Това не е най-изненадващо всичко това е възбудима тъкан, в която на
Как клетките комуникират една с друга
Това не е най-изненадващото: всичко това са възбудими тъкани, в които трябва да се разпространява електрически сигнал. Но това, което беше наистина изненадващо, беше откритието в средата на 60-те години на американския биолог Левенщайн и служители на Лабораторията по молекулярна биология. А.Н. Белозерски Московски държавен университет, че невъзбудимите клетки на различни органи също са свързани чрез силно пропускливи контакти. Всъщност почти всички телесни тъкани не са натрупване на единични клетки, а единичен колектив, в който клетките могат да обменят различни молекули чрез канали на силно пропускливи контакти. Поради това в тъканите е възможна един вид „клетъчна взаимопомощ". Например, ако помпите не работят добре в клетката, нейните съседи „споделят" своя йонен резерв с нея чрез канали на силно пропускливи контакти и поддържат нейния потенциал за покой.
При изучаване на силно пропускливи контакти беше установено, че коннексоните не са стабилни тръби, а динамични структури: каналите, образувани от конектина, могат да се отварят и затварят под въздействието на различни фактори. Молекулярният механизъм на това затваряне на канала вече е изяснен. Connexon се състои от 6 субединици, които могат да се движат една спрямо друга, докато дупката може да бъде затворена; това устройство е много подобно на устройството с диафрагма на камерата с подвижни перки.
Защо е необходимо това свойство на конексоните? Нека разгледаме един пример. Обикновено в цитоплазмата на клетките има много малко свободен калций. Поради редица причини по-високите концентрации на калций водят до клетъчна смърт и следователно клетките имат редица защитни механизми: излишният калций се изпомпва от помпи, абсорбира се от митохондриите и т.н. Представете си сега, че в една система от клетки са свързанисилно пропускливи контакти, някои от клетките са сериозно увредени. Защитните механизми не могат да се справят с излишния калций от външната среда и клетката умира. Но когато калцият се приближи до зоната на клетъчен контакт вътре в тази клетка, връзките се затварят и съседните клетки се отделят от увредената. Тази конструкция е подобна на системата от водонепроницаеми прегради във военните кораби: ако се появи дупка в едно отделение, преградите автоматично се затварят и корабът не потъва. В клетъчните системи такова устройство осигурява и тяхната висока жизнеспособност. Ако приемем, че цялото сърце е система от клетки, директно свързани чрез тяхната цитоплазма, тогава увреждането може да се разпространи от клетка на клетка. Известен учен веднъж каза: "Клетките на сърцето работят заедно, но умират една по една." Сега знаем, че това е възможно именно поради свойствата на коннексоните.
Но динамиката на връзките е важна не само за създаване на оцеляване. Оказа се, че силно пропускливи контакти могат да бъдат открити още в най-ранните стадии на развитие на ембрионите на различни животни; те свързват помежду си клетките, които възникват още по време на първото смачкване на яйцеклетката, и в хода на по-нататъшното развитие те или се появяват, или изчезват. Понякога клетките си влияят една на друга с някакви вещества, понякога части от ембриона са изолирани една от друга; и след това в тези области се развива хомогенна тъкан от еднакви клетки; тогава такива области отново са свързани чрез контакти със съседите и цялата тази сложна игра на контакти е важна за регулирането на нормалното развитие.
Всичко, което научихме за контактите с висока пропускливост, неволно предполага, че сигнализирането в електрическите синапси е вторична „професия“ на структурата, която, подобно на йонните помпи, играе по-обща и фундаменталнароля в развитието на организмите и функционирането на техните тъкани.
Подобна ситуация съществува и при химическите синапси. Принципът на тяхната работа се използва в организмите не само за предаване на информация, но и за други цели. Оказва се, че различни секреторни клетки използват Ca++ йони, за да регулират отделянето на секреция, точно както в химическия синапс този процес се използва за освобождаване на медиатор. Освен това клетките на много жлези са електрически възбудими.
Оказва се, че на повърхността на тези клетки има специални рецептори, които реагират на глюкозата. Ако концентрацията на глюкоза в кръвта е по-висока от нормалното, тогава под въздействието на тези рецептори клетките се деполяризират и в тях възникват потенциали за действие. Тези потенциали на действие са от калциева природа, те възникват поради отварянето на Ca-канали. В този случай Ca ++ йони навлизат в клетката, което води до освобождаване на инсулин в кръвта, по същия начин, както в случая на нервните окончания, това води до освобождаване на медиатор. Ролята на калция в освобождаването на различни вещества, по-специално хормони, е доказана и за много други жлези.
клетка на нервната клетка
С тези думи искаме да подчертаем, че специалните, изключителни свойства на неврона са модификация на свойства, присъщи на други клетки на тялото.В хода на естествения подбор молекулярните машини и различните клетъчни устройства придобиват малко различни функции в различните клетки, докато самите устройства могат или да се променят донякъде, или да се използват в същата форма, но за различна цел. Вече казахме, че йонните помпи и потенциалите на покой присъстват във всички клетки на тялото, а в нервните и мускулните клетки те се използват за предаване на сигнали.
Историята на синапсите ни дава особено много примери за това как единството се трансформира в разнообразие. Видяхме, че коннексоните съществуват вразлични клетки на тялото, включително невъзбудими. Те се използват както в регулацията на ембрионалното развитие, така и за пренос на молекули от клетка в клетка, а в възбудимите тъкани този междуклетъчен канал е бил използван от еволюцията за предаване на електрически ток, за създаване на електрически синапси.
Различни телесни клетки отделят различни вещества в околната среда; На първо място, това са жлезисти клетки. Има специални клетъчни адаптации за освобождаване на секретирани вещества: тези вещества са опаковани в мембранни контейнери и тяхното освобождаване се регулира от Ca ++ йони, които влизат в клетката през специални калциеви канали. В резултат на естествения подбор този механизъм се използва от нервните клетки при изграждането на химически синапси: контейнерите съдържат невротрансмитер и след това освобождаването му се организира по същия начин като освобождаването на хормони и други вещества. От тази гледна точка нервните клетки с химически синапси са един от вариантите на секреторните клетки, а медиаторът е техният секрет, който не само се освобождава в кръвта, но навлиза в напълно специфични потребители през синаптичната цепнатина.
От друга страна, видяхме, че работата на клетките на панкреаса е подобна на тази на нервните клетки. Те също имат потенциал за действие, но този потенциал за действие служи за отваряне на калциеви канали и пропускане на Ca++ йони. И в много мускулни клетки основната роля на потенциала за действие е да отвори вратите на калциевите канали за Ca ++ йони, които задействат процеса на свиване. Отново виждаме близко сходство на механизмите, използвани от различни клетки на тялото за различни цели: за предаване на сигнал към ES, за освобождаване на секрет в клетките на жлезата, за свиване в мускулните клетки. В крайна сметка това изобщо не е изненадващо, защото всички те- потомци на една и съща клетка и имат идентичен геном.