在细胞的生理活动中，钙离子(Ca²⁺)在保持神经元结构、功能完整方面起着至关重要的作用，包括细胞骨架维持、神经递质功能发挥、蛋白质合成及钙离子介导的酶活性等。然而，我们知道，细胞内游离钙浓度过高会导致细胞损伤。如何在细胞尚未达到不可逆损伤之前即被逆转过来，是我们大家所关心的中心问题。自从22年前Wasserman和Taylor发现了维生素D(VD)依赖的钙结合蛋白(Calbindin-D)^［1］后，人们对它在细胞内与Ca²⁺结合、调节钙平衡、保护细胞免遭损伤等方面的功能发生了浓厚兴趣。

1钙结合蛋白的概况

细胞内蛋白质家族成员包括CalbinDin-D、钙调蛋白(Calmodulin)、parvalbmin、troponinC及S100蛋白等^［2，3］，维生素D依赖的钙结合蛋白(Calbindin-D)最早在1966年由Wasserman和Talyor在鸟的肠中发现的,随后在哺乳动物如鼠的肾脏、骨胳、胰腺、胎盘及脑组织中也发现了此蛋白。从生化角度看，Calbindin-D有两个亚型，即平均分子量为9000的Calbindin-D_9k及28000的Calbindin-D_28k。到目前为止，Calbindin-D_9k仅在哺乳动物中发现，而Calbindin-D_28k存在于许多物种中，如鸟、鸡、鼠等。许多研究提示，Calbindin-D_28k是在物种进化过程中被保留下来的，在进化早期，它仅作为一个神经蛋白，随着向更高的种族发育，它才被存留于其他组织中，作为细胞内钙缓冲剂保持细胞的钙平衡，保证组织细胞正常生长发育^［4］，因而它是神经系统发育中所必须的蛋白质。尽管肠、肾等组织的Calbindin是VD依赖的，但脑组织中的Calbindin-D_28k是非VD依赖的或非1，25(OH)₂D₃依赖的^［5］。

Calbindin-D_28k是多肽链，由261个氨基酸残基组成。它们都是耐热的酸性蛋白，对钙具有较高的亲和力，且都能与其他一些阳离子(Ca＞Cd＞Sr＞Mn＞Zn＞Ba＞Co＞Mg)结合。Fullmer等曾报道Calbindin-D_28k与Calbindin-D_9k均可与铅结合，且亲和力明显高于对钙的结合力。Fullmer推测，铅可能通过一个或更多的共价键占领通常由钙占领的位点，形成一个更为稳定的结构。这点可以从较高结合常数(Ka)得到证实。尽管肠的钙结合蛋白可能涉及铅的转运问题，肠的Calbindin-D_28k的铅结合特性的生理意义尚待进一步研究证实。

2神经系统中的Calbindin-D_28k

中枢神经系统中广泛分布着Calbindin-D_28k，但并不是所有神经细胞群、神经纤维都有^［4］，胶质细胞中就没有。Calbindin占脑中总的可溶性蛋白0.1～1.5%，其中小脑中浓度最高(占总蛋白1%～2%)。Calbindin的免疫反应在神经元所有部分均可检测到，提示它起着调节整个神经元钙水平的作用。鼠肾的Calbindin-D_28k在体外能激活Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶活性，提示Calbindin-D_28k有可能作为一种酶的调节物而发挥其生理功能。

在周围神经中也发现有Calbindin-D_28k的存在，且是VD依赖的，其作用尚不清楚，周围神经中的Calbindin可能通过调节平滑肌收缩，从而调节血流量。

尽管钙结合蛋白与任何神经递质没有明确联系，神经元中存在这个蛋白，提示钙结合蛋白在调节脑内钙的作用可能与含钙结合蛋白的神经元的某个生理反应有关，它可以保护神经元免遭由于电压依从性钙浓度过高的损害^［4］。但是，神经末梢钙结合蛋白的定位提示它可能在突触事件中起作用。有研究发现，感觉通路的特异性细胞中也存在钙结合蛋白，包括视网膜的水平细胞，嗅觉细胞等^［4］。

3Calbindin-D_28k与神经系统疾病

3.1Parkinson病(PD)与Calbindin-D_28k免疫组化研究证实，PD脑黑质细胞存活与否与Calbindin-D_28k的基因表达有关。PD脑的一些主要区域如黑质、海马、缝背侧核中的Calbindin-D_28k基因表达较正常对照组降低^［7，8］。Calbindin-D_28k含量降低，使神经元对兴奋性毒的敏感性增加，致钙离子介导的神经元变性死亡而产生PD临床症状。

3.2Alzheimer病(AD)与Calbindin-D_28kAD患者尸解资料显示，新皮层区域颞叶、顶叶皮层中Calbindin-D_28k含量明显减少。钙结合蛋白的减少可能导致在病理过程中的最后阶段产生了钙介导的不可逆性细胞毒作用。

