Клетъчното сигнализиране (cell signaling) представлява система от сигнали (информационни), които позволяват клетките на многоклетъчния организъм, какъвто е човека, да комуникират помежду си и координират своята дейност, за да запазят цялостта и оптималното му състояние.
Стотиците сигнални молекули, които се продуцират от клетките, могат да се секретират чрез екзоцитоза, да преминават клетъчната мембрана, чрез дифузия или могат да останат плътно свързани с клетъчната мембрана на съответната клетка.
Тези сигнални молекули са представени от протеини, аминокиселини, нуклеотиди, стероиди, производни на мастните киселини и даже разтворени газове, като азотен и въглероден оксид. Независимо от природата на сигналните молекули те се свързват обикновено със специални рецептори (клетъчни рецептори) намиращи се в прицелните (target cell).
В резултат на това взаимодействие се осъществява каскада от вътреклетъчни реакции, променящи състоянието на клетката. Екстрацелуларните сигнални молекули се наричат лиганди (лат. ligare – свързвам). Друг начин на междуклетъчно сигнализиране се осъществява посредством цепковидните контакти (gap junctions).
Сигналните молекули могат да действат на по-голямо или по-малко разстояние от произвеждащата ги клетка. При паракринната сигнализация прицелните клетки (т.нар. таргетни) се намират в непосредствена близост. Между нервните клетки, както и между нервните влакна и напречнонабраздените скелетномускулни клетки се образуват специализирани контакти – синапси, при които сигналните молекули се наричат медиатори или трансмитери.
При ендокринната сигнализация, ендокринните клетки отделят сигнални молекули наречени хормони, които посредством кръвният ток се пренасят на голямо разстояние до таргетните клетки. В някои случаи клетките могат да изпращат сигнални молекули до самите себе си или до клетки от същия вид – автокринна сигнализация.
Редица растежни фактори действат по този начин на сигнализация. Ейкозаноидите са сигнални молекули, които често участват в автокринния начин на сигнализация. Те са производни на мастните киселини, които се освобождават от клетъчните мембрани в междуклетъчното пространство, където се разграждат от ензими. При един друг начин на междуклетъчна сигнализация мембраносвързаните протеини от една клетка взаимодействат директно с рецепторите на съседна клетка.
Същесвуват 3 класа мембранни рецептори
1. Мембранни рецептори свързани с йонен канал са всъщност трансмитерно повлияваните йонни канали намиращи се по мембраната на възбудимите клетки.
2. Свързаните G протеин мембранни рецептори регулират индиректно активността на други мембранносвързани таргетни протеини (ензими или йонни канали). Взаимодействието между рецептора и таргетния протеин се осъществява посредством G protein (тримерен ГТФ-свързващ регулаторен протеин).
3. Ензим-свързани мембранни рецептори – са лиганд-свързващата част, а цитоплазмената част има ензимна активност или е директно свързана с ензим. И точно тук ще обърна малко по-голямо внимание на тази група мембранни рецептори.
Същесвтуват няколко класа такива рецептрои: рецептор гуанилил циклаза и такива от групата на киназите (рецептор тирозин киназа, тирозин-киназа-свързан-рецептор, рецептор серин/треонин киназа) и рецептор тирозин фосфатази. Рецепторите за повечето растежни фактори, които са протеини, са трансмембранни тирозин-специфични кинази. Такива са рецепторите за нервнорастежния фактор (nerve growth factor – NGF), ендотелиален растежен фактор (vascular endothelial growth factor – VEGF), фибробластните растежни фактори (fibroblast growth factor – FGFs), хепатоцитния растежен фактор (hepatocyte growth factor – HGF), инсулин и инсулиноподобен растежен фактор-1 (insulin, insulinlike growth factor-1), отделеният от тромбоцитите растежен фактор (platelet-derived growth factor – PDGF) и стимулиращия макрофаго-колониален фактор (macrophage colony stimulating factor – M-CSF).
Клетките се делят обикновено, когато се стимулират от растежните фактори, които се произвеждат от други клетки и се свързват със съответните споменати рецептори. Растежните фактори включват каскади от вътреклетъчни сигнали (виждате и по диаграмата). След свързване на тези фактори с техните рецептори се активират редица фосфорилирани процеси, които водят до промяна в генната експресия. Гените, които се активират от растежните фактори са две основни групи:
- гени на ранния отговор (early-response genes), които се индуцират за около 15 минути;
- гени на закъснелия отговор (delayed-resposne genes) индуцирани за след 60 минути;
Виждате сами, че процесите в клетката не са никак малко и всички те зависят от самото клетъчно сигнализиране. Всякакви желания за бързи и ефективни фитнес и уелнес резултати са наивни, защото клетката има свои механизми (и време за тяхното осъществяване) и ние не трябва да прибързваме наивно с процеса, заради едното ни наше желание. Винаги трябва да се съобразяваме с клетъчните „закони“, защото за да променим визията си и подобрим здравето си, трябва да се съобразим с клетъчните механизми и тяхната скорост и осъществяване.
Обратно към раздел „Анатомия и физиология“.
