多细胞生物细胞间的通讯方式

秦四哥

对多细胞生物而言，其细胞之间相互识别、相互反应和相互作用的这一机制称为细胞通讯。细胞间的通讯方式主要有细胞间隙连接、细胞膜表面分子接触通讯和化学通讯三大类。

1细胞间隙连接

细胞间隙连接是一种细胞间直接通讯的方式。两个相邻的细胞间存在着由蛋白质构成的特殊结构——连接子，其两端分别嵌入两个相邻的细胞，形成一个亲水性孔道。这种孔道允许两个细胞间自由交换分子质量小于1500Da的水溶性分子。这种直接交换的方式可使相邻细胞共享小分子物质，可快速地促进相邻细胞对外界信号的协同反应。

2细胞膜表面分子接触通讯

每个细胞都有许多蛋白质或糖蛋白分子分布于膜的外表面，这些表面分子作为细胞的触角，可与相邻细胞的膜表面分子相互识别和相互作用，以达到功能上的相互协调，这种通讯方式称为膜表面分子接触通讯。膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接通讯，最典型的例子是T淋巴细胞和B淋巴细胞的相互作用。

3化学通讯

在细胞通讯中，细胞除了可识别相邻细胞外，还可识别周围环境中存在的各种信号，主要为物理信号、化学信号和生物学信号等三大类。在这些信号中，研究较多的是化学信号。通过化学信号为介质来介导的通讯称为化学通讯。化学通讯不需要细胞之间的直接接触，属于间接的细胞通讯，也是很重要的细胞通讯方式。

3.1常见的化学信号

根据化学信号作用的对象不同，可将其分为细胞间通讯和细胞内通讯信号分子。细胞间通讯的信号分子最主要的有激素、神经递质、细胞生长因子以及气体信号分子等四类。

3.1.1激素

激素是生物体产生的对靶细胞具有特殊剌激作用的微量物质，其对代谢过程或生理过程起调控作用。激素与耙细胞特异受体的结合和转换、激素的失活和排除以及各种激素之间的相互协调作用、拮抗作用等构成了复杂而精致的激素系统，从而对细胞组织生长、分化、繁殖以及生物体各种生理过程的“恒稳定”和生理周期现象，甚至对情绪行为都起着准确而有效的调控作用。

在正常情况下，机体内的激素处于髙度的平衡状态。当人体内某一激素分泌过多或缺乏时，机体的激素平衡就会受到破坏，扰乱了正常的生理活动或代谢，因而出现病症。所以，在医疗上，激素也是一类重要的药物。根据激素的化学结构和调控功能，一般可以分为三类：①含氮激素。包括蛋白质激素、多肽激素、氨基酸衍生物激素等。脑垂体、下丘脑、甲状旁腺、胰岛以及胃肠黏膜等分泌的主要是蛋白质或多肽激素。甲状腺分泌的甲状腺素以及肾上腺«质分泌的肾上腺素则属于氧基酸衍生物激素；②类固醉激素。类固醉激素是一类脂溶性激素，主要有肾上腺皮质瀲素和性激素两大类；③脂肪酸衍生物激素。目前已知的脂肪酸衍生物激素主要是前列腺素。前列腺素是一类具有生理活性物质的总称，现已发现几十种，这类激素广泛存在于生殖系统和其他组织中。

激素具有低浓度、全身性、长时效的特点，即激素在血液中的浓度被稀释到很低时仍能够起作用；激索随血液而扩散到全身，但只被具有该激素受体的细胞识别；微量的激素就足以维持长时间的作用。

3.1.2神经递质

神经递质是神经元之间或神经元与效应器之间传递信息的化学物质。在神经系统中，神经细胞与其粑细胞之间形成突触结构，神经细胞产生的神经递质在突触的前膜释放并作用于突触后膜上的受体。该方式有作用时间短、作用距离短和神经递质浓度髙等特点。

神经递质的种类有：胆碱类，如乙酰胆碱；氨基酸类，如γ-氨基丁酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸；单胺类，如去甲肾上腺素、多巴胺、5-羟色胺。近年来，发现的众多神经肽也具有神经递质的许多特征。

神经递质与激素的胞间通讯的差异主要表现在激素先分泌到血液中，经过长距离传递到耙细胞，激素与受体结合后再调节靶细胞的活动；神经递质信号释放的速度、精确性和专一性，很大程度上取决于细胞间结构上的紧密联系，即神经递质从突触前膜细胞释放只影响突触后膜细胞的兴奋或抑制，突触间隙只有20~50nm的距离，神经递质只在这个距离内传递信息。

