ფიჭური კომუნიკაციის სხვადასხვა სახეობა

უჯრედულ უჯრედებში არსებულმა უჯრედებმა უნდა მიიღონ სპეციალიზებული როლები და უნდა იცოდნენ როდის უნდა განახორციელონ კონკრეტული საქმიანობა. უჯრედები კოორდინაციას უწევენ თავიანთ მოქმედებებს სხვადასხვა ტიპის ფიჭური კომუნიკაციის საშუალებით, ასევე მოუწოდა უჯრედის სიგნალიზაცია. ტიპიური უჯრედისის სიგნალები ქიმიური ხასიათისაა და მათი მიზანი ადგილობრივი ან ზოგადად ორგანიზმისთვის შეიძლება.

ფიჭური კომუნიკაცია არის მრავალსაფეხურიანი პროცესი, რომელიც მოიცავს შემდეგს:

• ქიმიური სიგნალის გაგზავნა.
• სიგნალის მიღება სამიზნე უჯრედის გარე მემბრანის რეცეპტორში.
  
• სიგნალის გადაცემა სამიზნე უჯრედის ინტერიერში.
• სამიზნე უჯრედის ქცევის შეცვლა.

ფიჭური კომუნიკაციის სხვადასხვა ტიპი ყველა ერთსა და იმავე ნაბიჯებს მიჰყვება, მაგრამ ერთმანეთისგან განასხვავებს სიგნალის პროცესის სიჩქარით და მანძილით, რომელზეც მოქმედებს. ნერვული უჯრედები სწრაფად, მაგრამ ადგილობრივად ახდენენ სიგნალს, ხოლო ჰორმონების გამომყოფი ჯირკვლები უფრო ნელა, მაგრამ მთელ ორგანიზმში მუშაობს.

სხვადასხვა ტიპის ფიჭური სიგნალიზაცია განვითარდა უჯრედის სხვადასხვა ფუნქციის სიჩქარისა და მანძილის მოთხოვნების გათვალისწინებით.

უჯრედები იყენებენ სხვადასხვა ტიპის სიგნალს, იმისდა მიხედვით, თუ კიდევ რომელი უჯრედების მიღწევა სურთ. უჯრედის კომუნიკაციის ოთხი ტიპია:

• პარაკრინული: სასიგნალო უჯრედი გამოყოფს ქიმიურ ნივთიერებას, რომელიც ადგილობრივი დიფუზიით ხდება სამიზნე უჯრედებში.
  
• ავტოკრინული: პარაკრინული სიგნალის მსგავსია, მაგრამ სამიზნე უჯრედი არის სასიგნალო უჯრედი. უჯრედი აგზავნის სიგნალებს ერთი უჯრედის მემბრანის ადგილიდან მეორეში.
• ენდოკრინული: ენდოკრინული სიგნალით წარმოიქმნება ჰორმონი, რომელიც მთელ ორგანიზმში მოძრაობს სისხლის მიმოქცევის სისტემის საშუალებით.
• სინაფსური: გამგზავნი და მიმღები უჯრედები ააშენეს სინაფსური სტრუქტურა, რაც ახდენს მათი უჯრედის მემბრანის მჭიდრო კონტაქტს სიგნალების ადვილად გაცვლისთვის.

უჯრედები ათავისუფლებენ ქიმიურ სიგნალებს, რათა სხვა უჯრედებმა აცნობონ რა მოქმედებებს იღებენ და ისინი იღებენ სიგნალებს, რომლებიც აცნობებს მათ ორგანიზმის სხვა უჯრედების მოქმედებას. ისეთი მოქმედებები, როგორიცაა უჯრედის დაყოფა, უჯრედების ზრდა, უჯრედების სიკვდილი და ცილების წარმოება კოორდინირდება სხვადასხვა ტიპის უჯრედული სიგნალის საშუალებით.

პარაკრინული სიგნალის დროს, უჯრედი გამოყოფს ქიმიკატს, რომელიც საბოლოოდ იწვევს სპეციფიკურ ცვლილებებს მეზობელი უჯრედების ქცევაში. წარმოშობილი უჯრედი აწარმოებს ქიმიურ სიგნალს, რომელიც დიფუზიას ახდენს ქსოვილის მახლობლად. ქიმიური ნივთიერება არ არის სტაბილური და უარესდება, თუ მას დიდი ხნის მანძილზე მოუწევს გავლა.

შედეგად, პარაკრინული სიგნალი გამოიყენება ადგილობრივი უჯრედული კომუნიკაცია.

