148.Клета-мишень…

Клетки-мишени - это клетки, которые специфически взаимодействуют с гормонами с помощью специальных белков-рецепторов. Эти белки-рецепторы располагаются на наружной мембране клетки, или в цитоплазме, или на ядерной мембране и на других органеллах клетки.

Каждая клетка-мишень обладает наличием специфического рецептора к действию гормона, и часть рецепторов находится в мембране. Такой рецептор обладает стереоспецифичностью. У других клеток рецепторы расположены в цитоплазме – это цитозольные рецепторы, которые реагируют вместе с гормоном, проникающим внутрь клетки. Следовательно, рецепторы делятся на мембранные и цитозольные. Для того, чтобы клетка отреагировала на действие гормона необходимо образование вторичных посредников к действию гормонов. Это характерно для гормонов с мембранным типом рецепции.

Разрушение циклического АМФ происходит под действием фермента фосфодиэстеразы. Циклический ГМФ оказывает противоположное действие. При активации фосфолипазы C образуются вещества, которые способствуют накоплению внутри клетки ионизированного кальция. Кальций активирует протеинциназы, способствует мышечному сокращению. Диацилглицерол способствует превращению фосфолипидов мембраны в арахидоновую кислоту, которая является источником образования простагландинов и лейкотриенов.

Большинство рецепторов изучены недостаточно, потому что их выделение и очистка очень сложные, а содержание каждого вида рецепторов в клетках очень низкое. Но известно, что гормоны взаимодействуют со своими рецепторами физико-химическим путем. Между молекулой гормона и рецептором формируются электростатические и гидрофобные взаимодействия. При связывании рецептора с гормоном происходят конформационные изменения белка-рецептора и комплекс сигнальной молекулы с белком-рецептором активируется. В активном состоянии он может вызывать специфические внутриклеточные реакции в ответ на принятый сигнал.

В зависимости от строения гормона существуют два типа взаимодействия. Если молекула гормона липофильна, (например, стероидные гормоны), то она может проникать через липидный слой наружной мембраны клеток-мишеней. Если молекула имеет большие размеры или является полярной, то ее проникновение внутрь клетки невозможно. Поэтому для липофильных гормонов рецепторы находятся внутри клеток-мишеней, а для гидрофильных - рецепторы находятся в наружной мембране.

Для получения клеточного ответа на гормональный сигнал в случае гидрофильных молекул действует внутриклеточный механизм передачи сигнала. Это происходит с участием веществ, которых называют вторыми посредниками. Молекулы гормонов очень разнообразны по форме, а "вторые посредники" - нет.

Существует два главных способа передачи сигнала в клетки-мишени от сигнальных молекул с мембранным механизмом действия:

• аденилатциклазная (или гуанилатциклазная) системы;

• фосфоинозитидный механизм.

Механизмы передачи информации от гормонов внутри клеток-мишеней с помощью перечисленных посредников имеют общие черты:

• одним из этапов передачи сигнала является фосфорилирование белков;

• прекращение активации происходит в результате специальных механизмов, инициируемых самими участниками процессов, - существуют механизмы отрицательной обратной связи.

Гормоны являются основными гуморальными регуляторами физиологических функций организма, и в настоящее время хорошо известны их свойства, процессы биосинтеза и механизмы действия.

Для выполнения своих функций и поддержания гомеостаза автономная нервная система наряду с обычными нейронами содержит особые клетки, прием информации в которых осуществляется обычным путем, а ответы - эндокринным способом. Такие клетки называются трансдукторами.

К трансдукторам относят: 1) хромаффинные клетки мозгового слоя надпочечников, которые отвечают на холинэргический передатчик преганглионарного симпатического волокна выделением адреналина и норадреналина; 2) юкстагломерулярные клетки почки, которые отвечают на адренэргический передатчик постганглионарного симпатического волокна выделением в кровяное русло ренина; 3) нейроны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса, реагирующие на адренэргический, холинэргический и другие передатчики выделением вазопрессина и окситоцина; 4) нейроны ядер гипоталамуса, выделяющие в сосудистую систему факторы регуляции.

