การเชื่อมต่อของเซลล์ที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อและอวัยวะของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์นั้นเกิดขึ้นจากโครงสร้างที่ซับซ้อนที่เรียกว่าการสัมผัสระหว่างเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมักพบในเยื่อบุผิว ชั้นจำนวนเต็มของขอบเขต
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการแยกชั้นขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อกันโดยการสัมผัสระหว่างเซลล์ทำให้เกิดการก่อตัวและการพัฒนาอวัยวะและเนื้อเยื่อในภายหลัง
ด้วยการใช้วิธีกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด จึงสามารถสะสมข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของพันธะเหล่านี้ได้ อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบทางชีวเคมีและโครงสร้างโมเลกุลยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอในปัจจุบัน
ต่อไป ให้พิจารณาคุณสมบัติ กลุ่ม และประเภทของที่อยู่ติดต่อระหว่างเซลล์
ข้อมูลทั่วไป
เมมเบรนมีส่วนร่วมอย่างมากในการก่อตัวของการติดต่อระหว่างเซลล์ ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เนื่องจากการทำงานร่วมกันขององค์ประกอบทำให้เกิดการก่อตัวของเซลล์ที่ซับซ้อน การเก็บรักษาของพวกเขาสามารถจัดหาได้หลากหลายช่องทาง
ในเนื้อเยื่อของตัวอ่อนและเชื้อโรค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะเริ่มต้นของการพัฒนา เซลล์จะรักษาการเชื่อมต่อระหว่างกันเนื่องจากพื้นผิวของพวกมันสามารถเกาะติดกันได้ การยึดเกาะ (การเชื่อมต่อ) ดังกล่าวอาจเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติพื้นผิวขององค์ประกอบ
ลักษณะเฉพาะ
นักวิจัยเชื่อว่าการก่อตัวของการติดต่อระหว่างเซลล์นั้นมาจากการทำงานร่วมกันของไกลโคคาลิกซ์กับไลโปโปรตีน เมื่อทำการเชื่อมต่อจะมีช่องว่างเล็ก ๆ อยู่เสมอ (ความกว้างประมาณ 20 นาโนเมตร) ประกอบด้วย glycocalyx เมื่อเนื้อเยื่อได้รับการบำบัดด้วยเอนไซม์ที่สามารถทำลายความสมบูรณ์หรือทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์ต่างๆ จะเริ่มแยกออกจากกันและแยกตัวออกจากกัน
ถ้าเอาตัวแยกออก เซลล์ก็จะกลับมารวมกันใหม่ได้ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการรวมตัวใหม่ เพื่อให้คุณสามารถแยกเซลล์ของฟองน้ำที่มีสีต่างกัน: สีเหลืองและสีส้ม ระหว่างการทดลอง พบว่ามีมวลรวมเพียง 2 ชนิดเท่านั้นที่ปรากฏในการเชื่อมต่อของเซลล์ บางชนิดเป็นสีส้มโดยเฉพาะ ส่วนบางชนิดเป็นเซลล์สีเหลืองเท่านั้น ในทางกลับกัน สารแขวนลอยแบบผสมจะจัดระเบียบตัวเองและฟื้นฟูโครงสร้างหลายเซลล์หลัก
นักวิจัยได้ผลลัพธ์ที่คล้ายกันในการทดลองกับเซลล์ตัวอ่อนสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกที่แยกจากกัน ในกรณีนี้ เซลล์ของเอ็กโทเดิร์มแยกจากกันในอวกาศโดยเลือกจากมีเซนไคม์และเอนโดเดิร์ม หากเราใช้ผ้าของภายหลังขั้นตอนของการพัฒนาของตัวอ่อน กลุ่มเซลล์ต่างๆ ที่มีความจำเพาะของอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างกันจะรวมตัวกันอย่างอิสระในหลอดทดลอง มวลรวมของเยื่อบุผิวจะก่อตัวคล้ายกับท่อไต
