Рецепторно-эффекторные комплексы в регуляции жизнедеятельности клеток и тканей

Все акты жизнедеятельности животных организмов осуществляются в рамках рефлекторных цепей, непременными атрибутами которых от организменного до клеточного и макромолекулярного уровней являются рецепторное, эффекторное и сопрягающее звенья. На уровне организма функцию сопряжения рецепторных и эффекторных органов выполняет нервная система. На клеточном и субклеточном уровнях информация от рецептивных звеньев передается к эффекторным разными путями: контактно, диффузно, электрически по клеточным и внутриклеточным мембранам, с помощью белковых молекул и др. Такое сопряжение по аналогии с нервным можно назвать «нейроидным», а всю систему выработки пострецепторных сигналов, проведения их до рабочих органелл и макромолекул – рецепторно-нейроидно-эффекторной системой.

Процесс опознания и связывания управляющего сигнала, или лиганда (от лат. ligare – связывать), его обработки и трансформации в пострецепторный управляющий сигнал является функцией первого звена клеточной рефлекторной цепи – особым образом устроенного рецепторного белка, называемого клеточным рецептором. Первичными сигналами могут быть химические молекулы, кванты света, звуковые волны, механические раздражения и др. С помощью рецепторов осуществляется информативная связь клеток друг с другом, воспринимаются сигналы о состоянии тканевого гомеостаза, опосредуются команды из нервной системы, регулируются процессы морфогенеза, физиологической и репаративной регенерации.

Первое определение термина рецептор было дано Эрлихом по отношению к лекарственным веществам: рецептор – участок клетки, селективно связывающий лекарственное вещество и опосредующий реализацию его фармакологического эффекта. В свете современных данных, рецепторы представляют собою высокомолекулярные конформационно-подвижные белковые и нуклеиновые трехмерные структуры. Для каждой молекулы лиганда существует комплементарный субучасток на макромолекуле-рецепторе. Этот субучасток представляет собою функциональную часть рецептора, способную взаимодействовать с лигандом, остальная же конформационно-подвижная часть является основой для собственно рецепторной части и одновременно трансформатором первичного сигнала в конформационный сигнал, предназначенный для последующей передачи на управляемый рецептором эффектор. Известны два типа рецепторов, различающихся по своей локализации – экзорецепторы и эндорецепторы.

Экзорецепторы связаны с плазматической мембраной. Они могут находиться на ней, быть интегрированными в нее, т.е. пронизывать мембрану насквозь, прикрепляться к внутренней ее стороне. Если лиганды представляют собою гидрофильные молекулы, то связывающие участки рецептора обращены к окружающей среде (такими лигандами являются практически все нейромедиаторы, полипептидные гормоны, гистогормоны, простагландины и др.). Если лиганды являются гидрофобными соединениями (например, стероидные и тиреоидные гормоны), то связывающие участки рецепторов могут находиться в гидрофобной области или на внутренней стороне мембраны.

Эндорецепторы локализованы внутри клеток. Лиганды этих рецепторов обладают способностью проникать сквозь биомембраны за счет своих гидрофобных свойств путем пассивной диффузии или вследствие функционирования специальных систем переноса (например, пиноцитоза или эндоцитоза), часто с участием рецепторов плазматических мембран. Структура и функции внутриклеточных рецепторов менее изучены, чем рецепторов плазматических мембран, поскольку их труднее выделить, не изменив при этом нативную их форму. Хорошо известно присутствие энодрецепторов для различных лигандов на рибосомах, в ядре (к гормонам), микросомах, в саркоплазматическом ретикулуме, эндоплазматической сети и др. Роль нуклеиновых кислот в рецепции физиологически активных веществ подтверждается известными фактами их участи в специфическом ввязывании гидрофобных молекул, проникающих через мембраны (стероидные и тиреоидные гормоны).

Несмотря на интенсивность исследований, вопрос о морфобиохимической организации рецепторно-эффекторных комплексов еще далек от своего разрешения. Тем не менее, наметились принципы их устройства и функционирования. Первичная информация в виде нейромедиаторов, гормонов и других лигандов сначала поступает на поверхностную часть клетки. Одни лиганды, как, например, нейромедиаторы, в клетку не проникают.

Под их влиянием сопряженные с рецепторами, в клетку не проникают. Под их влиянием сопряженные с рецепторам эффекторные звенья трансформируют первичные сигналы во вторичные сигналы (вторичные мессенджеры), которые затем проводятся тем или иным способом к внутриклеточным эффекторам. Другие лиганды, как, например, гормоны (белково-пептидные, стероидные), связываются с соответствующими цитоплазматические либо ядерные эндорецепторы. Не исключен и диффузный путь поступления первичного (гидрофобного) лиганда в клетку.

Исполнительными элементами клеточных экзорецепторно-эффекторных комплексов являются ионные каналы и ферментные молекулы. Соответственно можно разделить группу рецепторно-эффекторных комплексов на две большие подгруппы – рецепторно-канальные и рецепторно-ферментные.

2. Прочитайте статью о рецепторном аппарате клетки. Заполните таблицу 8, дайте характеристику, приведите примеры, зарисуйте схемы.

Таблица 8

Типы рецепторного аппарата клетки