Wysepki trzustkowe (Langerhansa): grupy komórek dokrewnych produkujących hormony białkowe, zlokalizowane na terenie zrazików, otoczone przez struktury części zewnątrzwydzielniczej UKŁAD DOKREWNY cz. 2 Elementy składowe: komórki dokrewne kapilary okienkowe włókna nerwowe Typy komórek dokrewnych wysepek trzustkowych Komórki dokrewne: szorstka siateczka aparat Golgiego liczne ziarna wydzielnicze Typ % Lokalizacja w wysepce* Produkowany hormon alfa (A) beta (B) delta (D) PP 10-35 55-80 5-7 0,5-2 obwodowa centralna rozproszona rozproszona glukagon insulina somatostatyna polipeptyd trzustkowy *u zwierząt, u człowieka wszystkie komórki są rozproszone Typy komórek można identyfikować immunohistochemicznie... beta alfa delta alfa beta... lub w mikroskopie electronowym, z uwagi na różną wielkość i morfologię ziarn wydzielniczych delta PP Charakterystyka ziarn: Komórka alfa : 250 nm, okrągły ciemny rdzeń, wąskie halo Komórka beta: 300 nm, nieregularny ciemny rdzeń, szerokie halo Komórka delta: 350 nm, jaśniejsza zawartość, bez rdzenia Komórka PP: 150 nm, ciemna zawartość, bez rdzenia 1
Cztery przytarczyce o budowie zrazikowej leżą w torebce otaczającej tarczycę Cukrzyca: typu I reakcja autoimmunologiczna powoduje zniszczenie komórek beta i niedobór endogennej insuliny typu II zmniejszona liczba ów dla insuliny w komórkach docelowych powoduje nadmierne zapotrzebowanie na insulinę, któremu komórki beta nie mogą sprostać Komórki główne: Elementy składowe: komórki główne (dokrewne) komórki oksyfilne grupy adipocytów kapilary okienkowe a. ciemne (aktywne) bardzo małe (6-8 um) siateczka szorstka, ap. Golgiego, ziarna wydzielnicze hormon produkowany: parathormon (PTH) b. jasne (nieaktywne) mniej siateczki i ap. Golgiego duże skupiska glikogenu ziarna lipofuscyny Komórki oksyfilne: większe (10-15 um) silnie kwasochłonne bardzo dużo mitochondriów są to degenerujące komórki, główne (mogą wydzielać niewielkie ilości PTH) są odmianą onkocytów Szyszynka rozwija się z tkanki nerwowej Szyszynka jest uwypukleniem międzymózgowia pełniącym funkcję wydzielniczą (dokrewną). Stąd jej komórki są zmodyfikowanymi neuronami lub komórkami neurogleju 2
Tkanka łączna opony miękkiej tworzy torebkę szyszynki i niekompletne przegrody dzielące miąższ na zraziki Elementy składowe zrazika: pinealocyty (komórki dokrewne) komórki śródmiąższowe (zmodyfikowane astrocyty) kapilary okienkowe piasek szyszynkowy (złogi mineralne) regulacja kapilara synteza zakończenia wypustek pinealocytów transport Pinealocyty (przekształcone kom. nerwowe) wypustki dochodzące do kapilarów siateczka szorstka, ap. Golgiego, ziarna wydzielnicze, wstążki synaptyczne białka błonowe charakterystyczne dla fotoów zakończenia włókien nerwowych układu sympatycznego Główne produkty wydzielnicze: melatonina (amina biogenna) serotonina (substrat dla syntezy melatoniny) peptydy (somatostatyna) są transportowane wewnątrz wypustek i uwalniane w pobliżu naczyń egzocytoza Piasek szyszynkowy (corpora arenacea) to niewielkie ziarna zbudowane z fosforanów i węglanów wapnia, obecne w miąższu pomiędzy komórkami i w tkance łącznej. Ich liczba wzrasta z wiekiem. Bodźce nerwowe generowane w siatkówce pod wpływem światła, docierają do szyszynki włóknami układu sympatycznego. Neuroprzekaźnik (NA) hamuje syntezę melatoniny, która produkowana jest głównie w ciemności. szyszynka światło oko Melatonina steruje rytmami organizmu: okołodobowym (sen/czuwanie) rocznym (sezonowym) drogi nerwowe układu Melatonina działa m.in. na podwzgórze, hamując przysadka wydzielanie hormonu uwalniającego gonadotropiny sympatycznego 3
