Cílové buňky jsou takové strukturální a funkční jednotky, které specificky interagují s hormony pomocí speciálních receptorových proteinů. Definice je obecně jasná, ale téma samotné je velmi obsáhlé a každý jeho aspekt je jistě důležitý. Je poměrně obtížné pokrýt veškerý materiál najednou, takže nyní budeme hovořit pouze o hlavních bodech týkajících se cílových buněk, jejich typů a mechanismu účinku.
Definice
Cílové buňky jsou velmi zajímavý pojem. Předpona v něm obsažená je logicky opodstatněná. Koneckonců, ve skutečnosti je každá buňka v těle cílem hormonů. V okamžiku jejich kontaktu se spustí specifická biochemická reakce. Následující proces přímo souvisí s metabolismem.
Jak silně bude účinek realizován, určuje koncentraci hormonu, který reagoval s cílovou buňkou. To však není jediný klíčový faktor. Také hraje rolirychlost biosyntézy hormonu, podmínky jeho zrání a specifika prostředí, ve kterém se buňka dostává do kontaktu s nosným proteinem.
Biochemický účinek navíc odráží antagonismus nebo synergismus hormonálních účinků. Podobný účinek má například epinefrin a glukagon (produkovaný v nadledvinách a slinivce). Oba hormony aktivují rozklad glykogenu v játrech.
Ale ženské pohlavní hormony progesteron a estrogen mají antagonistický účinek. První zpomaluje kontrakci dělohy a druhý je naopak posiluje.
Koncept receptorových proteinů
Mělo by se to prostudovat trochu podrobněji. Cílové buňky jsou, jak již bylo zmíněno, strukturální jednotky, které interagují s hormony. Co jsou ale notoricky známé receptorové proteiny? Takzvané molekuly, které mají dvě hlavní funkce:
- Reagujte na fyzikální faktory (například světlo).
- Navázat další molekuly, které přenášejí regulační signály (neurotransmitery, hormony atd.).
Poslední funkce je nejvýznamnější. Vzhledem ke konformačním změnám, které tyto signály vyvolávají, spouštějí receptorové proteiny v buňce určité biochemické procesy. Výsledkem je realizace její fyziologické reakce na vnější signály.
Proteiny se mimochodem mohou nacházet na jaderné nebo vnější membráně buňky nebo v cytoplazmě.
Receptory
O nichmusí být řečeno samostatně. Receptory cílových buněk jsou jejich specifické chemické struktury, které obsahují komplementární místa, která se vážou na hormon. Právě v důsledku této interakce dochází ke všem následným biochemickým reakcím, které vedou ke konečnému efektu.
Je důležité si uvědomit, že receptor jakéhokoli hormonu je protein s nejméně dvěma doménami (prvky terciární struktury), které se liší strukturou a funkcí.
Jaké jsou jejich funkce? Receptory fungují následovně: jedna z domén váže hormon a druhá produkuje signál, který je použitelný pro specifický intracelulární proces.
U steroidních biologicky aktivních látek se vše děje trochu jinak. Ano, hormonální receptory této skupiny mají také minimálně dvě domény. Pouze jeden z nich provádí vazbu a druhý je spojen se specifickou oblastí DNA.
Je zajímavé, že v mnoha buňkách jsou tzv. rezervní receptory – ty, které se nepodílejí na tvorbě biologické odpovědi.
Důležité vědět
Při studiu cest působení hormonů na cílové buňky a dalších rysů tohoto tématu je třeba poznamenat, že dosud většina receptorů nebyla dostatečně prozkoumána. Proč? Protože jejich izolace a další čištění je obtížné. Ale obsah v buňkách každého receptoru je poměrně nízký.
Je však známo, že hormony interagují s receptory chemicko-fyzikálním způsobem. Hydrofobní aelektrostatické spoje. Když se receptor naváže na hormon, protein receptoru projde konformační změnou, která vede k jeho aktivaci komplexem signálních molekul.
Neurotransmitery
Takto se nazývají biologicky aktivní látky, jejichž hlavní funkcí je přenos elektrochemických impulsů z nervových buněk a neuronů. Říká se jim také „zprostředkovatelé“. Neurotransmitery samozřejmě ovlivňují i cílové buňky.
Přesněji řečeno, „zprostředkovatelé“jsou v přímém kontaktu s výše zmíněnými biochemickými receptory. Komplex, který tyto dvě látky tvoří, je schopen ovlivnit intenzitu určitých metabolických procesů (cílem mediátorů nebo přímo).
Například jeden neurotransmiter způsobí zvýšení excitability cílové buňky a postupnou depolarizaci postsynaptické membrány. Ostatní "zprostředkovatelé" mohou mít zcela opačný účinek (inhibiční).
Další množství látek blokuje a aktivuje receptory. Patří mezi ně prostaglandiny, neuroaktivní peptidy a aminokyseliny. Ale ve skutečnosti existuje mnohem více látek, které ovlivňují proces přenosu informací.
Typy působení hormonů na cílové buňky
Je jich celkem pět. Tyto druhy můžete vybrat v následujícím seznamu:
- Metabolický. Projevuje se změnou permeability buněčných membrán, organel, ale i aktivitou intracelulárních enzymů a jejich syntézou. Výrazný metabolický efektrůzné hormony produkované štítnou žlázou.
- Opravné. Toto působení ovlivňuje intenzitu funkcí zajišťovaných cílovými buňkami. Jeho závažnost závisí na reaktivitě a výchozím stavu. Jako příklad si můžeme připomenout vliv adrenalinu na tepovou frekvenci.
