Клетки мишени и клеточные рецепторы гормонов

Клетки-мишени и клеточные рецепторы гормонов

Клетки мишени и клеточные рецепторы гормонов

Клетки, воспринимающие гормональный сигнал и реагирующие на него изменением своего метаболизма и функции, называются клетками-мишенями.

Эти клетки имеют определенное количество белков-рецепторов, узнающих гормон и связывающих его.

Молекулярные рецепторы (R) – это белки, специфически связывающие гормон и осуществляющие сопряжение связывания гормона с передачей сигнала (300-1200 а.к.).

Белок-рецептор должен обладать специфичностью по отношению к тому или иному гормону. Взаимодействие гормона с рецептором характеризуется эквимолярной стехиометрией (один гормон – один рецептор). Продукт взаимодействия гормона с рецептором носит название гормон-рецепторный комплекс (ГР-комплекс). Количество разных типов и подтипов рецепторов у одного гормона различно:

· 1 R – либерины, тропины, окситоцин, кальцитонин, паратирин, глюкагон, инсулин, кортизол, тестостерон;

· 2 R – ангиотензин II, эстрадиол, иодтиронины, холецистокинин, эндотелины;

· 3 R – антидиуретический гормон, галанин, γ-аминомасляная кислота;

· 4 R – гистамин, простагландин Е2;

· 9 R катехоламины;

· 11 R – глутамат;

· 13 R –cеротонин.

Наличие нескольких R одного гормона и их связь с разными сигнал-трансдукторными системами способствуют плейотропности, а часто ­ обратимости и дуализму действия гормонов.

Одна и та же клетка может быть чувствительна к 4-23 разным гормонам (особенно хемокинам и цитокинам), эффекты которых взаимно модулируются и интерферируют.

Следует также отметить, что уровень гормона в крови может влиять на количество рецепторов в клетке (например, прогестерон уменьшает количество своих рецепторов и рецепторов для эстрогенов в матке).

Рецепторы гормонов в клетках-мишенях могут находиться либо на плазматической мембране вместе с другими мембранными белками, либо внутри клеток в различных ее компартментах (гиалоплазма, ядро, митохондрии и др.). Локализация рецепторов определяется степенью гидрофильности или гидрофобности гормонов.

Гидрофильные гормоны имеют рецепторы на поверхности плазматической мембраны клетки-мишени, т.к. гидрофильные молекулы не могут проникать сквозь гидрофобный липидный бислой мембран. Напротив, гидрофобные гормоны, свободно преодолевающие мембраны, имеют внутриклеточные рецепторы. Мембранные рецепторы являются гликопротеинами, т.е.

сложными белками, имеющими разветвленные олигосахаридные цепи в качестве небелкового компонента. Эти цепи наряду с олигосахаридными фрагментами мембранных гликолипидов участвуют в узнавании и специфическом связывании гормонов.

Белковая часть молекулы мембранных рецепторов имеет достаточно мощный гидрофобный домен, позволяющий им распределяться в липидном бислое, как все интегральные или трансмембранные белки. При этом их гормонсвязывающий домен гидрофилен и располагается снаружи мембраны.

Рецепторы плазматической мембраны клеток подразделяются на суперсемейства:

1. 7-сегментные трансмембранные рецепторы (7-ТМС, G-protein-coupled receptors-GPCR). Это интегральные мембранные белки с 7 трансмембранными α-спиралями, соединенные гидрофильными внеклеточными и внутриклеточными петлями. Цитоплазматический домен этих рецепторов содержит центры связывания с G-белком (рис. 3).

Рис. З. Структура 7-ТМС рецептора (https://studfiles.net/preview/6659447/page:2/).

2. 1-сегментные трансмембранные каталитические рецепторы (1-ТМС) – интегральные мембранные белки с 1 трансмембранным сегментом и глобулярными доменами на вне- и внутриклеточной поверхностях мембраны.

Внеклеточный домен узнает и связывает лиганд-гормон, а внутриклеточный обладает каталитической активностью (гуанилатциклазной, тирозинкиназной и др.

) и запускает реакцию образования внутриклеточных вторичных посредников.

3. Каналообразующие рецепторы – состоят из ассоциированных белковых субъединиц, каждая из которых содержит несколько трансмембранных сегментов. Эти рецепторы являются лигандозависимыми ионными каналами. В качестве лигандов, как правило, выступают нейромедиаторы.

Внутриклеточные рецепторы подразделяются на 2 класса:

Класс I – ядерные или цитоплазматические, без лиганда, связаны с белками теплового шока.

Класс II – ядерные, связаны с белками теплового шока.

Внутриклеточные рецепторы в целом гидрофильны и способны к диффузии в водной фазе, однако их гормонсвязывающий участок образован гидрофобными радикалами аминокислот, что важно для образования гидрофобных связей между гормоном и молекулой рецептора.

