التفاهم بين الخلايا وتحويل الرسائل إلى استجابات Intercellular Communication & Signal Transduction

التفاهم بين الخلايا وتحويل الرسائل إلى استجابات Intercellular Communication & Signal Transduction

الخلية لا تعيش مستقلة عن الخلايا الأخرى بل تندمج معها في مستويات تنظيمية levels of organization أكثر تعقيدا تتمثل في تشكيل الأنسجة فالأعضاء فالأجهزة فالجسم الكامل. وقد أشرنا في الفصل الأول إلى أهمية التكامل بين المستويات التنظيمية في الكائن الحي من أجل البقاء. ولكي يحدث التكامل بين هذه المستويات التنظيمية فإن على الخلية الواحدة أن تتفاهم مع الخلايا الأخرى التي تشترك معها في النسيج نفسه أو تلك الواقعة في أنسجة أخرى بل ويع أجهزة أخرى. يتمثل هذا التفاهم بأن تتصل الخلية مع الخلايا الأخرى وتستقبل الإشارات القادمة وتستجيب لهذه الإشارات بشكل يخدم مصلحة الكائن الحي. في هذا الفصل سوف ندرس مختلف أشكال الاتصال بين الخلايا وكيفية استقبال الخلايا للإشارات وآليات تحويل هذه الإشارات إلى استجابات.

طرق الاتصال بين الخلايا

يتم الاتصال بين الخلايا بإحدى الطرق التالية:

أ) الاتصال الفيزيائي المباشر والدائم بين الخلايا بواسطة المفاصل junctions :

ويتمثل بوجود أي من التراكيب الآتية بين الخلايا :

1 - المفاصل المحكمة Tight junctions

كتلك الموجودة بين الخلايا العضلية في القلب أو الخلايا الكبدية أو الخلايا الطلائية للقناة الهضمية أو خلايا الأنيبيبة القريبة في الكلية. في هذه المفاصل يتلاشى الحيز بين الخلايا تماما، إذ تلتحم الوريقتان الخارجيتان للأغشية البلازمية للخلايا المتجاورة مما يعيق مرور المواد، فيما عدا الماء وبعض الأيونات الصغيرة، تماما عبر المفصل.

بعض أشكال الإتصال الفيزيائي بين الخلايا: أ) صورة مأخوذة بالمجهر الإلكتروني، ب) رسم تخطيطي للتوضيح.

بالإضافة إلى إعاقة مرور المواد، فإن هذه المفاصل تشكل نقاط اتصال ميكانيكية قوية بين الخلايا التي تتعرض للشد كالقلب، لكن وظائف جديدة تكتشف لها كل حين، ففي طلائية الرئة مثلا تحول هذه المفاصل دون اتصال عامل نمو بمستقبله الموجود على السطح الجانبي القاعدي طالما أن الخلايا متراصة فإذا تمزقت الخلايا تمكن عامل النمو من الاتصال بمستقبله مسببا تنبيه انقسام الخلايا والتئام الجرح.

2 - الدسموسومات Desmosomes

وتتواجد في خلايا الجلد التي تتعرض للكثير من الشد. في هذا النوع من المفاصل، يفصل بين الخلايا فجوة مقدارها حوالي 20 نانومترا لكن البروتينات تتجمع بكثافة عند الجوانب السيتوبلازمية للأغشية بل وفي الفجوة بين الأغشية، كما تمتد ألياف عبر السيتوبلازم لتتصل بالدسموسومات الأخرى الموجودة في الجوانب المقابلة من الخلية ويبدو أن هذا الترتيب يزيد من ارتباط الخلايا ببعضها البعض. تكون الدسموسومات عادة قرصية الشكل -disk like مقارنة بالمفاصل المحكمة ذات الشكل الشريطي band- like .

3 - المفاصل الفجوية Gap junctions

تتواجد بين الخلايا العضلية القلبية والملساء. في هذا النوع من المفاصل، يقترب الغشاء ان البلازميان للخليتين المتجاورتين لمسافة 4.2 نانومترا بحيث تتلامس بروتينات الغشائيين المتجاورين مما يشكل قنوات بين الخليتين يصل قطر الواحدة منها حوالي 1.5 نانومترا. هذه القنوات تسمح بمرور الأيونات والجزيئات الصغيرة بين الخليتين كما تسمح بتبادل بعض البروتينات. لهذه المفاصل دور مهم في بث النشاط الكهربائي بين الخلايا المتجاورة كما أنها تنسق نشاطات الخلايا المتجاورة بالسماح للرسل الكيميائية بالانتقال من خلية لأخرى .

ب ) الاتصال بواسطة العلامات Markers

يسود هذا النظام من الاتصال بين خلايا الجهاز المناعي. فلكي تجذب خلية مصابة خلية مناعية لتساندها في القضاء على جسم غريب (مولد ضد مثلا، كالفيروس) فإنها تشهر جزيئا ما يدعى جزيء التصاق adhesion molecule أو علامة marker، على السطح الخارجي الغشائها البلازمي فتتعرف الخلايا المساندة (المناعية) على هذا الجزيء بواسطة مستقبلات خاصة موجودة أيضا على سطح غشائها البلازمي، حيث يحدث ارتباط بين جزيء الالتصاق والمستقبل ويتم التفاعل المناعي. فالخلايا الطلائية الداخلية للشعيرات الدموية في مناطق الإصابة مثلا تشهر جزيئات التصاق لتتعرف عليها الخلايا المتعادلة بواسطة مستقبلاتها التي هي أيضا جزيئات التصاق، ثم لترتبط بها وتغرز أقدامها الكاذبة بين الخلايا وتنتقل نحو منطقة الإصابة.

