细胞通讯的异同点.ppt

细胞通讯的异同点 易正鑫 关于细胞通讯 细胞通讯的几种方式 细胞通讯方式的相同点 细胞通讯方式的不同点 细胞通讯的生物学上的意义 细胞通讯通讯障碍引起癌 多细胞生物是一个繁忙而有序的细胞社会 这种社会性的维持不仅以来于细胞的物质代谢与能量代谢 还依赖于细胞通讯与信号传递 从而以不同的方式协调他们的行为 诸如细胞生长 分裂 分化以及各种生理功能 细胞通讯 cellcommunication 是指一个细胞通过介质的传递到另一个细胞产生相应的反应 细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建 协调细胞的功能 控制细胞的生长和分裂是必需的 细胞通讯有三种方式 1 细胞通过分泌化学信号进行细胞间相互间通讯 这是多细胞生物包括动物和植物的最普遍采用的通讯方式 2 细胞间接触性依赖的通讯 contact dependentsignaling 细胞间直接接触 通过与质膜结合的信号分子影响其他细胞 3 细胞间形成间隙连接使细胞质相互沟通 通过交换小分子来实现代谢偶联或电偶联 细胞通讯的相同之处在于 通讯方式都是通过介质传递的 通讯方式都对这个生物体有着不容忽视的功能 通讯方式一 通过细胞分泌化学信号来实现的 其中它又包括四种分泌方式 通讯方式二 细胞间接触性依赖的通讯 细胞间直接接触 它不需要分泌的化学信号分子的释放 代之以通过与质膜结合的信号分子与其相接触的耙细胞质膜上的受体分子相结合 影响其他细胞 这种通讯方式在胚胎发育过程中对组织内相邻细胞的分化具有重要作用 在胚胎发育过程中 神经系统来源于胚胎上皮细胞层 将发育为神经系统的上皮细胞层 最初相邻细胞之间是彼此相同的 在发育过程中 单个细胞通过独立分化成为神经元 而与其相邻的饿细胞则受到抑制保持非神经细胞状态 这是因为将分化形成神经元的细胞通过膜结合的抑制信号分子 成为Delta 与其相接触的相邻细胞的膜受体结合 从而阻止它们也分化为神经元细胞 控制这一过程的信号是通过细胞间接触而传递的 这类信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白 在脊椎动物和无脊椎动物的各种其他组织中 控制细胞分化的过程 也是靠基本相同的分子所介导的相同的机制来实现的 在接触依赖性信号传递失败的突变体中 有些类型的细胞会过量发生 通讯方式三 通过细胞间隙连接来使细胞质相互沟通 内分泌 endorine 有内分泌细胞分泌信号分子 激素 到血液中 通过血液循环送运到体内个部位 作用于耙细胞 旁分泌 paracrine 细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中 经过局部扩散作用于邻近耙细胞 这对创伤或感染组织刺激细胞增殖以恢复功能具有的重要意义 自分泌 autocrine 细胞对自身分泌的物质产生反应 自分泌信号常见于病理条件下 如肿瘤细胞合成和释放生长因子刺激自身 导致肿瘤细胞的增殖失控 通过化学突触传递神经信号 neuronalsignaling 当神经元细胞在接受环境或其他神经细胞的刺激后 神经信号通过动作电位的形成沿轴突以高达100m s的速度传到末梢 刺激突触前突起终末分泌化学信号 神经递质或神经肽 快速扩散 不到千分之一秒 作用于相距50nm的突触后细胞 影响突触后膜 实现电信号 化学信号 电信号转换和传导 此外 通过分泌外刺激传递信息也属于通过化学信号进行的细胞间通讯 作用于同类的其他个体 间隙连接是一种通讯连接 它分布非常广泛 几乎所有的动物组织中都存在间隙连接 不同的间隙连接由几个到100000个不等 细胞连接的结构和成分 间隙连接是相邻细胞膜间有2 3nm的间隙 构成间隙连接的基本单位成为连接子 connexon 每个连接子由6个相同或相似的跨膜蛋白亚单位conexion环绕 中心形成一个直径约1 5nm的孔道 相邻细胞膜上的两个连接子对接便形成一个间隙连接单位 因此间隙连接也可以叫缝隙连接或缝管连接 许多的间隙连接单位往往集接在一起 功能及其调节机制 间隙连接已经被证明它的通道可以允许通过相对分子质量小于1000的分子通过 即小分子可能通过 大分子一般不能通过 1 间隙连接在代谢偶联中的作用 间隙连接能够允许小分子代谢物质和信号分子通过 是细胞间代谢偶联的基础 而代谢偶联作用在协调细胞群体的生物学功能的方面 可能起更重要的作用 2 间隙连接在神经冲动信息传递过程中的作用 有利于细胞间的快速通讯 