สรีรวิทยา: ประเภทของการติดต่อระหว่างเซลล์
นักวิทยาศาสตร์แยกแยะความเชื่อมโยง 2 กลุ่มหลัก:
- ง่าย. สามารถสร้างสารประกอบที่มีรูปร่างต่างกันได้
- ซับซ้อน สิ่งเหล่านี้รวมถึงรอยต่อระหว่างเซลล์ที่มีลักษณะเหมือนร่องผ่า desmosomal แน่น เช่นเดียวกับแถบกาวและไซแนปส์
มาดูลักษณะโดยย่อของพวกเขากัน
ความสัมพันธ์ธรรมดา
รอยต่อระหว่างเซลล์อย่างง่ายคือบริเวณที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์เชิงซ้อนของซูเปอร์เมมเบรนของพลาสโมเลมมา ระยะห่างระหว่างพวกเขาไม่เกิน 15 นาโนเมตร การติดต่อระหว่างเซลล์ทำให้เกิดการยึดเกาะขององค์ประกอบต่างๆ เนื่องจาก "การรับรู้" ร่วมกัน glycocalyx มีสารเชิงซ้อนตัวรับพิเศษ พวกเขาเป็นรายบุคคลอย่างเคร่งครัดสำหรับแต่ละสิ่งมีชีวิต
การก่อตัวของสารเชิงซ้อนของตัวรับมีความเฉพาะเจาะจงภายในประชากรเฉพาะของเซลล์หรือเนื้อเยื่อบางชนิด พวกมันถูกแทนด้วย integrins และ cadherins ซึ่งมีความสัมพันธ์กับโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันของเซลล์ใกล้เคียง เมื่อทำปฏิกิริยากับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องซึ่งอยู่บนไซโตเมมเบรนที่อยู่ติดกัน พวกมันจะเกาะติดกัน - การยึดเกาะ
การติดต่อระหว่างเซลล์ในเนื้อเยื่อ
โปรตีนกาวคือ:
- อินทิกริน
- อิมมูโนโกลบูลิน
- ซีเล็คตินส์.
- แคดเธอริน
โปรตีนกาวบางชนิดไม่อยู่ในตระกูลเหล่านี้
ลักษณะของครอบครัว
ไกลโคโปรตีนบางชนิดของอุปกรณ์ที่ผิวเซลล์อยู่ในสารเชิงซ้อนของ histocompatibility หลักของคลาสที่ 1 เช่นเดียวกับอินทิกริน พวกมันมีลักษณะเฉพาะสำหรับสิ่งมีชีวิตส่วนบุคคลและเฉพาะสำหรับการก่อตัวของเนื้อเยื่อที่พวกมันอยู่ สารบางชนิดพบได้ในเนื้อเยื่อบางชนิดเท่านั้น ตัวอย่างเช่น E-cadherins มีความเฉพาะเจาะจงกับเยื่อบุผิว
อินทิกรัลเรียกว่าอินทิกรัลโปรตีน ซึ่งประกอบด้วย 2 ยูนิตย่อย - อัลฟาและเบตา ปัจจุบันมีการระบุ 10 สายพันธุ์ของรุ่นแรกและ 15 ประเภทที่สอง บริเวณภายในเซลล์จับกับไมโครฟิลาเมนต์บาง ๆ โดยใช้โมเลกุลโปรตีนพิเศษ (แทนนินหรือวินคูลิน) หรือโดยตรงกับแอคติน
ซีเล็คตินเป็นโปรตีนโมโนเมอร์ พวกเขารู้จักคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนบางชนิดและยึดติดกับผิวเซลล์ ปัจจุบัน มีการศึกษามากที่สุดคือ L, P และ E-selectins
โปรตีนกาวคล้ายอิมมูโนโกลบูลินมีโครงสร้างคล้ายกับแอนติบอดีแบบคลาสสิก บางชนิดเป็นตัวรับปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน บางชนิดมีไว้เพื่อการใช้งานฟังก์ชันการยึดเกาะเท่านั้น
การสัมผัสระหว่างเซลล์ของแคดเธอรินจะเกิดขึ้นเมื่อมีแคลเซียมไอออนเท่านั้น พวกเขามีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะถาวร: P และ E-cadherins ในเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวและ N-cadherins– มีกล้ามเนื้อและประหม่า
