Physiology and Pathology of chloride transporters and channels in the nervous system

Physiology and Pathology of chloride transporters and channels in the nervous system pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Alvarez-leefmans, F. Javier (EDT)/ Delpire, Eric (EDT)
出品人:
页数:500
译者:
出版时间:2009-9
价格:1309.00元
装帧:
isbn号码:9780123743732
丛书系列:
图书标签:
  • 氯离子通道
  • 氯离子转运蛋白
  • 神经系统
  • 生理学
  • 病理学
  • 神经科学
  • 离子通道
  • 细胞生物学
  • 神经疾病
  • 膜转运蛋白
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具体描述

The importance of chloride ions in cell physiology has not been fully recognized until recently, in spite of the fact that chloride (Cl-), together with bicarbonate, is the most abundant free anion in animal cells, and performs or determines fundamental biological functions in all tissues. For many years it was thought that Cl- was distributed in thermodynamic equilibrium across the plasma membrane of most cells. Research carried out during the last couple of decades has led to a dramatic change in this simplistic view. We now know that most animal cells, neurons included, exhibit a non-equilibrium distribution of Cl- across their plasma membranes. Over the last 10 to 15 years, with the growth of molecular biology and the advent of new optical methods, an enormous amount of exciting new information has become available on the molecular structure and function of Cl- channels and carriers. In nerve cells, Cl- channels and carriers play key functional roles in GABA- and glycine-mediated synaptic inhibition, neuronal growth and development, extracellular potassium scavenging, sensory-transduction, neurotransmitter uptake and cell volume control. Disruption of Cl- homeostasis in neurons underlies pathological conditions such as epilepsy, deafness, imbalance, brain edema and ischemia, pain and neurogenic inflammation. This book is about how chloride ions are regulated and how they cross the plasma membrane of neurons. It spans from molecular structure and function of carriers and channels involved in Cl- transport to their role in various diseases.

* The first comprehensive book on the structure, molecular biology, cell physiology, and role in diseases of chloride transporters / channels in the nervous system in almost 20 years

* Chloride is the most abundant free anion in animal cells. THis book summarizes and integrates for the first time the important research of the past two decades that has shown that Cl- channels and carriers play key functional roles in GABA- and glycine-mediated synaptic inhibition, neuronal growth and development, extracellular potassium scavenging, sensory-transduction, neurotransmitter uptake and cell volume control.

* The first book that systematically discusses the result of disruption of Cl- homeostasis in neurons which underlies pathological conditions such as epilepsy, deafness, imbalance, brain edema and ischemia, pain and neurogenic inflammation.

* Spanning topics from molecular structure and function of carriers and channels involved in Cl- transport to their role in various diseases.

* Involves all of the leading researchers in the field.

* INcludes an extensive introductory section that covers basic thermodynamic and kinetics aspects of Cl- transport, as well as current methods for studying Cl- regulation, spanning from fluorescent dyes in single cells to knock-out models to make the book available for a growing population of graduate students and postdocs entering the field.

