Το Ενδοκρινικό Σύστημα των Οργανισμών. Μέρος πρώτο: Μηχανισμοί των κυττάρων για την μεταξύ τους επικοινωνία. Αντίστοιχοι μηχανισμοί για φωτόνια, θερμότητα, μηχανικά σήματα και μικροβιακούς παράγοντες

της Δήμητρας Σπανού καθηγήτριας χημικού

 

 

Η επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων μονοκύτταρων οργανισμών αλλά και των κυττάρων ενός πολυκύτταρου οργανισμού είναι πλέον αποδεδειγμένη.

Εξασφαλίζει την συνεργασία μεταξύ των μονοκύτταρων οργανισμών και την αρμονική λειτουργία του πολυκύτταρου οργανισμού

 

Η διακυτταρική επικοινωνία σε πολυκύτταρους οργανισμούς μπορεί να γίνεται από μακρυά και από κοντά. Στην πρώτη περίπτωση είναι αποραίτητη η μεσολάβηση ενός ενδιάμεσου μορίου που χρησιμοποιείται σαν μύνημα ή εντολή. Το κύτταρο στόχος, ανταποκρίνεται σε παρουσία χημικού παράγοντα, ορμόνης, ή άλλης ουσίας με αντίστοιχη ανταπόκριση των κυτταρικών λειτουργιών του. Αυτό λέγεται  χημειοτακτισμός

Για να γίνει αυτό το πρέπει να συμβαίνει ένα από τα παρακάτω.

α. κύτταρο -δέκτης πρέπει να διαθέτει ειδικά μόρια -υποδοχείς κυρίως στην κυτταρική του μεμβράνη ώστε να αναγνωρίζουν το ερέθισμα και στην συνέχεια να καθοδηγούν τις κυτταρικές λειτουργίες 

β. Ενας δεύτερος τρόπος είναι η απ' ευθείας σύζευξη των κυττάρωνΜόρια ή ιόντα περνούν απ ευθείας από κύτταρο σε κύτταρο μέσα από κανάλια επικοινωνίας που βρέθηκε ότι έχουν διάμετρο γύρω στα 15Αο . Γι αυτό και τα μόρια που περνούν έτσι πρέπει να είναι πολύ μικρά όπως αμινοξέα, στεροειδείς ορμόνες, σάκχαρα cAMP κ.α.

γ. Ικανότητα αναγνώρισης ομοειδών μεμβρανών. Τα ομοειδή κύτταρα συναθροίζονται προφανώς λόγω ύπαρξης ειδικών μορίων στην επιφάνειες ομοειδών κυττάρων

δ. Χημειοτακτισμός. Το κύτταρο κατευθύνεται προς το ερέθισμα. Το συναντάμε πολύ στο ανοσοποιητικό σύστημα . Τα λεμφοκύτταρα καθοδηγούνται στο σημείο μιας φλεγμονής λόγω χημειοτακτισμού. Με παρόμοιο μηχανισμό γίνεται και η ανάπτυξη νευρωνικών κυκλωμάτων στα αρχικά στάδια ανάπτυξης του εγκεφάλου

 

Α.  Επικοινωνία απομακρυσμένων κυττάρων

 Η απελευθέρωση ενός σηματοδοτικού παράγοντα και η ύπαρξη υποδοχέας του στο κύτταρο-στόχο

Όταν ένα σηματοδοτικό μόριο έρθει σε επαφή με το κύτταρο-στόχο τότε γίνεται αρχικά η αναγνώριση του σηματοδοτικού μορίου από κάποια περιοχή του κυττάρου  (υποδοχέα) στην κυτταρική μεμβράνη ή σο εσωτερικό του

Στην συνέχεια με συγκεκριμένο κάθε φορά τρόπο,  η πληροφορία  θα προκαλέσει την κυτταρική απόκριση δηλαδή προσαρμογή των μηχανισμών του κυττάρου  στο μύνημα ώστε να γίνει έτσι η μεταγραφή του σήματος.

