細(xì)胞的生態(tài)環(huán)境，與鉀、鈉、氯、鈣、磷、鎂等離子活動(dòng)，與水、電解質(zhì)酸堿平衡直接相關(guān)，與生命活動(dòng)直接相關(guān)。故而臨床的診治活動(dòng)中，不可不察。
1.跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的ATP酶
跨膜ATP酶是轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，是細(xì)胞膜的主動(dòng)運(yùn)輸通道，可以為細(xì)胞提供許多新陳代謝所需的物質(zhì)，排出毒物、代謝廢物及其他可能妨礙細(xì)胞進(jìn)程的物質(zhì)，其工作過程須要耗消耗能量。比如，鈉鉀ATP酶（又稱為鈉/鉀離子ATP酶）才能調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈉/鉀離子的含量，進(jìn)而保持細(xì)胞的靜息電位；氫鉀ATP酶（又稱氫/鉀離子ATP酶或胃質(zhì)子泵）可以使胃內(nèi)保持酸化環(huán)境。不僅作為離子交換器，跨膜ATP酶還有其他類別，包括共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和泵（部分離子交換器被稱為泵）。這種跨膜ATP酶可以導(dǎo)致膜內(nèi)外電荷的流動(dòng)，比如維持細(xì)胞膜外高梯度鈉、鈣離子含量。
ATP酶的工作機(jī)制ATP酶通過對(duì)ATP酯化反應(yīng)釋放能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)運(yùn)溶質(zhì)分子。如對(duì)鈉鉀ATP酶而言，每分子ATP酯化才能使3個(gè)鈉離子被運(yùn)出細(xì)胞，同時(shí)2個(gè)鉀離子被運(yùn)入。它以膜為參照，將物質(zhì)從低含量的一邊主動(dòng)運(yùn)送到高含量的一邊。
ATP合成酶ATP合成酶是線粒體中的合成酶，它借助膜內(nèi)外質(zhì)子的含量差作為能量源，將ADP與乙酸合成為ATP。ATP合成酶這一作用恰好與ATP酶相反。ATP合成酶也可以催化逆反應(yīng)，即ATP的酯化，因而ATP合成酶也是一類ATP酶。ATP就是人的能源，人不能離開ATP酶而生存。
2.離子通道
離子通道與ATP酶相關(guān)，是一種跨越細(xì)胞膜的蛋白結(jié)構(gòu)，它通過控制某種離子進(jìn)出細(xì)胞的過程，因而與好多重要生理功能相關(guān)，比如神經(jīng)沖動(dòng)的形成、心肌細(xì)胞收縮、基因轉(zhuǎn)錄等。
鈣離子通道和鉀離子通道都是細(xì)胞膜上最重要的離子通道結(jié)構(gòu)。
當(dāng)腦缺血缺氧發(fā)生時(shí)，最先發(fā)生的病理改變細(xì)胞膜通道，就是神經(jīng)細(xì)胞膜上的離子通道。神經(jīng)元會(huì)陸續(xù)發(fā)生鈣離子通道開放和鉀離子通道開放。
鈣離子通道開放，細(xì)胞膜外大量的鈣離子步入細(xì)胞內(nèi)，造成神經(jīng)元鈣超員，發(fā)生細(xì)胞腫脹。如不能及時(shí)被糾正，會(huì)造成神經(jīng)元自噬或死亡。