System rozproszonych komórek dokrewnych (DNES) System DNES (diffuse neuroendocrine system) obejmuje komórki dokrewne o podobnym pochodzeniu, strukturze, metabolizmie i charakterze chemicznym produkowanych hormonów. Komórki te mogą wchodzić w skład niektórych gruczołów dokrewnych, albo mogą się znajdować w nabłonkach i gruczołach zewnątrzwydzielniczych różnych układów. pochodzenie: ektoderma zaprogramowana w kierunku nerwowym Melatonina bywa stosowana jako lek poprawiający sen, szczególnie przy zmianach rytmu dobowego. hormony: peptydy i aminy biogenne metabolizm: - produkują aminy biogenne (adrenalina, noradrenalina, dopamina, serotonina, melatonina) - pobierają ich prekursory - przekształcają prekursory w aminy biogenne (dekarboksylacja) - zawierają enzymy charakterystyczne dla neuronów (AChE, NSE) - syntetyzują peptydy morfologia i ultrastruktura: - liczne ziarna wydzielnicze - szorstka siateczka, wolne rybosomy, Golgi - rozbudowany cytoszkielet - w nabłonkach: odwrócona polaryzacja, typy otwarty i zamknięty Powiązania pomiędzy systemem DNES a układem nerwowym podobne pochodzenie te same produkty wydzielnicze (niektóre aminy i peptydy są również neuroprzekaźnikami, np. noradrenalina, dopamina, CGRP, VIP, substancja P) komórki obu układów zawierają enzymy charakterystyczne dla neuronów te same komórki mogą należeć do obu układów (komórki neurosekretoryczne podwzgórza, pinealocyty) Klasyfikacja komórek systemu DNES Centralne: komórki neurosekretoryczne podwzgórza pinealocyty komórki dokrewne przysadki Obwodowe: komórki C (tarczyca) komórki główne (przytarczyce) komórki A, B, D, PP (wysepki trzustkowe) komórki chromochłonne (rdzeń nadnerczy) komórki chemoyczne kłębków szyjnych i aortalnych komórki dokrewne cewy pokarmowej komórki dokrewne dróg oddechowych komórki dokrewne dróg moczowych* komórki dokrewne dróg rozrodczych* komórki Merkla *b. nieliczne Mechanizmy molekularne sygnalizacji międzykomórkowej Sygnalizacja międzykomórkowa jest niezbędna dla: prawidłowego funkcjonowania komórek namnażania komórek różnicowania komórek przeżycia komórek Główne rodzaje cząsteczek sygnałowych: neuroprzekaźniki hormony czynniki wzrostu cytokiny prawidłowa czynność podział różnicowanie śmierć 4
Dwie główne zasady sygnalizacji międzykomórkowej: Rodzaje sygnalizacji międzykomórkowej 1. Na sygnał reagują tylko te komórki, które mają y dla cząsteczek sygnałowych 2. Odpowiedź komórki na sygnał zależy od specjalizacji czynnościowej komórki i od rodzaju a (mogą istnieć różne y dla jednej cząsteczki sygnałowej) endokrynowa (dokrewna) nerwowa (synaptyczna) parakrynowa autokrynowa kontaktowa Lokalizacja a w komórce zależy od tego, czy cząsteczka sygnałowa może przejść przez błonę komórkową część wiążąca cząsteczkę sygnałową (zewnątrzkomórkowa) Receptory błonowe część wewnątrzkomórkowa błona komórkowa (błonowy) Funkcje a błonowego: rozpoznanie i związanie cząsteczki sygnałowej transdukcja sygnału aktywacja efektora Jeżeli te wszystkie funkcje są pełnione przez, mówimy o transdukcji jednoskładnikowej; jeżeli w interakcji -efektor pośredniczą inne białka jest to transdukcja wieloskładnikowa Transdukcja sygnału i jego modyfikacje 1. Receptory sprzężone z kanałami jonowymi (= kanały otwierane ligandem) Bezpośrednia odpowiedź: natychmiastowe otwarcie kanału Typy ów błonowych jony cz. sygnałowa modulacja przez inne czynniki transdukcja wzmocnienie rozdzielenie do różnych efektorów 2. Receptory sprzężone z białkami G Bezpośrednia odpowiedź: aktywacja pierwszego efektora (np. enzymu) cz. sygnałowa białko G efektor aktywowane białko G cząsteczka sygnałowa aktywowany efektor 3. Receptory o funkcji enzymatycznej REGULACJA PROCESU METABOLICZNEGO REGULACJA EKSPRESJI GENU REORGANIZACJA CYTOSZKIELETU Bezpośrednia odpowiedź: aktywacja wewnątrzkomórkowej enzymatycznej części a nieaktywna część enzymatyczna aktywna część enzymatyczna 5
