细胞体积调节

——Cell volume Regulation

作者：Irena levitan

出版：ACAEMIC PRESS

索书号：Q25/C393g /2018/Y

藏书地点：武大外教中心

生物有机体内细胞种类繁多，各种细胞的大小相差悬殊，形态各异，如人的卵细胞的直径只有0.1mm，而鸵鸟的卵细胞的直径则有5cm。但是不论同类动植物的个体差异有多大，同一器官或组织的细胞大小是在一个恒定的范围之内，如人、牛、马、鼠、象的肾细胞、肝细胞的大小基本相同。器官组织的大小主要取决于细胞的数量，而与细胞的大小无关，这就是“细胞体积守恒定律”。但对于许多的细胞类型在进行生理活动时会发生一定的体积变化，其中一种称为体积调节性阴离子通道。大多数哺乳动物的细胞发生细胞肿胀时可激发一种阴离子电流，在生理情况下主要是氯离子电流，所以通常又称为肿胀激活的氯离子电流(ICL，swell)，将其通道称为体积调节性阴离子通道(volume regulated anion channel，VRAC)。生理情况下，除了人们所熟知的维持细胞体积恒定的作用外，越来越多的证据表明，VRAC尚与细胞力传导、细胞增殖与凋亡等细胞活动有密切关系；在病理情况下，VRAC也扮演极为重要的角色。在脑缺血的过程当中，VRAC介导星形胶质细胞中很大一部分兴奋性氨基酸的释放，而且这种释放还受到到过氧化氢和ATP的调节。

《细胞体积调节》一书记录了从发现广盐性鱼细胞容积的调节到了解细胞容积内稳态的关键机制。自20世纪60年代以来广盐性鱼类在从海水到淡水的适应过程中恢复了细胞的体积，并且在整个进化过程中，都可以发现这一基本特性。围绕着细胞容积调节这一主题，在国际上形成了一个科学团体。致力于这一领域研究的会议从20世纪80年代开始，在过去30多年中定期举行。最近一次会议是2016年在芝加哥进行的。本书中关于细胞膜的研究内容为芝加哥会议的成功做出了很大的贡献。虽然之前雷蒙德.杰瑞斯等人编写的《细胞容积的调节：动物细胞的基础和比较》第30卷介绍的细胞容积调节的基本现象，但是关于许多转运过程和分子传递必须在分子水平上得到解释。

本书总结了现象学，突出了关键的研究型论文，并提供了丰富的历史研究数据。然后详细讨论了目前对起作用机制的理解，包括生物膜性质，细胞内部类似海绵的性质。如本书中Sergei Orloov所编辑章节中的内容，在细胞容积调节领域：细胞容积的调节通过细胞膜，膜-骨架位点检测还是通过细胞质和大分子的检测进行调节。这一问题在细胞容积的调节研究中仍然是一个像圣杯一样的中心问题。同时细胞内膜离子和相互作用的蛋白作为传感器的重要作用也不容忽视。最近的研究表明了一种可能性，磷酸化或者去磷酸化对细胞容积转运敏感分子起着激活或者抑制作用，不同的激酶已经被鉴定出在细胞膜离子的改变中起着作用。在本书中Model和Petrucelli编写的章节中定量的解释了细胞内膜大分子的作用机制。

这一领域中最主要的进展之一是在两章中所强调的最近十年的研究。由Yasunobu和Zhaozhu qiu团队编写，作者建立了容积敏感性离子通道的的分子特征——是细胞容积减少的关键分子机制，，让细胞在低渗透压的情况下获得恢复体积的能力。对这些通道分子特征的认同是研究者们几十年来一直争论的问题，其中有多个相关的候选分子在最后被发现是假阳性。Qiu和他的同事进行了这个领域的开创性研究工作，去发现新的通道分子。在Osei-Owusu等人编写的章节中详细的介绍了Swell1这一个分子。