與此相反，ATP敏感性鉀通道，隨著神經(jīng)元內(nèi)ATP形成降低，ATP鉀通道急劇開放，大量鉀離子流出細(xì)胞，使細(xì)胞膜超極化，因而增加了神經(jīng)元的激動(dòng)性、保護(hù)了神經(jīng)元。最近的研究發(fā)覺鉀通道開放劑有降低缺血性中風(fēng)腦梗塞容積和保護(hù)神經(jīng)元的作用。
臨床大夫最熟悉的鈣通道阻斷劑（CCB）除有醫(yī)治高血糖作用外，還可能對(duì)缺血缺氧的神經(jīng)元有保護(hù)作用。其原理就是阻斷或減少了腦缺血缺氧時(shí)神經(jīng)元的鈣離子超員。
鈣通道阻滯劑，是高血糖醫(yī)治中一類特別重要的抗生素，我國有一半以上的高血糖病人正在服食。這么，鈣拮抗劑是怎樣增加血糖的呢？這一類抗生素該怎么正確使用呢？
關(guān)于鈣離子拮抗劑的作用機(jī)理，首先要了解高血糖是怎樣形成的。血糖是指血液在血管內(nèi)流動(dòng)時(shí)對(duì)血管壁形成的側(cè)壓力。大部份高血糖病人（90％以上）是隨著年紀(jì)降低，血管壁彈性減小，阻力降低而導(dǎo)致的。在心肌和血管壁平滑肌細(xì)胞膜上都有鈣離子通道，它像一扇門一樣控制鈣離子的出入，細(xì)胞內(nèi)鈣離子含量的降低，可以導(dǎo)致細(xì)胞的收縮，使血管阻力降低，眼壓下降。鈣離子拮抗劑如同傳達(dá)室，它與鈣離子通道結(jié)合后，就制止了鈣離子步入細(xì)胞，進(jìn)而使血管松馳，阻力增大，血糖增加，如氨氯地平（絡(luò)活喜），地爾硫卓。
鈣拮抗劑是一個(gè)多成員的家族。使用歷史最長、最普遍的硝苯地平（心碎定），它是第一代的鈣離子拮抗劑。服食后血糖會(huì)很快增加，但付作用是血管迅速擴(kuò)張，患者往往倍感頭疼、心跳快、面紅細(xì)胞膜通道，難于堅(jiān)持診治。據(jù)悉，它作用持續(xù)時(shí)間短，兩次用藥間血糖會(huì)有波動(dòng)，很難做到24小時(shí)有效控制血糖，故可以加用β－阻滯劑以強(qiáng)化效果，降低副作用。
為了克服第一代鈣離子拮抗劑的缺點(diǎn)，又開發(fā)了第三代鈣離子拮抗劑絡(luò)活喜。它的半衰期歷時(shí)35—50小時(shí)，不須要使用控釋或緩釋制劑，就可以做到每韓服用一次，24小時(shí)平穩(wěn)控制血糖；且它的效果不受病人腸道道功能和食物的影響，也可以和絕大多數(shù)抗生素一起服食，還可以掰成兩半服食。因?yàn)樗淖饔贸掷m(xù)時(shí)間很長，患者時(shí)常漏服一次不會(huì)導(dǎo)致血糖下降。
鈣劑與鈣離子拮抗劑不矛盾。實(shí)際上，這兩種抗生素聯(lián)合使用時(shí)，其作用不會(huì)互相抵消，能夠互相推動(dòng)。共原理如下：補(bǔ)鐵是為了糾正負(fù)鈣平衡，避免體內(nèi)的鈣代謝衰弱和骨鈣遺失，同時(shí)防止鈣鹽異常沉積在血管、軟組織內(nèi)，降低動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生。細(xì)胞膜上有專門的鈣離子通道，正常情況下，細(xì)胞外的鈣離子含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于細(xì)胞內(nèi)的鈣離子含量，這些含量梯度的維持主要靠的是鈣離子通道。一旦細(xì)胞膜上鈣離子通道調(diào)控失靈，大量鈣離子都會(huì)步入細(xì)胞內(nèi)，造成血管平滑肌收縮，血糖都會(huì)下降，甚至?xí)?dǎo)致心腹痛、心肌梗塞。鈣離子拮抗劑可通過拮抗鈣離子通過細(xì)胞膜步入細(xì)胞，進(jìn)而降低血管的收縮。適當(dāng)正確地使用鈣離子拮抗劑能及時(shí)關(guān)掉鈣離子通道，阻斷鈣離子的非正常內(nèi)流。臨床中常用的硝苯地平、氨氯地平、拉西地平等都是醫(yī)治高血糖的首選抗生素。因而，鈣劑與鈣離子拮抗劑均能起到保護(hù)心腦血管、預(yù)防和醫(yī)治高血糖的作用，二者同服并不矛盾。
