Пути внеклеточной и внутриклеточной передачи информации. Роль первичных и вторичных посредников. Межклеточные контакты. Синапсы

Межклеточные контакты — специализированные клеточные структуры, скрепляющие клетки для формирования тканей, создающие барьеры прони­цаемости и служащие для межклеточной коммуникации. Межклеточные кон­такты подразделяют на следующие функциональные типы: замыкающий, ад­гезионные, коммуникационные (проводящие).

Адгезионные контакты

Адгезионные межклеточные контакты механически скрепляют клетки меж­ду собой. К адгезионным относятся промежуточный контакт (опоясывающая десмосома, zonula adherens),десмосома(macula adherens), полудесмосома.

Промежуточный контакт

Мембраны соседних клеток разделены промежутком шириной 10-20 нм, за­полненным аморфным или фибриллярным материалом. Электроноплотная пла­стинка на цитоплазматической стороне клеточной мембраны в пределах кон­такта содержит белки плакоглобин, винкулин, а-актинин и радиксин. В плас­тинку вплетены концы актинсодержащихмикрофиламентов. В образовании контакта участвуют трансмембранные белки адгезии из семейства кадгерина.

Цепь молекулярных взаимодействий выглядит следующим образом: актин (примембранныемикрофиламенты) — а-актинин — винкулин — Е-кадгерин (транс­мембранный гликопротеин адгезии). Е-кадгерин в присутствии Са2+прочно связывает мембраны соседних клеток. Цепь молекулярных взаимодействий в промежуточном контакте, начиная с актина микрофиламентов и до винкули-на включительно, аналогична таковой в точечном (фокальном) адгезионном контакте. Если винкулин фокального контакта взаимодействует с трансмем­бранными белками-рецепторами (интегрины), то в промежуточном контакте он связывается с Е-кадгерином.

Функция. Промежуточный контакт скрепляет не только мембраны соседних клеток, но и стабилизирует их цитоскелет, объединяя клетки с их содержи­мым в единую жёсткую систему.

Примеры: каёмчатый эпителий кишки (этот тип контактов известен как опоясывающая десмосома, т.к. контакт образует сплошной поясок вокруг клет­ки); секреторный эпителий (ацинозные клетки экзокринной части поджелу­дочной железы); вставочные диски в миокарде; эпендимные клетки ЦНС.

Десмосома

Десмосома — самый распространённый и наиболее сложно организованный тип межклеточных контактов. Объединяет две формы соеди­нений. Одна из них (цитоплазматическая пластинка) осуществляет связь промежуточных филаментов клетки с плазматической мембраной; вторая — связь плазматической мембраны с внеклеточным межмембранным материалом (десмоглеей) в пределах десмосомы.

Структура. Участки клеточных мембран, входящие в состав десмосомы, раз­делены слоем десмоглеи толщиной 20-30 нм. С внутренней стороны к плаз­матической мембране примыкает цитоплазматическая пластинка толщиной

10-40 нм с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. В десмосомах всех клеточных типов присутствуют следующие белки: плакоглобин, десмо-плакины, десмоглеины, десмоколлины.

Цепь молекулярных взаимодействий. Молекулы образуют две линии связи: (1) плакоглобин (цитоплазматическая пластинка) — десмоглеин (Са2+-связывающий белок в плазматической мембране одной клетки) — дес­моглеин (Са2+- связывающий белок в плазматической мембране другой клет­ки) — плакоглобин (цитоплазматическая пластинка); (2) десмоплакины (ци­топлазматическая пластинка) — десмоколлин (Са2+-связывающий белок в плаз­матической мембране одной клетки) — десмоколлин (Са2+-связывающий белок в плазматической мембране другой клетки) — десмоплакины (цитоплазмати­ческая пластинка).

Функция. Десмосомы поддерживают структурную целостность ткани, скреп­ляя клетки между собой. Десмосомы в комплексе с промежуточнымифила­ментами придают ткани упругость и поддерживают в ней усилие натяжения.

Примеры. Десмосомы скрепляют клетки одного типа (кератиноциты, кар-диомиоциты) и различных типов (клеткаМеркеля — кератиноцит).

Полудесмосома

Полудесмосома обеспечивает прикрепление клетки к базальной мембране (например, кератиноцитов базального слоя эпидермиса, миоэпителиальных клеток). Полудесмосома, как и десмосома, содержит цитоплазматическую пластинку с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. Особенность состава цитоплазматической пластинки — наличие пемфигоидногоАг.

Плотный контакт

Плотный контакт формирует в различных клеточных слоях регулируемый барьер проницаемости, разделяющий разные по химическому составу среды (например, внутреннюю и внешнюю), обеспечивает полярное распределение мембранных молекул на апикальной и базолатеральной сторонах клеток.

Структура. Плотный контакт состоит из непрерывных цепочек трансмем­бранных белковых молекул окклюдина и клаудина, соединяющих плазмати­ческие мембраны соседних клеток. Цитоплазматический домен ок­клюдина через белкиzonula occludens ZO-1,ZO-2 иZO-З связан с актином кортикальногоцитоскелета.

Проницаемость. Некоторые лиганды влияют на проницаемость контакта. Например, в ответ на гистамин эндотелиальные клетки в результате взаимо­действия актиновых и миозиновыхфиламентов отделяются друг от друга, при­обретают округлую форму, увеличивая проницаемость сосуда.

Примеры: наружные клетки морулы и клетки трофобласта, каёмчатые клет­ки эпителия кишки, эндотелий капилляров, периневральные клетки, альвеолоциты, эпителиальные клетки почечных канальцев.

Коммуникационные контакты

Контакты этого типа — щелевые и синапсы.

Щелевой контакт

Щелевой контакт обеспечивает ионное и метаболическое сопряжение клеток. Плазматические мембраны клеток, образующих щелевой контакт, разделены щелью шириной 2—4 нм. Коннексон — трансмембранный белок цилиндрической кон­фигурации; состоит из 6 СЕ коннексина. Два коннексона соседних клеток со­единяются в межмембранном пространстве и образуют канал между клетками. Канал коннексона диаметром 1,5 нм пропускает ионы и молекулы с Мгдо 1,5 кД. Известно несколько коннексинов. Коннексин-43 экспрессируюткардиомиоциты, особенно важен при развитии миокарда. Коннексин-32 входит в состав щелевых контактов между гепатоцитами,шванновскими клетками. Коннексин-37 экспрессируют клетки различных тканей и органов, включая сердце, матку, яичник, эндотелиальные клетки кровеносных сосудов.

Функция. Через щелевые контакты проходят низкомолекулярные вещества, регулирующие рост и развитие клеток. Для клеток нейроглии щелевой кон­такт имеет важное значение в регуляции уровня внутриклеточного Са2+. Ще­левые контакты обеспечивают распространение возбуждения — переход ионов между мышечными клетками миокарда и между ГМК.

Синапс

Синапс — специализированный межклеточный контакт, обеспечивает пе­редачу сигналов с одной клетки на другую. Сигнальная молекула — нейромедиатор. Синапсы формируют клетки возбудимых тканей (нервные клетки между собой, нервные клетки и мышечные волокна (нервно-мышечный синапс). В синапсе различают пресинаптическую часть, постсинаптическую часть и расположенную между клетками синаптическую щель.