Koncentrácia voľného cytosolového vápnika ([Ca2+]i) je veľmi dôležitým signálnym mediátorom pre množstvo biologických systémov. Katióny vápnika (Ca2+) sú významnými ubikvitárnymi poslami, ktoré kontrolujú široké spektrum bunkových procesov. [Ca2+]i je kontrolovaná mechanizmami, ktoré regulujú vstup vápnika z extracelulárneho priestoru a jeho uvoľnenie z intracelulárnych priestorov. Aktivitou ATP-dependentných Ca2+ púmp a výmenníkových systémov sa vápnik vracia do intracelulárnych zásobníkov alebo sa odčerpáva z bunky. Chronické ochorenie obličiek je spojené so signifikantným zvýšením [Ca2+]i, ktoré je pre bunky toxické a môže byť zodpovedné za mnohé orgánové poruchy. Za zmeny vápnikovej homeostázy buniek u pacientov s chronickým ochorením obličiek zodpovedá navzájom prepojený komplex procesov. Naše štúdie objasňujú patofyziologické mechanizmy, podieľajúce sa na zmenenej homeostáze vápnika v periférnych mononukleárnych bunkách, ktoré sú modelom neexcitabilných buniek. [Ca2+]i je signifikantne zvýšená už v skorých štádiách chronického ochorenia obličiek. Koncentrácia intracelulárnych vápnikových rezerv a kapacitný vstup vápnika sú v porovnaní so zdravými dobrovoľníkmi významne zvýšené. Na tomto zvýšení sa podieľajú aj „pore-forming“ P2X7 receptory, ktoré majú u pacientov s chronickým ochorením obličiek zmenenú funkciu a vo zvýšenej miere sa exprimujú. Na druhej strane je aktivita plazmatických Ca2+-ATPáz zodpovedných za odstraňovanie nadbytočného vápnika z bunky znížená o 25 %. To znamená, že pri chronickom ochoreniu obličiek sú porušené ako mechanizmy vstupu, tak aj výstupu vápnika z bunky. Všetky tieto poruchy sa v signalizácii vápnika podieľajú na zvýšenej [Ca2+]i už v skorých štádiách renálneho ochorenia.

Free intracellular calcium represents a critical signaling mediator in a number of biological systems. Calcium cations (Ca2+) are an important ubiquitous messenger, controlling a broad range of cellular processes. Free cytosolic calcium concentration ([Ca2+]i) is controlled by mechanisms that regulate Ca2+ entry from the extracellular space and Ca2+ release from intracellular stores, and by the activity of ATP-dependent Ca2+ pumps and antiporters that move Ca2+ back into stores or out of cells. Chronic kidney disease is associated with a significant elevation in [Ca2+]i which is toxic to the cells and may be responsible for a multiple organ dysfunction. Disturbances in cellular calcium homeostasis in patients with chronic kidney disease represent a complex process. Our studies elucidate pathophysiological mechanisms of altered cellular calcium homeostasis in the peripheral blood mononuclear cells which represent the model of nonexcitable cells in patients with chronic kidney disease. The results demonstrate that [Ca2+]i is significantly increased in peripheral blood mononuclear cells already in early stages of chronic kidney disease. The calcium concentration of intracellular stores and the capacitative calcium entry into the cells of these patients are significantly higher in comparison with healthy volunteers. Also the pore-forming P2X7 receptors participate in increased [Ca2+]i in peripheral blood mononuclear cells of patients with chronic kidney disease. An altered P2X7 receptor function and increased P2X7 receptor expression may contribute to the complex disturbances in intracellular calcium homeostasis in chronic kidney disease. On the other hand, the activity of plasmatic membrane Ca2+-ATPases which is responsible for removing excessive calcium out of the cell, was found to be decreased by 25 % when compared to healthy subjects. It means that not only the mechanisms of entry, but also of the removal are impaired by the disease. All these alterations in calcium signaling are contributing very likely to the elevated [Ca2+]i from early stages of chronic kidney disease.

Ústav farmakológie klinickej a experimentálnej farmakológie Lekárskej fakulty SZU Bratislava Slovenská republika

Chronic kidney disease and cellular calcium homeostasis

Literatura