- Kinetický. Při takovém dopadu se cílové buňky přesunou z klidného stavu do aktivního. Pozoruhodným příkladem je reakce svalů dělohy na oxytocin.
- Morfogenetické. Spočívá ve změně velikosti a tvaru cílových buněk. Somatotropin například ovlivňuje růst těla. A pohlavní hormony se přímo podílejí na tvorbě sexuálních charakteristik.
- Reaktogenní. V důsledku tohoto působení se mění citlivost cílových buněk, jejich náchylnost k dalším mediátorům a hormonům. Cholecystokinin a gastrin ovlivňují dráždivost nervových buněk.
Interakce s hormony rozpustnými ve vodě
Má svá specifika. Když už mluvíme o interakci hormonů s cílovými buňkami, je třeba poznamenat, že pokud jsou rozpustné ve vodě, pak mají účinek, aniž by pronikly dovnitř - tedy z povrchu cytoplazmatické membrány.
Zde jsou kroky zahrnuté v tomto procesu:
- Vznik na povrchu membrány HRK (komplex hormon-receptor).
- Následná aktivace enzymu.
- Vytvoření sekundárních zprostředkovatelů.
- Tvorba proteinkináz určité skupiny (enzymy, které modifikují jiné proteiny).
- Aktivace fosforylace proteinů.
Popsaný proces se mimochodem správně nazývá příjem.
Interakce s hormony rozpustnými v tucích
Nebo, jak se jim nejčastěji říká, se steroidy. V tomto případě dochází k odlišnému účinku hormonů na cílové buňky. Protože steroidy, na rozdíl od látek rozpustných ve vodě, stále pronikají dovnitř.
Krok za krokem to vypadá takto:
- Steroidní hormon kontaktuje membránový receptor, načež je GRK přenesen do buňky.
- Látka se poté váže na protein cytoplazmatického receptoru.
- Poté se GRK přenese do jádra.
- Probíhá interakce s třetím receptorem, která je doprovázena tvorbou GRK.
- GRK se poté váže na DNA a samozřejmě na akceptor chromatinu.
Studiem této dráhy působení hormonů na cílové buňky lze pochopit, že GRK je v jádře přítomen poměrně dlouhou dobu. Všechny fyziologické účinky se proto objevují několik hodin po začátku procesu.
Rozpoznávání signálu
A pár slov k tomu také stojí za to říct. Signály vstupující do těla jsou dvou typů:
- Externí. Co to znamená? Skutečnost, že signály do buňky přicházejí z vnějšího prostředí.
- Domácí. Signály se tvoří a pak působí ve stejné buňce. Často jsou signály metabolity, které hrají roli alosterických inhibitorů nebo aktivátorů.
Bez ohledu na typ mají stejné úkoly. Lze je identifikovat vtakový seznam:
- Vyloučení takzvaných nečinných metabolických cyklů.
- Udržování správné úrovně homeostázy.
- Mezibuněčná a vnitřní koordinace metabolických procesů.
- Regulace procesů tvorby a dalšího využití energie.
- Přizpůsobení těla změnám prostředí.
Zjednodušeně řečeno, signální molekuly jsou endogenní sloučeniny chemického původu, které prostřednictvím interakce s receptory řídí biochemické reakce probíhající v cílových buňkách.
Mají však některé funkce, o kterých byste měli vědět. Signální molekuly mají krátkou životnost, jsou vysoce biologicky aktivní, jejich působení je jedinečné a každá z nich může mít několik cílových buněk najednou.
Mimochodem! Odezvy na jednu molekulu různých cílových buněk jsou často velmi odlišné.
Nervová a humorální regulace
V rámci tématu týkajícího se mechanismů působení hormonů na cílové buňky bude užitečné věnovat tomuto tématu pozornost. Ihned je třeba poznamenat, že působení hormonů je spíše rozptýlené a nervový vliv je diferencovaný. To vše kvůli jejich pohybu s krví.
Humorální vliv se šíří poměrně pomalu. Maximální rychlost, které může průtok krve dosáhnout, se pohybuje od 0,2 do 0,5 m/s.
Navzdory tomu je humorný vliv poměrně dlouhodobý. Tomůže trvat hodiny, dokonce dny.
Mimochodem, nervová zakončení často fungují jako cíle. Ale proč jde vždy o jedinou neurohumorální regulaci? Protože nervový systém inervuje žlázy s vnitřní sekrecí.
Cílové poškození buněk
Ještě poslední věc, kterou je třeba zmínit. Specifika cílových buněk a buněčných receptorů byla studována výše. Stojí za to doplnit téma informacemi o tom, které strukturální jednotky jsou takovým „magnetem“pro HIV, nejstrašnější virus.
Cílové buňky jsou pro něj ty, na jejichž povrchu jsou receptory CD4. Tento faktor sám o sobě určuje jejich interakci s virem.
Nejprve se varion naváže na buněčný povrch a dojde k příjmu. Poté splynou s membránou viru. Dostává se dovnitř buňky. Následně se uvolní nukleotid a PKN viru. Genom se integruje do buňky. Uplyne určitá doba (latentní období) a začne translace virových proteinů.
To vše je nahrazeno aktivní replikací. Proces končí uvolněním HIV proteinů a varionů z buněk do vnějšího prostředí těla, které je plné nerušené infekce zdravých buněk. Toto je bohužel velmi smutný příklad, ale jasně a srozumitelně demonstruje v tomto kontextu pojem „cíl“.