本书还解决了机械信号在细胞体积调节中作用的争议。最初提出的结论是细胞体积的改变是由机械信号的改变引起的。细胞的膨胀导致可膜的拉升并且增加了膜的弹性，进而会激活机械的离子通道和其它机械的分子机制。然而在Ayee和Levitan关于膜张力和弹性的研究中表明，细胞的膨胀并没有伴随着细胞膜弹性的改变。相反作者讨论了自己于其他研究着的内容，发现细胞膨胀增加了细胞膜的刚性，提高了细胞内的静水压力，而不是膜的张力。这一机制可能对细胞体积调节至关重要。Catherine Morris在其编写的章节中介绍了一种关于膜张力稳态的新概念，以及在细胞毒性肿胀中的作用。Fred Sachs和Sergei Orlov所编写的章节中也提出了非常多的证据，细胞骨架具有类似凝胶的特性，并可能在细胞膨胀过程中吸收水分。

总之，本书中的实验内容为细胞容积调节提供了深刻的分析。

本书编者有3位，分别是Irena Levitan，Eric Delpire，Hector Rasgado-Flores。Irena Levitan目前在芝加哥伊利诺斯大学医学系工作。Irena主要从事内皮生物学、机械转导、膜生物物理学和细胞生物力学方面的研究。Eric Delpire主要从事麻醉学、分子生理学、生物物理学分支科学的研究。Hector Rasgado-Flores于1984年获得马里兰大学生理学博士学位。Rasgado的研究重点是细胞内Mg2+和Ca2+离子的调节以及肌肉细胞的体积调节。他发起了一项计划，支持在墨西哥、拉丁美洲和南美洲为生理学家举办的专门会议，这些会议在他们自己的国家举行，由美国的发言者发言。

本书除了内容上的特点之外，在文字图标的使用也有自己的特点：

1、层次鲜明，脉络清晰。编者将本书分为四个大的部分，12章，从现象到机制，层次十分鲜明，脉络清晰。

2、图文并茂，便于理解。该书在介绍内容过程中，配有详细的插图，例如离子通道的结构等，使读者清晰理解细胞离子通道的工作原理，同时图文并茂使整本书更具有可读性、趣味性。

3、语言精准。与大多数的社科类书籍相比，该书的语言十分精准。

4、权威性。《细胞容积调节》一书编写与编辑都是该领域的领先的研究者，为本书提供了最可靠和最前沿的研究成果。

5、《细胞容积调节》将所有编写者及信息提供者的介绍都非常详尽的标注出来，让想更深入了解某一细分领域的读者可以更加方便的获得相关的信息。

总之本书从细胞体积调节现象的观察记录到调节过程的分子机制都做了非常详细的阐述。可以作为细胞稳态相关学习者的书籍。

第一部分

细胞体积调节的普遍原理

1. 水内环境稳定和细胞体积的保持、调节

2. 寻找细胞体积调节的上游传感器：细胞质膜和细胞质水凝胶的作用

3. 细胞膨胀是细胞骨架对细胞刚度的贡献；扩展Donna平衡

4. 渗透膨胀中细胞膜的硬化：分析细胞膜的张力和弹性膜量

5. 两种依靠ATP释放活性的体积调节阴离子通道的分子特征：VSOR和Maxi-Cl

6. 体积调节的阴离子通道的分子生物学和生物物理学

第二部分

细胞内氯化物的调节和水平衡

7. WNK激酶在细胞体积调控中作用

8. 细胞内大分子对细胞体积的调节和定量他们的方法

第三部分

细胞体积在呼吸道中的调节

9．潮湿保持光滑：呼吸道表面的液体平衡和黏液水合

10.消化道生理学:探究肠道消化液和电解质转运的实验方法

第四部分

11.健康大脑和神经病理的细胞体积调节

12.在肌肉和神经中不健康的细胞引起的细胞毒性激发的膨胀损害离子平衡和细胞膜弹性的平衡

（武汉大学生命科学学院研究生王鑫）