Домен узнавания (гормонсвязыающий участок) служит для присоединения гормона и у внутриклеточных рецепторов он находится на С-конце полипептидной цепи рецептора. Домен связывания ДНК расположен в центральной части рецептора и содержит надвторичные структуры ­ «цинковые пальцы» (рис. 4).

В каждой такой структуре атом цинка связан с 4 остатками цистеина, при этом от остальной полипептидной цепи отделяется последовательность аминокислот, способная специфически взаимодействовать с определенными участками молекулы ДНК.

Вариабельный домен расположен на N-конце полипептидной цепи внутриклеточного и служит для связывания с различными регуляторными белками, в том числе шаперонами.

Рис.4. Структура внутриклеточного рецептора (https://megalektsii.ru/).

Дата добавления: 2019-02-08; просмотров: 764;

:

Источник: https://poznayka.org/s5598t2.html

Понятие о клетках мишенях и рецепторах к гормонам

Клетки мишени и клеточные рецепторы гормонов

Клетки-мишени- это клетки, которые специфическивзаимодействуют с гормонами с помощьюспециальных белков-рецепторов. Этибелки-рецепторы располагаются нанаружной мембране клетки, или в цитоплазме,или на ядерной мембране и на другихорганеллах клетки.

Каждаяклетка-мишень обладает наличиемспецифического рецептора к действиюгормона, и часть рецепторов находитсяв мембране. Такой рецептор обладаетстереоспецифичностью.

У других клетокрецепторы расположены в цитоплазме –это цитозольные рецепторы, которыереагируют вместе с гормоном, проникающимвнутрь клетки. Следовательно, рецепторыделятся на мембранные и цитозольные.

Для того, чтобы клетка отреагировалана действие гормона необходимо образованиевторичных посредников к действиюгормонов. Это характерно для гормоновс мембранным типом рецепции.

Разрушениециклического АМФ происходит под действиемфермента фосфодиэстеразы. ЦиклическийГМФ оказывает противоположное действие.

При активации фосфолипазы C образуютсявещества, которые способствуют накоплениювнутри клетки ионизированного кальция.Кальций активирует протеинциназы,способствует мышечному сокращению.

Диацилглицерол способствует превращениюфосфолипидов мембраны в арахидоновуюкислоту, которая является источникомобразования простагландинов илейкотриенов.

Большинстворецепторов изучены недостаточно, потомучто их выделение и очистка очень сложные,а содержание каждого вида рецепторовв клетках очень низкое. Но известно, чтогормоны взаимодействуют со своимирецепторами физико-химическим путем.

Между молекулой гормона и рецепторомформируются электростатические игидрофобные взаимодействия. Присвязывании рецептора с гормономпроисходят конформационные изменениябелка-рецептора и комплекс сигнальноймолекулы с белком-рецептором активируется.

В активном состоянии он может вызыватьспецифические внутриклеточные реакциив ответ на принятый сигнал.

Взависимости от строения гормонасуществуют два типа взаимодействия.Если молекула гормона липофильна,(например, стероидные гормоны), то онаможет проникать через липидный слойнаружной мембраны клеток-мишеней.

Еслимолекула имеет большие размеры илиявляется полярной, то ее проникновениевнутрь клетки невозможно.

Поэтому длялипофильных гормонов рецепторы находятсявнутри клеток-мишеней, а для гидрофильных- рецепторы находятся в наружной мембране.

Дляполучения клеточного ответа нагормональный сигнал в случае гидрофильныхмолекул действует внутриклеточныймеханизм передачи сигнала. Это происходитс участием веществ, которых называютвторыми посредниками. Молекулы гормоновочень разнообразны по форме, а “вторыепосредники” – нет.

Существуетдва главных способа передачи сигналав клетки-мишени от сигнальных молекулс мембранным механизмом действия:

  • аденилатциклазная (или гуанилатциклазная) системы;
  • фосфоинозитидный механизм.

Механизмыпередачи информации от гормонов внутриклеток-мишеней с помощью перечисленныхпосредников имеют общие черты:

  • одним из этапов передачи сигнала является фосфорилирование белков;
  • прекращение активации происходит в результате специальных механизмов, инициируемых самими участниками процессов, – существуют механизмы отрицательной обратной связи.

Гормоныявляются основными гуморальнымирегуляторами физиологических функцийорганизма, и в настоящее время хорошоизвестны их свойства, процессы биосинтезаи механизмы действия.

Эпифиз

Эпифиз,небольшое образование, расположенноеу позвоночных под кожей головы или вглубине мозга; находится на среднейлинии тела, как и сердце, функционируетлибо в качестве воспринимающего светоргана либо как железа внутреннейсекреции, активность которой зависитот освещенности. Образуется в эмбриогенезев виде небольшого выпячивания дорсальнойстенки промежуточного мозгового пузыря.