Α.1. Τι είναι οι μεμβρανιακοί υποδοχείς και ποιοι είναι οι τύποι τους (οικογένειες)

Σε ορισμένες περιοχές της κυτταρικής μεμβράνης της μεμβράνης συμπλέκονται πρωτείνες με διάφορες λειτουργίες μια από τις οποίες είναι και η υποδοχή μοριακού  ή  άλλου σήματος. Κατασκευάζονται στα ριβοσώματα και μεταφέρονται και τοποθετούνατι στην μεμβράνη με πολύπλοκους μηχανισμούς

Τις διακρίνουμε σε διαμεμβρανιακές πρωτείνες που διαπερνούν την κυτταρική μεμβράνη 

και επιφανειακές 

 

Αναφέρουμε ορισμένες πρωτείνες- υποδοχείς 

 

1. Οικογένεια διαμεμβρανιακών υποδοχέων συζευγμένοι με G πρωτείνες  (GPCRs)

Η μεγαλύτερη οικογένεια εξωκυττάρικών υποδοχέων είναι η GPCRs. Είναι γνωστοί και σαν 7TM  γιατί αποτελούν ται από μια σειρά 7 διαμεμβρανιακών ελικοειδών πρωτεινών και  γνωστών σαν 7TM  . Στον εξωκυττάριο χώρο βρίσκεται το αμιδικό άκρο ενώ στον 

 
 

ενδοκυττάριο το καρβοξυλικό.  Οι έλικες συνέονται μεταξύ τους με τρεις βρόγχους στην εξωτερική πλευρά της μεμβράνης και τρεις  στην εσωτερική . Απαντώνται μόνο στα ευκαρυωτικά κύτταρα όχι στα βακτήρια

 Σε GPCRs. υποδοχείς εκτός από τις ορμόνες μπορεί ακόμα να προσδεθούν νευροδιαβιβαστές , φερορμόνες , οσμηγόνα μόρια και ενώσεις ευαίσθητες στο φως  Εμπλέκονται επίσης και με πολλές ασθένειες.

 

 

2. Οικογένεια υποδοχέων κινάσης τυροσίνης. 

Είναι ρυθμιστές των κανονικών κυτταρικών διαδικασιών, αλλά επίσης να έχουν ένα κρίσιμο ρόλο στην ανάπτυξη και εξέλιξη πολλών τύπων του καρκίνου και  περιλαμβάνουν τις πρωτεΐνες- υποδοχείς κινάσης τυροσίνης.

Περιέχουν μία διαμεμβρανική περιοχή, καθώς και όχι διαμεμβρανιακή

 Παράδειγμα για ινσουλίνη σε κύτταρα του λιπώδους ιστού και του ήπατος  και επιδερμικός αυξητικός παράγοντας 

TGF-a 

3. Επιφανειακοί κυτταρικοί υποδοχείς         

 (3)    Οι μεμβράνες είναι εξαιρετικά ευαίσθητες σε χημικά μηνύματα τα οποία ανιχνεύουν με πρωτεΐνες υποδοχείς στην επιφάνειά τους, οι οποίες λειτουργούν ως κεραίες. 

 Ανιχνεύουν παράγοντες όπως πεπτιδικές ορμόνες και αυξητικούς παράγοντες, και μεταβιβάζουν το σήμα στο εσωτερικό του κυττάρου

 

 

4. Υποδοχείς στο ανοσοποιητικό σύστημα    

Στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος συναντάμε μεμβρανιακούς υποδοχείς σε κύτταρα δέκτες όπως τα μακροφάγα ή τα δενδριτικά κύτταρα , τα οποία αναγνωρίζουν δομικά  μόρια που προέρχονται από μικρόβια.

  α. Οι υποδοχείς  TLRs , N φορμυλομεθειονίδιο, LPS, σε κύτταρα δέκτες όπως τα μακροφάγα ή τα δενδριτικά κύτταρα 

 

β. Υποδοχείς των αντισωμάτων στα μολυσματικά κύτταρα

 

 

γ.Υποδοχείς ξένου αντιγόνου σε Τ λεμφοκύτταρα

 

 

 

 

 

 
 
5.Υποδοχέας χοληστερόλης στα κύτταρα
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Α.2.  Ενδοκυττάριος υποδοχέας 

Η διείσδυση του σηματοδοτικού μορίου γίνεται απευθείας μέσα στο κύτταρο , μέσα από κανάλια επικοινωνίας 

 Ενεργοποιούν συγκεκριμένα γονίδια για την παραγωγή των επιθυμητών ουσιών

Ο υποδοχέας του σηματοδοτικού μορίου να βρίσκεται μέσα στο κύτταρο

Ενδοκυτταρική σηματοδότηση έχουμε  σε λιπόφιλες ορμόνες ή ορισμένες πεπτιικές και σε δεύτερους αγγελιοφόρους νευροδιαβιβαστών (όπως τριφοσφωρική ινοσιτόλη (ΙΡ3), θερμικό παράγοντα υποοξία (ελλειψη οξυγόνου σε υψόμετρο)
Ακόμα μεταγραφή ενεργοποιητών  βακτηριακής λοίμωξης
 