ปลายทาง
ควรกล่าวว่าการติดต่อระหว่างเซลล์ไม่ได้มีไว้สำหรับการยึดเกาะขององค์ประกอบอย่างง่ายเท่านั้น พวกเขามีความจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปกติของโครงสร้างเนื้อเยื่อและเซลล์ในรูปแบบที่เกี่ยวข้อง การติดต่ออย่างง่ายจะควบคุมการเจริญเติบโตและการเคลื่อนไหวของเซลล์ ป้องกันไม่ให้เกิด hyperplasia (เพิ่มจำนวนองค์ประกอบโครงสร้างมากเกินไป)
สารประกอบต่างๆ
ในระหว่างการวิจัย ได้มีการสร้างการติดต่อระหว่างเซลล์ในรูปแบบต่างๆ ตัวอย่างเช่นสามารถอยู่ในรูปแบบของ "กระเบื้อง" การเชื่อมต่อดังกล่าวเกิดขึ้นในชั้น corneum ของเยื่อบุผิวเคราติไนซ์แบบแบ่งชั้นในหลอดเลือดแดง endothelium นอกจากนี้ยังมีประเภทหยักและรูปนิ้ว ในตอนแรก ส่วนที่ยื่นออกมาขององค์ประกอบหนึ่งจะจมลงในส่วนเว้าของอีกองค์ประกอบหนึ่ง สิ่งนี้จะเพิ่มความแข็งแรงทางกลของข้อต่ออย่างมาก
การเชื่อมต่อที่ซับซ้อน
การติดต่อระหว่างเซลล์ประเภทนี้มีความเชี่ยวชาญในการใช้งานฟังก์ชันเฉพาะ สารประกอบดังกล่าวแสดงโดยส่วนพิเศษขนาดเล็กที่จับคู่กันของเยื่อหุ้มพลาสมา 2 เซลล์ข้างเคียง
มีการติดต่อระหว่างเซลล์ประเภทต่อไปนี้:
- กำลังล็อค
- ตะขอ
- การสื่อสาร
เดสโมโซม
พวกมันคือการก่อตัวของโมเลกุลมหภาคที่ซับซ้อน ซึ่งทำให้เกิดการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งขององค์ประกอบที่อยู่ใกล้เคียง ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การติดต่อประเภทนี้สามารถมองเห็นได้ชัดเจนเนื่องจากมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงพื้นที่ท้องถิ่นดูเหมือนดิสก์ เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.5 µm เยื่อหุ้มขององค์ประกอบข้างเคียงอยู่ในระยะ 30 ถึง 40 นาโนเมตร
คุณยังสามารถพิจารณาพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงบนพื้นผิวเยื่อหุ้มชั้นในของเซลล์ที่มีปฏิสัมพันธ์ทั้งสองเซลล์ได้ ติดฟิลาเมนต์ระดับกลางไว้ด้วย ในเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวองค์ประกอบเหล่านี้จะถูกแทนด้วยโทโนฟิลาเมนต์ซึ่งก่อตัวเป็นกระจุก - โทโนไฟบริล โทโนฟิลาเมนต์ประกอบด้วยไซโตเคราติน นอกจากนี้ยังพบเขตความหนาแน่นของอิเล็กตรอนระหว่างเยื่อหุ้มซึ่งสอดคล้องกับการยึดเกาะของโปรตีนเชิงซ้อนขององค์ประกอบเซลล์ใกล้เคียง
ตามกฎแล้ว เดสโมโซมจะพบในเนื้อเยื่อบุผิว แต่สามารถตรวจพบได้ในโครงสร้างอื่นๆ เช่นกัน ในกรณีนี้ เส้นใยระดับกลางประกอบด้วยสารที่มีลักษณะเฉพาะของเนื้อเยื่อนี้ ตัวอย่างเช่น มี vimentins ในโครงสร้างเกี่ยวพัน desmins ในกล้ามเนื้อ ฯลฯ
ส่วนด้านในของดีโมโซมที่ระดับโมเลกุลขนาดใหญ่แสดงโดยเดสโมพลากินส์ - โปรตีนที่สนับสนุน เส้นใยระดับกลางเชื่อมต่อกับพวกมัน ในทางกลับกัน Desmoplakins เชื่อมโยงกับ desmogleins โดย placoglobins สารประกอบสามตัวนี้ผ่านชั้นไขมัน Desmogleins จับกับโปรตีนในเซลล์ข้างเคียง
