Местная гуморальная регуляция функций клеток


Физиологический контроль процессов пролиферации и дифференцировки клеток, синтеза и продукции ими белков, гликопротеидов, липидов и других веществ, жизнедеятельности клеток вплоть до их гибели осуществляется с помощью взаимодействия многочисленных внеклеточных регуляторных молекул (называемых лигандами) с различными классами рецепторов клеточных мембран.

Местная регуляция функций клеток обеспечивается тремя основными способами, в основе которых лежит передача химических сигналов в пределах одной ткани или органа с помощью: 1) креаторных связей клеток, 2) простейших метаболитов и 3) более сложных продуктов обмена — биологически активных веществ.
Понятие креаторные связи обозначает обмен между клетками макромолекулами, несущими информацию, необходимую для направленного регулирования внутриклеточного синтеза молекул белка и других процессов с целью объединения клеток в ткань, обеспечения дифференцировки, роста и развития и, в конечном счете функционирования отдельных клеток ткани как единой многоклеточной системы. Межклеточное взаимодействие через микрокружение клеток является одним из наиболее эволюционно старых способов регуляции, возникших с появлением многоклеточных организмов.
Межклеточное взаимодействие обеспечивается, преимущественно, следующими факторами: 1) адгезивными молекулами клеточных мембран, внеклеточным матриксом с содержащимися в нем макромолекулами, растворимыми медиаторами межклеточного взаимодействия, 4) сверхслабым свечением (биохемилюминесценция) типа митогенетического излучения в короткой ультрафиолетовой области, 5) онкогенами, 6) электрическими потенциалами.
Наиболее тесное взаимодействие между однотипными клетками осуществляется в области десмосом.
На поверхности клеток расположены многочисленные мембранные гликопротеины, обеспечивающие взаимодействие клеток. Ключевую роль во взаимодействии клеток между собой и с экстрацеллюлярным матриксом играют несколько классов мембранных рецепторных молекул: селектины, иммуноглобулины, кадгерины, интегрины, адрессины. Описано 3 вида се- лектинов: L, Р и Е. Являясь рецепторами клеточной адгезии (прилипания), они обеспечивают задержку лимфоцитов в лимфатических узлах (L-селек- тин), адгезию тромбоцитов и лейкоцитов в места поврежденного эндотелия и участки тромбообразования (Р-селектин) и адгезию активированных клеток эндотелия к нейтрофилам (Е-селектин). Иммуноглобулиновые рецепторы представлены в клеточных мембранах как минимум 11 видами молекул, обеспечивающими адгезию лейкоцитов и эндотелия, рост и диффе- ренцировку в эмбриогенезе эктодермы, особенно нервной ткани, в том числе формирование синапсов, миелинизацию, морфогенез мезодермы и ее производных, адгезию нейрон—нейрон и нейрон—глия, адгезию Т-лим- фоцитов с клетками-мишенями и реакции иммунитета, адгезию клеток мышц, красной пульпы селезенки, гемопоэтических клеток и т. д. Класс кадгериновых рецепторов включает три вида (Е, Р и N). Эти молекулы обеспечивают Са++-зависимый процесс межклеточной адгезии в процессах эмбриональной дифференцировки, морфогенезе, образовании клеточных пластов в тканях мускулатуры, мозга, хрусталика, плаценты, эпителиальных и мезодермальных клетках развивающихся организмов.
В зрелом возрасте они представлены в эпителиальных тканях — базальном слое кожи, эпителии урогенитального тракта, дыхательных путей, в лимфоидных органах и экзокринных железах.
Взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом обеспечивается мембранными рецепторами класса интегринов. К этому классу принадлежат три группы поверхностных гликопротеинов, получивших название по особенностям с-субъединиц молекул (с,-, с2- и сг). Эти рецепторы обеспечивают реакции внутриклеточного цитоскелета на лиганды внеклеточного матрикса. Они участвуют в агрегации тромбоцитов, иммунологических процессах. Интегриновые рецепторы взаимодействуют с многочисленными белками внеклеточного матрикса, обеспечивая реакции клеток в ответ на измененное микроокружение. Вместе с тем интегрины могут существовать в активной и неактивной формах в зависимости от внеклеточных сигналов, а также менять, подобно другим мембранным рецепторам, сродство к лигандам. Образование лиганд-интегринового комплекса ведет к передаче информации внутрь клетки с изменением в ней не только метаболизма (например, pH), но и процессов экспрессии генов.
К числу медиаторов межклеточного взаимодействия относят цитокины (интерлейкины, опухольнекротизирующие факторы, хемокины, интерфе- роны) и факторы роста, метаболиты арахидоновой кислоты (простагланди- ны и лейкотриены), регуляторные метаболиты клеток (эндотелии, бради- кинин, аденозин, оксид азота и др.), протеолитические ферменты и др. Цитокины и факторы роста в мембраноассоциированной или диффузной форме связываются либо с рецепторами на одноименных клетках-проду- центах, вызывая эффект аутокринного регулирования, либо на соседних клетках ткани (эффект паракринного регулирования), либо на клетках за пределами мест синтеза (эффект «эндокринного» регулирования). Цитокины связываются и с внеклеточным матриксом, регулируя продукцию его компонентов.