Он вырабатывает и выделяет в кровьгормоны, которые регулируют всециклические изменения в организме:суточные, циркадные ритмы. Он получаетсветовые раздражения от сетчатки черезсимпатические нервные пути, месячныециклы. У некоторых видов позвоночныхобе функции совмещены. У человека этообразование по форме напоминает сосновуюшишку, откуда и получило свое название(греч.

epiphysis – шишка, нарост).

Эпифизснаружи покрыт соединительно-тканнойкапсулой, от которой отходят тонкиесоединительно-тканные перегородки,которые делят железу на неотчетливыедольки. В перегородках находятсягемокапилляры. Строму долек составляютглиальные клетки, их концентрациявозрастает к периферии, там они образуюткраевую вуаль, а в центре располагаютсяпинеалоциты.

Это нейросекреторныеклетки, у них крупное ядро, хорошо развитыорганеллы, а отростки этих клеток уходятв соединительно-тканные перегородки изаканчиваются на гемокапиллярах. В этихклетках вырабатывается нейроаминсеротонин. Он вырабатывается в дневноевремя, а в ночное время он превращаетсяв гормон серотонин. Эти гормоны действуютна гипоталамус.

Серотонинусиливает функцию, а мелатонини-ослабляет.Эти гормоны тормозят развитие половойсистемы.

В эпифизе вырабатываетсяантигонадотропный гормон; гормон,который регулирует минеральный обмен;большое количество регуляторных пептидов(либеринов и статинов), которые реализуютсвои эффекты либо через гипоталамус,либо непосредственно на гипофиз. Эпифиздостигает максимального развития ввозрасте 5-7 лет, затем атрофируется иидет его минерализация (откладываютсясоли Са).

Эпифизразвивается в эмбриогенезе из свода(эпиталамуса) задней части (диэнцефалона)переднего мозга. У низших позвоночных,например у миног, могут развиваться двеаналогичных структуры.

Одна, располагающаясяс правой стороны мозга, носит названиепинеальной, а вторая, слева, парапинеальнойжелезы. Пинеальная железа присутствуету всех позвоночных, за исключениемкрокодилов и некоторых млекопитающих,например муравьедов и броненосцев.

Парапинеальная железа в виде зрелойструктуры имеется лишь у отдельныхгрупп позвоночных, таких, как миноги,ящерицы и лягушки.

Источник: https://studfile.net/preview/2041626/page:3/

2. Механизмы действия гормонов

Клетки мишени и клеточные рецепторы гормонов

/ Лекции 2 курс / Биохимия / Лекция 12. Биохимия гормонов / 2. Механизмы действия гормонов

Гормоны оказывают влияние на клетки-мишени.

Клетки-мишени — это клетки, которые специфически взаимодействуют с гормонами с помощью специальных белков-рецепторов. Эти белки-рецепторы располагаются на наружной мембране клетки, или в цитоплазме, или на ядерной мембране и на других органеллах клетки.

Биохимические механизмы передачи сигнала от гормона в клетку-мишень.

Любой белок-рецептор состоит, минимум из двух доменов (участков), которые обеспечивают выполнение двух функций:

  1. преобразование и передачу полученного сигнала в клетку.

Каким образом белок-рецептор узнает ту молекулу гормона, с которой он может взаимодействовать?

Один из доменов белка-рецептора имеет в своем составе участок, комплементарный какой-то части сигнальной молекулы. Процесс связывания рецептора с сигнальной молекулой похож на процесс образования фермент-субстратного комплекса и может определяется величиной константы сродства.

Большинство рецепторов изучены недостаточно, потому что их выделение и очистка очень сложные, а содержание каждого вида рецепторов в клетках очень низкое. Но известно, что гормоны взаимодействуют со своими рецепторами физико-химическим путем. Между молекулой гормона и рецептором формируются электростатические и гидрофобные взаимодействия.

При связывании рецептора с гормоном происходят конформационные изменения белка-рецептора и комплекс сигнальной молекулы с белком-рецептором активируется. В активном состоянии он может вызывать специфические внутриклеточные реакции в ответ на принятый сигнал.

Если нарушен синтез или способность белков-рецепторов связываться с сигнальными молекулами, возникают заболевания — эндокринные нарушения.

Есть три типа таких заболеваний.

  1. Связанные с недостаточностью синтеза белков-рецепторов.
  2. Связанные с изменением структуры рецептора — генетических дефекты.
  3. Связанные с блокированием белков-рецепторов антителами.

Механизмы действия гормонов на клетки-мишени.

В зависимости от строения гормона существуют два типа взаимодействия. Если молекула гормона липофильна, (например, стероидные гормоны), то она может проникать через липидный слой наружной мембраны клеток-мишеней.