神经网络的隐秘信使:离子通道与转运蛋白的奥秘 本书将带领读者深入探索一个在神经系统中扮演着至关重要角色的庞大而精密的分子机器——离子通道与转运蛋白。它们如同神经网络中的精密调控阀门和信息传递者,负责精妙地控制着神经信号的产生、传递与整合,构成了我们思维、情感、运动乃至生命活动的基石。 第一部分:离子通道——神经信号的快速响应器 我们将从神经元最基本的功能——电信号的产生与传导入手,揭示各种电压门控离子通道(如钠通道、钾通道、钙通道)是如何在细胞膜内外离子浓度的差异以及跨膜电位的变化中,实现“门”的开启与关闭,从而引发动作电位的产生。读者将了解到,不同亚型的离子通道在触发、传导和终止神经冲动中扮演着何种独特的角色,以及它们失调可能导致的神经系统疾病。 接着,我们将聚焦于那些对特定化学信号做出响应的配体门控离子通道(如乙酰胆碱受体、谷氨酸受体、GABA受体)。这些通道是突触传递的核心,它们在神经递质与受体结合后,允许特定离子通透,从而在突触后神经元中产生兴奋性或抑制性信号。我们将深入剖析这些通道的结构、功能,以及它们在大脑学习、记忆、情绪调节等高级认知功能中的关键作用。 此外,我们还将探讨那些持续开放或受其他因素(如机械力、温度)调控的离子通道(如内向整流钾通道、瞬时受体电位(TRP)通道)。它们在维持静息膜电位、调控神经元兴奋性、感知环境变化等方面发挥着不容忽视的作用。 第二部分:离子转运蛋白——维持细胞内外环境的守护者 如果说离子通道负责瞬时的离子流动,那么离子转运蛋白则如同细胞的“吸尘器”与“泵”,负责维持细胞内外离子浓度梯度的稳定,为离子通道的正常工作提供必需的条件,并参与能量的储存与利用。 本书将详述多种重要的离子转运蛋白家族。我们将重点介绍ATP酶类转运蛋白,特别是钠钾泵(Na+/K+-ATPase),它是维持细胞膜两侧钠、钾离子浓度梯度的主要力量,其耗能的工作模式是维持神经元静息电位和后续电活动的基础。同时,我们也将探讨钙泵(如SERCA泵)在肌浆网/内质网钙稳态中的作用,以及质子泵在酸碱平衡中的贡献。 接着,我们将深入研究协同转运蛋白(cotransporters)。这些蛋白质利用已存在的离子浓度梯度(通常是由ATP驱动的泵建立的)来驱动另一种物质跨膜运输,实现物质的“搭便车”运输。例如,我们将探讨氯化物转运蛋白(如NKCC1、KCC2)在神经元兴奋性调控中的关键作用,它们如何通过改变细胞内氯离子的浓度,影响GABAergic信号的极性,从而影响神经发育和功能。我们还会介绍其他重要的协同转运蛋白,如钠-葡萄氨糖协同转运蛋白(SGLTs)和钠-氨基酸协同转运蛋白(Na-amino acid cotransporters),它们在神经系统中扮演的特定角色。 最后,我们将审视离子交换蛋白(exchangers)。这类转运蛋白通过一个离子的流出来驱动另一个离子的流入,实现电中性的离子交换。我们将重点关注钠-钙交换蛋白(NCX)在钙稳态中的作用,以及其他在神经递质再摄取和细胞信号传导中发挥作用的交换蛋白。 第三部分:协同作用与疾病机制 本书的最后一部分将强调离子通道与转运蛋白并非孤立存在,而是通过复杂的网络相互作用,共同精细调控着神经元的活动。我们将探讨它们在突触可塑性、神经发育、神经炎症、疼痛感知等过程中的协同作用。 更重要的是,我们将审视当这些分子机器发生功能障碍时,所产生的广泛而严重的神经系统疾病。从癫痫、偏头痛、阿尔茨海默病、帕金森病,到情绪障碍、精神分裂症,乃至神经痛,书中将揭示不同离子通道和转运蛋白的突变或表达异常,是如何直接或间接导致这些疾病的发生和发展。 通过对离子通道与转运蛋白及其相关疾病的深入剖析,本书旨在为研究人员、临床医生以及对神经科学感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角,理解生命活动的“电”之源泉,并为开发新的诊断和治疗策略奠定坚实的理论基础。

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我对这本书的整体印象是,它极其强调功能与结构之间的耦合关系,并且毫不避讳地探讨了许多尚未完全解决的科学难题。不同于某些只关注“是什么”的综述性著作,此书更侧重于“为什么”和“如何”——为什么特定的氯离子通道突变会导致严重的神经退行性疾病,以及这些转运机制是如何在发育过程中被精确调控的。书中对病理生理学的讨论尤为深刻,通过详尽的案例分析,展示了微小的离子流失衡如何引发癫痫、疼痛或神经精神障碍的连锁反应。阅读过程中,我常常需要停下来,反复对照图表,试图完全理解那些复杂的分子动力学描述。这种阅读体验是挑战性的,但收获是巨大的。它迫使我重新审视过去习以为常的神经元兴奋性概念,认识到氯离子梯度远非静止的背景参数,而是活跃的、时刻参与信息编码和记忆巩固的动态参与者。对于临床神经科学家而言,这本书无疑是一份及时的、基于机制的知识更新。