Transdukcja sygnału przy udziale białka G błona komórkowa białko G aktywowana podjednostka α efektor 1 4 2 5 aktywacja efektora aktywowane podjednostki białka G 3 6 inaktywacja białka G i efektora Transdukcja sygnału może powodować w komórce produkcję wtórnych przekaźników (efektor) Trzy szlaki transdukcji sygnału przy udziale białek G 1. Szlak cyklazy adenilanowej - cyklaza adenilanowa ATP (wtórnych przekaźników) Liczne cząsteczki wtórnych przekaźników aktywują inne białka efektorowe w różnych rejonach komórki (wzmocnienie i rozdzielenie sygnału) cykliczny AMP (camp) (wtórny przekaźnik) 2. Szlak fosfolipazy C 3. Szlak kanału potasowego fosfatydyloinozytol fosfolipaza C diacyloglicerol (DG) aktywowane podjednostki βγ białko G aktywowana podjednostka α kanał potasowy zaktywowana podjednostka α trójfosforan inozytolu (IP3) inny enzym otwarcie kanału kalciosom Wtórne przekaźniki: IP3, DG, Ca Bez udziału wtórnych przekaźników inaktywacja 6
zaktywowana cyklaza adenilanowa inaktywacja efektora Wtórne przekaźniki aktywują kinazy białkowe, które fosforylują różne białka w komórce, zmieniając ich własności. Efektem tego może być: aktywacja lub inaktywacja enzymu aktywacja lub represja genu polimeryzacja lub depolimeryzacja elementów cytoszkieletu otwarcie kanałów jonowych CYTOPLAZMA JĄDRO zaktywowana podjednostka α camp fosforylacja (aktywacja) białka regulatorowego aktywacja genu aktywacja kinazy A por jądrowy Zakończenie transdukcji sygnału i odpowiedzi komórki: eliminacja cząsteczki sygnałowej inaktywacja białka G eliminacja wtórnego przekaźnika defosforylacja białek endocytoza owa CYTOPLAZMA JĄDRO inaktywacja białka G eliminacja wtórnego przekaźnika defosforylacja (inaktywacja) białka inaktywacja kinaz por jądrowy inaktywacja genu transkrypcja translacja NOWE BIAŁKO Receptory o funkcji enzymatycznej: y o aktywności kinazy tyrozynowej Receptory o aktywności cyklazy guanilanowej cząsteczka sygnałowa (dimer) obszar kinazy tyrozynowej aktywacja autofosforylacja grup tyrozynowych wiązanie i aktywacja wewnątrzkomórkowych białek regulacyjnych obszar cyklazy guanilanowej GTP Aktywacja wewnątrzkomórkowych białek sygnalizacyjnych/regulacyjnych Synteza wtórnego przekaźnika, cyklicznego GMP cgmp Receptory wewnątrzkomórkowe Budowa a wewnątrzkomórkowego i przykładowe działanie (odpowiedź na hormony kory nadnerczy) miejsce wiążące hormon białko inhibitorowe hormon Lokalizacja: obszar aktywujący gen błona komórkowa cytoplazma (y dla kortykosteroidów i androgenów) obszar wiążący DNA jądro (y dla estrogenów, progesteronu i hormonów tarczycy) hormon steroidowy odblokowanie miejsca wiążącego DNA przejście kompleksu -hormon do jądra komórkowego mitochondria (y dla hormonów tarczycy) aktywacja genu Receptor dla hormonu steroidowego TRANSKRYPCJA TRANSLACJA NOWE BIAŁKO 7
Czas odpowiedzi na sygnał zależy od tego, czy w wyniku sygnalizacji dochodzi do modyfikacji (np. fosforylacji) białek, czy do ich syntezy de novo cząsteczka sygnałowa sygnalizacja modyfikacja i zmiana własności białek produkcja nowych białek zmiana procesów wewnątrzkomórkowych SZYBKA (sek min) ZMIANA ZACHOWANIA KOMÓRKI WOLNA (min godz) 8