Signalering en homeostase door middel van calcium ionen in cellen
Tijdelijke verhogingen van de concentratie calcium ionen ([Ca2+]) binnen een cel maken een veelvoud aan processen in zowel dierlijke als plantaardige cellen mogelijk. Te denken valt hierbij aan het samentrekken van spieren, de afgifte van hormonen en neurotransmitters, de beweging van sluitcellen in bladeren, of het activeren of juist inactiveren van bepaalde genen. Normaal ligt de [Ca2+] in het serum om de cellen bij gewervelde dieren en mens rond 1 mmol/L, terwijl de concentratie binnen die cellen 10.000 tot 100.000 keer lager is. Cellen kunnen hun intracellulaire [Ca2+] verhogen door ionen via strikt gereguleerde mechanismen over de celmembraan naar binnen te laten stromen. In enkele milliseconden kan de [Ca2+] 100 keer hoger worden ten opzichte van de rustsituatie.
Om de mechanismen achter Ca2+-signalering en -homeostase in cellen beter te begrijpen, willen onderzoekers de [Ca2+] binnen levende cellen graag meten. Hiervoor gebruiken ze vaak stoffen zoals fura-2, die zich chemisch aan Ca2+ binden en fluorescentielicht uitstralen met een intensiteit die varieert afhankelijk van de [Ca2+] in de cel. Het filmpje toont zo'n "realtime" tijdsmeting van de fura-2 fluorescentie als indicator voor de [Ca2+] in een melanotrope cel van een Zuidafrikaanse klauwpad (Xenopus laevis). Melanotrope cellen, die afkomstig zijn van de middenkwab van de hypofyse, geven hormonen af die er voor zorgen dat kikkers en padden hun huidskleur aan de omgeving kunnen aanpassen. De intracellulaire calciumverhoging die nodig is voor de hormoonafgifte gebeurt schoksgewijs of in stappen. Het filmpje laat een aantal van deze stappen zien, waarbij de kleur sterk verandert. (Een lage [Ca2+] is weergegeven met een blauw/groene kleur, een gemiddelde met een gelige kleur en een hoge concentratie met een oranje/rode kleur.) Als er een tijdje geen calciumstap is geweest daalt de [Ca2+] geleidelijk weer omdat het Ca2+ actief uit de cel wordt gepompt. Een langdurige hoge [Ca2+] is namelijk giftig voor de cel.
Onderzoek: W. Scheenen, Afdeling Cellulaire Dierfysiologie.
Beelden/webtekst: Afdeling Gemeenschappelijk Instrumentarium (E. Pierson, B. van der Linden).
|