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这本书的叙事风格是极其严谨且具有高度学术性的,它精准地把握住了氯离子生物学研究的前沿脉搏。从分子层面解析氯离子通道的晶体结构,到细胞层面探讨其与GABA受体或NMDA受体的互作动力学,再到器官层面分析其对整个皮层网络同步性的影响,这种跨尺度的整合能力是本书的一大亮点。我特别欣赏作者在处理“争议性”研究结果时的审慎态度,他们不会武断地下结论,而是公正地呈现不同实验体系下的矛盾数据,引导读者独立思考。此外,书中对新技术(如光遗传学、高通量测序)在揭示氯离子转运新机制中的应用进行了相当篇幅的介绍,这使得内容具有极强的时效性。对于研究生而言,这本书提供的不仅仅是知识,更是一种严谨的科学研究范式——即如何通过多角度的验证来构建一个可靠的生物学模型。它不是轻松的读物,而是需要投入大量精力的智力投资。

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这部厚重的专著初窥门径,便觉其内容之广博与精深令人侧目。作者似乎并未满足于对基本生理机制的罗列,而是深入挖掘了氯离子转运体和离子通道在神经系统复杂功能网络中的关键作用。书中对跨膜电位调控、兴奋性/抑制性神经传递平衡的微妙机制进行了细致入微的剖析,读起来如同在迷宫中寻觅正确的路径,每一步都充满了对生物电生理学新认知的惊喜。尤其值得称道的是,它不仅仅停留在理论层面,大量的实验数据和前沿的研究成果被巧妙地融入叙述之中,使得抽象的概念变得具体可感。例如,对于特定转运蛋白亚型的空间分布及其在不同神经元亚群中的功能特异性,阐述得淋漓尽致。我感觉这不仅仅是一本教科书,更像是一份详尽的、经过时间沉淀的“研究工具箱”,为那些希望在神经科学领域深耕的学者提供了坚实的理论基石和广阔的思考空间。它迫使读者跳出传统的电生理学框架,以更动态、更立体的视角去审视氯离子在维持中枢和外周神经系统稳态中的核心地位。

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这本书的编排结构显示出作者对该领域历史脉络的深刻理解。它并非简单地堆砌最新发现,而是巧妙地将历史上的经典实验发现与当前的分子生物学突破穿插叙述。这种“纵向发展”的叙事方式,让读者能够清晰地看到科学认知是如何一步步修正和深化的。例如,对囊性纤维化跨膜电导调节因子(CFTR)在非典型部位(如突触前膜)功能的研究,被置于其经典肺部病理学的背景之下进行讨论,极大地拓宽了我们对CFTR在神经系统中潜在角色的想象空间。对于寻求跨学科知识的读者来说,这本书提供了极佳的桥梁,它既能满足分子生物学家的精确度要求,又能满足系统神经科学家的功能性需求。总体而言,这是一部结构严谨、信息密度极高、且极具启发性的学术巨著,它无疑将成为未来十年内该领域研究人员案头的必备参考书。

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阅读体验上,这本书给我带来了一种“抽丝剥茧”的畅快感,尤其是在氯离子平衡与细胞体积调节之间的关联描述部分。作者似乎深谙如何将复杂的生化信号通路转化为清晰的逻辑流程图。不同于许多依赖于大量抽象定义的书籍,此书的每一章都仿佛在讲述一个精心构建的故事,主角是那些看似不起眼的氯离子通道蛋白。他们如何响应pH值、磷酸化状态,甚至细胞内钙离子浓度的微小变化,进而影响神经元的“开”与“关”。书中对肾脏和中枢神经系统氯离子转运体的比较分析也极具洞察力,展示了跨组织的功能保守性与适应性进化。我感觉,这本书成功地将过去分散在各个专业期刊中的碎片化信息系统地整合起来,形成了一个关于氯离子生物学的完整生态系统视图。这对于理解中风后神经元损伤或慢性疼痛信号的维持机制,提供了无可替代的深度视角。

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