本论文研究了人的脐静脉内皮细胞中钙信号的氧化还原调控。探讨了在氧化或者还原状态时，细胞内钙离子信号的调控机制，进一步了解氧化还原调控在钙信号通路上所发挥的作用。通过加入活性氧H2O2直接调控和富硒培养上调硒蛋白活性间接调控细胞氧化还原状态，研究细胞钙信号的转导机制，发现了IP3受体的核心作用，加深了对钙信号的氧化还原调控分子机理的认识，研究取得的主要结果如下： 1.活性氧直接激活内质网上IP3受体引起人的脐静脉内皮细胞内钙离子浓度的升高 钙离子是细胞内重要的第二信使，参与了很多重要的生理过程。而氧化应激与许多疾病的病理过程有关。如神经退行性疾病、巴金森氏病、Alzheimers病、动脉粥样硬化和癌症等等。其部分病理原因就是产生的活性氧对细胞造成了损伤。通过增高细胞质内钙离子的浓度是活性氧损伤的机理之一。细胞质内钙离子浓度持续增高会激活依赖钙离子的细胞凋亡信号通路上的激酶，最终导致细胞死亡。钙离子浓度的变化与这些疾病的发生及治疗密切相关。钙离子在氧化损伤中有重要的作用。弄清楚钙离子浓度变化和氧化应激的关系，对指导这一类疾病的病理学分析和临床治疗具有深远的意义。 实验中采用直接测量细胞内磷脂酶C(PLC)活性，首次发现，在人的脐静脉内皮细胞中由活性氧(过氧化氢)所引起的钙信号是不通过激活PLC的，胞内也没有磷脂酰肌醇三磷酸(IP3)的升高。同时，磷脂酶C的特异性抑制剂U73122不能抑制由过氧化氢引起的钙信号，进一步证明了，PLC并没有参与此过程。 在洋地黄皂苷(digitonin)通透的细胞中，用钙离子的荧光探针Mag-fura-2标记胞内钙库的钙离子，通过直接检测钙库内钙离子的释放，发现过氧化氢可5以直接激活内质网上IP3受体(IP3R)从而引起钙库内钙的释放，而这个途径是可以被IP3受体的抑制剂肝素(heparin)所封闭。由此，可以得出结论，过氧化氢所引起的胞内钙库的释放是不通过激活PLC，产生第二信使IP3，而是直接激活内质网上的IP3受体，从而引起钙的释放的。 同时，在实验中还发现，除了内质网和线粒体钙库，过氧化氢在内皮细胞中还可以引起一部分现在尚未已知的胞内钙库的释放，这些钙库既不存在于内质网，也不存在于线粒体。 2.硒蛋白参与了细胞内钙信号的调控作为细胞内的信号分子，钙在细胞的信号转导中有着非常重要的作用。而硒蛋白是细胞中维持胞内氧化还原状态的一类重要的蛋白。了解硒蛋白是如何调节细胞内钙信号，可以更好的理解硒蛋白调节细胞功能的机理。 实验中通过富硒培养，上调了细胞内硒蛋白的含量和活性。内皮细胞中最主要的硒蛋白：硫氧还蛋白还原酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性分别提高了70％和20％。同时硫氧还蛋白还原酶的底物硫氧还蛋白的活性也提高了40％。 在高活性的硫氧还蛋白还原酶和谷胱甘肽过氧化物酶的细胞中，发现在细胞内钙信号通路上的各种蛋白都受到不同程度的调控。钙信号通路上的蛋白，包括内质网上的IP3受体，Ca2+-ATPase以及线粒体上通透性转变孔道(PTP)和单向性孔道(uniporter)都受到了氧化还原的调控。 在通透细胞膜的细胞中，用IP3激活内质网上的IP3受体，通过直接检测由荧光探针Mag-fura-2标记的胞内钙库中钙离子的释放，发现富硒培养的细胞中IP3受体对IP3的灵敏度低于正常培养的细胞。检测完整细胞内细胞质中钙离子的浓度，发现Ca2+-ATPase对其抑制剂thapsigargin(TG)的灵敏度以及线粒体上PTP对其抑制剂CyclosporinA(CsA)的敏感度和uniporter对其解偶联剂FCCP的易感性在富硒培养的细胞中都有所下降。 同时，通过直接检测细胞内磷脂酶C(PLC)的活性还发现，在硒蛋白活性高的细胞中，磷脂酶C的活性升高，其升高的程度较IP3受体对IP3灵敏度的降低要大，所以，在组胺的刺激下，富硒培养的细胞比正常培养的细胞中钙6离子浓度的升高要更为显著。 由此，实验首次发现了，硒蛋白参与了胞内钙信号的调控。在钙信号通路上的诸多蛋白都受到了硒蛋白的调控，这种调控是通过对蛋白上巯基氧化还原状态的改变而实现的。