Клетки, способные к сокращению
миоциты, кардиомиоциты, гладкомышечные клетки
Высвобождение Са2+ из депо (канал + рецептор рионадин (пример клеток).
Особая роль Са2+ как вторичного меcсенджера и большое количество Са2+- транспортирующих систем, принимающих участие в регуляции уровня Са2+ в клетке позволяют выделить кальциевую систему сигнализации в отдельную область внутриклеточной сигнализации.
Поддержание низкой концентрации ионов кальция чрезвычайно важно для нормального функционирования клетки, поскольку долговременное повышение уровня кальция в цитозоле приводит к гибели клетки. Большинство Са2+- регулируемых процессов в клетке происходит при изменении концентрации Са2+ в диапазоне 10-7 - 10-6 М, тогда как концентрация Са2+ во внеклеточной среде близка к 10-3 М. С другой стороны, мембранный потенциал эукариотических клеток в покое составляет от - 0 до -90 mV (внутри минус). Таким образом, катионы, такие как Са2+, будучи распределены согласно электрохимическому градиенту, должны присутствовать в цитоплазме в гораздо более высоких концентрациях, чем 10-7 М. Следовательно, в клетках имеются механизмы, которые выводят ионы Са2+ наружу. Эукариотические клетки содержат следующие Са2+ транспортные системы:
Ca2+ (КАЛЬЦИЕВЫЕ) КАНАЛЫ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ ,
Ca2+ (кальций)-транспортная система митохондрий
Ca2+ (кальций) транспортная система эндоплазматического ретикулума .
Как правило, плазматическая мембрана содержит три системы: Ca2+ (КАЛЬЦИЕВЫЕ) КАНАЛЫ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ , специфичную Ca2+-ATPАЗЫ ВНЕШНЕЙ МЕМБРАНЫ КЛЕТКИ (PMCA, E1,E2, P типа) и Na+/Ca2+ - обменник .
Вход Са2+ в клетки по градиенту концентрации осуществляется, в основном, по Ca2+ (КАЛЬЦИЕВЫЕ) КАНАЛЫ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ .
Выход Са2+ осуществляется Ca2+-ATPазой и Na+-Сa2+ обменником .
Уровень Ca2+ поддерживается также Са2+-АТРазой (ЭР) и митохондриальными Са2+-транспортирующими системами. Повышение Ca2+ в цитоплазме происходит при открывании кальциевых каналов и входе кальция по градиенту концентраций. Повышение уровня Ca2+ опосредует такие реакции клетки как освобождение нейромедиатора в нервном синапсе, расщепление гликогена при воздействии адреналина на клетки мышц, апоптоз, сократительную активность мышечных волокон, и многие другие.
Некоторые патологии, такие как гипертония и сердечная недостаточность могут быть связаны с нарушением транспорта Ca2+. Однако, кратковременное повышение Ca2+ необходимо для регуляции активности Са2+-зависимых ферментов в ответ на разнообразные факторы: гормоны, нейромедиаторы, факторы роста и антигены. Ca2+-каналы-рецепторы являются рецепторами некоторых внеклеточных и внутриклеточных стимулов.
Кальций - не только структурный компонент костной ткани. Ионы кальция играют ключевую роль в мышечном сокращении, увеличивают проницаемость мембраны клеток для ионов калия, влияют на натриевую проводимость клеток, на работу ионных насосов, способствуют секреции гормонов, участвуют в каскадном механизме свёртывания крови. Кроме этого, они служат важнейшими посредниками во внутриклеточной передаче сигналов. Концентрация кальция внутри клеток зависит от его концентрации во внеклеточной жидкости. Пределы колебаний общей концентрации Са2+ в плазме крови здоровых людей составляют
- несвязанного, ионизированного кальция (около 50%);
- ионов кальция, соединённых с белками, главным образом, с альбумином (45%);
- недиссоциирующих комплексов с цитратом, сульфатом, фосфатом и карбонатом (5%).
Биологически активной фракцией является ионизированный кальций, концентрация которого поддерживается в пределах 1,1-1,3 ммоль/л.
Изменение уровня кальция может привести к нарушению многих процессов: изменению порога возбудимости нервных и мышечных клеток, нарушению функционирования кальциевого насоса, снижению активности ферментов и нарушению гормональной регуляции метаболизма. Концентрация Са2+ в плазме регулируется с высокой точностью: изменение её всего на 1% приводит в действие гомеостатические механизмы, восстанавливающие равновесие. Основными регуляторами обмена Са2+ в крови являются паратгормон, калыщтриол и кальцитонин.
Высвобождение Са2+ из депо (канал + рецептор инозитол трифосфат (пример клеток).
