Šūnu komunikācija ir process, kas sastāv no starpšūnu un starpšūnu komunikācijas. Tādējādi informācija vispirms tiek apmainīta starp šūnām, izmantojot kurjera vielas. Šūnā signāls tiek pārraidīts un pat pastiprināts, izmantojot receptorus un sekundāros kurjerus.
Kas ir šūnu komunikācija?
Šūnu komunikācija ir process, kas sastāv no starpšūnu un starpšūnu komunikācijas. Šūnu komunikācija tiek izmantota, lai pārraidītu ārējos stimulus, pārraidot signālus starp šūnām un šūnās. Ārējā signāla pārraide notiek caur konkrētiem kurjeriem, piemēram, hormoni, neiromeditorsstarpniecības vai jonu starpniecības elektrisko stimulu transdukcija, ar šūnām saistītā virsma molekulas, vai lielas molekulas svara vielas starpšūnu telpā. Signāli iekļūst šūnas iekšienē caur receptoriem vai tā sauktajiem spraugas mezgliem un atkarībā no pārraides ceļa izraisa reakciju kaskādi. Tādējādi šūnā tiek veidoti otrie kurjeri (sekundārās kurjera vielas), kas pārraida signālu uz mērķa vietu un vienlaikus to pastiprina. Signāla pastiprināšanās notiek tāpēc, ka ārēja signāla rezultātā tiek izveidots liels skaits otro kurjeru. Atšķirībā no starpšūnu komunikācijas, intracelulārajā komunikācijā signāli tiek apstrādāti šūnā un pārveidoti par reakciju. Šeit informācija netiek pārraidīta no šūnas uz šūnu, bet ķīmiskie kurjeri, kas tiek pastiprināti, to nodod šūnu mērķa vietnei. Viss šis intracelulārās komunikācijas process ir pazīstams arī kā signāla pārnešana.
Funkcija un uzdevums
Daudzšūnu organismos intracelulārā komunikācija apstrādā signālus, kurus pārraida ārpusšūnu kurjeri, kā arī ārējie stimuli (dzirde, redze, smarža). Signāla pārraide regulē svarīgus bioloģiskos procesus, piemēram, gēns transkripcija, imūnā atbilde, šūnu dalīšanās, gaismas uztvere, smakas uztvere vai muskuļu kontrakcija. Iekššūnu komunikācijas sākumu izraisa ārpusšūnu vai intracelulārie stimuli. Iekļauj ārpusšūnu izraisītājus hormoniaugšanas faktori, citokīni, neirotrofīni vai neirotransmiteri. Turklāt vides ietekme, piemēram, gaismas vai skaņas viļņi, ir arī ārpusšūnu stimuli. Intracelulāri, kalcijs joni bieži izraisa signāla pārneses kaskādes. Ārpusšūnu signālus vispirms uztver receptori, kas atrodas šūnā vai šūnā šūnu membrānu. Izšķir citosola un membrānas receptorus. Citozola receptori atrodas šūnā citoplazmā. Tie ir mērķi maziem cilvēkiem molekulas kas var viegli iziet cauri šūnu membrānu. Tie ietver steroīdus, retinoīdus, ogleklis monoksīds un Slāpekļa oksīds. Piemēram, steroīdu receptori, kad tie ir aktivizēti, nodrošina otro kurjeru veidošanos, kas ir atbildīgi par transkripcijas procesiem. Membrānai piesaistītie receptori atrodas šūnu membrānu un tiem ir gan ārpusšūnu, gan intracelulārie domēni. Signāla pārraides laikā signāls molekulas piestātne receptora ārpusšūnu domēnā un, mainot tā konformāciju, nodrošina signāla pārraidi uz intracelulāro domēnu. Tur notiek bioķīmiskie procesi, kas ļauj veidoties otro kurjeru kaskādei. Membrānas receptori ir sadalīti trīs grupās: jonu kanālos, g-olbaltumvielu un receptoru receptoros. Starp jonu kanāliem atkal ir ar ligandu un spriegumu saistīti jonu kanāli. Tās ir transmembrānas proteīni kas tiek aktivizēti vai deaktivizēti atkarībā no signāla, tādējādi mainot dažu jonu caurlaidību. Ar g-olbaltumvielām saistīts receptors, aktivizēts, izraisa G-proteīna sadalīšanos divos komponentos. Šīs divas sastāvdaļas ir aktīvas un nodrošina signāla pārraidi, veidojot noteiktus sekundāros kurjerus. Ar fermentiem saistīti receptori ir arī ar membrānu saistīti receptori, kas atbrīvo fermenti pēc signāla pārraides. Tādējādi ir sešas enzīmu saistīto receptoru klases. Atkarībā no aktivētā receptora tiek pārraidīti attiecīgie signāli. Piemēram, receptora tirozīna kināze pārstāv hormona receptoru insulīna. Tādējādi efekts insulīna tiek mediēts caur šo receptoru. Dažas šūnas ir savienotas, izmantojot tā sauktos spraugas savienojumus. Atstarpes krustojumi ir kanāli starp kaimiņu šūnām un atspoguļo intracelulārās komunikācijas formu. Kad signāls nonāk noteiktā šūnā, spraugu savienojumi nodrošina tā ātru izplatīšanos kaimiņu šūnās.
Slimības un traucējumi
Iekššūnu komunikācijas (signāla transdukcijas) traucējumi ir iespējami daudzos signāla pārneses procesa punktos, un tiem var būt dažādas veselība sekas. Daudzas slimības rodas dažu receptoru nepietiekamas efektivitātes dēļ. Ja tiek ietekmētas imūnās šūnas, rodas imūndeficīti. Autoimūnas slimības un alerģijas izraisa nepareiza intracelulāro signālu pārneses procesu apstrāde. Bet tādas slimības kā diabēts mellitus vai arterioskleroze bieži ir arī neefektīvu receptoru rezultāts. In diabēts, piemēram, var būt pietiekami insulīna. Tomēr trūkstošo vai neefektīvo insulīna receptoru dēļ insulīna rezistence šajā gadījumā pastāv. Tā rezultātā tiek ražots vēl vairāk insulīna. Galu galā aizkuņģa dziedzeris var būt izsmelts. Daudzas garīgās slimības var izsekot arī traucējumiem šūnu iekšējā šūnā, jo daudzos gadījumos signāla pārraidi nepietiekami nodrošina neefektīvi neirotransmiteru receptori. Neirotransmiteriem ir svarīga loma arī garīga slimība. Piemēram, pētnieki pēta, kuri traucējumi sarežģītajos signāla pārraides procesos var vadīt uz tādām slimībām kā depresija, mānija, bipolāri traucējumi vai šizofrēnija. Ģenētiskie cēloņi var arī vadīt līdz traucējumiem intracelulārajā saziņā. Viens īpašs iedzimtu traucējumu piemērs ir saistīts ar spraugu savienojumiem. Kā minēts iepriekš, spraugu savienojumi ir kanāli starp kaimiņu šūnām. Tos veido transmembrāna proteīni sauc par konnexīna kompleksiem. Vairākas šo olbaltumvielu kompleksu mutācijas var vadīt līdz pamatīgai dzirdes zaudēšana vai pat kurlums. To cēlonis ir nepilnīga spraugu savienojumu funkcija un no tā izrietošie šūnu komunikācijas traucējumi.
