Különböző típusú celluláris kommunikáció

A többsejtű organizmusokban lévő sejteknek speciális szerepeket kell vállalniuk, és tudniuk kell, hogy mikor végezhetnek konkrét tevékenységeket. A sejtek különböző típusú, más néven ismert celluláris kommunikáció révén koordinálják tevékenységüket sejtjelzés. A tipikus sejtszignálok kémiai jellegűek, és lokálisan vagy a szervezet számára általában megcélozhatók.

A celluláris kommunikáció egy többlépcsős folyamat, amely a következőket tartalmazza:

• A kémiai jel küldése.
• A jel vétele a célsejt külső membránreceptoránál.
  
• A jel továbbítása a célsejt belsejébe.
• A célsejt viselkedésének megváltoztatása.

A cellás kommunikáció különböző típusai mind ugyanazokat a lépéseket követik, de megkülönböztetik egymást a jelzési folyamat sebességével és a megtett távolsággal. Az idegsejtek gyorsan, de lokálisan jeleznek, míg a hormonokat felszabadító mirigyek lassabban, de az egész szervezetben működnek.

A cellás jelzés különféle típusai úgy alakultak ki, hogy figyelembe vegyék a különféle sejtfunkciók sebesség- és távolságigényét.

A sejtek különböző típusú jelzéseket használnak, attól függően, hogy melyik másik sejtet akarják elérni. A sejtkommunikáció négy típusa:

• Parakrin: A jelző sejt kiválaszt egy vegyszert, amely lokálisan diffundál a célsejtekhez.
  
• Autokrin: Hasonló a parakrin jelzéshez, de a célsejt a jelző sejt. A sejt jeleket küld az egyik sejtmembrán területéről a másikra.
• Endokrin: Az endokrin jelátvitel olyan hormont termel, amely a keringési rendszeren keresztül az egész szervezetben eljut.
• Szinaptikus: A küldő és a fogadó sejtek szinaptikus struktúrát hoztak létre, amelyek sejtmembránjaikat szoros érintkezésbe hozzák a jelek egyszerű cseréje érdekében.

A sejtek kémiai jeleket bocsátanak ki, hogy más sejtek tudják, milyen intézkedéseket tesznek, és olyan jeleket kapnak, amelyek tájékoztatják őket más organizmus sejtek tevékenységéről. Olyan tevékenységek, mint sejtosztódás, a sejtnövekedés, a sejthalál és a fehérjék termelése koordinálódik a sejttípusok különböző típusai révén.

A parakrin jelátvitel során egy sejt kiválaszt egy vegyszert, amely végül specifikus változásokat okoz a szomszédos sejtek viselkedésében. A kiinduló sejt létrehozza a kémiai jelet, amely a közeli szövetben diffundál. A vegyszer nem stabil és romlik, ha nagy távolságokat kell megtennie.

Ennek eredményeként a parakrin jelátvitelt alkalmazzák helyi sejt kommunikáció.

A sejt által termelt vegyi anyag más specifikus sejtekre irányul. A megcélzott sejtek sejtmembránjain receptorok vannak a szekretált vegyi anyagra. A nem megcélzott sejtek nem rendelkeznek a szükséges receptorokkal, és nem befolyásolják őket. A kiválasztott vegyi anyag a megcélzott sejtek receptoraihoz kapcsolódik, és reakciót vált ki a sejt belsejében. A reakció viszont befolyásolja a sejtek célzott viselkedését.

Például, bőrsejtek rétegenként nőnek, a felső réteg pedig elhalt sejtekből áll. Különböző szövetű sejtek fekszenek a bőrsejtek alsó rétege alatt. A helyi sejtjelzés biztosítja, hogy a bőrsejtek tudják, melyik rétegben helyezkednek el, és el kell-e osztódniuk az elhalt sejtek pótlásához.

A parakrin jelátvitelt a belső kommunikációra is használják izomszövet. Az izom idegsejtjeinek parakrin kémiai szignálja összehúzza az izomsejteket, lehetővé téve az izmok mozgását a nagyobb organizmusban.

Az autokrin szignálozás hasonló a parakrin szignálhoz, de arra a sejtre hat, amely kezdetben szekretálja a jelet. Az eredeti sejt kémiai jelet produkál, de a jel receptorai ugyanazon a cellán vannak. Ennek eredményeként a sejt stimulálja magát viselkedésének megváltoztatására.

Például egy sejt kiválaszthat egy olyan vegyszert, amely elősegíti a sejtek növekedését. A jel a helyi szövetben diffundál, de a kiinduló sejt receptorai elkapják. A jelet szekretáló sejtet ezután arra ösztönözzük, hogy nagyobb növekedésben vegyen részt.