К числу медиаторов межклеточного взаимодействия относится и аденозин, выделяемый клетками, особенно в условиях функционального напряжения, и играющий роль местного регулятора их функций по принципу обратной связи. Аденозиновая саморегуляция клеточных функций представлена в тканях центральной нервной, сердечно-сосудистой, иммунной и гемопоэтической систем, в желудочно-кишечном тракте и легких. Аденозин является регуляторным метаболитом, его высвобождение клетками зависит от реакций потребления и генерирования АТФ, т. е. от метаболического статуса клеток.
К числу медиаторов аутокринного взаимодействия относят простаглан- дины и лейкотриены, образующиеся практически во всех видах клеток, выделяющиеся во внеклеточную микросреду и оказывающие регуляторное влияние через мембранные рецепторы разных типов. Среди медиаторов такого рода взаимодействия описаны также трансформирующий фактор роста, тканевые ингибиторы металлопротеаз, инсулиноподобный фактор роста и др.
В органах, имеющих клетки и ткани разных видов, существенную роль в местной саморегуляции функций играют медиаторы гетерогенных клеток. Так, например, в регуляции функционального состояния гладкомышечных клеток кровеносных сосудов принимают участие гуморальные вещества, выделяемые эндотелиальными клетками — эндотелиальные релаксирую- щий и констрикторный факторы. Чем больше гетерогенность клеточных популяций в органе, тем большее количество местных внутриорганных гуморальных факторов используется для регуляции функций. При этом внутриорганные гуморальные регуляторы обеспечивают изменение не только функции клеток, но и их метаболического обеспечения, меняя, например, условия кровоснабжения. Типичным примером наличия такого рода многообразия гуморальных внутриорганных регуляторов является почка, клеточными структурами которой образуются как гормональные (ренин-ангиотензин, кальцитриол), так и местные метаболические (про- стагландины, нейтральные липиды, кинины и т. п.) регуляторы. Мощное гуморальное регуляторное взаимодействие существует между тканевыми (в том числе эндотелиальными) клетками и клетками крови. Только в почечном клубочке взаимодействие клеток крови, сосудистого эндотелия, мезангиальных клеток и подоцитов обеспечивается следующим, далеко не полным, перечнем гуморальных факторов: реактивно-оксилительные вещества, интерлейкины, тромбоксан, простациклин, лейкотриены, эндотелии, фактор активации тромбоцитов, тромбоцитарный фактор роста, мо- ноцитарный гемоаттрактный белок, фактор роста фибробластов, эпидермальный фактор роста, основной фактор роста фибробластов, фибронек- тин, ламинин, тромбосподин, нидоген/энтактин, протеогликаны и т. п.
Простейшие метаболиты нередко являются регуляторами обменных процессов и функции клеток органов по механизму обратной связи. Например, образование избытка метаболитов с кислотными свойствами (молочной кислоты, пировиноградной кислоты) при интенсивной деятельности мышц, создающей относительный дефицит кислорода, активирует метаболические пути их использования, ведет к расширению артериол и прекапилляров для увеличения притока крови и кислорода. В то же время в связи с накоплением Н-ионов сократительная способность мышц ослабевает. Регуляторные эффекты простейших метаболитов, как правило, неспецифичны, поскольку для них не существует мембранных рецепторов.
Метаболиты более сложного химического строения носят название биологически активных веществ, или тканевых «гормонов». К их числу относятся, например, биогенные амины (гистамин, серотонин), кинины и про- стагландины. Эти вещества оказывают регулирующее влияние на функции клеток и ткани в целом за счет изменения их биофизических свойств (проницаемости мембран, величины мембранного заряда и т. п.), процессов обеспечения функции — энергетического обмена, клеточной рецепции, ферментативных реакций, образования вторичных посредников и сдвигов кровоснабжения ткани. Биологически активные вещества меняют чувствительность клеток (количество и сродство клеточных химических рецепторов) к нервным и гормональным влияниям, почему их называют также модуляторами регуляторных сигналов. Образуясь преимущественно в тканях, большинство из биологически активных веществ могут проникать из клеточной микросреды в кровь, а некоторые (кинины) — даже образовываться из предшественников в самой плазме крови. Таким образом, наряду с основным местным регуляторным действием эти вещества способны оказывать и регионарное регуляторное влияние, и даже генерализованные эффекты, подобно гормонам. Однако образование этих веществ, в отличие от гормонов, осуществляется неспециализированными, т. е. неэндокринными клетками.
<< | >>
Источник: Ткаченко Б.И. Нормальная физиология человека. 2005

Еще по теме Местная гуморальная регуляция функций клеток:

  1. ГЛАВА 7 Функции клеток крови. Гемостаз. Регуляция кроветворения. Основы трансфузиологии
  2. Происхождение и функции клеток иммунной системы
  3. Общая характеристика функций пищеварительной системы и механизмов ее регуляции Секреторная функция
  4. Функции мышечных клеток сердца
  5. Строение и физиологические функции мембраны клеток возбудимых тканей
  6. Регуляторные функции гормонов клеток, сочетающих выработку гормонов и неэндокринные функции Регуляторные функции гормонов плаценты
  7. Гормональная регуляция местных компенсаторных реакций
  8. Гормональная регуляция функций организма
  9. Системный принцип организации механизмов регуляции физиологических функций
  10. Произвольная (волевая) регуляция физиологических функций