2015-05-13
1466
Способы химической регуляции клеточной реактивности. В процессе эволюции у животных организмов сформировались физиологические системы внутренних коммуникаций, по которым из одной его части в другую передается необходимая информация. Они предназначены для регуляции и интеграции процессов жизнедеятельности на всех уровнях организации (молекулярном, клеточным, тканевом, органном, системном), обеспечивая постоянство внутренней среды организма животных и человека- гомеостаз - гомеорез.
Интеграция всех функций в организме имеет химическую природу, в основе которой лежат комплементарные взаимодействия - строгое структурное соответствие сигнальных (информационных) и распознающих (рецепторных) молекул.
Филогенетически древнейший способ химической регуляции клеточной реактивности - аутокринный. Он может быть внутренним и наружным.
Внутренний аутокринный - когда одноклеточный организм вырабатывает химические регуляторы, действующие внутри клетки. Наружный аутокринный - биорегулятор выделяется клеткой во внешнюю среду и действует на саму вырабатывающую его клетку. Аутокринные воздействия цитокинов один из элементов, обеспечивающих кооперацию клеток в процессе иммунного ответа.
Следующий механизм химической регуляции- панокринный. Клетка выделяет биорегулятор в окружающие пространство и он действует на другие клетки.Такой способ регуляции существует у одноклеточных и простых многоклеточных. Например: выделение антибиотиков плесневыми грибами и угнетение роста бактерий. Присутсвующий во всех секретах животных и человека лизоцим- подавляет рост бактерий- пример панокринной регуляции реактивности организма.
Юкстакринный механизм регуляции- биорегулятор липидной природы находится в мембране клетки- источника и контактно воздействует на клетку- мишень.
При паракринном воздействии биорегулятор выделяется в области тесных клеточных контактов и влияет на ближайшее клеточное окружение путем местной диффузии.
Примером паракринной регуляции могут служить взаимодействия β, α и δ клеток островков Лангерганса в поджелудочной железе. С одной стороны, они выделяют в системный кровоток глюкогон, инсулин и соматостатин, а с другой- используют их же для локального (паракринного) воздействия друг на друга. Так, инсулин и соматостатин ингибируют секрецию и пролиферацию
α- клеток. Нарушение этой паракринной регуляции является основным механизмом в развитии некоторых форм инсулиннезависимого сахарного диабета.
Специализированная паракринная регуляция - осуществляется клетками, имеющими отростки, образующие примитивные синаптоподобные структуры на клетках- мишенях, расположенных на некотором минимальном удалении. Такой тип регуляторных взаимодействий осуществляется апудоцитами - клетками АПУД - системы (англ. APUD-amine precursor uptake and decarboxylation - амины, образованные путем декарбоксилирования накопленных предшественников). АПУД- система- диффузная эндокринная система, представленная отдельными эндокринными клетками- апудоцитами, расположенными в органах ЖКТ, в ЦНС, островках Лангерганса, сердце, бронхах, почках, эндокринных железах и др. органах.
Дальнейшее развитие информационно- рецепторных механизмов регуляции привело к формированию нейромедиаторного, эндокринного и нейроэндокринного типов регуляции.
Нейромедиаторный тип регуляции лежит в основе функционирования нервной системы. Нервная система со всеми ее разветвлениями, аналогична сложной телеграфной сети, с помощью проводов соединяющая источник информации с местом ее получения и действия (проводниковый принцип действия). Длинные отростки нервных клеток (аксоны)- обеспечивают двухстороннюю связь нервных центров со всеми органами и тканями организма.
Нейромедиаторы (нейротрансмиттеры) – химические регуляторы (ацетилхолин, адреналин, серотонин и др.) которые синтезируются в нервных клетках, высвобождаются в нервных окончаниях и действуют в пределах синапса, обеспечивая передачу нервных импульсов.
Нервная регуляция осуществляется по пороговому принципу. Это означает, что подпороговые стимулы не вызывают клеточного ответа, а при превышении порога реакция клеток, тканей, органов, систем проявляется сразу и в полном объеме.
