度在微摩尔级别10-6至10-5mol\/L时,钙离子的正曲率使钙调蛋白逐步解旋,随浓度变化依次露出1~4个钙结合点位,形成4个档位,钙离子集合越多,对蛋白激酶的作用越大。当钙离子浓度高于10-6mol\/L时,钙调蛋白的4个档位已经全部露出,再高的钙浓度也不能再提升钙调蛋白的效率。反而钙离子的负面作用开始凸显,钙离子开始争夺镁离子的位点。所以细胞内需要正常的钙浓度,高钙和低钙都是有害的。

强:我知道了,许多时候Atp的利用都需要钙的协助,而吸收钙离子的钙泵又需要消耗Atp,在细胞内钙离子与Atp就是一对互助互利的朋友。而在细胞外,钙离子与磷酸根的形式是磷酸根,二者又成为互相影响的冤家。

梦:就是这样。在生命的各处都离不开钙与磷的作用,除了能量代谢,钙磷结合在骨骼和牙齿中是骨基质的羟基磷灰石,赋予硬度和强度;在血液中是磷酸钙,参与血液的凝固作用,当身体出现伤口时,协助血小板凝血,防止出血过多;在细胞内钙和磷作为第二信使,参与调节多种细胞功能和信号传导通路;钙离子和磷酸氢根还参与酸碱平衡调节,调节血液和尿液的酸碱度。

强:牙齿的成分是什么,为什么与骨骼在外观上不同?

梦:牙齿由无机物、有机物和水组成。牙齿的无机物成分主要是羟基磷灰石晶体,与骨骼是相同的,赋予牙齿坚硬的质地和良好的抗压能力,能够承受咀嚼食物时产生的较大压力。除了羟基磷灰石,牙齿中还含有少量的氟、镁、钠、钾等物质。牙齿外观看起来与骨骼不同,是因为牙齿表面的牙釉质,牙釉质是氟与牙齿表面的羟基磷灰石结合,形成更稳定、更耐酸的氟磷灰石,使牙齿在酸性环境中更不容易被腐蚀,从而有效预防龋齿的发生。牙齿中的无机物作用与骨骼相同,主要为胶原蛋白、蛋白多糖和非胶原蛋白,为无机物的沉积提供了支撑结构,使牙齿具有一定的韧性和弹性,能够抵抗咀嚼时的冲击力。

强:如果同时缺钙、缺磷会产生什么病症呢?

梦:僵尸同时缺钙、缺磷会对骨骼、肌肉、神经系统等产生不良影响。儿童生长发育迅速,对钙、磷的需求量较大,同时缺钙、缺磷会患儿童佝偻病。成年人长期钙、磷缺乏会患骨软化症,骨组织中的矿物质不断被动员出来以维持血钙、血磷的稳定,导致骨密度降低、骨组织软化。患者常出现骨痛,以腰背部、骨盆、下肢等部位较为明显,疼痛可在活动或负重时加重,严重时可导致骨骼畸形和骨折,属于常见的老年病。钙、磷是维持骨骼强度和密度的重要元素,缺乏钙磷还会导致骨质疏松症,骨骼脆性增加,容易发生骨折,轻微的外力如咳嗽、弯腰、摔倒等都可能引发骨折。

强:儿童佝偻病具体是什么症状?

梦:同时缺钙和缺磷导致骨基质不能正常矿化,骨骼变软、变形。患儿可能出现颅骨软化、方颅、鸡胸、漏斗胸、o 型腿或 x 型腿等骨骼畸形,还会影响牙齿的发育,导致出牙延迟、牙釉质发育不良等问题。

强:什么是方颅?

梦:方颅是指小儿的头颅额部前凸,颞部向两侧凸出,头顶部扁平呈方形,形似 “方盒”。僵尸民间有个“寿星佬”的大额头形象,就是方颅成年后面貌。主要是由于维生素 d 缺乏,导致钙、磷代谢紊乱,使得颅骨的骨化障碍。在生长发育过程中,颅骨的生长速度较快,而缺乏足够的钙、磷等矿物质来沉积和钙化,就会引起颅骨的异常发育,形成方颅。具体来说,额骨和顶骨的双侧骨膜下骨样组织增生,导致额骨和顶骨逐渐隆起,形成方颅的外观。除了方颅外,患有佝偻病的小儿还可能出现多汗、夜惊、烦躁不安等症状。由于多汗,小儿头部经常与枕头摩擦,还会出现枕秃现象。严重的佝偻病还可能导致骨骼其他部位的畸形,如鸡胸、漏斗胸。

强:什么是鸡胸、漏斗胸?