Первичные посредники

При передаче сигналов в клетке первичными посредниками являются химические соединения или физические факторы (квантсвета), способные активировать механизм передачи сигнала в клетке. По отношению к воспринимающей клетке первичные посредники являются экстраклеточными сигналами. Стоит отметить, что в качестве экстраклеточных стимулов могут выступать и молекулы в изобилии присутствующие внутри клетки, но находящиеся в норме в очень низкой концентрации в межклеточном пространстве (например,АТФилиглутамат). В зависимости от функций первичные посредники могут быть разделены на несколько групп:

• гормоны

• цитокины

• нейротрансмиттеры

• факторы роста

• хемокины

Рецепторы – особые белки, обеспечивающие получение клеткой сигнала от первичных посредников. Для этих белков первичные посредники являются лигандами.

Для обеспечения рецепторной функции молекулы белков должны отвечать ряду требований:

1. Обладать высокой избирательностью к лиганду;

2. Кинетикасвязываниялигандадолжна описываться кривой с насыщением, соответствующим состоянию полной занятости всех молекул рецепторов, число которых на мембране ограничено;

3. Рецепторы должны обладать тканевой специфичностью, отражающей наличие или отсутствие данных функций в клетках органа-мишени;

4. Связывание лиганда и его клеточный (физиологический) эффект должны быть обратимы, параметры сродства должны соответствовать физиологическим концентрациям лиганда.

Клеточные рецепторы делятся на следующие классы:

• мембранные

  • рецепторные тирозинкиназы

  • рецепторы, сопряжённые с G-белками

  • ионные каналы

• цитоплазматические

• ядерные

Мембранные рецепторы распознают крупные (например, инсулин) или гидрофильные (например, адреналин) сигнальные молекулы, которые не могут самостоятельно проникать в клетку. Небольшие гидрофобные сигнальные молекулы (например, трийодтиронин,стероидные гормоны, CO, NO) способны проникать в клетку за счётдиффузии. Рецепторы таких гормонов обычно являются растворимыми цитоплазматическими или ядерными белками. После связывания лиганда с рецептором информация об этом событии передаётся дальше по цепи и приводит к формированию первичного и вторичного клеточного ответа.

Механизмы активации рецепторов. Если внешняя сигнальная молекулавоздействует нарецепторыклеточной мембраны и активирует их, то последние передают полученную информацию на систему белковых компонентов мембраны, называемую каскадом передачи сигнала. Мембранные белки каскада передачи сигнала подразделяют на:

• белки-преобразователи, связанные с рецепторами

• ферменты-усилители, связанные с белками-преобразователями (активируютвторичные внутриклеточные посредники, переносящие информацию внутрь клетки).

Так действуют рецепторы, сопряженные с G-белками. Другие рецепторы (ионные каналы, рецепторы спротеинкиназнойактивностью) сами служат умножителями.

4.3.2. Вторичные посредники

Это низкомолекулярные вещества, которые образуются или высвобождаются в результате ферментативной активности одного из компонентов цепи передачи сигнала и способствуют его дальнейшей передаче и амплификации. Вторичные посредники характеризуются следующими свойствами: имеют небольшую молекулярную массу и с высокой скоростью диффундируютвцитоплазме; быстро расщепляются и быстро удаляются из цитоплазмы. Ко вторичным посредникам относятся:

• Ионы кальция(Ca2+);

• циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) и циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ)

• инозитолтрифосфат

• липофильные молекулы (например, диацилглицерол);

• оксид азота(NO) (эта молекула выступает и в роли первичного посредника, проникающего в клетку извне).

Иногда в клетке образуются и третичные посредники. Так, обычно ионы Ca2+ выступают в роли вторичного посредника, но при передаче сигнала с помощью инозитолтрифосфата (вторичный посредник) выделяющиеся при его участии из ЭПРионы Ca2+ служат третичным посредником.

Механизм передачи сигнала предполагает примерно следующую схему:

1. Взаимодействие внешнего агента (стимула) с клеточным рецептором,

2. Активация эффекторной молекулы, находящейся в мембране и отвечающей за генерацию вторичных посредников,

3. Образование вторичных посредников,

4. Активация посредниками белков-мишеней, вызывающих генерацию следующих посредников,

5. Исчезновение посредника.