Ez a funkció hasznos azokban az embriókban, ahol a növekedés fontos, és elősegíti a hatékony sejtdifferenciálódást is, amikor az autokrin jelátvitel megerősíti a sejt azonosságát. Az autokrin önstimuláció ritka a felnőtt egészséges szövetekben, de megtalálható egyes rákos megbetegedésekben.

Az endokrin jelátvitel során a kiinduló sejt nagy távolságokon stabil hormont választ ki. A hormon a sejtszöveten keresztül kapillárisokká diffundál és a szervezet keringési rendszerén keresztül halad.

Az endokrin hormonok az egész testben elterjednek, és a célsejteket olyan helyeken terjesztik, amelyek távol vannak a jelző sejttől. A megcélzott sejtek rendelkeznek a hormon receptorával, és megváltoztatják viselkedésüket, amikor a receptorok aktiválódnak.

Például a mellékvese sejtjei az adrenalin hormont termelik, ami a test "harc vagy menekülés" módba lép. A hormon a testben elterjed a vérben, és reakciókat vált ki a megcélzott sejtekben. Véredény összehúzódik, hogy növelje az izmok vérnyomását, a szív gyorsabban pumpál, és néhány verejtékmirigy aktiválódik. Az egész szervezet készenléti állapotba kerül az extra erőfeszítésekre.

A hormon mindenütt ugyanaz, de amikor beindítja a sejtek receptorait, a sejtek különböző módon változtatják meg viselkedésüket.

Amikor két cellának folyamatosan kiterjedt jelátváltást kell folytatnia, célszerű speciális kommunikációs struktúrákat kiépíteni a kémiai jelek cseréjének megkönnyítése érdekében. A Szinapszis egy sejthosszabbítás, amely két sejt külső sejtmembránját közel hozza egymáshoz. A szinapszison keresztüli jelzés mindig csak két cellát köt össze, de egy cellának egyszerre több cellával lehet ilyen szoros kapcsolata.

A kémiai jelek felszabadulnak a szinaptikus rés azonnal felveszik a partner sejt receptorok. Néhány sejt esetében a rés olyan kicsi, hogy a sejtek hatékonyan érintkeznek. Ebben az esetben az egyik sejt külső sejtmembránján lévő kémiai jelek közvetlenül megköthetik a másik sejt membránján lévő receptorokat, és a kommunikáció különösen gyors.

Tipikus szinaptikus kommunikáció zajlik között idegsejtek az agyban. Az agysejtek szinapszist építenek, hogy előnyös kommunikációs csatornákat hozzanak létre néhány szomszédos sejtrel. A sejtek ezután különösen jól kommunikálhatnak szinaptikus kommunikációs partnereikkel, gyorsan és gyakran cserélhetik a kémiai jeleket.

A sejtkommunikációs jel küldése viszonylag egyenes előre, mivel a sejt kiválasztja a vegyi anyagot, és a jel típusának megfelelően oszlik el. A jel vétele bonyolultabb, mert a jelkémiai anyag a célcellán kívül marad. Mielőtt a jel megváltoztathatja a cella viselkedését, be kell lépnie a cellába, és be kell váltania a változást.

Először is, a célsejtnek rendelkeznie kell a kémiai jelnek megfelelő receptorokkal. A receptorok a sejt felszínén található kémiai anyagok, amelyek képesek megkötődni bizonyos kémiai jelekhez. Amikor egy receptor kémiai jelhez kötődik, egy triggert szabadít fel a sejtmembrán belsejében.

A kiváltó ekkor bekapcsolja a folyamatot jelátvitel amelyben a kiváltott kémiai anyag megcélozza a sejt egy részét, ahol a sejt viselkedésének meg kell változnia.

A sejtek növekednek és osztódnak a más sejtekből történő jelzés eredményeként. Egy ilyen növekedési jel kötődik a célsejt receptorokhoz, és jeltranszdukciót vált ki a sejt belsejében. A transzdukciós vegyi anyag bejut a sejtmagba, és a sejt növekedését és az azt követő sejtosztódást indítja el.

A transzdukciós vegyi anyag ezt befolyásolással éri el génexpresszió. Aktiválja azokat a géneket, amelyek felelősek további sejtfehérjék termeléséért, amelyek a sejt növekedését és osztódását okozzák. A sejt új génkészletet fejez ki, és a kapott jelnek megfelelően megváltoztatja viselkedését.

A sejtek a sejtjelek szerint is megváltoztathatják viselkedésüket azáltal, hogy megváltoztatják az általuk termelt energia mennyiségét, megváltoztatják a kiválasztott vegyi anyagok mennyiségét vagy bekapcsolódnak a sejtekbe. apoptózis vagy kontrollált sejthalál. A sejtkommunikációs ciklus változatlan marad, a sejtek szignálokat indítanak, a célsejtek befogadják őket és a célsejtek ezután megváltoztatják viselkedésüket a kapott jelnek megfelelően.