3.3Huntington病(HD)与Calbindin-D_28k对临床诊断为Hungtington病的病人尸解，作免疫组化研究显示，新纹状体中含Calbindin-D_28k的神经元明显缺失。由于这些含Calbindin-D_28k的神经元特异性地损伤，分析考虑为Calbindin-D_28k含量降低，致钙缓冲不能或神经元内钙平衡失调，最终发生细胞死亡。3.4癫痫与Calbindin-D_28k在癫痫的动物模型中，海马、齿状回细胞中的钙结合蛋白含量降低，反应了一个代偿机制^［9］：即随着细胞内钙结合蛋白的减少，细胞内钙缓冲能力也降低，从而导致了更快的钙通道灭活，阻止了癫痫的继续发作。

3.5老化与Calbindin-D_28kAnthony M 等研究发现，老化鼠的钙结合蛋白水平及其mRNA表达在小脑、纹状体、脑干区域有特异性降低(约60～80%)，大脑皮层或海马却没有改变。正常老化的人脑纹状体、基底节、小脑区域有Calbindin-D_28k的基因表达降低^［10］。

3.6运动神经元疾病(ALS)与Calbindin-D_28k尽管对选择性损伤运动神经元产生ALS的原因尚不清楚，但运动神经元选择性易感性有可能与它的Calbindin-D_28k缺失有关。研究强调了运动神经元内增加的钙离子浓度的破坏作用在散发性ALS尤为明显^［11,12］。

综上所述，在神经变性疾病中，受累脑区域Calbindin-D_28k及其mRNA表达特异性降低减少，提示钙结合蛋白基因表达的降低，导致神经元钙平衡失调，从而增加对兴奋性毒的敏感性，导致钙离子介导的细胞毒作用。在鼠和人的老化进程中，伴随着细胞内游离Ca²⁺的增加，Ca²⁺/Mg²⁺-ATP酶活性降低以及线粒体储钙能力降低，这些可能与Calbindin-D_28k mRNA表达降低有关。在细胞培养系统中^［13］亦已揭示，含有Calbindin-D_28k的神经元能更好地降低细胞内游离Ca²⁺水平，抑制兴奋性毒作用。如没有足够容量去缓冲胞浆游离Ca²⁺，对一些正常的兴奋性刺激也会产生Ca²⁺诱导的神经毒作用。这种情况下人类由于在脑区一些部位Calbindin-D_28k基因表达降低导致进行性神经变性疾病相符和。

脑内钙离子增多可导致细胞变性死亡，而增加细胞内Ca²⁺结合可减轻这一损害。钙结合蛋白中的Calbindin-D_28k与细胞内游离钙离子浓度有密切关系，钙结合蛋白(Calbindin-D_28k)能激活Ca²⁺/Mg²⁺-ATP酶活性，阻止脑内Ca²⁺过度蓄积，在神经元内起钙缓冲作用^［14］。增加细胞内钙结合蛋白含量会降低细胞对损伤的敏感性，抵抗兴奋性毒作用，起到神经保护作albindin-D_28k的神经元明显缺失。由于这些含Calbindin-D_28k的神经元特异性地损伤，分析考虑为Calbindin-D_28k含量降低，致钙缓冲不能或神经元内钙平衡失调，最终发生细胞死亡。

3.4癫痫与Calbindin-D_28k在癫痫的动物模型中，海马、齿状回细胞中的钙结合蛋白含量降低，反应了一个代偿机制^［9］：即随着细胞内钙结合蛋白的减少，细胞内钙缓冲能力也降低，从而导致了更快的钙通道灭活，阻止了癫痫的继续发作。

3.5老化与Calbindin-D_28kAnthony M 等研究发现，老化鼠的钙结合蛋白水平及其mRNA表达在小脑、纹状体、脑干区或有特异性降低（约60~80%），大脑皮层或海马却没有改变。正常老化的人脑纹状体、基底节、小脑区域有Calbindin-D28k的基因表达降低^[40]。

3.6运动神经元疾病(ALS)与Calbindin-D_28k尽管对选择性损伤运动神经元产生ALS的原因尚不清楚,但运动神经元选择性易感性有可能与它的Calbindin-D_28k缺失有关.研究强调了运动神 经元内增加的钙离子浓度的破坏作用在散发性ALS尴尬尤为明显.

综上所述,在神 经变性疾病中,受累脑区域Calbindin-D_28k及其mRNA表达特异性降低养活提示钙结合蛋白基因表达的降低,导致神 经元钙平衡失调,从而增加对兴奋性毒的敏感性,导致钙离子介导的细胞毒作用.在鼠和人的老化进程中,伴随着细胞内游离Ca²⁺的增加,Ca²⁺/Mg²⁺-ATP酶活性降低以及线粒体储鲺能力降低,这些可能与Calbindin-D_28kmRNA表达降低有关.在细胞培养系统中^[13]亦已揭示,含有Calbindin-D_28k的神 经元能更好地降低细胞内游离Ca²⁺水平,抑制兴奋性毒作用.如没有足够容量运河缓冲胞浆游离Ca²⁺,对一些正常的兴奋性刺激也会产生Ca²⁺诱导的神经毒作用.这种情况下人类由于在脑区一些部位Calbindin-D_28k基因表达降低导致进行性神经变性疾<