Olika typer av mobilkommunikation

Celler i flercelliga organismer måste anta specialiserade roller och måste veta när de ska utföra specifika aktiviteter. Celler samordnar sina åtgärder genom olika typer av cellulär kommunikation, även kallad cell signalering. Typiska cellsignaler är kemiska till sin natur och kan riktas lokalt eller för organismen i allmänhet.

Mobilkommunikation är en flerstegsprocess som inkluderar följande:

• Skickar den kemiska signalen.
• Ta emot signalen vid målcellens yttre membranreceptor.
  
• Vidarebefordra signalen till målcellens inre.
• Ändra målcellens beteende.

De olika typerna av cellulär kommunikation följer alla samma steg men skiljer sig åt genom signalprocessens hastighet och avståndet som den verkar på. Nervceller signalerar snabbt men lokalt medan körtlar som frigör hormoner fungerar långsammare men genom hela organismen.

De olika typerna av cellulär signalering har utvecklats för att ta hänsyn till hastighet och avståndskrav för olika cellfunktioner.

Celler använder olika typer av signalering beroende på vilka andra celler de vill nå. De fyra typerna av cellkommunikation är:

• Parakrin: Signalcellen utsöndrar en kemikalie som diffunderar lokalt till målceller.
  
• Autokrin: Liknar parakrin signalering, men målcellen är signalcellen. Cellen skickar signaler från ett cellmembranområde till ett annat.
• Endokrin: Endokrin signalering producerar ett hormon som färdas genom organismen via cirkulationssystemet.
• Synaptisk: De sändande och mottagande cellerna har byggt en synaptisk struktur som ger deras cellmembran nära kontakt för enkelt utbyte av signaler.

Celler släpper ut kemiska signaler för att låta andra celler veta vilka åtgärder de vidtar, och de tar emot signaler som informerar dem om aktiviteterna i andra organismceller. Åtgärder som celldelning, celltillväxt, celldöd och produktion av proteiner koordineras genom olika typer av cellsignalering.

Under parakrin signalering utsöndrar en cell en kemikalie som så småningom orsakar specifika förändringar i granncellernas beteende. Den ursprungliga cellen producerar den kemiska signalen som diffunderar i vävnaden i närheten. Kemikalien är inte stabil och försämras om den måste färdas långa sträckor.

Som ett resultat används parakrinsignalering för lokal cellkommunikation.

Den kemikalie som cellen producerar riktas mot andra specifika celler. De riktade cellerna har receptorer på sina cellmembran för den utsöndrade kemikalien. Icke-riktade celler har inte de receptorer som krävs och påverkas inte. Den utsöndrade kemikalien fäster sig på receptorerna hos riktade celler och utlöser en reaktion inuti cellen. Reaktionen påverkar i sin tur riktat cellbeteende.

Till exempel, hudceller växa i lager med det övre lagret som består av döda celler. Celler av en annan vävnad ligger under det nedre lagret av hudceller. Lokal cellsignalering säkerställer att hudcellerna vet i vilket lager de är placerade och om de måste dela sig för att ersätta döda celler.

Parakrin signalering används också för att kommunicera inuti muskelvävnad. En parakrin kemisk signal från nervcellerna i muskeln får muskelcellerna att dra ihop sig, vilket möjliggör muskelrörelse i den större organismen.

Autokrin signalering liknar parakrin signalering men verkar på cellen som initialt utsöndrar signalen. Den ursprungliga cellen producerar en kemisk signal, men receptorerna för signalen finns på samma cell. Som ett resultat stimulerar cellen sig själv att ändra sitt beteende.

Till exempel kan en cell utsöndra en kemikalie som främjar celltillväxt. Signalen sprids genom den lokala vävnaden men fångas upp av receptorer på den ursprungliga cellen. Cellen som utsöndrade signalen stimuleras sedan att delta i mer tillväxt.