3.1.3生长因子和细胞因子

常见的生长因子有表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、神经生长因子等，大多是分子质量不大的可溶性多肽，因而也叫做多肽生长因子。生长因子柒自不同种类的细胞，通过旁分泌、自分泌和内分泌等途径，对靶细胞的增殖、运动、收缩、分化和组织的改造起调控作用。有些生长因子作用于多种类型的细胞，有些则只对特异的粑细胞起作用。生长因子通过与靶细胞上生长因子受体的特异性结合而发挥作用。

机体的免疫细胞和部分非免疫细胞能合成和分泌小分子的多肽类因子，它们调节多种细胞生理功能，这些因子统称为细胞因子。细胞因子包括淋巴细胞产生的淋巴因子和单核巨噬细胞产生的单核因子等。目前已知白细胞介素、干扰素、集落刺激因子、肿瘤坏死因子、转化生长因子等均是免疫细胞产生的细胞因子，它们在免疫系统中起着非常重要的调控作用，在异常情况下也会导致病理反应。

3.1.4气体信号分子

内源性NO的发现开创了气体分子作为生物信息分子的先例。此后，CO和H2S也被认为是气体信号分子，它们组成了体内不可缺少的气体信号分子调节体系，在细胞信号转导中具有特殊的意义。

气体信号分子具有髙度膜穿透性，极容易以自分泌或旁分泌等方式传递信号，是机体稳态调节中最活跃的一类物质气体分子能够以多种途径与蛋白质相互作用发挥生物学效应，包括与蛋白金属辅基共价结合，或与蛋白质某些区域非共价结合以调节蛋白功能。

3.2受体

作用于细胞的激素、药物、神经递质等统称为化学信号或配体，而受体的概念是相对配体而言的，它是指对配体具有特异识别和结合功能的生物活性分子，主要是质膜上镶嵌的蛋白质，但也有非蛋白质的受体如质膜中的糖脂。受体大部分都位于细胞膜上称为膜受体，但也有少部分的受体是在胞质内称为胞质受体。

3.3信号转导的途径

化学信号可根据其溶解性分为脂溶性和水溶性两大类。所有的化学信号都必须和其受体结合才可发挥作用。水溶性化学信号不进人细胞，其受体位于细胞外表面；脂溶性化学信号可以通过膜脂双层结构进入胞内，其受体位于胞浆或胞核内。根据化学信号的受体位置的不同，信号传递的途径可分为细胞内受体和细胞表面即膜受体介导的信号传递途径两大类。

3.3.1细胞表面受体介导的信号传递途径

肽类激素、神经递质和各种细胞因子等亲水性信号分子的受体位于细胞表面，两者结合后可以诱导细胞内发生生长、分化等一系列生化反应，这一过程称之为跨膜信号转导，具体有三种不同的方式：①胞内信使，这是主要的、最基本的跨膜信号转导方式。胞外配体与膜表面受体结合可产生多种胞内信使，如环腺苷酸、环鸟苷酸、钙离子、肌酸三磷酸及甘油二脂等胞内信使浓度在细胞内短暂的升髙，激活了一种或数种靶酶或靶蛋白，从而调节细胞活性；②酶促信号。有些细胞表面受体本身具有酶的催化活性，研究最多的是酪氨酸蛋白激酶，它位于胞外的部分具有受体功能，接受外界信号后激活了细胞内具有蛋白激酶活性的结构，从而使胞内某些蛋白质的酪氨酸残基磷酸化，进而调节某种生理反应，即借助于一种蛋白质完成了胞外-胞内信号转换。一些生长因子如表皮生长因子、血小板生长因子和胰岛素都可通过这种方式起作用；③内吞作用。许多多肽信号进入靶细胞可能是借助于细胞受体介导的内吞作用。

3.3.2细胞内受体介导的信号传递途径

与水溶性信号分子只有通过跨膜转导产生胞内信号后才能影响细胞的生理活性不同，经细胞内受体介导的激素多为亲脂性的留体类激素，这类激素在血浆中半衰期较长，进入细胞后和相应受体形成激素-受体复合物，然后直接进入核内调节基因表达，进而使细胞或机体对外界刺激作出最适宜的反应。

——李江肃.多细胞生物细胞间的通讯方式.生物学教学.2012年第1期