 
Β. Η επικοινωνία κυττάρων που βρίσκονται κοντά
 
Οταν τα κύτταρα βρίσκονται σε κοντινή απόσταση της τάξης μερικών δεκάδων ή εκατοντάδων Αο τότε η επικοινωνία γίνεται με διακυτταρικούς συνδέσμους. Μικρά μόρια όπως αμινοξέα στεροειδείς ορμόνες, σάκχαρα κυκλικό AMP περνούν μέσα από διαύλους που είναι γύρω στα 15Αο από το ένα κύτταρο στο άλλο με διάφορους μηχανισμούς που ερευνήθηκαν τις τελευταίες δεκαετίες.
Β.1. Τι είναι η διακυτταρική σύζευξη και ποιοι τύποι συνδέσμων υπάρχουν

Σε αυτήν μόρια ή ιόντα περνούν απ ευθείας από κύτταρο σε κύτταρο μέσα από κανάλια επικοινωνίας με διάμετρο 15Αο

Η πρώτη περιγραφή των συνδέσμων ανάμεσα σε κύτταρα έγινε το 1963 ενώ το 1974  η Mairilyn Farquar και ο George Palade πήραν το βραβείο Νοβελ Ιατρικής του Πανεπιστημείου Yale. Περιγράφονται οι εξής σύνδεσμοι

Χασμοσύνδεσμοι

Αυτός ο τύπος σύνδεσης μεταξύ των κυττάρων παρατηρούνται όταν η απόσταση (το χάσμα) μεταξύ των μεμβρανών των δυο κυττάρων είναι 20-40 Αο

Μόρια-δίαυλοι εξαγωνικής διατομής, που αποτελούνται από πρωτείνες μοριακού βάρους 27000-47000, στην μεμβράνη του κάθε κυττάρου από το κυτταρόπλασμα έως έξω ,  προσανατολίζονται και ευθυγραμμίζονται ώστε να συνδεθούν μεταξύ τους  και να σχηματίσουν δίαυλο από το κυτταρόπλασμα του ενός κυττάρου έως το άλλο . Οι χασμοσύνδεσμοι εμφανίζονται τοπικά ανά 90Αο περίπου και δίνουν εικόνα τοπικών κηλίδων. Η ευθυγράμμιση των διαύλων δίνει την δυνατότητα να περνούν μόρια από το ένα κύτταρο στο άλλο 

 

Στενοσύνδεσμοι

Συναντώνται κυρίως σε επιθηλιακά κύτταρα στην κορυφαία πλευρά τους. Οι δυο μεμβράνες βρίσκονται σε στενή επαφή και ανάμεσά τους παρατηρείται  δίκτυο διακλαδισμένων ινιδίων που εμποδίζει την διάχυση των διαμεμβρανιακών συστατικών. Επίσης ι διατηρείται η πολικότητά τους που κάποιες φορές έχει αποτέλεσμα την προσκόλησή τους σε υποστρώματα με φαινόμενα γαλβανοτροπισμού και γαλβανοτακτισμού (δηλαδή κινήσεις των κυττάτων που οφείλονται σε ηλεκτρικά φαινόμενα). Η διατήρηση της θέσης τους υποβοηθείται από την πρωτείνη ακτίνη. Δίνουν την εικόνα ζωνών και όχι κηλίδων 

 

Φραγμοσύνδεσμοι

Σύνδεση γειτονικών πλασματικών μεμβρανών με την βοήθεια στοιχείων που σχηματίζουν φράγματα και παίρνουν την μορφή μιας σκάλας . Η απόσταση των δυο μεμβρανών 25-30Αο και το πάχος του φράγματος περίπου 300Αο . 

Θεωρείται πως οι φραγμοσύνδεσμοι συμετέχουν κυρίως στην στήριξη των κυττάρων παρά στην επικοινωνία τους

Δεσμοσώματα

Είναι σύνδεσμοι κυτταρικής συνοχής και διακρίνονται σαν τοπικές παχύνσεις των δυο κυτταρικών μεμβρανών. Σε πολλά από αυτά έχει διαπιστωθεί η ύπαρξη της συσταλτής πρωτείνης ακτίνης, καθώς και η συμμετοχή γλυκοπρωτεινών μοριακών βαρών από 150000-22000. Αν τα κύτταρα που είναι συνδεδεμένα με δεσμοσώματα αποχωριστούν, τα συστατικά των δεσμοσωμάτων απορροφώνται από τα κύτταρα.

