细胞信号传送

不同类型的细胞外信号传送

许多细胞信号由一个细胞释放并移动到另一个细胞与之接触的分子承载。信号分子可以属于几种化学类别：脂质、磷脂、氨基酸、单胺、蛋白质、糖蛋白或气体。与表面受体结合的信号分子通常是大分子且亲水性的（例如促甲状腺激素、抗利尿激素、乙酰胆碱），而进入细胞的信号分子通常是小分子且疏水性的（例如糖皮质激素、甲状腺激素、胆钙化醇、维甲酸），但两者都有重要的例外，同一分子可以通过表面受体或以内分泌方式作用产生不同的效果。在动物细胞中，专门的细胞释放这些激素并通过循环系统将它们发送到身体的其他部分。然后它们到达目标细胞，这些细胞可以识别并响应激素并产生结果。这也被称为内分泌信号传送。植物生长调节剂或植物激素通过细胞内移动或通过气体扩散到空气中以到达它们的目标。硫化氢由人体的某些细胞以少量产生，并具有许多生物信号功能。目前只有另外两种气体被知道在人体中作为信号分子：一氧化氮和一氧化碳。[7]

胞吐是指细胞将分子如神经递质和蛋白质运输出细胞的过程。作为一种主动运输机制，胞吐需要使用能量来运输物质。胞吐及其对应过程胞吞，后者是将物质带入细胞的过程，被所有细胞所使用，因为对它们来说大多数化学物质是大型极性分子，无法通过细胞膜的疏水性部分进行被动运输。胞吐是大量分子被释放的过程，因此是一种批量运输的形式。胞吐通过细胞质膜上称为胞口体的分泌门进行。胞口体是细胞质膜上永久性的杯状脂蛋白结构，在这里分泌囊泡暂时对接并融合，以将囊泡内的内容物从细胞中释放。

在胞吐过程中，膜结合的分泌囊泡被运送到细胞膜，在那里它们在胞口体处对接并融合，其内容物（即水溶性分子）被分泌到细胞外环境中。这种分泌是可能的，因为囊泡与质膜暂时性地融合。在神经传导的背景下，神经递质通常通过胞吐从突触囊泡释放到突触间隙中；然而，神经递质也可以通过反向运输通过膜运输蛋白被释放。

自分泌和旁分泌的区别

自分泌信号传送涉及细胞分泌激素或化学信使（称为自分泌剂），这些自分泌剂与同一细胞上的自分泌受体结合，导致该细胞自身的变化。[8] 这与旁分泌信号传送、内分泌信号传送或经典的内分泌信号传送形成对比。

在内分泌信号传送中，信号化学物质在细胞内产生并结合到细胞质或核受体上，而无需从细胞中分泌出来。在内分泌信号传送中，信号在不被分泌出细胞的情况下被传递。内分泌信号不被分泌到细胞外是内分泌信号传送与自分泌等其他细胞信号机制的区别。在自分泌和内分泌信号传送中，信号对产生它的细胞产生影响。[9]

旁分泌信号传送是多细胞生物中细胞与细胞或细胞与细胞外基质之间的信号传送类型，需要紧密接触。旁分泌信号传送有三种类型：

这张图片展示了不同类型的细胞信号传送

1. 两个相邻细胞的膜配体（蛋白质、寡糖、脂质）和膜蛋白通过相互作用。
2. 一个通讯连接连接两个相邻细胞的细胞内部分，允许相对较小的分子通过。
3. 一个细胞外基质 糖蛋白和膜蛋白相互作用。

此外，在单细胞生物如细菌中，旁分泌信号传送意味着通过膜接触进行的相互作用。旁分泌信号传送已在一些生长因子、细胞因子和趋化因子细胞信号中观察到，它在免疫反应中发挥重要作用。通过直接膜接触的旁分泌信号传送也存在于神经元细胞体和小胶质细胞发育过程中及成年大脑的运动过程中。[10][11]

在旁分泌信号传送中，一个细胞产生信号以诱导附近细胞的变化，改变这些细胞的行为。被称为旁分泌因子的信号分子在相对较短的距离上扩散（局部作用），与通过内分泌因子、激素（通过循环系统传播相当长的距离）的细胞信号传送；旁分泌相互作用；以及自分泌信号传送形成对比。产生旁分泌因子的细胞将它们分泌到直接的细胞外环境中。然后，因子传播到附近的细胞中，其中因子接收的梯度决定了结果。然而，旁分泌因子能够传播的确切距离尚不确定。

旁分泌信号如维甲酸只针对发出细胞附近的细胞。[12] 神经递质是旁分泌信号的另一个例子。

一些信号分子可以同时作为激素和神经递质。例如，肾上腺素和去甲肾上腺素在从肾上腺释放并通过血液传输到心脏时可以作为激素。去甲肾上腺素也可以由神经元产生，在大脑内作为神经递质。[13] 雌激素可以由卵巢释放，作为激素或通过旁分泌或自分泌信号在局部作用。[14]

尽管旁分泌信号传送在诱导的细胞中引发多样化的反应，但大多数旁分泌因子使用一套相对简化的受体和途径。实际上，身体中的不同器官 - 即使在不同物种之间 - 都已知在差异性发育中使用一套类似的旁分泌因子。[15] 这些高度保守的受体和途径可以基于相似结构分为四个主要家族：成纤维细胞生长因子（FGF）家族，刺猬家族，Wnt家族，和TGF-β超家族。旁分泌因子与其相应受体的结合启动信号转导级联，引发不同的反应。