Жизненный цикл и регуляция рецепторов
Активность воспринимающих структур не является константой. Она динамична и определяется двумя ключевыми параметрами: общим количеством (плотностью) на клеточной мембране или внутри клетки, а также степенью сродства (аффинностью) к специфическому лиганду.
Жизненный цикл рецепторов непрерывен. Количество этих структур в клетках-мишенях постоянно меняется, поскольку они проходят несколько этапов:
- Непрерывный синтез новых белковых молекул.
- Временная инактивация в процессе выполнения своих функций.
- Разрушение отработавших структур.
- Реактивация и возвращение в рабочее состояние.
Выделяют два основных механизма регуляции их работы:
- Зависимость от концентрации лиганда. Клетка-мишень адаптируется к уровню поступающего сигнала. Если биологически активного вещества (например, гормона или нейромедиатора) не хватает, возникает компенсаторная реакция: число активных рецепторов увеличивается, что ведет к повышению чувствительности ткани. Напротив, при избытке гормона количество действующих структур или их чувствительность закономерно уменьшаются.
- Интернализация. Этот механизм наиболее характерен для рецепторов, взаимодействующих с белково-пептидными гормонами и катехоламинами. После того как лиганд присоединяется к рецептору, образовавшийся комплекс погружается (интернализуется) внутрь клетки. Следствием такого погружения является инактивация воспринимающей структуры.
Взаимодействие с иммунными клетками: Т-киллеры
Клетки-мишени могут подвергаться направленному уничтожению в ходе иммунных реакций. Т-киллеры используют целый арсенал цитотоксических механизмов для ликвидации клеток, комбинируя процессы апоптоза (запрограммированной клеточной гибели) и некроза.
- Проникновение ферментов (перфорин-гранзимовая система). Т-киллер выделяет белок перфорин, который встраивается в мембрану клетки-мишени и формирует в ней сквозные поры. Через эти отверстия внутрь проникают специальные протеазы — гранзимы. Оказавшись в цитоплазме, они разрушают внутриклеточные белки, что приводит к активации ферментов каспаз и необратимому запуску апоптоза.
- Осмотический лизис. Сформированные перфорином поры нарушают барьерную функцию мембраны. Через них внутрь клетки-мишени лавинообразно устремляются вода и ионы. Это вызывает развитие тяжелого осмотического шока, который завершается некрозом клетки.
- Fas-зависимый механизм. На поверхности мембраны Т-киллера экспрессируется специфический белок — Fas-лиганд. В свою очередь, на поверхности атакуемой клетки-мишени располагается соответствующий ему Fas-рецептор (также известный как CD95). Прямое взаимодействие в системе «лиганд-рецептор» передает мощный сигнал внутрь мишени, инициируя процесс апоптоза.
Итогом работы Т-киллера всегда становится гибель клетки-мишени, представляющая собой сложное сочетание механизмов некроза и апоптоза.
Антителозависимые реакции и гормональные мишени
Помимо прямого контакта с Т-лимфоцитами, разрушение клеток-мишеней может происходить по механизму комплементнезависимых (антителозависимых) реакций.
В этом случае на поверхности клетки-мишени фиксируются специфические антитела. Клетки-киллеры (К-клетки) имеют на своей мембране Fc-рецептор. Происходит физический контакт: Fc-рецептор киллера связывается с Fc-фрагментом антитела, которое уже прикреплено к мишени. В ответ на это взаимодействие К-клетка секретирует цитолитические вещества. Результатом становится антителозависимое повреждение и полное разрушение клетки-мишени.
В эндокринной системе взаимодействие с мишенями имеет иную природу. Классическим примером служат минералокортикоиды.
Молекулярный механизм их действия заключается в связывании со специфическими минералокортикоидными рецепторами. В отличие от многих других гормонов, эти рецепторы локализуются не на поверхности, а глубоко в цитоплазме клеток-мишеней.
Точки приложения минералокортикоидов делятся на две группы:
- Почки (основная мишень): гормоны действуют на конечную часть дистальных канальцев и корковый отдел собирательных трубочек.
- Внепочечные мишени: к ним относятся потовые и слюнные железы, а также клетки слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).
Главный фармакодинамический эффект от стимуляции этих внутриклеточных рецепторов — значительное усиление реабсорбции (обратного всасывания) ионов натрия (Na^+).
Правило качелей для рецепторов: мало гормона — много рецепторов (клетка «голодает» и ловит каждую молекулу), много гормона — мало рецепторов (клетка «прячется» от избытка сигнала).
Вопросы с занятий и экзамена
Как концентрация гормона влияет на количество рецепторов?
При избытке гормона число активных рецепторов и их чувствительность снижаются. При недостатке лиганда клетка компенсаторно увеличивает количество рецепторов, повышая свою чувствительность.
Что такое интернализация рецептора?
Это процесс погружения комплекса «лиганд-рецептор» внутрь клетки. Он характерен для белково-пептидных гормонов и катехоламинов и приводит к инактивации рецептора.
Как Т-киллер запускает апоптоз клетки-мишени?
Т-киллер использует два пути: введение гранзимов через перфориновые поры (активация каспаз) и связывание своего Fas-лиганда с Fas-рецептором (CD95) на поверхности мишени.
Где находятся рецепторы к минералокортикоидам?
Они расположены внутриклеточно — в цитоплазме. Основные клетки-мишени находятся в почках, а также в потовых, слюнных железах и слизистой ЖКТ.
Что ещё разобрать по теме
- Молекулярные каскады активации каспаз при действии гранзимов
- Роль перфорина в формировании мембранных пор
- Механизмы осмотического шока и некроза клетки-мишени
- Секреция цитолитических веществ К-клетками при антителозависимых реакциях
- Внутриклеточные пути передачи сигнала от минералокортикоидных рецепторов
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Рецепторы и клетки мишени» и ещё 4 128 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 114 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Дополнительные темы»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.