Вход Са2+ может происходить через рецептор-оперируемые каналы ( ROC ), G-белок-оперируемые каналы ( Ca2+ (кальциевые) каналы G-белок-оперируемые(GOC) ), каналы, активируемые вторичными мессенджерами - second-messennger-operated channel ( SMOC ) и каналы, регулируемые высвобождением Са2+ из внутриклеточных депо - Са2+-release-activated channel ( CRAC ). Представлены 3 типа SMOC:
1) активируемые инозитол-1,4,5-трисфосфатом (IP3) ;
2) инозитол-1,3,4,5-тетракисфосфатом (IP4) ; и
3) Ca2+ . CRAC каналы могут быть активированы фактором входа Са2+ ( CIF ) или прямым взаимодействием с мембранным рецептором (R).
Ион кальция служит посредником множества клеточных реакций, в том числе секреторных процессов и пролиферации .
Изменение концентрации ионов кальция в специализированных клетках приводит к множеству биологических эффектов на уровне органов и тканей.
Концентрация ионов кальция в межклеточной жидкости примерно 10-3 М, а в цитоплазме клеток около 10-7М. Это обусловлено быстрым выводом кальция из клеток и поглощением его во внутриклеточных кальциевых депо.
Выявлено два типа передачи сигнала при посредстве ионов кальция.
Первый из них осуществляется в электро-возбудимых, преимущественно нервных клетках. В них деполяризация плазматической мембраны вызывает поглощение нервным окончанием кальция через потенциал-зависимые кальциевые каналы что приводит к секреции нейромедиатора
Второй способ передачи сигнала при посредстве ионов кальция осуществляется практически во всех типах эукариотических клеток. При этом сигнальная молекула связывается с рецептором на поверхности клетки, что приводит к синтезу вторичных посредников, высвобождению ионов кальция из внутриклеточных депо , активации эффекторных ферментов и запуску кальций-опосредованных внутриклеточных реакций
54.ТЕРМИНЫ
Пролиферация клеток лежит в основе регенерации (восстановления) утраченных частей.Пролиферация (от лат. proles — отпрыск, потомство и fero — несу) — разрастание ткани организма путём размножения клеток делением. Термин в медицине впервые ввел немецкий ученый Вирхов для обозначения новообразования клеток путем их размножения делением.
дифференцировка — процесс прогрессивной химической, структурной и функциональной специализации клетки.
• Главные направления дифференцировки клеток:
— электрогенез (способность к генерации электрических импульсов);
— сокращение;
— секреция;
— экскреция (способность избирательно накапливать из внутренней среды организма конечные продукты обмена и выделять их во внешнюю среду);
— всасывание.
• Биохимическая основа: дифференцированные клетки характеризуются строго определенным набором белков (ферментных, транспортных, рецепторных, сократительных и др.), которые позволяют им выполнять свои специфические физиологические функции.
• Морфологические проявления: уменьшение ядерно-плазменного отношения (в основном, за счет нарастания объема цитоплазмы), увеличение количества органелл, в том числе и специального значения, появление включений, приобретение клеткой формы, соответствующей выполняемой функции.
• Формы гибели клетки.
Некро́з — это патологический процесс, выражающийся в местной гибели ткани в живом организме в результате какого-либо экзо- или эндогенного её повреждения.—
Причинные факторы: резкое изменение окружающей клетку среды (ожог, обморожение, дефицит кислорода, изменение рН, контакт с кислотами, щелочами и др.).
— Высокая скорость процесса (от нескольких минут до одного часа).
— Структурные преобразования начинаются с цитоплазмы (нарушение структуры митохондрий, разрушение лизосом), затем нарушается проницаемость плазмалеммы для ионов и воды, клетка набухает, мембрана разрушается, клетка гибнет.
Апоптоз — регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной.
— Причинный фактор: генетическая запрограммированность (в результате действия специальных генов, контролирующих данный процесс).
— Низкая скорость процесса (1—12 ч).
Реплика́ция, редупликации — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК.
Клеточная адгезия (cell adhesion) — способность клеток слипаться друг с другом и с различными субстратами, которая обусловлена специфическими белками, связанными с плазматической мембраной; эти белки часто пронизывают мембрану и присоединяются к цитоскелету. Существуют два основных типа К.а.: клетка-внеклеточный матрикс и клетка-клетка. К белкам К.а. относятся: интегрины), функционирующие как клеточно-субстратные, так и межклеточные адгезивные рецепторы; селектины— адгезивные молекулы, обеспечивающие адгезию лейкоцитов к клеткам эндотелия; кадгерины — кальций-зависимые гомофильные межклеточные белки; адгезивные рецепторы суперсемейства иммуноглобулинов, которые особенно важны в эмбриогенезе, при заживлении ран и иммунном ответе; хоминговые рецепторы) — молекулы, обеспечивающие попадание лимфоцитов в специфическую лимфоидную ткань. Для большинства клеток характерна избирательная К.а.: после искусственной диссоциации клеток из разных организмов или тканей в суспензии собираются (агрегируют) в обособленные скопления преимущественно однотипные клетки. К.а. нарушается при удалении из среды ионов Ca2+ и при обработке клеток специфическими ферментами. С нарушением избирательности К.а. связана способность опухолевых клеток к метастазированию. К.а. быстро восстанавливается после удаления диссоциирующего агента.