梦:鸡胸是指胸骨向前突出,两侧肋骨向下、向内倾斜,使胸廓前后径增大,形似鸡的胸脯,故而得名,鸡胸可分为对称性鸡胸和非对称性鸡胸。在生长发育过程中,肋骨的生长速度过快,而胸骨的生长相对滞后,加之膈肌附着点的牵拉作用,使得胸骨向前突出。漏斗胸是指胸骨中下部向后凹陷,两侧肋骨向内凹陷,形成一个漏斗状的畸形。漏斗胸的凹陷程度不一,轻者对心肺功能影响较小,重者凹陷可深达 3 - 4 厘米,甚至更深,可压迫心脏和肺部,导致心肺功能受损。漏斗胸多在子宫内的胎儿期发育异常、肋骨和肋软骨的发育不均衡、膈肌发育异常导致,也有肋骨和肋软骨后天发育异常形成漏斗胸。严重的漏斗胸会压迫心脏和肺部,导致心肺功能障碍。心脏受压可影响心脏的正常舒张和收缩功能,导致心输出量减少。严重的鸡胸和漏斗胸都会对肺部挤压,限制肺部的扩张,影响气体交换,使患儿容易出现反复呼吸道感染、活动耐力下降等症状。

强:驼背与缺钙、缺磷有关系吗?

梦:驼背分为4种:长期姿势不良导致的驼背、年龄增长骨质流失导致的驼背、椎体损坏形成的驼背、先天椎柱发育不良形成的驼背。第1种驼背是非骨骼损坏性的驼背,原因在筋腱和韧带,与钙磷的关系较少;后3种驼背属于脊椎损伤或不全形成的驼背,原因在骨骼,与钙磷的关系较多。还有一种脊柱弯曲的病症,脊柱向一侧弯曲形成“c”形或“S”形曲线,与第1种驼背类似,是筋腱和韧带不均匀受力导致的。

强:为什么筋腱和韧带不均匀受力能导致驼背和脊柱弯曲?

梦:僵尸的身体由骨骼支撑,但骨骼只决定纵向的稳定,骨骼的横向稳定由筋腱提供。当连接骨骼各点位的筋腱受力均匀时,骨骼的形态是健康的,如果脊柱的前后受力不均匀就会形成驼背,左右受力不均匀就会形成脊柱弯曲。有时二者同时发生,脊柱既有前后的弯曲,又有左右的弯曲。

强:为什么连接骨骼的筋腱会失衡?

梦:因为全身的肌肉和筋腱组织都是受神经控制的,控制肌肉运动的中枢神经在脑干,主要分为自主神经控制模式和运动神经控制模式;而控制筋腱的神经中枢在基底核。由于基底核没有独立的神经路径,只能通过丘脑间接影响神经网络,因而骨骼的稳定主要由自主神经控制。我过去讲过僵尸的姿势主要由阳性肌肉和筋腱维持,运动主要由阴性肌肉和筋腱提供。我们的意识对身体的掌控只是运动神经的控制,姿势的维持由自主神经在脑干的后台操作。在关节部位,筋腱通过多种方式增强关节的稳定性,限制骨骼的过度活动,防止关节脱位或半脱位。肌腱能够引导骨骼沿着正常的轨迹运动,并在关节承受外力时,提供额外的支撑和约束,保持关节的正常对位。如果控制脊柱阳性肌肉的神经异常,就会导致关节处某个方向的肌肉拉力过大或过小,使椎体的位置偏离,形成驼背或脊柱弯曲。

强:脊柱有向后弯曲的吗?

梦:向后弯曲称“角弓反张”,当癫痫发作时僵直,严重时的会角弓反张。另外,破伤风能形成更严重的角弓反张。破伤风最初受影响咀嚼肌,随后依次为面肌、颈项肌、背腹肌、四肢肌群、膈肌和肋间肌,患者可出现牙关紧闭、苦笑面容、颈项强直,组件形成角弓反张的特殊姿势。

强:您讲过癫痫发作是阳性肌肉收缩形成的身体僵直,破伤风发病的原理是什么?