ج ) الإتصال بواسطة الرسل الكيميائية Chemical Messengers

يعد هذا النوع الأكثر شيوعا بين الخلايا، وتحديدا بين مكونات المنعكسات في الجسم، حيث يمكن تصنيف الرسل الكيميائية إلى الأصناف الآتية:

1) الناقل العصبي Neurotransmitter

الذي تفرزه الخلايا العصبية لتؤثر به على خلايا عصبية أخرى مجاورة أو على خلايا عضلية أو غدية (شكل ).

2) الهرمون التقليدي Classic hormone

الذي تفرزه الغدد الصماء التقليدية لينتقل بواسطة الدم حيث يؤثر على أنسجة هدف target tissues تكون بعيدة عادة عن مكان إفراز الهرمون، ومثاله انسولين الذي يؤثر على الكبد والعضلات.

3) الهرمون العصبي Neurohormone

وتفرزه العصبونات وينتقل بالدم ليؤثر على الأنسجة الهدف، فالهرمون مانع إدرار البول يبني في الخلايا العصبية لتحت المهاد وينقل ويخزن في النخامية الخلفية ويفرز ليؤثر على الكلية مانعا إدرار البول.

4 ) الإفراز الهرموني الجواري Paracrine secretion

وتفرزه خلايا غدية لكنه لا ينتقل بالدم بل ينتشر إلى السائل خارج الخلايا ويؤثر على الخلايا المجاورة القريبة حيث لا يتعدى تأثيره هذه الخلايا المجاورة فهرمون المثبت الجسمي Somatostatin تفرزه خلايا ة في البنكرياس ويؤثر على خلايا a ، المجاورة حيث ينظم (يثبط) إفراز هذه الخلايا الهرموني جلوكا جون وإنسولين.

5) الإفراز الهرموني الذاتي Autocrine secretion

وتفرزه خلايا عديدة في الجسم ويؤثر على الخلايا المفرزة نفسها كما في بروستاغلاندينات prostaglandins.

تشكل المجموعتان الرابعة والخامسة وسائل الاتصال بين مكونات المنعكسات المحلية أكثر منها بين مكونات المنعكسات الطويلة

شكل يبين مكان افراز وتأثير انواع الرسائل الكيميائية

الفصل الخامس :

·        التفاهم بين الخلايا وتحويل الرسائل إلى استجابات

·        طرق الاتصال بين الخلايا

·        المستقبلات

·        كثافة المستقبلات في الخلية

·        تنظيم عدد المستقبلات

·        أنواع المستقبلات بحسب مكان تواجدها في الخلية

·        تنظيم نشاط المستقبلات

·        آليات تحويل الرسائل إلى استجابات

·        الآليات المعتمدة على بروتينات ج

·        بروتينات ج

·        البروتينات المتأثرة

·        الأنزيمات كبروتينات متأثرة

·        القنوات الأيونية كبروتينات متأثرة

·        أيونات كالسيوم کرسول

·        إيقاف تشغيل آليات تحويل الرسائل إلى استجابات

المصادر

• التشريح الوظيفي وعلم وظائف الأعضاء ، الدكتور شتيوي العبدالله (2012) ، دار المسيرة عمان – الأردن.

• Prosser, C. Ladd (1991). Comparative Animal Physiology, Environmental and Metabolic Animal Physiology (4th ed.). Hoboken, NJ: Wiley-Liss. pp. 1–12. ISBN 978-0-471-85767-9.
•  Hall, John (2011). Guyton and Hall textbook of medical physiology (12th ed.). Philadelphia, Pa.: Saunders/Elsevier. p. 3. ISBN 978-1-4160-4574-8.
•  Widmaier, Eric P.; Raff, Hershel; Strang, Kevin T. (2016). Vander's Human Physiology Mechanisms of Body Function. New York, NY: McGraw-Hill Education. pp. 14–15. ISBN 978-1-259-29409-9.
• R. M. Brain. The Pulse of Modernism: Physiological Aesthetics in Fin-de-Siècle Europe. Seattle: University of Washington Press, 2015. 384 pp., [1].
• Rampling, M. W. (2016). "The history of the theory of the circulation of the blood". Clinical Hemorheology and Microcirculation. 64 (4): 541–549. doi:10.3233/CH-168031. ISSN 1875-8622. PMID 27791994. S2CID 3304540.
• Bernard, Claude (1865). An Introduction to the Study of Ex- perimental Medicine. New York: Dover Publications (published 1957).
•  Bernard, Claude (1878). Lectures on the Phenomena of Life Common to Animals and Plants. Springfield: Thomas (published 1974).
•  Brown Theodore M.; Fee Elizabeth (October 2002). "Walter Bradford Cannon: Pioneer Physiologist of Human Emotions". American Journal of Public Health. 92 (10): 1594–1595. doi:10.2105/ajph.92.10.1594. PMC 1447286.
•  Heilbron, J. L. (2003). The Oxford Companion to the History of Modern Science, Oxford University Press, p. 649, link.
•  Feder, ME; Bennett, AF; WW, Burggren; Huey, RB (1987). New directions in ecological physiology. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34938-3.
•  Garland, Jr, Theodore; Carter, P. A. (1994). "Evolutionary physiology" (PDF). Annual Review of Physiology. 56 (1): 579–621. doi:10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID 8010752.