Если молекула имеет большие размеры или является полярной, то ее проникновение внутрь клетки невозможно.

Поэтому для липофильных гормонов рецепторы находятся внутри клеток-мишеней, а для гидрофильных — рецепторы находятся в наружной мембране.

Для получения клеточного ответа на гормональный сигнал в случае гидрофильных молекул действует внутриклеточный механизм передачи сигнала. Это происходит с участием веществ, которых называют вторыми посредниками. Молекулы гормонов очень разнообразны по форме, а “вторые посредники” — нет.

Надежность передачи сигнала обеспечивает очень высокое сродство гормона к своему белку-рецептору.

Что такое посредники, которые участвуют во внутриклеточной передаче гуморальных сигналов?

Это циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), инозитолтрифосфат, кальций-связывающий белок — кальмодулин, ионы кальция, ферменты, участвующие в синтезе циклических нуклеотидов, а также протеинкиназы — ферменты фосфорилирования белков. Все эти вещества участвуют в регуляции активности отдельных ферментных систем в клетках-мишенях.

Разберем более подробно механизмы действия гормонов и внутриклеточных посредников.

Существует два главных способа передачи сигнала в клетки-мишени от сигнальных молекул с мембранным механизмом действия:

  1. аденилатциклазная (или гуанилатциклазная) системы;
  2. фосфоинозитидный механизм.

Аденилатциклазная система.

Основные компоненты: мембранный белок-рецептор, G-белок, фермент аденилатциклаза, гуанозинтрифосфат, протеинкиназы.

Кроме того, для нормального функционирования аденилатциклазной системы, требуется АТФ.

Белок-рецептор, G-белок, рядом с которым располагаются ГТФ и фермент (аденилатциклаза) встроены в мембрану клетки.

До момента действия гормона эти компоненты находятся в диссоциированнном состоянии, а после образования комплекса сигнальной молекулы с белком-рецептором происходят изменения конформации G-белка. В результате одна из субъединиц G-белка приобретает способность связываться с ГТФ.

Комплекс “G-белок-ГТФ” активирует аденилатциклазу. Аденилатциклаза начинает активно превращать молекулы АТФ в ц-АМФ.

ц-АМФ обладает способностью активировать особые ферменты — протеинкиназы, которые катализируют реакции фосфорилирования различных белков с участием АТФ. При этом в состав белковых молекул включаются остатки фосфорной кислоты.

Главным результатом этого процесса фосфорилирования является изменение активности фосфорилированного белка. В различных типах клеток фосфорилированию в результате активации аденилат-циклазной системы подвергаются белки с разной функциональной активностью. Например, это могут быть ферменты, ядерные белки, мембранные белки.

В результате реакции фосфорилирования белки могут становятся функционально активными или неактивными.

Такие процессы будут приводить к изменениям скорости биохимических процессов в клетке-мишени.

Активация аденилатциклазной систтемы длится очень короткое время, потому что G-белок после связывания с аденилатциклазой начинает проявлять ГТФ-азную активность. После гидролиза ГТФ G-белок восстанавливает свою конформацию и перестает активировать аденилатциклазу. В результате прекращается реакция образования цАМФ.

Кроме участников аденилатциклазной системы в некоторых клетках-мишенях имеются белки-рецепторы, связанные с G-белками, которые приводят к торможению аденилатциклазы. При этом комплекс “GTP-G-белок” ингибирует аденилатциклазу.

Когда останавливается образование цАМФ, реакции фосфорилирования в клетке прекращаются не сразу: пока продолжают существовать молекулы цАМФ — будет продолжаться и процесс активации протеинкиназ. Для того, чтобы прекратить действие цАМФ, в клетках существует специальный фермент — фосфодиэстераза, который катализирует реакцию гидролиза 3′,5′-цикло-АМФ до АМФ.

Некоторые вещества, обладающие ингибирующим действием на фосфодиэстеразу, (например, алкалоиды кофеин, теофиллин), способствуют сохранению и увеличению концентрации цикло-АМФ в клетке. Под действием этих веществ в организме продолжительность активации аденилатциклазной системы становится больше, т. е. усиливается действие гормона.

Кроме аденилатциклазной или гуанилатциклазной систем существует также механизм передачи информации внутри клетки-мишени с участием ионов кальция и инозитолтрифосфата.

Инозитолтрифосфат — это вещество, которое является производным сложного липида — инозитфосфатида. Оно образуется в результате действия специального фермента — фосфолипазы “С”, который активируется в результате конформационных изменений внутриклеточного домена мембранного белка-рецептора.

Этот фермент гидролизует фосфоэфирную связь в молекуле фосфатидил-инозитол-4,5-бисфосфата и в результате образуются диацилглицерин и инозитолтрифосфат.