ქიმიური ნივთიერება, რომელსაც უჯრედი აწარმოებს, მიმართულია სხვა სპეციფიკურ უჯრედებზე. მიზანმიმართულ უჯრედებს უჯრედის მემბრანებზე აქვთ რეცეპტორები გამოყოფილი ქიმიური ნივთიერებისთვის. არამიზნულ უჯრედებს არ აქვთ საჭირო რეცეპტორები და არ მოქმედებენ მათზე. საიდუმლო ქიმიური ნივთიერება ერთვის მიზნობრივი უჯრედების რეცეპტორებს და იწვევს რეაქციას უჯრედის შიგნით. რეაქცია გავლენას ახდენს უჯრედების მიზანმიმართულ ქცევაზე.

Მაგალითად, კანის უჯრედები იზრდებიან შრეებად, რომელთა ზედა ფენა მკვდარი უჯრედებისგან შედგება. განსხვავებული ქსოვილის უჯრედები კანის უჯრედების ქვედა ფენის ქვეშ მდებარეობს. ადგილობრივი უჯრედების სიგნალიზაცია უზრუნველყოფს კანის უჯრედების ცოდნას, რომელ ფენაში არიან განლაგებული და აქვთ თუ არა მათი დაყოფა მკვდარი უჯრედების შესაცვლელად.

პარაკრინული სიგნალი ასევე გამოიყენება შიგნით კომუნიკაციისთვის კუნთების ქსოვილი. კუნთში ნერვული უჯრედებიდან პარაკრინული ქიმიური სიგნალი იწვევს კუნთის უჯრედების შეკუმშვას, რაც საშუალებას იძლევა კუნთების მოძრაობა უფრო დიდ ორგანიზმში.

ავტოკრინული სიგნალი პარაკრინული სიგნალის მსგავსია, მაგრამ მოქმედებს უჯრედზე, რომელიც თავდაპირველად გამოყოფს სიგნალს. ორიგინალი უჯრედი აწარმოებს ქიმიურ სიგნალს, მაგრამ სიგნალის რეცეპტორები იმავე უჯრედზეა. შედეგად, უჯრედი ასტიმულირებს საკუთარ თავს ქცევის შეცვლაში.

მაგალითად, უჯრედს შეუძლია გამოყოს ქიმიური ნივთიერება, რომელიც ხელს უწყობს უჯრედების ზრდას. სიგნალი დიფუზირდება მთელ ადგილობრივ ქსოვილში, მაგრამ იპყრობს რეცეპტორებს წარმოშობის უჯრედზე. შემდეგ უჯრედს, რომელიც გამოყოფდა სიგნალს, სტიმულირდება უფრო მეტი ზრდისთვის.

ეს თვისება სასარგებლოა ემბრიონებში, სადაც ზრდა მნიშვნელოვანია, და ის ასევე ხელს უწყობს უჯრედების ეფექტურ დიფერენცირებას, როდესაც ავტოკრინული სიგნალი აძლიერებს უჯრედის იდენტურობას. ავტოკრინული თვითსტიმულაცია იშვიათია მოზრდილთა ჯანმრთელ ქსოვილებში, მაგრამ გვხვდება ზოგიერთ კიბოში.

ენდოკრინული სიგნალის დროს, წარმოშობილი უჯრედი გამოყოფს ჰორმონს, რომელიც სტაბილურია დიდ მანძილზე. ჰორმონი უჯრედის ქსოვილში გადადის კაპილარებში და მოძრაობს ორგანიზმის სისხლის მიმოქცევის სისტემაში.

ენდოკრინული ჰორმონები ვრცელდება მთელ სხეულში და სამიზნე უჯრედებში იმ ადგილებში, რომლებიც დაშორებულია სასიგნალო უჯრედისგან. მიზანმიმართულ უჯრედებს აქვთ ჰორმონის რეცეპტორები და რეცეპტორების გააქტიურებისას მათი ქცევა იცვლება.

მაგალითად, თირკმელზედა ჯირკვლის უჯრედები წარმოქმნიან ჰორმონს ადრენალინს, რაც იწვევს სხეულს „ბრძოლის ან ფრენის“ რეჟიმში. ჰორმონი მთელ სხეულში ვრცელდება სისხლში და იწვევს რეაქციებს მიზნობრივ უჯრედებში. Სისხლძარღვები იკუმშება კუნთების არტერიული წნევის გასაზრდელად, გული უფრო სწრაფად ტუმბოს და აქტიურდება ზოგიერთი ოფლიანი ჯირკვალი. მთელი ორგანიზმი მოთავსებულია დამატებითი დატვირთვისთვის მზაობაში.

ჰორმონი ყველგან ერთი და იგივეა, მაგრამ როდესაც ის იწვევს რეცეპტორებს უჯრედებზე, უჯრედები სხვადასხვაგვარად ცვლიან ქცევას.