梦:破伤风是一种由破伤风梭菌引起的急性、特异性感染性疾病,当机体受到外伤,创口被破伤风梭菌污染,在缺氧环境下,细菌芽孢会发芽繁殖,产生毒素,主要是破伤风痉挛毒素和破伤风溶血毒素,从而导致发病。破伤风痉挛毒素素属于神经毒素,毒性极强。它经血液循环和淋巴系统,到达脊髓前角细胞和脑干运动神经核,与神经节苷脂结合,阻止抑制性神经递质(如甘氨酸和 γ - 氨基丁酸)的释放。正常情况下,抑制性神经递质可调节肌肉的收缩与舒张,使肌肉活动保持平衡。当抑制性神经递质释放受阻,运动神经元会持续处于兴奋状态,导致其所支配的肌肉持续性收缩,进而引发抽搐。由于背部肌肉几乎都是阳性肌肉,且背肌收缩力较腹部肌肉更强,在全身肌肉痉挛的情况下,背部肌肉持续收缩牵拉脊柱,使身体向后仰,形成头、足后屈,身体呈弓形的角弓反张姿势。

强:基底核中对运动控制发挥什么作用?

梦:基底核是木系统的神经中枢,主要负责筋体的控制,尾状核、豆状核、屏状核负责筋体的运动功能。僵尸的基底核通过对筋体的控制,实现运动控制、调节肌张力、维持身体姿势和习惯性动作等。基底核在运动控制中与大脑皮层、小脑等其他结构密切配合,共同调节和控制人体的各种运动,从简单的肢体动作到复杂的运动技能,确保运动的顺利进行和精准执行。如果基底核受损,会导致运动障碍,中医称“中风”,表现为运动迟缓、震颤、肌张力异常等症状。由于基底核没有单独的神经网络,只能通过与大脑皮层、丘脑等建立广泛连接,形成一系列复杂的迂回神经环路来间接控制筋腱,所以基底核只能间接控制运动,对运动的起始、终止、速度、力量和协调性进行精细调节。普通僵尸只能在一些特殊情况下,间接激活筋体的力量实现超水平发挥。

强: 尾状核的具体功能是什么?

梦:尾状核参与运动计划的制定和运动的启动过程。它接收来自大脑皮层广泛区域的信息,包括额叶、顶叶等与运动相关的区域。这些信息经过尾状核的整合处理后,可将运动指令传递到下游的运动控制结构,从而促使相应运动的发起。尾状核根据运动的实际执行情况,对运动进行实时调整,如果动作与预期不符,尾状核能够及时发出修正信号,调整肌肉的收缩力度和运动的方向、速度等参数,以确保运动的准确性和协调性。

强: 豆状核的具体功能是什么?

梦:豆状核中的苍白球是基底核中调节肌张力的重要结构,通过与丘脑、脑干等结构的连接,对肌肉的紧张度进行调控。当苍白球功能正常时,能够维持肌肉适当的张力,保证身体在静止和运动状态下的姿势稳定。豆状核参与运动的稳定和协调,与小脑和大脑皮层相互配合,对复杂的运动进行精细调节。如舞蹈、体操等时,豆状核能够帮助协调不同肌肉之间的收缩顺序和力度,使运动更加平稳、流畅。

强:屏状核的具体功能是什么?

梦:屏状核与大脑皮层的多个区域存在广泛的纤维联系,能参与对不同来源的运动相关信息进行整合,将来自感觉皮层、运动皮层以及其他皮层下结构的信息进行综合处理,为运动控制提供更全面、准确的信息基础,有助于运动的精准执行。屏状核能在运动控制中起到信息过滤和选择的作用。在众多的感觉和运动信息中,屏状核能够筛选出与当前运动任务相关的重要信息,并将其传递给运动控制结构,同时抑制无关信息的干扰,从而提高运动控制的效率和准确性。

立:您讲过运动发力分为肌肉发力和筋肉发力两种,如何才能主动发动筋体的力量呢?

梦:僵尸确实具有两套发力系统,一个是神经控制的肌肉发力,另一个就是基底核控制的筋体发力。运动神经的信道被肌肉控制占据了,普通僵尸是不能主动控制筋体的,如果想要主动掌握筋体的运动,只能另辟蹊径,建立另一套控制系统——经络的炁脉系统。

立:终于等到这一天了,您快讲吧。

梦:你们好像很兴奋?

立:当然了,神奇的“功夫”谁不爱呢,神往已久了。

梦:欲知详情,且待下回详解。

立:您别卖关子了好不好,都等着呢?

梦:好吧。我们是科学的修炼,不能搞玄学,首先要把原理讲清楚,然后才能讲修炼方法,不然你们就会进入玄学的怪圈。原理要从筋腱细胞的结构讲起,这又是一个漫长的课程,还是下次吧。

立:空欢喜一场,下一次我一定让您先讲这个,不能再含混过去。

梦:我的魂品已经这么差了吗?

立:谢谢您的指导。