Известно, что образование диацилглицерина и инозитолтрифосфата приводит к увеличению концентрации ионизированного кальция внутри клетки.

Это приводит к активации многих кальций-зависимых белков внутри клетки, в том числе активируются различные протеинкиназы.

И здесь, как и при активации аденилатциклазной системы, одной из стадий передачи сигнала внутри клетки является фосфорилирование белков, которое в приводит к физиологическому ответу клетки на действие гормона.

В работе фосфоинозитидного механизма передачи сигналов в клетке-мишени принимает участие специальный кальций-связывающий белок — кальмодулин. Это низкомолекулярный белок (17 кДа), на 30 % состоящий из отрицательно заряженных аминокислот (Глу, Асп) и поэтому способный активно связывать Са+2.

Одна молекула кальмодулина имеет 4 кальций-связывающих участка.

После взаимодействия с Са+2 происходят конформационные изменения молекулы кальмодулина и комплекс “Са+2-кальмодулин” становится способным регулировать активность (аллостерически угнетать или активировать) многие ферменты — аденилатциклазу, фосфодиэстеразу, Са+2,Мg+2-АТФазу и различные протеинкиназы.

В разных клетках при воздействии комплекса “Са+2-кальмодулин” на изоферменты одного и того же фермента (например, на аденилатциклазу разного типа) в одних случаях наблюдается активация, а в других — ингибирование реакции образования цАМФ. Такие различные эффекты происходят потому, что аллостерические центры изоферментов могут включать в себя различные радикалы аминокислот и их реакция на действие комплекса Са+2-кальмодулин будет отличаться.

Таким образом, в роли “вторых посредников” для передачи сигналов от гормонов в клетках-мишенях могут быть:

  1. циклические нуклеотиды (ц-АМФ и ц-ГМФ);
  2. комплекс “Са-кальмодулин”;
  3. инозитолтрифосфат.

Механизмы передачи информации от гормонов внутри клеток-мишеней с помощью перечисленных посредников имеют общие черты:

  1. одним из этапов передачи сигнала является фосфорилирование белков;
  2. прекращение активации происходит в результате специальных механизмов, инициируемых самими участниками процессов, — существуют механизмы отрицательной обратной связи.

Гормоны являются основными гуморальными регуляторами физиологических функций организма, и в настоящее время хорошо известны их свойства, процессы биосинтеза и механизмы действия.

Признаки, по которым гормоны отличаются от других сигнальных молекул следующие.

  1. Синтез гормонов происходит в особых клетках эндокринной системы. При этом синтез гормонов является основной функцией эндокринных клеток.
  2. Гормоны секретируются в кровь, чаще в венозную, иногда в лимфу. Другие сигнальные молекулы могут достигать клеток-мишеней без секреции в циркулирующие жидкости.
  3. Телекринный эффект (или дистантное действие) — гормоны действуют на клетки-мишени на больщом расстоянии от места синтеза.

Гормоны являются высокоспецифичными веществами по отношению к клеткам-мишеням и обладают очень высокой биологической активностью.

Далее по теме:

Источник: https://www.medkurs.ru/lecture2k/biochemistry/lb12/4213.html

Рецепторы гормонов, клетки-мишени. Чувствительность клетки к гормонам

Клетки мишени и клеточные рецепторы гормонов

Рецепторы – это вещества белковой природы, имеющие большое сродство к соответствующему гормону, и «переводящие принятые от гормонов сигналы на язык внутриклеточного метаболизма». Локализация рецепторов различ­на. Они могут располагаться на плазматической мембране или могут находиться внутри клеток – в цитоплазме, в ядре, на мембранах органоидов клеток.

Клетки, имеющие рецепторы опре­деленного гормона, называются клетками-мишенями, или гормон-зависимыми клетками. Ткани, в которых есть рецепторы, называются тканями-мишенями.

Все рецепторы, как для белково-пептидных гормонов, так и для стероидных, содержат, по меньшей мере, 2 функциональных участка: узнающий участок, с которым связывается гормон, и участок, генерирующий сигнал и изменяющий внутриклеточные функции.

Передача гормонального сигнала (трансдукция сигнала) происходит по 3 путям: – при помощи вторичных посредников (мессенджеров), таких как ц.АМФ, ц.ГМФ, инозитолтрифосфат и (или) ионы кальция, тирозинкиназный каскад.

Эти гормоны увеличивают активность внутриклеточных ферментов, модифицируя их молекулы.

-образуя гормон-рецепторный комплекс, который является фактором, регулирующим экспрессию генов.

– гормон может оказывать непосредственное действие на проницаемость мембран, увеличивая концетрацию субстратов, вследствие чего активность внутриклеточных ферментов увеличивается.