Denna funktion är användbar i embryon där tillväxt är viktig, och den främjar också effektiv celldifferentiering, när autokrin signalering förstärker cellens identitet. Autokrin självstimulering är sällsynt i vuxen frisk vävnad men kan hittas i vissa cancerformer.

Vid endokrin signal utsöndrar den ursprungliga cellen ett hormon som är stabilt över långa avstånd. Hormonet diffunderar genom cellvävnaden till kapillärer och färdas genom organismens cirkulationssystem.

Endokrina hormoner sprids över hela kroppen och målcellerna på platser som ligger på avstånd från signalcellen. De riktade cellerna har receptorer för hormonet och förändrar deras beteende när receptorerna aktiveras.

Exempelvis producerar celler i binjurarna hormonet adrenalin, vilket får kroppen att gå in i "fight or flight" -läget. Hormonet sprids över hela kroppen i blodet och orsakar reaktioner i riktade celler. Blodkärl samlas för att öka blodtrycket för musklerna, hjärtat pumpar snabbare och vissa svettkörtlar aktiveras. Hela organismen placeras i ett beredskapstillstånd för extra ansträngning.

Hormonet är detsamma överallt, men när det utlöser receptorer på celler förändrar cellerna sina beteenden på olika sätt.

När två celler kontinuerligt måste utbyta omfattande signalering är det vettigt att bygga speciella kommunikationsstrukturer för att underlätta utbytet av kemiska signaler. De synaps är en cellförlängning som tar de yttre cellmembranen i två celler i närheten. Signaleringen över en synaps länkar alltid bara två celler, men en cell kan ha så nära associering med flera celler samtidigt.

Kemiska signaler släpps ut i synaptiskt gap tas omedelbart upp av partnercellreceptorerna. För vissa celler är klyftan så liten att cellerna effektivt berör. I så fall kan kemiska signaler på den ena cellens yttre cellmembran direkt ingripa med receptorer på membranet i den andra cellen, och kommunikationen är särskilt snabb.

Typisk synaptisk kommunikation äger rum mellan neuroner i hjärnan. Hjärncellerna konstruerar synapser för att skapa föredragna kommunikationskanaler med vissa närliggande celler. Cellerna kan då kommunicera särskilt bra med sina synaptiska kommunikationspartners och utbyta kemiska signaler snabbt och ofta.

Att skicka en cellulär kommunikationssignal är relativt rakt framåt eftersom cellen utsöndrar kemikalien och signalen distribueras enligt dess typ. Att ta emot en signal är mer komplicerat eftersom signalkemikalien förblir utanför målcellen. Innan signalen kan ändra cellbeteendet måste den gå in i cellen och utlösa ändringen.

Först måste målcellen ha receptorer som motsvarar den kemiska signalen. Receptorerna är kemikalier på ytan av cellen som kan binda till vissa kemiska signaler. När en receptor binder till en kemisk signal släpper den ut en trigger på insidan av cellmembranet.

Utlösaren engagerar sedan en process av signaltransduktion där den utlösta kemikalien riktar sig mot en del av cellen där cellens beteende ska förändras.

Celler växer och delar sig som ett resultat av signalering från andra celler. En sådan tillväxtsignal binder till målcellreceptorerna och utlöser en signaltransduktion inuti cellen. Transduktionskemikalien kommer in i cellkärnan och får cellen att initiera tillväxt och efterföljande celldelning.

Transduktionskemikalien åstadkommer detta genom att påverka genexpression. Det aktiverar generna som är ansvariga för produktionen av ytterligare cellproteiner som får cellen att växa och dela sig. Cellen uttrycker en ny uppsättning gener och ändrar sitt beteende enligt den signal som mottogs.

Celler kan också ändra sitt beteende enligt cellsignaler genom att ändra mängden energi de producerar, ändra mängden kemikalier de utsöndrar eller engagera sig i celler apoptos eller kontrollerad celldöd. Den cellulära kommunikationscykeln förblir densamma, med celler som kommer från signaler, målceller tar emot dem och målceller ändrar sedan sitt beteende enligt den mottagna signalen.