Межклеточные информационные взаимодействия

Опосредуемый  рецепторами эндоцитоз  характеризуется поглощением из внеклеточной жидкости конкретных макромолекул, связываемых специфическими  рецепторами, расположенными в плазмолемме. Последовательность событий опосредованного рецепторами эндоцитоза такова: взаимодействие лиганда с мембранным рецептором → концентрирование комплекса «лиганд-рецептор» на поверхности окаймленной ямки → формирование окаймленного клатрином пузырька → погружение в клетку окаймленного пузырька. Обладающий ГТФазной активностью хемомеханический белок динамин на стыке плазмолеммы и окаймленного пузырька формирует т.н. молекулярную пружину, которая при расщеплении ГТФ распрямляется и отталкивает пузырек от плазмолеммы. Подобным образом клетка поглощает трансферрин, холестерин вместе с ЛНП и многие другие  молекулы.

Клатрин-независимый  эндоцитоз. Путем клатрин-независимого эндоцитоза происходит поглощение многих объектов и молекул, например, рецептора трансформирующего фактора роста TGFβ, токсинов, вирусов и др. Один из путей клатрин-независимого  эндоцитоза – поглощение диаметром 50-80 нм – кавеол.. Кавеолы характерны для большинства клеточных типов; особенно многочисленны в эндотелиальных клетках, где они участвуют в транспорте крупных макромолекул.

Фагоцитоз – поглощение крупных частиц (например, микроорганизмов или остатков клеток). Фагоцитоз осуществляют специальные клетки – фагоциты (макрофаги, нейтрофилы). В ходе фагоцитоза образуются большие эндоцитозные пузырьки – фагосомы. Фагосомы сливаются с лизосомами и формируют фаголизосомы. Фагоцитоз,  в отличие от пиноцитоза, индуцирует сигналы, воздействующие на рецепторы в плазмолемме фагоцитов. Подобными сигналами служат АТ, опсонирующие фагоцитируемую частицу.

ЭКЗОЦИТОЗ

Экзоцитоз  (секреция) – процесс, когда внутриклеточные  секреторные пузырьки (например, синаптические) и секреторные гранулы сливаются с плазмолеммой, а их содержимое освобождается из клетки. В ходе экзоцитоза можно выделить следующие последовательные стадии: перемещение везикулы в субплазмолеммальное пространство, установление связи и (от англ. dock – стыковка) к участку плазмолеммы, слияние мембран, высвобождение содержимого гранулы (пузырька) и восстановление (обособление) мембраны гранулы.

Мембранные  пузырьки содержат вещества, подлежащие выведению из клетки (секреции, экзоцитозу). Такие пузырьки образуются в комплексе Гольджи.

Гранулы – секреторные пузырьки с электронно-плотным содержимым, они присутствуют в хромаффинных клетках (катехоламины), тучных (гистамин) и некоторых эндокринных клетках (гормоны).

Конститутивная  и регулируемая секреция. Процесс секреции может быть спонтанным и регулируемым. Одна часть пузырьков постоянно сливается с клеточной мембраной (конститутивная секреция), в то время как другая часть пузырьков накапливается под плазмолеммой, но процесс слияния пузырька и мембраны происходит только под действием сигнала, чаще всего вследствие увеличения концентрации Са²⁺ в цитозоле (регулируемый экзоцитоз).

Типы  секреции.

Типы секреции (мерокриновый, или эккриновый, апокриновый и  голокриновый) будет рассмотрены в дальнейшем.

Трансцитоз – транспорт макромолекул через клетку, в ходе которого происходит быстрое и эффективное переключение эндоцитоза на экзоцитоз. Трансцитоз обычно осуществляется с участием кавеол. Кавеолы формируют дискретные  пузырьки-переносчики, курсирующие между апикальной и базальной частями клетки, подвергаясь в каждом обороте (круге транспорта) процессу отрыва-слияния. Трансцитоз характерен, например, для эндотелиальных клеток, где происходит  транспорт макромолекул через клетки из просвета сосуда в ткань.

Принципы взаимодействия между органеллами

Одним из вариантов их интеграции является система эндосом, представленная внутриклеточными пузырьками, связанными с эндоплазматической  сетью, комплексом Гольжди, лизосомами и плазмолеммой клетки. Эндосомы участвуют эндоцитоза. При этом выделяют    ранние и поздние   эндосомы,                    примеро работы системы эндосом является рецептор-опосредованный эндоцитоз. Поглощенный клеткой материал ограничивается в ранней эндосоме,  где происходит сортировка белков, их отсоединение от рецепторов. После диссоциации рецепторы в составе «пустых» пузырьков возвращаются к плазмолемме с помощью белка  клатрина. Поздняя эндосома, содержащая только субстрат, сливается с лизосомой и поглощенный материал подвергается деградации.                    

Другим примером функционирования    эндосом    является процесс образования меланосом, которые согласно современным   данным перенесены из разряда включений в класс специализированных органелл. Образование меланосом происходит при участии эндосом: после синтеза фрагментов (олигомеров) меланина и белков, связывающих их в эндоплазматической сети, и сортировки в комплексе Гольджи полимеризация меланина происходит поэтапно в системе эндосом. Накопление и созревание меланина определяют формирование меланосом, которые могут транспортироваться внутри клетки (пигментный эпителий сетчатой оболочки глаза) и секретироваться за ее пределы (в меланоцитах кожи).

Включения

Включения — это продукт  деятельности клетки, они имеют разные характер и значение. Так, трофические включения (липиды и гликоген) являются источником субстратов для энергообразования или синтеза стероидов. Они, как правило, присутствуют в клетках с высокой скоростью метаболизма (мышечные клетки, гепатоциты) и в эндокриноцитах, образующих стероидные гормоны (глюкокортикоиды, андрогены, прогестерон). Наличие трофических включений зачастую ассоциировано с развитием эндоплазматичекой сети и митохондрий. В стероид-продуцирующих клетках, помимо агранулярной эндоплазматической сети и липидных капель, определяются также митохондрии с тубуло-везикулярными кристами. Увеличение количества липидных и углеводных включений может быть признаком нарушения метаболизма.

Не менее важные для  диагностики и пигментные включения. К ним относятся железосодержащие белки — гемоглобин в эритроцитах и миоглобин — в скелетных мышцах. Среди основных функций ионов железа таких включений выделяют связывание, транспорт и депонирование кислорода. Разновидностями пигментных включений является лютеин (пигмент клеток желтого тела яичника) и липофусцин (важный признак старения клеток). Липофусциновые включения накапливаются в высокоспециализированных клетках (чаще в нейронах, пигментном эпителии глаза) и являются результатом окислительного повреждения клеток, а также дисфункции лизосом, ограничения антиоксидантной защиты клеток.

ЛИГАНД – химическое соединение, связывающееся с другим химическим соединением, как правило, с большей молекулярной массой.

В эндокринологии термины лиганд применяют к молекулам гормонов, связывающиеся со специфичными для них рецепторными клетками – мишенями.