老年高血糖病人在服食降糖藥的同時(shí)，服食鈣劑有助于減少血糖，可能與鈣劑可避免血清中去甲腎上腺素含量的下降有關(guān)。
3.細(xì)胞核糖鈣庫的工作
鈣訊號(hào)系統(tǒng)的衰弱與高血糖、心臟病、中風(fēng)、腫瘤、糖尿病等重大病癥密切相關(guān)。鈣離子作為鈣訊號(hào)系統(tǒng)的離子信使，在胞內(nèi)的含量必須遭到精確地調(diào)控，以達(dá)到訊號(hào)傳遞的忠實(shí)性和確切性。核糖是胞內(nèi)的重要鈣庫，其鈣水平偏低或過高就會(huì)導(dǎo)致鈣訊號(hào)衰弱，因而造成細(xì)胞生理功能異常和癌癥。
鈣庫釋放誘發(fā)的鈣通道（CRAC通道），在所有的激動(dòng)性和非激動(dòng)性細(xì)胞中廣泛存在。它與一系列重要的生理功能密切相關(guān)，如一種嚴(yán)重的免疫缺陷疾患（SCID），其細(xì)胞水平上表現(xiàn)為免疫T細(xì)胞的CRAC通道的缺陷。自從1992第一次用電生理的方式測(cè)量CRAC通道的存在后，至2005年應(yīng)用大規(guī)模的基因沉默技術(shù)，人們發(fā)覺CRAC通道激活的是兩種蛋白：定位在核糖上的STIM1蛋白和質(zhì)膜上的Orai1蛋白。這兩種蛋白是怎樣組裝成有功能的CRAC通道？
一個(gè)開放的CRAC通道是由4個(gè)Orai1蛋白和2個(gè)STIM1蛋白組成，它們?cè)诤颂氢}穩(wěn)態(tài)維持和鈣訊號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮著重要作用。然細(xì)胞怎么主動(dòng)應(yīng)對(duì)核糖鈣庫的鈣離子過載？
新近研究發(fā)覺，核糖上的跨膜蛋白TMCO1可感知偏低的鈣含量并產(chǎn)生具有鈣離子通道活性的四聚體，主動(dòng)地將核糖中過多的鈣離子排出，因而去除核糖鈣離子過載給細(xì)胞帶來的多種恐嚇。因而細(xì)胞可以通過TMCO1可逆地聚合/解聚，實(shí)時(shí)檢測(cè)并釋放核糖中過多的鈣離子以維持鈣庫鈣穩(wěn)態(tài)。這些核糖鈣離子過載激活的鈣通道被命名為CLAC通道。
鑒于鈣庫鈣穩(wěn)態(tài)失衡在阿爾茨海默氏癥和哮喘氏癥病理中的重要作用，CLAC通道有望成為這兩種癌癥的診治靶向。
小結(jié)：鈣離子從肝臟的攝取、到入血、到細(xì)胞外液、再到步入細(xì)胞、進(jìn)入核糖、再到鈣離子完成它的功能活動(dòng)之后被泵出，及骨質(zhì)的沉積、鈣的動(dòng)員，每一步驟都離不開機(jī)體能源供應(yīng)的支持。這些能源的供應(yīng)或則支持，其實(shí)是直接的，其實(shí)是間接的，都離不開物質(zhì)的氧化和乙酸化產(chǎn)能。為此維護(hù)細(xì)胞正常的機(jī)能和活動(dòng)，是我們臨床上永遠(yuǎn)都要銘記的東西。