Рецепторы, находящиеся на плазматической мембране, имеют 3 участка – 1) узнающий, или лигандсвязывающий; 2) сопрягающий, трансмембранный; 3) каталитический.

Многие гормоны, взаимодействующие с рецепторами, расположенными на плазматической мембране, после образования гормон-рецепторного комплекса (Го-R) подвергаются процессу интернализации – эндоцитозу (транслокации), или погружению внутрь клетки (Го-R) посредством образования эндосом (рецептосом).

При погружении (Го-R) внутрь клетки происходит диссоциация этого комплекса и деградация гормона. Высвободившийся рецептор возвращается на клеточную мембрану или расщепляется. В период функционирования рецептора он успевает осуществить от 50–150 таких «челночных» циклов, такой процесс называется рециклирование.

Во время эндоцитоза (Го-R) происходит снижение чувствительности клетки к гормону в результате уменьшения количества работающих рецепторов на клеточной мембране.

Стероидные и тироидные гормоны имеют рецепторы в цитоплазме или ядре.

Т.о., биологическое действие гормона зависит не только от его содержания в крови, но и от количества и функционального состояния рецепторов, а также от уровня функционирования пострецепторного механизма. Количество клеточных рецепторов, как и других компонентов клетки, постоянно изменяется, отражая процессы их синтеза и распада.

Основная роль в регуляции количества рецепторов принадлежит гормонам. Имеется обратная зависимость между уровнем гормонов в межклеточной жидкости и количеством рецепторов клетки. Чувствительность органа или клетки к гормону зависит от плотности расположения рецепторов.

В большин­стве клеток плотность рецепторов для многих гормонов рав­на от 500 до 30000, для инсулина — 50000. Для получения наибольшего эффекта действия гормону достаточно связаться с 2—10% рецепторов от их общего количества.

Чем больше концентрация гормонов в крови, тем меньше становится количество сво­бодных рецепторов и, наоборот, число свободных рецепторов резко возрастает, если концентрация гормонов резко умень­шается. При повышенном содержании в крови гормонов усиливается синтез их рецепторов.

При высокой кон­центрации рецепторов они объединяются в кластеры («пакеты рецепторов») и в таком виде теряют способность к соединению с гормонами. Такие пакеты рецепторов воспринимаются лизосомами как чужеродные тела и лизируются, или к ним вырабатыва­ются антитела. В результате клетка перестает воспринимать регуляторный сигнал того или иного гормона.

Это явление обуславливает стадию истощения при дли­тельной гиперфункции какой-либо железы и утрату эффекта от длительного применения больших доз гормона. Некоторые гормоны могут влиять на количество не только «собственных» рецепторов, но и рецепторов к другим гормонам. Так, прогестерон уменьшает, а эстрогены увеличивают количество рецепторов одновременно и к эстрогенам, и к прогестерону.

Т.о., снижение чувствительности клетки к гормонам может быть обусловлено следующими механизмами:

– уменьшением сродства рецептора к гормону вследствие влияния других гормонов и (Го-R);

– снижением количества функционирующих рецепторов в результате их интернализации или высвобождения из мембраны во внеклеточную среду;

– инактивацией рецептора вследствие конформационных изменений;

– разрушением рецепторов путем повышения активности протеаз или деградацией (Го-R) под влиянием ферментов лизосом;

– угнетением синтеза новых рецепторов;

– наличием антагонистов гормонов, которые конкурируют за связь с рецептором.

Источник: https://studopedia.org/9-99085.html

Клетки мишени – это… Понятие, виды и механизм действия

Клетки мишени и клеточные рецепторы гормонов

Клетки мишени – это такие структурно-функциональные единицы, которые специфически взаимодействуют с гормонами при помощи особых белков-рецепторов.

Определение в общем понятно, однако сама тема весьма объемная, и каждый ее аспект безусловно важен.

Весь материал сразу охватить довольно сложно, поэтому сейчас речь пойдет лишь об основных моментах, касающихся клеток-мишеней, их видов и механизма воздействия.

Определение

Клетки-мишени – это очень интересный термин. Присутствующая в нем приставка логически обоснована. Ведь, по сути, каждая клетка организма является мишенью для гормонов. В момент их соприкосновения запускается специфическая биохимическая реакция. Осуществляемый далее процесс имеет непосредственное отношение к метаболизму.

То, насколько сильно будет реализован эффект, определяет концентрация гормона, вступившего в реакцию с клеткой-мишенью. Это, впрочем, не единственный ключевой фактор. Также роль играет скорость биосинтеза гормона, условия его созревания и специфика той среды, в которой происходит контактирование клетки с белком-переносчиком.

Кроме того, на биохимическом эффекте отражается антагонизм или синергизм гормональных воздействий. Например, адреналин и глюкагон (продуцируются в надпочечниках и поджелудочной железе соответственно) имеют схожее действие. Оба гормона активируют распад гликогена в печени.