动作电位可以从一个细胞迅速的传到另一个细胞 这对于某些无脊椎动物和鱼类快速准确的逃避反射是十分重要的 还有人认为间隙连接在神经元之间的通讯及中枢神经系统的整合过程中起重要作用 3 间隙连接在早期胚胎发育和细胞分化过程中的作用 间隙连接出现脊索动物和大多数无脊椎动物胚胎发育的早期 存在于发育与分化的特定阶段的细胞之间 4 间隙连接的同透性是可以调节的 间隙连接是一种可以随细胞内的变化而进行开关的动态结构 间隙连接通透性受外界化学信号的调节 有助于细胞间的代谢偶联 意义 高等生物所处的环境无时无刻不在变化 机体功能上的协调统一要求有一个完善的细胞间相互识别 相互反应和相互作用的机制 这一机制可以称作细胞通讯 CellCommunication 在这一系统中 细胞或者识别与之相接触的细胞 或者识别周围环境中存在的各种信号 来自于周围或园距离的细胞 并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化 从而改变细胞内的号转导 SignalTransduction 其最终目的是使机体在整体上对外界环境的变化发生最为适宜的反应某些代谢过程 影响细胞的生长速度 甚至诱导细胞的死亡 这种针对外源性信号所发生的各种分子活性的变化 以及将这种变化依次传递至效应分子 以改变细胞功能的过程称为信 图21 1三种细胞通讯的基本方式 二 膜表面分子接触通讯 每个细胞都有众多的分子分布于膜的外表面 这些分子或为蛋白质 或为糖蛋白 这些表面分子作为细胞的触角 可以与相邻细胞的膜表面分子特异性地相互识别和相互作用 以达到功能上的相互协调 这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯 Contactsignalingbyplasma membrane boundmolecules 膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接通讯 最为典型的例子是T淋巴细胞与B淋巴细胞的相互作用 图21 4 图21 2间隙连接功能示意图 荧光标记的不同大小的分子注入细胞后 依靠间隙连接进入另外一个细胞 图中数字表示分子量 图21 3间隙连接结构示意图 图21 4膜表面分子接触通讯举例 图21 5化学信号的三种形式 图21 6水溶性和脂溶性化学信号的转导 1 内分泌 endocrine 系统 以激素为主 它们是由内分泌器官分泌的化学信号 并随血液的流动作用于全身的耙器官 三 化学通讯 细胞可以分泌一些化学物质 蛋白质或小分子有机化合物至细胞外 这些化学物质作为化学信号 chemicalsignaling 作用于其它的细胞 靶细胞 调节其功能 这种通讯方式称为化学通讯 化学通讯是间接的细胞通讯 即细胞间的相互联系不再需要它们之间的直接接触 而是以化学信号为介质来介导的 根据化学信号分子可以作用的距离范围 将其分为三类 图21 5 砷致癌可因 细胞通讯 障碍起 大量的流行病学调查研究显示 无机砷暴露与人的肺癌 皮肤癌 膀胱癌及肾癌的发生存在着剂量反应关系 据此 国际癌症研究机构于1980年将无机砷正式确认为人类致癌物 然而 砷致癌的流行病学资料和动物实验结果并不完全一致 砷致癌的动物实验模型至今尚未建立 砷致癌机制至今仍不很清楚 最近的一些研究表明 砷可能具有肿瘤促长活性 亚砷酸可刺激表皮角朊细胞生长因子的释放而促进表皮角朊细胞的异常增殖 动物实验研究发现 在给予致癌起始物后 二甲基胂酸可明显促进大鼠膀胱 肝脏 肾脏及甲状腺癌的发生 而单独给予二甲基胂酸组却并未观察到肿瘤的发生 这提示二甲基胂酸可能为一种促癌物 我们最近的研究也发现 亚砷酸和砷酸可明显抑制V79细胞的代谢协同作用 提示无机砷可能对细胞缝隙连接通讯 GJIC 有抑制作用 GJIC对于细胞的生长调控非常重要 其功能异常是肿瘤细胞的一个重要特征 与癌症发生的促长阶段密切相关 砷影响细胞GJIC的机制目前还不清楚 研究表明 许多促癌物对细胞GJIC的作用与它们激活PKC依赖的缝隙连接蛋白磷酸化有关 本次研究发现 不同浓度的亚砷酸与人皮肤成纤维细胞作用24小时后 可显著促进细胞膜及胞浆PKC活性 对细胞胞膜蛋白激酶的激活作用尤为显著 PKC通常以无活性的形式存在于胞浆中 其被激活后 可从胞浆转移到生物膜上 它是生物信息传递的最主要条件 因此 我们推测亚砷酸可能通过激活细胞蛋白激酶活性 而引起细胞缝隙连接蛋白磷酸化 最终导致GJIC抑制而引发癌变 Thankyou