Različne vrste celične komunikacije

Celice v večceličnih organizmih morajo prevzeti posebne vloge in morajo vedeti, kdaj izvajati določene dejavnosti. Celice usklajujejo svoja dejanja prek različnih vrst celične komunikacije, imenovane tudi celična signalizacija. Tipični celični signali so kemične narave in so lahko usmerjeni lokalno ali na organizem na splošno.

Celična komunikacija je večstopenjski postopek, ki vključuje naslednje:

• Pošiljanje kemičnega signala.
• Sprejem signala na receptorju zunanje membrane ciljne celice.
  
• Prenos signala v notranjost ciljne celice.
• Spreminjanje vedenja ciljne celice.

Vse različne vrste celične komunikacije sledijo istim korakom, vendar se razlikujejo po hitrosti signalnega procesa in razdalji, na kateri deluje. Živčne celice signalizirajo hitro, vendar lokalno, medtem ko žleze, ki sproščajo hormone, delujejo počasneje, vendar v celotnem organizmu.

Različne vrste celične signalizacije so se razvile, da se upoštevajo zahteve glede hitrosti in razdalje za različne funkcije celic.

Celice uporabljajo različne vrste signalizacije, odvisno od tega, katere druge celice želijo doseči. Štiri vrste celične komunikacije so:

• Paracrine: Signalna celica izloča kemikalijo, ki se lokalno difundira v ciljne celice.
  
• Samodejno: Podobno kot pri parakrinem signaliziranju, vendar je ciljna celica signalna celica. Celica pošilja signale z enega območja celične membrane na drugo.
• Endokrini: Endokrina signalizacija proizvaja hormon, ki potuje po telesu prek krvnega obtoka.
• Synaptic: Pošiljateljske in sprejemne celice so zgradile sinaptično strukturo, ki njihove celične membrane tesno stika za enostavno izmenjavo signalov.

Celice sproščajo kemične signale, da druge celice vedo, kakšne ukrepe izvajajo, in prejmejo signale, ki jih obveščajo o dejavnostih drugih celic organizma. Dejanja, kot so delitev celic, rast celic, celična smrt in proizvodnja beljakovin se usklajuje z različnimi vrstami celične signalizacije.

Med parakrinim signaliziranjem celica izloča kemikalijo, ki sčasoma povzroči posebne spremembe v obnašanju sosednjih celic. Izvorna celica proizvaja kemični signal, ki se širi po celotnem tkivu v bližini. Kemikalija ni stabilna in se poslabša, če mora potovati na velike razdalje.

Kot rezultat se uporablja parakrina signalizacija za lokalna celična komunikacija.

Kemikalija, ki jo proizvaja celica, je usmerjena na druge specifične celice. Ciljne celice imajo na celičnih membranah receptorje za izločeno kemikalijo. Neciljne celice nimajo potrebnih receptorjev in nanje ne vplivajo. Izločena kemikalija se pritrdi na receptorje ciljnih celic in sproži reakcijo znotraj celice. Reakcija pa vpliva na ciljno vedenje celic.

Na primer kožne celice rastejo v plasteh z zgornjo plastjo, sestavljeno iz odmrlih celic. Celice drugačnega tkiva ležijo pod spodnjo plastjo kožnih celic. Lokalno celično signaliziranje zagotavlja, da kožne celice vedo, v kateri plasti se nahajajo in ali se morajo deliti, da nadomestijo odmrle celice.

Parakrina signalizacija se uporablja tudi za komunikacijo znotraj mišično tkivo. Parakrinski kemični signal iz živčnih celic v mišici povzroči mišično krčenje, kar omogoča gibanje mišic v večjem organizmu.

Avtokrina signalizacija je podobna parakrini, vendar deluje na celico, ki signal najprej izloči. Prvotna celica proizvaja kemični signal, vendar so receptorji za signal na isti celici. Posledično se celica spodbudi, da spremeni svoje vedenje.

Na primer, celica lahko izloča kemikalijo, ki spodbuja rast celic. Signal se širi po lokalnem tkivu, vendar ga receptorji na izvorni celici zajamejo. Celico, ki je oddajala signal, nato spodbudijo k večji rasti.