อย่างไรก็ตาม ตัวเลือกอื่นก็สามารถทำได้เช่นกัน การยึดติดของเดสโมพลากินส์นั้นกระทำกับโปรตีนอินทิกรัลที่อยู่ในเมมเบรน - เดสโมคอลิน ในทางกลับกัน จะจับกับโปรตีนที่คล้ายกันในไซโตเมมเบรนที่อยู่ติดกัน
เข็มขัดเดโมโซม
แสดงเป็นการเชื่อมต่อทางกลด้วย อย่างไรก็ตาม จุดเด่นของมันคือรูปทรง เข็มขัด desmosome ดูเหมือนริบบิ้น เช่นเดียวกับขอบ แถบกริปจะพันรอบไซโตเลมมาและเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ติดกัน
การสัมผัสนี้มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงทั้งในบริเวณเยื่อหุ้มเซลล์และในบริเวณที่มีสารระหว่างเซลล์
Vinculin มีอยู่ในเข็มขัดคลัตช์ ซึ่งเป็นโปรตีนรองรับที่ทำหน้าที่เป็นจุดยึดสำหรับไมโครฟิลาเมนต์ไปยังด้านในของไซโตเมมเบรน
เทปกาวสามารถพบได้ที่ส่วนปลายของเยื่อบุผิวชั้นเดียว มักจะอยู่ชิดติดกันแน่น ลักษณะเด่นของสารประกอบนี้คือโครงสร้างประกอบด้วยไมโครฟิลาเมนต์ของแอคติน ขนานกับผิวเมมเบรน เนื่องจากความสามารถในการหดตัวเมื่อมี minimyosins และความไม่เสถียร ทำให้เซลล์เยื่อบุผิวทั้งชั้น รวมทั้งการบรรเทาพื้นผิวของอวัยวะที่พวกมันเรียงเป็นเส้นเล็กลง สามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้
ช่องว่างการติดต่อ
เรียกอีกอย่างว่าเน็กซัส ตามกฎแล้ว endoteliocytes จะเชื่อมต่อกันในลักษณะนี้ ทางแยกระหว่างเซลล์ของประเภทคล้ายสล็อตนั้นมีรูปร่างเป็นดิสก์ ความยาว 0.5-3 ไมครอน
ที่จุดเชื่อมต่อ เยื่อที่อยู่ติดกันอยู่ห่างจากกัน 2-4 นาโนเมตร โปรตีนที่เป็นส่วนประกอบ (connectins) มีอยู่บนพื้นผิวขององค์ประกอบที่สัมผัสทั้งสอง ในทางกลับกัน พวกมันถูกรวมเข้ากับคอนเน็กซอน - โปรตีนเชิงซ้อนที่ประกอบด้วย 6 โมเลกุล
คอนเน็กซอนคอมเพล็กซ์อยู่ติดกัน ในภาคกลางของแต่ละคนมีรูพรุน องค์ประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลไม่เกิน 2,000 สามารถผ่านได้อย่างอิสระรูพรุนในเซลล์ข้างเคียงติดกันอย่างแน่นหนา ด้วยเหตุนี้ โมเลกุลของไอออนอนินทรีย์ น้ำ โมโนเมอร์ สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพระดับโมเลกุลต่ำจะเคลื่อนที่ไปยังเซลล์ข้างเคียงเท่านั้น และพวกมันจะไม่แทรกซึมเข้าไปในสารระหว่างเซลล์
คุณสมบัติ Nexus
เนื่องจากหน้าสัมผัสเหมือนสล็อต แรงกระตุ้นจะถูกส่งไปยังองค์ประกอบที่อยู่ใกล้เคียง ตัวอย่างเช่น นี่คือวิธีที่แรงกระตุ้นส่งผ่านระหว่างเซลล์ประสาท ไมโอไซต์เรียบ คาร์ดิโอไมโอไซต์ ฯลฯ เนื่องจาก nexuses จึงมั่นใจได้ถึงความสามัคคีของปฏิกิริยาทางชีวภาพของเซลล์ในเนื้อเยื่อ ในโครงสร้างเนื้อเยื่อประสาท รอยต่อของช่องว่างเรียกว่า ไซแนปส์ไฟฟ้า
หน้าที่ของการเชื่อมต่อคือการสร้างการควบคุมคั่นระหว่างเซลล์เหนือฤทธิ์ทางชีวภาพของเซลล์ นอกจากนี้ผู้ติดต่อดังกล่าวยังทำหน้าที่เฉพาะหลายประการ ตัวอย่างเช่น หากไม่มีพวกมันก็จะไม่มีการหดตัวของ cardiomyocytes ของหัวใจ ปฏิกิริยาซิงโครนัสของเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ ฯลฯ
ติดแน่น