А вот антагонистическое действие оказывают женские половые гормоны прогестерон и эстроген. Первый тормози сокращение матки, а второй, наоборот, усиливает их.

Его следует изучить чуть более подробно. Клетки мишени – это, как уже было сказано, структурные единицы, взаимодействующие с гормонами. Но что собой представляют пресловутые белки-рецепторы? Так называются молекулы, которые имеют две главные функции:

  • Реагировать на физические факторы (на свет, например).
  • Связывать другие молекулы, которые несут регуляторы сигналы (нейромедиаторы, гормоны и т. п.).

Последняя функция наиболее значима. Благодаря конформационным изменениям, которые данные сигналы индуцируют, рецепторные белки запускают определенные биохимические процессы в клетке. Результатом становится реализация ее физиологического ответа на внешние сигналы.

Белки, кстати, могут располагаться на ядерной или наружной мембране клетке либо в цитоплазме.

Рецепторы

О них необходимо рассказать в отдельности. Рецепторы клеток-мишеней – это их конкретные химические структуры, в которых содержатся комплементарные участки, связывающиеся с гормоном. Именно в результате этого взаимодействия происходят все последующие биохимические реакции, которые приводят к итоговому эффекту.

Важно оговориться, что рецептор любого гормона – это белок, как минимум, с двумя доменами (элементы третичной структуры), различающимися по структуре и функциям.

Каковы же их функции? Рецепторы работают следующим образом: один из доменов связывает гормон, а второй производит сигнал, который применим к конкретному внутриклеточному процессу.

У стероидных биологически активных веществ все происходит немного по-другому. Да, рецепторы гормонов данной группы тоже имеют, как минимум, два домена. Вот только один из них осуществляет связывание, а второй ассоциируется с конкретным ДНК-участком.

Интересно, что во многих клетках есть так называемые резервные рецепторы – те, которые не участвуют в формировании биологического ответа.

Важно знать

Изучая пути действия гормонов на клетки мишени и прочие особенности данной темы, необходимо оговориться, что пока что большинство рецепторов недостаточно изучены. Почему? Потому что их выделение и дальнейшая очистка сложны. А вот содержание в клетках каждого рецептора довольно низкое.

Однако известен тот факт, что гормоны взаимодействуют с рецепторами химико-физическим путем. Между ними формируются гидрофобные и электростатические связи. Когда рецептор связывается с гормоном, белок-рецептор конформационно изменяется, в результате чего активируется их с сигнальной молекулой комплекс.

Нейромедиаторы

Так называются биологически активные вещества, главная функция которых – передавать электрохимические импульсы от нервных клеток и нейронов. Их еще называют «посредниками». Разумеется, на клетки-мишени воздействие нейромедиаторы также оказывают.

Точнее, «посредники» контактируют непосредственно с биохимическими рецепторами, о которых рассказывалось выше. Тот комплекс, который образуют эти два вещества, способен влиять на интенсивность определенных метаболических процессов (через цель посредников или непосредственно).

Так, например, один нейромедиаторы вызывают повышение возбудимости клетки-мишени и градуальную деполяризацию постсинаптической мембраны. Другие «посредники» могут оказать совершенно противоположное действие (тормозное).

Еще ряд веществ осуществляет блокирование и активацию рецепторов. К таковым относятся простагландины, нейроактивные пептиды и аминокислоты. Но на самом деле веществ, влияющих на процесс передачи информации, намного больше.

Виды действия гормонов на клетки-мишени

Всего их пять. Выделить эти виды можно в такой перечень:

  • Метаболическое. Проявляется в изменении проницаемости клеточных мембран, органоидов, а также активности внутриклеточных ферментов и их синтеза. Ярко выраженным метаболическим эффектом отличаются гормоны, вырабатываемые щитовидной железой.
  • Корригирующее. Это действие влияет на интенсивность функций, оказываемых клетками-мишенями. Его выраженность зависит от реактивности и исходного состояния. В качестве примера можно вспомнить оказываемое адреналином влияние на ЧСС.
  • Кинетическое. При оказании такого воздействия клетки-мишени переходят из спокойного состояния в активное. Ярким примером является реакция мускулатуры матки на окситоцин.
  • Морфогенетическое. Заключается в изменении размеров и формы клеток-мишеней. Соматотропин, к примеру, влияет на рост организма. А половые гормоны принимают непосредственное участие в формировании половых признаков.
  • Реактогенное. В результате этого действия изменяется чувствительность клеток-мишеней, их восприимчивость к другим медиаторам и гормонам. Холецистокинин и гастрин отражаются на возбудимости нервных клеток.

Взаимодействие с водорастворимыми гормонами

У него его своя специфика. Рассказывая о взаимодействии гормонов с клетками-мишенями, надо оговориться, что если они водорастворимые, то они оказывают влияние, не проникая внутрь – то есть, с поверхности цитоплазматической мембраны.

