摘 要
钙（ ）在细胞中扮演着一个重要的第二细胞信使的任务，是众多实验中主要的测量数据，并且作为细胞内信号传导机理的研究对象。钙（ ）的简况也可作为有用的细胞表型，钙动力学模型对钙离子的研究提供了定量的分析。我们这里研究的是巨吞噬细胞RAW264.7在c5a刺激下的钙动力模型。在AFCS实验室里这个模型被用于测量体内的钙动力学相关数据。配体的结合；磷酸酶c-b（PLC-B）的激活；三磷酸肌醇受体的动态；以及钙在线粒体和细胞基质中的交换都被放入了模型中。实验数据包括本地的和可拆卸的细胞系，敏感性分析表明该模型具有较强的抗参数扰动。所以钙的参数具有很好的研究价值，本文选择的是简化巨噬细胞模型中的钙稳态进行特征分析。
关键词：钙（ ）动力学模型，巨吞噬细胞，钙稳态
第一章 绪论
在细胞内部钙( )离子是一种重要的信息的载体,影响并且控制着细胞的许多活动,比如，蛋白的磷酸化，去磷酸化；膜的兴奋性；肌肉收缩还有肌肉的舒张；细胞周期和细胞凋亡；细胞内各种能量的变化.钙( )信号是研究细胞处于的环境中各种可能的生理变化的一种信息来源.通过对钙离子浓度的研究,可以有助于对细胞生理机制的研究.。
钙( )离子时空动力学特征和它在细胞中所具有的意义已经成为国际上的一个热门课题。细胞是一个复杂的生物系统，如果要精确地去分析细胞的功能，就需要建立一个模型。事实也是如此，随着实验的不断推进，开展了细胞钙动力学的研究，通过这种方法可以从理论上对实验进行相互的验证。本文就是以前人的研究为基础，利用钙( )离子的模型，对巨噬细胞中的钙稳态进行研究。通过构建钙动力学模型得出常微分方程组，利用MATLAB求解，并分析。
第二章 简化巨噬细胞钙动力学模型与钙稳态
第一节 钙动力学模型介绍
模型是指对于所研究系统的一种表达的方式，我们可以通过点和箭头的方式作为反应的草图，或者可以用微分方程来定量的描述系统。一个模型系统通常有环境影响（输入）和系统对它的处理两个阶段。
一． 钙动力学的基本理论
钙浓度对细胞有着重要的影响，如细胞的分裂，能量代谢，细胞周期等等。静息状态下细胞内的钙浓度约为100nM，比细胞外的钙浓度低了一万倍。而要维持这种浓度差就需要一种机制，包括对 的通透限制即主动的（耗能的）排 机制及细胞内钙池的存在。当外界环境对细胞进行刺激时，细胞内的钙浓度可升高至大约1μm，钙还可以通过激活某些离子通道，直接或间接发挥作用。
在真核细胞中，根据应以钙浓度变化的不同可分为可兴奋细胞和非兴奋细胞。在可兴奋细胞中，钙动力学变化更主要的是通过细胞薄膜两侧的电压调控造成钙离子流。在非兴奋细胞中，一个重要的过程是配体引发的内质网释放钙离子，从而引起了钙动力学的变化。在真核细胞中，无论是可兴奋细胞或者非兴奋细胞，都可以通过磷脂酰肌醇4,5-双磷酸边（PIP2）水解成为三磷酸肌醇（IP3）的水解反应或者细胞溶质组织中的钙浓度的局部增加，引起钙诱导钙释放（CICR）的方式，使IP3受体通道活性提高。 受体的亚基可以和 结合，但需要多少 才能开启通道当前还没有研究清楚。IP3是能够被催化产生，也可以被一些抑制剂阻断，比如说：蛋白激酶a，蛋白激酶c，咖啡因，肝素等等。IP3诱导钙离子从钙池中释放出来，在高钙离子浓度时负反馈，低浓度时正反馈。
内质网中放出来的 使细胞溶质中钙含量增加，其中绝大部分都是以蛋白质结合化合物形式存在，比如说钙调蛋白（CaM）, 钙离子 也会被肌浆网钙膜ATP酶汞回内质网，其它少许钙离子 会被质网钙膜ATP酶汞被排到细胞外。在钙浓度比较高时候，细胞溶质与线粒体的钙离子交换也会发生。
第二节 简化巨噬细胞钙动力学模型
