Celcommunicatie is een proces dat bestaat uit intercellulaire en intracellulaire communicatie. Zo wordt informatie eerst tussen cellen uitgewisseld via boodschappersubstanties. Binnen de cel wordt het signaal vervolgens verzonden en zelfs versterkt via receptoren en secundaire boodschappers.
Wat is celcommunicatie?
Celcommunicatie is een proces dat bestaat uit intercellulaire en intracellulaire communicatie. Celcommunicatie wordt gebruikt om externe stimuli door te geven door signalen tussen cellen en binnen cellen te verzenden. Externe signaaltransductie vindt plaats via specifieke boodschappers zoals hormonen, neurotransmitter-gemedieerde of ion-gemedieerde transductie van elektrische stimulus, celgebonden oppervlak moleculen, of stoffen met een hoog molecuulgewicht in de intercellulaire ruimte. De signalen komen het celinterieur binnen via receptoren of zogenaamde gap junctions en veroorzaken daar een cascade van reacties, afhankelijk van de transmissieweg. Zo worden in de cel tweede boodschappers (secundaire boodschappersubstanties) gevormd, die het signaal naar de doellocatie sturen en tegelijkertijd versterken. Signaalversterking treedt op omdat een extern signaal resulteert in de vorming van een groot aantal tweede boodschappers. In tegenstelling tot intercellulaire communicatie worden bij intracellulaire communicatie de signalen in de cel verwerkt en omgezet in een reactie. Hier wordt de informatie niet van cel naar cel verzonden, maar door chemische boodschappers onder amplificatie doorgegeven aan de cellulaire doellocatie. Dit hele proces van intracellulaire communicatie wordt ook wel signaaltransductie genoemd.
Functie en taak
In meercellige organismen verwerkt intracellulaire communicatie signalen die worden verzonden door extracellulaire boodschappers en door externe stimuli (gehoor, zicht, geur Signaaltransductie reguleert belangrijke biologische processen zoals gen transcriptie, immuunrespons, celdeling, lichtwaarneming, geurwaarneming of spiercontractie. Het begin van intracellulaire communicatie wordt veroorzaakt door extracellulaire of intracellulaire stimuli. Extracellulaire triggers zijn onder meer hormonengroeifactoren, cytokinen, neurotrofinen of neurotransmitters. Bovendien zijn omgevingsinvloeden zoals licht- of geluidsgolven ook extracellulaire stimuli. Intracellulair, calcium ionen triggeren vaak de signaaltransductiecascades. De extracellulaire signalen worden eerst opgenomen door receptoren in de cel of in de celmembraan Er wordt onderscheid gemaakt tussen cytosolische en membraanreceptoren. Cytosolische receptoren bevinden zich in de cel in het cytoplasma. Ze vertegenwoordigen doelen voor kleine moleculen die gemakkelijk door de celmembraan Deze omvatten steroïden, retinoïden, carbon koolmonoxide en stikstofoxide Zo zorgen steroïde receptoren, eenmaal geactiveerd, voor de vorming van tweede boodschappers die verantwoordelijk zijn voor transcriptieprocessen. De membraangebonden receptoren bevinden zich in de celmembraan en hebben zowel extracellulaire als intracellulaire domeinen. Tijdens signaaltransductie wordt het signaal moleculen dok in het extracellulaire domein van de receptor en zorg ervoor dat het signaal naar het intracellulaire domein wordt verzonden door de conformatie ervan te veranderen. Daar vinden dan biochemische processen plaats die een cascade van tweede boodschappers mogelijk maken. De membraanreceptoren zijn onderverdeeld in drie groepen, de ionenkanalen, de g-proteïne gekoppelde receptoren en de enzymgekoppelde receptoren. Onder de ionenkanalen bevinden zich weer ligand-gated en voltage-gated ion-kanalen. Dit zijn transmembraan eiwitten die worden geactiveerd of gedeactiveerd afhankelijk van het signaal, waardoor de permeabiliteit voor bepaalde ionen verandert. Een aan g-proteïne gekoppelde receptor zorgt er, wanneer geactiveerd, voor dat het G-proteïne in twee componenten wordt afgebroken. Deze twee componenten zijn actief en zorgen voor de overdracht van het signaal door bepaalde second messengers te vormen. Enzym-gekoppelde receptoren zijn ook membraangebonden receptoren die de enzymen aan hen gebonden bij signaaloverdracht. Er zijn dus zes klassen van enzymgebonden receptoren. Afhankelijk van de geactiveerde receptor worden de overeenkomstige signalen getransduceerd. De receptortyrosinekinase vertegenwoordigt bijvoorbeeld de receptor voor het hormoon insuline Dus het effect van insuline wordt gemedieerd via deze receptor. Sommige cellen zijn verbonden via zogenaamde gap junctions. Gap junctions zijn kanalen tussen naburige cellen en vertegenwoordigen een vorm van intracellulaire communicatie. Wanneer een signaal een bepaalde cel bereikt, zorgen gap junctions voor een snelle voortplanting binnen naburige cellen.
Ziekten en aandoeningen
Storingen in de intracellulaire communicatie (signaaltransductie) zijn op veel punten in het signaaltransductieproces mogelijk en kunnen verschillende volksgezondheid Effecten. Veel ziekten zijn het gevolg van onvoldoende werkzaamheid van bepaalde receptoren. Als immuuncellen worden aangetast, treden immunodeficiënties op. auto-immuunziekten en allergieën worden veroorzaakt door de foutieve verwerking van intracellulaire signaaltransductieprocessen. Maar ziekten zoals suikerziekte mellitus of arteriosclerose zijn ook vaak het resultaat van ineffectieve receptoren. In suikerziekteer kunnen bijvoorbeeld voldoende zijn insuline Door ontbrekende of ineffectieve insulinereceptoren, insuline-resistentie bestaat in dit geval. Hierdoor wordt er nog meer insuline aangemaakt. Uiteindelijk kan de alvleesklier uitgeput raken. Veel psychische aandoeningen zijn ook terug te voeren op verstoringen in de intracellulaire celcommunicatie, omdat in veel gevallen de signaaloverdracht niet voldoende wordt verzekerd door onvoldoende effectieve receptoren voor neurotransmitters. Neurotransmitters spelen ook een belangrijke rol in geestesziekte Zo onderzoeken onderzoekers welke stoornissen in de complexe processen van signaaloverdracht kunnen leiden voor ziekten zoals Depressie, manie, bipolaire stoornis of schizofrenie Genetische oorzaken kunnen ook leiden tot een storing in de intracellulaire communicatie. Een specifiek voorbeeld van erfelijke aandoeningen betreft gap junctions. Zoals eerder vermeld, zijn gap junctions kanalen tussen aangrenzende cellen. Ze worden gevormd door transmembraan eiwitten genaamd connexinecomplexen. Verschillende mutaties van deze eiwitcomplexen kunnen leiden te diepgaand gehoorverlies of zelfs doofheid. Hun oorzaak ligt in de defecte functie van de gap junctions en de resulterende verstoring van de celcommunicatie.
