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第一信使的种类特点和作用机制

2023.2.27

一、激素(hormone)

激素通常是中远离靶器官的各种特殊内分泌细胞分泌,释放进入血液,随着血液运输到生物体各部位。靶细胞周同的激素浓度十分低,所以细胞的受体必须对激素有很高的亲和力,尽管一个靶细胞可以在几个毫秒内与相对应激素结合,而总的反应时间跨度可以是几秒到几小时不等 按激素的化学组成可分为甾体类激素(类固醇激素)和肽激素(含氮激素)两种。甾类激素包括性激素(如雌二醇、睾酮),调节蛋白质、糖、脂类代谢的糖皮质激素,及调节体内盐平衡的盐皮质激素;肽激素包括氨基酸衍生物及胺类(如肾上腺素、甲状腺素),小肽类(几种促激素的释放冈子,即调节肽),蛋白质类(如胰岛素等),糖蛋白(如脑垂体促激素等)。不同的肽类激素在分子量及结构上差异极大,可以从几个氨基酸到数个完整的蛋白质不等。例如,促甲状腺释放激素释放因子只有3个氨基酸残基组成,而促卵泡激素和促,严状腺激素则是由异二聚蛋白质构成,其中每个蛋白质约含200个氨基酸残基。

大多数肽类激素是亲水性的,它们不能穿过靶细胞质膜的脂质双分子层,只能通过与相对应的靶细胞表面受体结合,冉经信号转换机制,在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶、蛋白磷酸酶的活性,引起细胞的应答反应,,甾体类激素和甲状腺素属于亲脂性的激素,作用的主要方式是穿过细胞与细胞内受体结合成为复合物,随后进入细胞核通过与DNA顺式作用元件结合并激发特异的mRNA的转录,发挥其生理功能。

二、生长因子(growth factor)

尽管90多年前就有关于生物组织可以在体外存活的报道,但是直到二十世纪五十年代分离细胞的常规培养才开始建立。一个重要的发现是自然界最好的有丝分裂的刺激物(即诱导有丝分裂或细胞分裂)是存在于自然凝血的动物血清中,没有这种血清的补充,大多数培养的细胞将无法复制它们自身的DNA,因此也不能增殖。例如,一个中血小板释放的30kD的多肽—血小板释放生长因子(PDGF)后来被分离出来,并显示了具有促使有丝分裂的特性。PDGF是生长因子类信使的一种,南40多个多肽组成,分子量大小介于胰岛素(5.7kD)、EGF(6kD)与转铁蛋白(78kD)之间,,细胞对生长六子的结合,与对激素的结合类似,具有高度的亲和力,细胞通过其表面的生长因子受体与生长因子结合,并且诱导多种生物学效应。除了刺激或抑制生长,生长因子也能启动细胞凋亡、分化和基因表达。与激素不同,生长因子的生理效应可持续数天甚至更长时间。生长因子的效应范同与激素也不同,通常只影响邻近小范同局部细胞的生长与功能。

三、细胞因子(cytokine)

在生长因子发现的同时,几种与免疫细胞相互作用的细胞外信号蛋白质也被发现。由于它们具有激活或调节免疫细胞的增殖特性,故最初被命名为“免疫细胞因子”。并发现它们也可以作用于免疫(或炎症)系统以外的细胞,故其名称又是被简化为“细胞因子”。生长因子和细胞银子的功能是如此多样,因此很难定义二者之间的明确差别。因此细胞因子包括上面提到的生长因子,以及干扰素(IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)、数目众多的白细胞介素(IL)、粒细胞—单核细胞刺激冈子(GM-CSF)等,化学趋化冈子也是细胞因子,通过吸附趋化作用,并进一步激活炎症细胞引起局部的炎症反应。

四、血管活性物质(vasoactive agent)

组织的生理损伤或由感染导致的损伤可以引起炎症应激反应。这是机体的一种防御机制,在这个过程中,特异的细胞(大部分是白细胞)聚集在炎症部位,以共同的方式移动,隔离或减轻损伤的病因。这个过程很复杂,包括细胞与众多的细胞外信使之间的系统性相互作用,这些细胞外信使中有诱导炎症反应的细胞因子(前炎症介质),有减轻炎症的细胞因子(抗炎症介质),为使白细胞不断补充并保持局部液体(稀释)的聚集量,炎症反应中,血管扩张致使局部通透性升高。使血管扩张的物质包括组胺(由肥大细胞和嗜碱粒细胞释放)、5—羟色胺(由血小板释放)和前炎症介质如缓激肽。

二十碳物质是另一类重要的血管活性物质,由多不饱和脂肪酸——花生四烯酸衍生而成、由于花生四烯酸和它的许多衍生物含有20个碳原子,术语称二十碳物质。二十碳物质包括前列腺素、血栓素和白三烯,它们作为有力的旁分泌或白分泌物质,在短距离发挥作用,调控细胞的许多生理病理功能、在炎症过程巾,二十碳物质可引起血浆渗出,皮肤发红和疼痛。

五、神经递质和神经肽(neurotransmitter and neuropeptide)

神经递质也是第一信使的一种,但其存化学突触处的释放和结合与内分泌信号迥然不同。在突触前细胞,含有神经递质的小泡就在局部释放少量的神经递质。单个的神经元只能容纳少量的神经递质,这种构成保证了相对少的小泡通过胞外分泌释放在突触间隙的递质可以快速有效地聚集,经突触间隙扩散并在突触后细胞与受体结合。递质通过突触前后神经元的短距离过程非常快(约0.1微秒甚至更快),保证了递质在神经元之间以及神经和肌肉的神经肌肉连接点快速聚集。递质的种类有胆碱类的乙酰胆碱,氨基酸类的γ -氨基丁酸、甘氨酸等,单胺类的去甲肾真:腺素、多巴胺、5-羟色胺。各递质引起兴奋性或抑制性效应南神经递质受体调节的离子通道特性所决定 神经肽如类啡肽是神经系统内具有活性的、由氨基酸组成的短肽链。它们有时在神经细胞之间传递信号,有时也作为内分泌激素在体内起作用。


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