Ta lastnost je uporabna pri zarodkih, kjer je rast pomembna, in spodbuja tudi učinkovito diferenciacijo celic, ko avtokrina signalizacija krepi identiteto celice. Avtokritna samostimulacija je pri zdravih tkivih odraslih redka, vendar jo lahko najdemo pri nekaterih vrstah raka.

Pri endokrini signalizaciji izvorna celica izloča hormon, ki je stabilen na velike razdalje. Hormon se skozi celično tkivo razprši v kapilare in potuje skozi krvni obtok organizma.

Endokrini hormoni se širijo po telesu in ciljajo na celice na lokacijah, ki so oddaljene od signalne celice. Ciljne celice imajo receptorje za hormon in spremenijo svoje vedenje, ko se receptorji aktivirajo.

Na primer, celice v nadledvični žlezi proizvajajo hormon adrenalin, zaradi katerega telo preide v način »boj ali beg«. Hormon se v telesu širi v krvi in ​​povzroča reakcije v ciljnih celicah. Krvne žile stisnejo se, da zvišajo krvni tlak v mišicah, srce hitreje črpa in nekatere znojne žleze se aktivirajo. Celoten organizem je v stanju pripravljenosti za dodaten napor.

Hormon je povsod enak, toda ko sproži receptorje na celicah, celice spremenijo svoje vedenje na različne načine.

Kadar si morata dve celici neprestano izmenjevati obsežno signalizacijo, je smiselno zgraditi posebne komunikacijske strukture, ki olajšajo izmenjavo kemičnih signalov. The sinapsi je celični podaljšek, ki zunanje celične membrane dveh celic približa neposredni bližini. Signalizacija v sinapsi vedno poveže le dve celici, vendar ima celica lahko tako tesne povezave z več celicami hkrati.

Kemični signali, ki se sproščajo v sinaptična vrzel receptorji partnerskih celic takoj prevzamejo. Pri nekaterih celicah je vrzel tako majhna, da se celice učinkovito dotikajo. V tem primeru lahko kemični signali na zunanji celični membrani ene celice neposredno vključijo receptorje na membrani druge celice, komunikacija pa je še posebej hitra.

Tipična sinaptična komunikacija poteka med nevroni v možganih. Možganske celice gradijo sinapse, da vzpostavijo prednostne komunikacijske kanale z nekaterimi sosednjimi celicami. Celice lahko nato še posebej dobro komunicirajo s svojimi sinaptičnimi komunikacijskimi partnerji, hitro in pogosto izmenjujejo kemične signale.

Pošiljanje celičnega komunikacijskega signala je razmeroma enostavno, saj celica izloča kemikalijo, signal pa se porazdeli glede na vrsto. Sprejem signala je bolj zapleten, ker signalna kemikalija ostane zunaj ciljne celice. Preden signal lahko spremeni obnašanje celice, mora vstopiti v celico in sprožiti spremembo.

Najprej mora imeti ciljna celica receptorje, ki ustrezajo kemičnemu signalu. Receptorji so kemikalije na površini celice, ki se lahko vežejo na določene kemične signale. Ko se receptor veže na kemični signal, sprosti sprožilec na notranji strani celične membrane.

Sprožilec nato sproži postopek prenos signala pri katerem sprožena kemikalija cilja na del celice, kjer bi se moralo vedenje celice spremeniti.

Celice rastejo in se delijo kot posledica signalizacije iz drugih celic. Tak signal rasti se veže na ciljne celične receptorje in sproži prenos signala znotraj celice. Transdukcijska kemikalija vstopi v celično jedro in povzroči, da celica sproži rast in nadaljnjo delitev celic.

Transdukcijska kemikalija to doseže z vplivanjem izražanje genov. Aktivira gene, ki so odgovorni za proizvodnjo dodatnih celičnih beljakovin, zaradi katerih celica raste in se deli. Celica izrazi nov nabor genov in spremeni svoje vedenje v skladu s prejetim signalom.

Celice lahko spremenijo tudi svoje vedenje v skladu s celičnimi signali, tako da spremenijo količino energije, ki jo proizvajajo, spremenijo količino kemikalij, ki jih izločajo, ali vključijo v celico apoptoza ali nadzorovano celično smrt. Cikel celične komunikacije ostaja enak, saj celice oddajajo signale, ciljne celice jih sprejemajo in ciljne celice nato spreminjajo svoje vedenje glede na prejeti signal.