როდესაც ორ უჯრედს უწყვეტად უწევს ფართო სიგნალის გაცვლა, აზრი აქვს სპეციალური საკომუნიკაციო სტრუქტურების შექმნას, რაც ხელს შეუწყობს ქიმიური სიგნალების გაცვლას. სინაფსი არის უჯრედის დაგრძელება, რომელიც ორი უჯრედის გარე უჯრედულ მემბრანებს ახლო მანძილთან მიაქვს. სინაფსის გასწვრივ სიგნალი ყოველთვის აკავშირებს მხოლოდ ორ უჯრედს, მაგრამ უჯრედს შეიძლება ერთდროულად ჰქონდეს ასეთი მჭიდრო კავშირი რამდენიმე უჯრედთან.

ქიმიური სიგნალები გამოდის სინაფსური უფსკრული მაშინვე იღებენ პარტნიორი უჯრედის რეცეპტორებს. ზოგიერთ უჯრედში უფსკრული იმდენად მცირეა, რომ უჯრედები ეფექტურად ეხება. ამ შემთხვევაში, ერთი უჯრედის გარე უჯრედულ მემბრანაზე ქიმიურ სიგნალებს შეუძლიათ უშუალოდ მეორე უჯრედის მემბრანის რეცეპტორების ჩართვა და კომუნიკაცია განსაკუთრებით სწრაფია.

ტიპიური სინაფსური კომუნიკაცია ხდება შორის ნეირონები ტვინში. ტვინის უჯრედები აშენებენ სინაფსებს, რომ დაამყარონ სასურველი კომუნიკაციის არხები ზოგიერთ მეზობელ უჯრედებთან. შემდეგ უჯრედებს შეუძლიათ განსაკუთრებით კარგად დაუკავშირდნენ თავიანთ სინაფსურ კომუნიკაციის პარტნიორებს, სწრაფად და ხშირად გაცვლიან ქიმიურ სიგნალებს.

ფიჭური საკომუნიკაციო სიგნალის გაგზავნა შედარებით სწორია, რადგან უჯრედი გამოყოფს ქიმიურ ნივთიერებას, ხოლო სიგნალი ნაწილდება მისი ტიპის მიხედვით. სიგნალის მიღება უფრო რთულია, რადგან სიგნალის ქიმიური ნივთიერება რჩება სამიზნე უჯრედის გარეთ. სანამ სიგნალი შეცვლის უჯრედის ქცევას, ის უნდა შევიდეს უჯრედში და გამოიწვიოს ცვლილება.

პირველ რიგში, სამიზნე უჯრედს უნდა ჰქონდეს ქიმიური სიგნალის შესაბამისი რეცეპტორები. რეცეპტორები წარმოადგენს უჯრედის ზედაპირზე არსებულ ქიმიკატებს, რომლებსაც შეუძლიათ დაერთონ გარკვეულ ქიმიურ სიგნალებს. როდესაც რეცეპტორი უკავშირდება ქიმიურ სიგნალს, ის გამოყოფს უჯრედის მემბრანის შიდა მხარეს.

შემდეგ ტრიგერი ჩართავს პროცესს სიგნალის გადაცემა რომელშიც გამომწვევი ქიმიური მიზანია უჯრედის ის ნაწილი, სადაც უნდა შეიცვალოს უჯრედის ქცევა.

უჯრედები იზრდება და იყოფა სხვა უჯრედებიდან სიგნალის შედეგად. ზრდის ასეთი სიგნალი უკავშირდება სამიზნე უჯრედის რეცეპტორებს და იწვევს უჯრედის შიგნით სიგნალის ტრანსდუქციას. ტრანსდუქციის ქიმიური ნივთიერება შედის უჯრედის ბირთვში და იწვევს უჯრედის ზრდის და შემდგომი უჯრედების დაყოფის დაწყებას.

გამტარებელი ქიმიური ნივთიერება ახდენს ზემოქმედებით გენის გამოხატვა. ის ააქტიურებს გენებს, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან უჯრედის დამატებითი ცილების წარმოებაზე, რომლებიც უჯრედს ზრდის და ანაწილებს. უჯრედი გამოხატავს გენების ახალ ნაკრებებს და ცვლის მის ქცევას მიღებული სიგნალის შესაბამისად.

უჯრედებს ასევე შეუძლიათ შეცვალონ თავიანთი ქცევა უჯრედის სიგნალების შესაბამისად, მათ მიერ წარმოებული ენერგიის რაოდენობის შეცვლით, მათ გამოყოფის ქიმიური ნივთიერებების შეცვლით ან უჯრედში ჩართვით. აპოპტოზი ან კონტროლირებადი უჯრედის სიკვდილი. ფიჭური კომუნიკაციის ციკლი იგივე რჩება, უჯრედები წარმოშობენ სიგნალებს, სამიზნე უჯრედები იღებენ მათ და სამიზნე უჯრედები ცვლიან ქცევას მიღებული სიგნალის შესაბამისად.