 

 

 

Γ. Ανταπόκριση κυττάρων στο μύνημα

Γ.1. Μηχανισμοί δράσης  εξωκυττάριων υποδοχέων 

Οι εξωκυτταρικοί υποδοχείς της  μεμβράνης του κυττάρου, ενεργοποιούν ένζυμα και παράγουν  έτσι τις επιθυμητές  ουσίες

Εξωκυτταρική υποδοχή του σήματος έχουμε στις ορμόνες , τους νευροδιαβιβαστές , τα φωτόνια και τα μηχανικά ερεθίσματα ,τις οσμές και ορισμένες γεύσεις (γλυκού, πικρού)

ΕΙΚ. 11.3 Τρόποι δράσης των ορμονών α. πεπτιδικές β. στεροειδείς

 

 

 

Η πρόσδεση των μορίων στους υποδοχείς αυτούς έχει σαν αποτάλεσμα την αλλαγή στην στερεοχημική τους διάταξη 

Η παραγωγή κυκλικού   μορίου ,όπως  (cAMP), δρα ενδοκυτταρικά ως δεύτερο μήνυμα για ογκώδη ή πολικά σηματοδοτικά μόρια (σωματοτροπίνη , επινεφρίνη)

 

 

 

 

Παραδείγματα

1. Υποδοχείς διαμεμβρανιακών ελίκων πρωτεινών  GPCRs.

Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός γονιδίων που κωδικεύουν τους  GPCRs. υποδοχείς που καταλήγουν και τελικά  τοποθετούνται στην κυτταρική μεμβράνη. 

Παραδειγματα: ορισμένα κωδικεύουν τους  GPCRs οσφρητικούς υποδοχείςτους γευστικούς GPCRs υποδοχείς πικρής και γλυκιάς γεύσης , τους φωτουποδοχείς  (οψίνη) GPCRs. υποδοχείς,, τους μεταβολοτρόπους γλουταμινικού GPCRs. υποδοχείς , τους υποδοχείς χημειοκίνης  που δεσμεύουν συνδέτες μεσοκυττάριας επικοινωνίας ανοσοποιητικού τους υποδοχείς ισταμίνης δεσμεύουν ορισμένους φλεγμονώδεις μεσολαβητές , κ.α. , 

  παρά το ότι ενας αριθμός διαφορετικών ενώσεων προσδένεται  στους υποδοχείς αυτούς, Ο μηχανισμός μεταγωγής του σήματος είναι κοινός

  

Το ένα άκρο συνδέονται με την κυτταρική μεμβράνη εχουν την υποομάδα α που είναι συνδεδεμένη με διφωσφωρική Γουανoσιίνη (GDP)

Όταν στους  7G διαμεμβρανιακοί υποδοχείς  προσδεθεί  σηματοδοτικό μόριο (κάτι  που γίνεται μέσω των βρόγχων), τότε μεταβάλεται η στερεοχημική  διάταξη του υποδοχέα. 

...Αλλάζει τους σχετικούς προσανατολισμούς των ΤΜ ελίκων η οποία οδηγεί στη δημιουργία μιας φαρδύτερης επιφάνειας στον ενδοκυττάριο χώρο και στην αποκάλυψη καταλοίπων και άλλων περιοχών των ΤΜ ελίκων, απαραίτητα για τη σηματοδότηση.... (http://slideplayer.gr/slide/2624271/)

Αυτή η αλλαγή στην στερεοχημική του διαμόρφωση έχει σαν αποτέλεσμα να ανταλλάξει το νουκλεοτίιο GDP που είναι συνδεδεμένο στο α άκρο του με το νουκλεοτίδιο GTP (τριφωσφωρική γουανοσίνη)

  • Αυτό ενεργοποιεί τον υποδοχέα που μέχρι την πρόσδεση ήταν αδρανής και ακολουθεί μια συνέχεια  που μπορεί να είναι:

Ενεργοποίηση μικρών G πρωτεϊνών που έχουν στόχους

1. Διαύλους ιόντων (όπως ο νευροδιαβιβαστής ακετυλοχολίνη που προκαλεί διάνοιξη διαύλων καλίου) με συνέπεια την νευροδιαβίβαση

 

2. Ορισμένες G πρωτείνες (μετασχηματιστές) ενεργοποιούν μεμβρανικά ένζυμα ( τελεστές) όπως η αδενυλική κυκλάση που καταλύει την παράγωγη του cAMP (cyclic AMP)  αλλά και άλλων όπως cGMP IP3 κ.α. (ενισχυτές)