Нервные механизмы регуляции играют приоритетную роль в реализации быстрых адаптивных стереотипных ответов на внешние раздражители. Нервная регуляция обеспечивает двигательные акты, функции внутренних органов, секреторные процессы, координацию роста, формообразование, размножение, поведенческие реакции.
Эндокринная система использует систему кровообращения для передачи информации в форме высокоспециализированных химических веществ- гормонов; эта система является «беспроводниковой». Гормоны - химические посредники, которые секретируют непосредственно в кровоток специализированными клетками, способными синтезировать и высвобождать гормоны в ответ на специфические сигналы.
Гормоны действуют на клетки- мишени, отдаленные от места своей выработки, к которым они приносятся кровью - телекринный эффект. Гормоны узнаются клетками- мишенями, которые в процессе дифференцировки уже запрограммированы на прием гормонального сигнала и заданную стереотипную реакцию на него (комплементарные сигнально- рецепторные взаимодействия). Наряду с телекринным, многие гормоны оказывают аутокринное и паракринное воздействие на клетки-мишени.
Гормоны служат основными регуляторами, обеспечивающими эффективность и направленность обмена веществ, роста тканей, долговременных адаптивных реакций.
Эндокринная регуляция осуществляется по беспороговому принципу, что обеспечивает более широкий диапазон интенсивности регуляторного сигнала и ответной реакции клеток-мишеней.
Тканевые аутокоиды (цитокины, эйкозаноиды и др. медиаторы воспаления) – это органические сигнальные молекулы беспроводникового зонального действия, которые вырабатываются, влияют на рецепторы и инактивируются в пределах ограниченного участка органа или ткани. Цитокины, выделяемые клетками иммунной системы, оказывают аутокринные и паракринные эффекты, а при попадании в системный кровоток - гормоноподобные (телекринные).
Комбинированный нейроэндокринный способ регуляции, при котором биорегулятор выделяется в кровь через аксовазальный синапс после аксонального транспорта, реализуется для секреции вазопрессина и окситоцина – феномен нейросекреции.
Приведённые градации химических сигнальных молекул относительны, так как одна и таже молекула в разных ситуациях может выступать в роли аутокринного, паракринного, гормонального или нейромедиаторного регулятора.
По современным данным нервная, эндокринная и иммунная система поддерживают в организме информационное равновесие, а при необходимости компенсируют и модулируют сигнально-информационные воздействия друг друга.
На основе многочисленных экспериментальных данных сформулирована концепция единой иммуно-нейро-эндокринной регуляции.
Иммунная система через посредство цитокинов и специфических аутоантител может направленно регулировать функцию нервной и эндокринной систем и, наоборот - сами клетки иммунной системы регулируются гормонами и нейромедиаторами.
Обнаружены и изучаются нейромедиаторные функции ряда гормонов.
В коре больших полушарий имеется клетки диффузной эндокринной системы, вырабатывающие нейропептидные и пептидные гормоны, например, соматостатин и инсулин.
Открыта структурно-функциональная схожесть ряда гормонов с цитокинами, интерферонами и антителами. Установлено, что гормоны, нейротрансмиттеры и их рецепторы включаются вместе с антителами и антигенными рецепторами лимфоцитов в единую сеть идиотип-антиидиотипических взаимодействий.
Лимфоцитам присущи нейроэндокринные функции, в частности, способность выделять некоторые гипофизарные гормоны и их иммунологические копии. Продукты иммунной системы (аутоантитела и цитокины) влияют на гипоталамус и другие отделы ЦНС, вызывая изменения нейроэндокринного статуса, поведения и психики.
Все перечисленные регуляторные соединения чрезвычайно активны и действуют в очень низких концентрациях - порядка 10-7 – 10-12 М. Однако ими не исчерпываются «источники информации», получая которую клетки усиливают или прекращают свою деятельность.
В качестве информационных молекул могут выступать циркулирующие в крови субстраты (глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты) и ионы (кальция, фосфора, калия, натрия, иода и др.) Клетки существуют в сложном и постоянно меняющемся окружении субстратов и ионов, и их активность регулируется едиными иммунонейроэндокринными механизмами.