เรียกอีกอย่างว่าโซนล็อค มันถูกนำเสนอเป็นจุดหลอมเหลวของชั้นเมมเบรนผิวของเซลล์ข้างเคียง โซนเหล่านี้สร้างเครือข่ายต่อเนื่อง ซึ่ง "เชื่อมขวาง" โดยโมเลกุลโปรตีนสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียง โปรตีนเหล่านี้สร้างโครงสร้างคล้ายตาข่าย มันล้อมรอบปริมณฑลของเซลล์ในรูปแบบของเข็มขัด ในกรณีนี้ โครงสร้างจะเชื่อมกับพื้นผิวที่อยู่ติดกัน
มักติดแน่นdesmosomes แถบสีที่อยู่ติดกัน บริเวณนี้ผ่านไม่ได้กับไอออนและโมเลกุล ดังนั้นจึงล็อคช่องว่างระหว่างเซลล์และในความเป็นจริงสภาพแวดล้อมภายในของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจากปัจจัยภายนอก
ความหมายของเขตกั้น
สัมผัสแน่นป้องกันการแพร่กระจายของสารประกอบ ตัวอย่างเช่น เนื้อหาของโพรงในกระเพาะอาหารได้รับการปกป้องจากสภาพแวดล้อมภายในของผนัง คอมเพล็กซ์โปรตีนไม่สามารถย้ายจากพื้นผิวของเยื่อบุผิวอิสระไปยังช่องว่างระหว่างเซลล์ ฯลฯ โซนการปิดกั้นยังก่อให้เกิดโพลาไรเซชันของเซลล์อีกด้วย
ทางแยกที่แน่นหนาเป็นพื้นฐานของอุปสรรคต่างๆ ที่มีอยู่ในร่างกาย ในที่ที่มีเขตกั้น การถ่ายโอนสารไปยังสภาพแวดล้อมใกล้เคียงจะดำเนินการผ่านเซลล์เท่านั้น
ไซแนปส์
เป็นสารประกอบพิเศษที่อยู่ในเซลล์ประสาท (โครงสร้างเส้นประสาท). ด้วยเหตุนี้ ข้อมูลจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง
พบการเชื่อมต่อแบบ synaptic ในพื้นที่เฉพาะและระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์ และระหว่างเซลล์ประสาทกับองค์ประกอบอื่นที่รวมอยู่ในเอฟเฟกต์หรือตัวรับ ตัวอย่างเช่น เยื่อหุ้มเซลล์ประสาท ไซแนปส์ของกล้ามเนื้อประสาทและกล้ามเนื้อถูกแยกออก
คอนแทคเหล่านี้แบ่งออกเป็นไฟฟ้าและเคมี แบบแรกคล้ายกับ gap bond
การเกาะติดของสารระหว่างเซลล์
เซลล์ถูกยึดโดยตัวรับ cytolemmal กับโปรตีนกาว ตัวอย่างเช่น ตัวรับสำหรับไฟโบรเนกตินและลามินินในเซลล์เยื่อบุผิวให้การยึดเกาะกับสิ่งเหล่านี้ไกลโคโปรตีน ลามินินและไฟโบรเนกตินเป็นสารยึดติดที่มีองค์ประกอบไฟบริลของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดิน (เส้นใยคอลลาเจนชนิดที่ 4)
เฮมิเดสโมโซม
จากด้านข้างของเซลล์ องค์ประกอบและโครงสร้างทางชีวเคมีคล้ายกับ dismosome เส้นใยสมอพิเศษขยายจากเซลล์ไปสู่สารระหว่างเซลล์ ด้วยเหตุนี้ เมมเบรนจึงถูกรวมเข้ากับโครงร่างไฟบริลลาร์และยึดเส้นใยคอลลาเจนชนิด VII ที่ยึดไว้
ติดต่อจุด
เรียกอีกอย่างว่าโฟกัส จุดสัมผัสรวมอยู่ในกลุ่มการเชื่อมต่อแบบคัปปลิ้ง ถือเป็นลักษณะเฉพาะส่วนใหญ่ของไฟโบรบลาสต์ ในกรณีนี้ เซลล์ไม่ยึดติดกับองค์ประกอบเซลล์ข้างเคียง แต่ติดโครงสร้างระหว่างเซลล์ โปรตีนตัวรับทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของกาว เหล่านี้รวมถึง chondronectin, fibronectin เป็นต้น พวกมันจับเยื่อหุ้มเซลล์กับเส้นใยนอกเซลล์
การก่อตัวของจุดสัมผัสดำเนินการโดยไมโครฟิลาเมนต์แอคติน พวกเขาได้รับการแก้ไขที่ด้านในของ cytolemma ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนที่ครบถ้วน