Το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα υδατοδιαλυτό μόριο και προωθεί το σήμα μέσω διάχυσης από την μεμβράνη όπου συντίθεται, σε πρωτεΐνες του πυρήνα, του κυτταροπλάσματος και άλλων οργανιδίων.  Έτσι  δρα ενδοκυτταρικά σαν δεύτερο μήνυμα, ενεργοποιώντας μία σειρά ενζύμων που θα προκαλέσουν ανάλογες λειτουργίες

 

Παρόμοιο ρόλο παιζει και ένα δεύτερο κυκλικό μόριο η κυκλική μονοφωσφορική γουανοσίνη cGMP

Κατά αντίστοιχο τρόπο, κάποια άλλα μόρια, (όχι απαραίτητα σηματοδοτικά του οργανισμού) , όπως τοξίνες μικροβίων, όταν προσδένονται σε αντίστοιχες περιοχές μπορεί να προκαλέσουν παραγωγή cGMP , που με την μεταγωγή της πληροφορίας στο κύτταρο προκαλεί άλλα φαινόμενα όπως ασθένεια.

 

Το cAMP, αλλά αντίστοιχα και το  cGMP συνήθως ενεργοποιούν ένζυμα όπως οι κινάσες. Αυτές προκαλούν φωσφορυλιώσεις  σε ένζυμα.   Η φωσφορυλίωση ενός ενζύμου συνδέεται με την ενεργοποίησή του. Έτσι λοιπόν ανάλογα με τα ένζυμα του κυττάρου που φωσφορυλιώνονται παίρνει τον δρόμο της και ολοκληρώνεται η δράση του σηματοδοτικού μορίου, του φωτονίου ή του μηχανικού ερεθίσματος.

Πιο συγκεκριμένα το cAMP ενεργοποιεί την Α κινάση, που φωσφωρυλιώνει ορισμένες ενδοκυττάριες πρωτείνες, σε περιοχές που έχουν αμινοξέα σερίνη και θρεονίνη. Έτσι αλλάζει η δομή  και η δράση των πρωτεινών αυτών με ανάλογα αποτελέσματα

μεταβολική ρύθμιση, αναδιαμόρφωση κυτταροσκελετού, μεταγραφική ενεργοποίηση... 

Υπάρχουν όμως και περιπτώσεις που αυτό δεν ισχύει, όπως όταν ο σηματοδότης είναι οσμή, οπότε το παραγώμενο cAMP ενεργοποιεί ιοντικό κανάλι χωρίς την παρέμβαση της κινάσης, όπως  η διαβίβαση σήματος από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (φωτόνιο)

Οι GPCRs  υποδοχείς και οι  πορείες που ελέγχονται από αυτούς μπορεί να προκαλόυν μεταβολική ρύθμιση, αναδιαμόρφωση κυτταροσκελετού, μεταγραφική ενεργοποίηση... και τελικά να

εμπλέκονται σε μια σειρά από λειτουργίες όπως η ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης, των κτύπων της καρδιάς, την πέψη την κυτταρική πυκνότητα, την ομοιόσταση, τις πεπτικές διεργασίες .

Όμως εμπλέκοναι επίσης στην μετάσταση και την ανάπτυξη ορισμένων τύπων όγκων.

Μηχανισμός δράσης της ροδοψίνης  Η περίπωση της ροδοψίνης στα κύτταρα ραβία του αμφιβληστροειδή  (GPCRs υποδοχείς)

VEGF receptors.png

Στην μεμβράνη των  φωτουποδεκτικών κυττάρων (ραβδία, κωνία) του αμφιβληστροειδούς στο μάτι, υπάρχει η ιαμεμβρανιακή πρωτείνη οψίνη, η οποία ενεργοποιείται όταν συνδεθεί με  την φωτοαπορροφητική ουσία ρετινάλη για να σχηματίσουν το σύμπλοκο ροδοψίνη. Την ρετινάλη την οποία αντίστοιχα ενεργοποιείται με την επίδραση φωτονίου  και από 11-cis ανενεργή μορφή μπορεί να μετατραπεί σε όλο-trans και η μορφή αυτή ενεργοποιεί την ροδοψίνη .Αυτό έχει σαν συνέπεια  την ενεργοποίηση μιας G-πρωτεΐνης της τρανσδουκίνης, στην συνέχεια , την πρόσδεσης ενός μορίου GTP στην πρωτεΐνη που τελικά  επηρρεάζει την συγκέντρωσης  cAMP

( μείωση του cAMP). Αυτό επηρρεάζει διαύλους ιόντων και την νευροδιαβίβαση.