Вот какие этапы включает в себя данный процесс:

  • Образование на поверхности мембраны ГРК (гормон-рецепторный комплекс).
  • Последующая активация ферментов.
  • Формирование вторичных посредников.
  • Образование протеинкиназ определенной группы (ферменты, модифицирующие другие белки).
  • Активация фосфорилирования белков.

Описанный процесс, к слову, правильно называть рецепцией.

Взаимодействие с жирорастворимыми гормонами

Или, как их называют чаще всего – со стероидными. В данном случае оказывается другое действие гормонов на клетки-мишени. Потому что стероиды, в отличие от водорастворимых веществ, внутрь все-таки проникают.

Поэтапно это выглядит следующим образом:

  • Стероидный гормон контактирует с мембранным рецептором, после чего ГРК переносится в клетку.
  • Затем вещество связывается с цитоплазматическим белком-рецептором.
  • После этого ГРК переносится в ядро.
  • Осуществляется взаимодействие с третьим рецептором, что сопровождается образованием ГРК.
  • Следом ГРК связывается с ДНК и, конечно же, с хроматиновым акцептором.

Изучив этот путь действия гормонов на клетки-мишени, можно понять, что ГРК присутствует в ядре довольно долгое время. Потому все физиологические эффекты наступают спустя несколько часов после начала процесса.

И об этом пару слов тоже стоит сказать. Сигналы, поступающие в организм, бывают двух видов:

  • Внешние. Что это значит? То, что сигналы в клетку поступают из внешней среды.
  • Внутренние. Сигналы образуются, а затем действуют в одной и той же клетке. Нередко сигналами оказываются метаболиты, играющие роль аллостерических ингибиторов или активаторов.

Вне зависимости от типа, задачи у них одинаковые. Их можно выделить в такой перечень:

  • Исключение так называемых холостых метаболических циклов.
  • Поддержание на должном уровне гомеостаза.
  • Межклеточное и внутреннее согласование метаболических процессов.
  • Регуляция процессов образования и дальнейшего использования энергии.
  • Приспособление организма к изменениям в окружающей среде.

Если выражаться простым языком, то сигнальные молекулы являются эндогенными соединениями химического происхождения, которые благодаря осуществляемому с рецепторами взаимодействию обеспечивают управление проходящими в клетках-мишенях биохимическими реакциями.

Однако у них имеются особенности, о которых стоит знать. Сигнальные молекулы недолго живут, отличаются высокой биологической активностью, их действия уникальны, а еще у каждой из них может быть сразу несколько клеток-мишеней.

Кстати! Реакции на одну молекулу разных клеток-мишеней часто сильно отличаются.

Нервная и гуморальная регуляция

В рамках темы, касающейся механизмов действия гормонов на клетки-мишени, полезно будет обратить внимание и на эту тему. Сразу стоит отметить, что действие гормонов является скорей диффузным, а нервное влияние – дифференцированным. Все из-за их перемещения вместе с кровью.

Гуморальное влияние довольно медленно распространяется. Максимальная скорость, которой может достичь кровоток, варьируется от 0,2 до 0,5 м/с.

Но, несмотря на это, гуморальное влияние довольно-таки длительное. Оно может продолжаться часами, даже сутками.

К слову, часто в роли мишеней оказываются нервные окончания. Но почему же всегда речь идет про единую нейрогуморальную регуляцию? Потому что нервная система иннервирует железы внутренней секреции.

Поражение клеток-мишеней

Напоследок следует упомянуть и об этом. Выше была изучена специфика клеток-мишеней и клеточных рецепторов. Завершить тему стоит информацией о том, какие структурные единицы являются таким «магнитом» для ВИЧ – самого страшного вируса.

Для него клетками-мишенями являются те, на поверхности которых имеются CD4-рецпторы. Один лишь этот фактор обуславливает их взаимодействие с вирусом.

Сначала варион связывается с поверхностью клетки, происходит рецепция. Потом они сливаются с мембраной вируса. Он проникает внутрь клетки. Следом нуклеотид и РКН вируса высвобождаются. Геном интегрируется в клетку. Проходит определенное время (латентный период), и начинается трансляция белков вируса.

Все это сменяется активной репликацией. Заканчивается процесс высвобождением ВИЧ-белков и варионов из клеток во внешнюю среду организма, что чревато беспрепятственным заражением здоровых клеток. К сожалению, это весьма печальный пример, однако он понятно и доходчиво демонстрирует понятие «мишени» в рассматриваемом контексте.

Источник: https://FB.ru/article/466227/kletki-misheni---eto-ponyatie-vidyi-i-mehanizm-deystviya

Моя щитовидка
Добавить комментарий