不同的的组织器官中，巨噬细胞透着不同的功能，可以分为免疫性的和非免疫性的。
巨噬细胞非免疫功能有细胞组织的自我修复，陪他组织的发育等等，例如视网膜的色素上皮，能够选择性地笑话老化的视干细胞，不然就会出现盲目。
巨噬细胞的免疫功能有：分解摄入细胞内的物质，抗微生物活性，处理和呈递抗原，同T，B淋巴细胞合作，溶细胞作用，吞噬作用和胞饮作用。
本文研究的是巨噬细胞中的钙动力学模型，以Mano和shankar的模型为例简要介绍一下。
1. 细胞外钙离子内流的调节
细胞外钙内流有两种方式：一种是细胞膜上的电压门控和受体门控的钙离子通道，在物理或者化学信号的作用下活化钙通道；剩下一种是胞内 内的钙离子 浓度明显降低。另一方面，通过细胞质膜上的钙汞（ -ATP酶）及 交换子将 带出胞外。当细胞膜上的钙汞每损耗一分子的ATP就将排出一个 ；当细胞兴奋时钠离子将大量内流，钠/钙交换子活动变强，迅速将多余的钙排出体外。
2. 胞内 释放的调节
，一个是ryanodine受体通道另一个是IP3受体通道（IP3R）.细胞外的刺激信号经过G蛋白偶联受体或着通过酪氨酸受体跨膜然后转导到胞内， ,同时，酪氨酸激酶也可以通过活化 ,然后PLC再分解二磷酸肌醇磷脂（PIP2）,使信使分子三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DAG）水平升高。与此同时IP3R活性又受到细胞质中的钙离子浓度的调解。
3. 线粒体对细胞溶质内的钙离子的调节
线粒体体对细胞溶质内的钙离子调节有着重要的作用。因为线粒体与ER膜 释放通道相邻，在 释放初期，线粒体所以在微区的局部 水平可以达到平均为细胞溶质钙离子浓度的100-1000倍。是以在细胞质中平均钙离子浓度未明显提高前，就可以开始线粒体通过协同转运体和高渗透性迅速摄入钙。
4. 钙结合蛋白的缓冲调节作用
在细胞膜，脑浆细胞和细胞核内有多种蛋白可结合 ，钙与蛋白的结合除对细胞溶质中的钙浓度直接调节作用外，主要是利用激酶和磷酸酶对各类钙通道的磷酸化和脱磷酸化作用，改变它们的活性，引起细胞外钙离子的内流钙离子池释放。
5.介绍Mono和Shankar的模型
图A是模型的生化反应调控网络总图，细胞膜上的C5a受体与配基C5a结合，激活G蛋白质Gi。图中框1是受体机制模块，框2是GTP酶循环模块，框3是IP3生产模块。说明一下图中各符号的意思：PIP2,4,5-磷脂酰肌醇双磷酸；IP3,1,4,5-三磷酸肌醇；IP3R，IP3受体；IP3受体；IP3，P,IP3磷酸化的集中产物；Cai,细胞溶质中的钙离子；ER,内质网膜；CICR,钙触发钙的释放；SERCA，肌浆网钙膜ATP酶；PMCA，质网钙膜ATP酶；NCX,钠钙交换体；mit，线粒体；L,配基C5a；R,C5A受体；GRK,G蛋白偶联受体激酶；CaM,该调蛋白；PLCB,磷脂酶C-B;GAP,GTP酶激活蛋白；RGS,蛋白信号转导调节因子；DAG,甘油二脂；PKG，蛋白激活酶C；Pi，磷酸盐。
内质网膜通道在没有受到刺激时，钙离子流 很小，内质网膜钙离子漏通量 几乎和通过SERCA泵进入内质网的钙离子流 相同。进入线粒体的钙离子流 几乎和流出线粒体的钙离子流 相等。从细胞溶质到细胞外基质的钙离子流通过PMCA泵 或钠钙交换体 ，而从细胞外基质到细胞溶质的钙离子流由两部分构成，一种是普通的钙离子漏通流 ，另一种特殊的钙离子流包含各种流。
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