 

 

Γ.2. Μηχανισμοί δράσης  ενδοκυττάριων υποδοχέων 

 

Η διείσδυση του σηματοδοτικού μορίου μέσα στο κύτταρο γίνεται απευθείας , μέσα από κανάλια επικοινωνίας 

 Ενεργοποιούν συγκεκριμένα γονίδια για την παραγωγή των επιθυμητών ουσιών

Ο υποδοχέας του σηματοδοτικού μορίου να βρίσκεται μέσα στο κύτταρο

Αν πρόκειται για μικρό λιποδιαλυτό μόριο όπως οι στεροειδείς ορμόνες αυτό εισέρχεται ελεύθερα μέσα στο κύτταρο και βρίσκει τους υποδοχείς πρόσδεσης στο κύτταρο. Ακόμα μόρια για τις γεύσεις αλμυρό και ξινό

Ειδικά για τις ορμόνες 

 Αυτοί οι υποδοχείς περιλαμβάνουν εκείνες για τα γλυκοκορτικοειδή , οιστρογόνα , ανδρογόνα , θυρεοειδούς ορμόνης (Τ3), 

 

Στεροειδείς ορμόνες και υποδοχείς, ρυθμίζουν τη μεταγραφή συγκεκριμένων γονιδίων.

 

 

Ενδοκυττάριοι υποδοχείς ορμονών και συναφείς υποδοχείς είναι γενικά διαλυτές πρωτεΐνες που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα  στον πυρήνα και στο ενδοπλασματικό δίκτυο

Oταν οι ορμόνες εισέρχονται στα κύτταρα-στόχους, δεσμεύονται με πρωτεΐνες υποδοχέα από ένα σύμπλοκο που ενεργοποιεί την έκφραση γονιδίου. 

Πρωτείνες που μπορεί να επηρρεάσουν την μεταγραφή είναι αυτές που περιέχουν ένα ή περισσότερα πεδία σύνδεσης με το DNA 

Το σύμπλεγμα ορμόνη-υποδοχέας εισέρχεται στον πυρήνα και ενεργοποιεί  (ή αποενεργοποιεί) συγκεκριμένα γονίδια για την μεταγραφή της πληροφορίας στο mRNA ( μπορεί να λειτουργήσει και σαν καταστολέας μεταγραφής)
Ακόμα μπορεί να ακετυλιώσει, τις ιστόνες το οποίο τις αποενεργοποιεί ή να τις αποακετυλίωσει. 

Ένα παράδειγμα επικοινωνίας των κυττάρων μεταξύ τους με ενδοκυτταρικό υποδοχέα είναι το οιστρογόνο που εκκρίνεται από  ωοθήκες και  πλακούντα , μεταφέρεται μέσω του αίματος,  διασχίζει την κυτταρική μεμβράνη του κυττάρου δέκτη, και δεσμεύεται με τον υποδοχέα οιστρογόνων στο κυττάρου στο κυτόπλασμα . Ο υποδοχέας οιστρογόνου στη συνέχεια πηγαίνει στο πυρήνα του κυττάρου και συνδέεται σε ειδικό σημείο δέσμευσης DNA , αλλάζοντας την μεταγραφική ρύθμιση των σχετικών γονιδίων. 

 Δ. Ειδικές και αξιοσημείωτες περιπτώσεις επικοινωνίας

Δ.1. Μονόδρομη κυτταρική επικοινωνία. Νευρομυικές συνάψεις

Μια ειδική μορφή επικοινωνίας είναι των συνάψεων των νευρικών κυττάρων.

Διακρίνονται σε ηλεκτροτονικές και σε χημικές

Οι πρώτες εκδηλώνονται σε μορφή χασμοσυνδέσμων (δίαυλοι ιόντων)

Στις χημικές με ειδικές κατασκευές (κυστίδια) που βρίσκονται στην άκρη ου προσυναπτικού νευρώνα και περιέχουν ουσίες που βοηθούν την μεταβίβαση του νευρικού - ηλεκτρικού ερεθίσματος και λέγονται νευροδιαβιβαστές. Τέτοιοι είναι η ακετυλοχολίνη η σεροτονίνη η ντοπαμίνη κ.α.Η απελευθέρωσή τους γίνεται στην συναπτική σχισμή και ρυθμίζεται από την περιεκτικότητα του ασβεστίου. Ορισμένα από τα μόρια αυτά του νευροδιαβιβαστή δεσμεύονται σε ειδικές θέσεις- υποδοχείς της μεμβράνης του μετασυναπικού νευρώνα με αποτέλεσμα να έχουμε την απόκριση του μετασυναπτικού κυττάρου και την διέλευση της πληροφορίας - ρεύματος κατά μήκος αυτού προς τον επόμενο νευρώνα. Τα υπόλοιπα μόρια στην σχισμή που δεν δεσμεύτηκαν,  συλλέγονται ή καταστρέφονται με ειδικούς μηχανισμούς

 

Δ.2. Κυτταρική αναγνώριση

 

Οι κυτταρικές μεμβράνες που αποτελούνται από λιπίδια πρωτείνες και πολυσακχαρίτες περιλαμβάνουν και διατάξεις που είναι υπεύθυνες για την αναγνώριση ομοειδών μεμβρανών. Τα ομοειδή κύτταρα συναθροίζονται μαζύ. Υπάρχουν ενδείξεις ότι οι γλυκοπρωτείνες των μεμβρανών είναι κυρίως υπεύθυνες για τις ιδιότητες της αναγνώρισης ομοειδών. Συνήθως την αναγνώριση ακολουθεί η προσκόλληση και η επικοινωνία με χασμοσυνδέσμους. Αναγνώριση μπορεί να έχουμε και με μόρια της εξωκυττάριας ουσίας.
Αυτές οι ιδιότητες πιθανόν να ανάγονται στα αρχέγονα κύτταρα γιατί συναντάμε παρόμοια συμπεριφορά σε παλιά ζώα ή σε αποικίες κυττάρών. Για παράδειγμα  διάσπαρτα κύτταρα συναθροίζονται σε ομοειδείς σπόγγους μέσα σε λίγα λεπτά

 

        Επιφανειακοί κυτταρικοί δείκτες ταυτότητας 

 
 

    (Cell surface identity markers): Οι μεμβράνες μεταφέρουν επιφανειακούς κυτταρικούς δείκτες ως στοιχεία           αναγνώρισης            προς     άλλα κύτταρα. Στην πλειοψηφία τους τα κύτταρα όλων των τύπων μεταφέρουν τους δικούς τους δείκτες, που αναγνωρίζουν ομοειδή κύτταρα.

Στα επιθηλιακά κύτταρα η ειδική επαφή κυττάρου με κύτταρο επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών που ονομάζονται μόρια κυτταρικής προσκόλλησης (Cell Adhesion Molecules ή CAMs)

 

 

 

Δ.3. Χημειοτακτισμός κατά τον οποίο ο κύτταρο κατευθύνεται προς το ερέθισμα

Στα πρωτόγονα ευκαρυωτικά κύτταρα, το φαινόμενο αυτό καθοδηγεί για εύρεση τροφής.  Σε ανώτερους οργανισμούς όπως στον άνθρωπο χρησιμοποιείται στο ανοσοποιητικό για να καθοδηγήσει τα λευκοκύτταρα στο σημείο της φλεγμονής. τα λευκοκύτταρα που έρπουν πάνω σε επιφάνειες, διακρίνουν την συγκέντρωση σε έναν τέτοιο παράγοντα από όλη την κυτταρική τους μεμβράνη και κατευθύνονται προς τα εκεί με ψευτοπόδια.  Οι μεταβολές στο σχήματους οφείλεται στις διαμορφώσεις των μικροινίδιων ακτίνης και των μικροσωληνίσκων

Χημειοτακτικός παράγοντας στα λευκοκύτταρα έχει βρεθεί ένα πολυπεπτίδιο PMNs που δεσμεύεται σε ειδικό σημείο της κυτταρικής μεμβράνης του εισβολέα και προκαλεί φαγοκυττάρωση

Σε κάποιους μονοκύτταρους οργανισμούς, αντίστοιχο ρόλο παίζει η cAMP

 

Δ.4. Ο παράγοντας ενεργοποίησης αιμοπεταλίων

Οι καθηγητές Hanahan (αριστερά) καιPinckard (δεξιά) σε δημοσίευση της τοπικής εφημερίδας San Antonio Light (31/10/1979)

 

Αξίξει εδώ να αναφέρουμε την δράση του PAF που είναι σηματοδοτικό μόριο και δρά στα αιμοπετάλια, σαν παράγοντας ενεργοποίησής τους και που στην ανακάλυψή του πήρε μέρος και ελληνική ομάδα επιστημόνων το 1979

Ο παράγοντας ενεργοποίησης αιμοπεταλίων (Platelet Activating FactorPAF) αποτελεί λιποειδική ένωση που ανήκει στην τάξη των φωσφολιποειδών.  

 

 

.

 

 

 

 

 

 

Αντίστοιχη σηματοδότηση που μεταφέρεται από τα σηματοδοτικά μόρια μπορεί να υπάρξει και από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως λόγου χάρη η ζέστη στα θερμά κλίματα όπως και η ελλάτωση του οξυγόνου (υποξία) ρυθμίζουν με αντίστοιχες διεργασίες τα αυξητικά γονίδια με σκοπό την επιβίωση του οργανισμού σε αυτές τις συνθήκες

Δ5. Η επίδραση των ακτινοβολιών

Έχει αποδειχθεί πειραματικά και μέσα από την εμπειρία ότι εκτός από τις χημικές ουσίες και τους ιούς η ακτινοβολία επιδρά πάνω σε κύτταρα σαν παράγοντας μετάλλαξής τους. 

Ένα κύτταρο με τροποποιημένο γονιδίωμα έχει βέβαια τροποποιημένες τις κυτταρικές του λειτουργίες λ.χ.  πρωτεινοσύνθεση και διαφορετική διακυτταρική  επικοινωνία και ανταπόκριση σε εξωτερικά ερεθίσματα

Στο ανοσοποιητικό συγκεκρινένα οι ακτινοβολίες χ επιδρούν πάνω στα Β και Τ λεμφοκύτταρα με αποτέλεσμα την καταστολή ή και απώλεια της κυτταρικής ανοσίας που προκαλούν αυτά. 

 

Δ6. Η επίδραση της θερμοκρασίας

Η κυτταρική μεμβράνη αποτελείται από φωσφολιπίδια, γλυκολιπίδια και χοληστερόλη. Η ρευστότητα ή η σταθερότητα της μεμβράνης εξαρτάται από τον τύπο των φωσφολιπιδίων, τον βαθμό κορεσμού της σε φωσφολιπίδια, και από την χοληστερόλη που λειτουργεί σαν ρυθμιστικός παράγοντας στην ρευστότητα της μεμβράνης. Η μεμβράνη μπορεί να είναι σφικτότερη ή χαλαρότερη, σκληρότερη ή ρευστότερη. Αυτό βέβαια επηρρεάζει την συμπεριφορά της γενικά άρα και την επικοινωνία του κυττάρου με το εξωτερικό του περιβάλλον. 

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την μεμβράνη είναι η θερμοκρασία. 

Η πτώση της θερμοκρασίας μειώνει την ρευστότητα της μεμβράνης ενώ η αύξηση της θερμοκρασίας την αυξάνει

Η υπερθέρμανση των κυττάρων πάνω από 40Ο C κάνει τα κύτταρα ευάλωτα και καταστρέφονται μόλις επιχειρήσουν νσ διαιρεθούν (ή μετά από μερικές διαιρέσεις)

Δήμητρα Σπανού

 

Πηγές

http://www.experimentalphysiology.gr/UserFiles/Dialekseis/FII_07-08/FII_1o.pdf

Βιολογία Α Γενικού Λυκείου http://ebooks.edu.gr/modules/ebook/show.php/DSGL-A105/43/270,1246/

Κυτταρική Βιολογία. Λουκάς Μαργαρίτης 1989

Βασικές Έννοιες Κυτταρολογίας Παναγιώτης Οικονιμόπουλος

http://www.biology.uoc.gr/courses/BIO114_BioximiaII/documents/Lecture9.pdf

el.wikipedia.org220 × 141

www.galinos.gr336 × 222

gr.mystockphoto.com167 × 150

slideplayer.gr960 × 720

http://slideplayer.gr/slide/2624271/

http://en.wikipedia.org/wiki/G_protein–coupled_receptor

http://biotech.aua.gr/EPEAEK/site_Biotech/gewp_biot/Mol_Ident/course_material/molrec6_6.htm

http://www.chem.uoa.gr/chemicals/chem_PAF.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Hormone_receptor

http://en.wikipedia.org/wiki/Intracellular_receptor

http://en.wikipedia.org/wiki/Transcription_factor

en.wikipedia.org350 × 204

www.bio-scientist.com939 × 1023

www.incardiology.gr269 × 554

www.slideshare.net638 × 479

morganburchbiology.weebly.com1400 × 900

slideplayer.it960 × 720

ydronaftes.gr604 × 453

ebooks.edu.gr368 × 148

www.sinobiological.com527 × 269

panacea.med.uoa.gr290 × 163

http://en.wikipedia.org/wiki/Receptor_tyrosine_kinase

www.studyblue.com419 × 201

www.pcsteps.gr328 × 306

http://ogkologia.gr/υπερθερμία/