Каталог веществ

Сначала мы обнаруживаем множество веществ, образованных для экспорта на небольшие расстояния и используемых клетками для организации или очистки непосредственного окружения. Перегородки, волокна, матриксы и все остальные компоненты каркаса, удерживающего клетки вместе и придающего тканям и органам их характерную архитектуру, собираются из растворимых предшественников, таких, как проколлаген , которые образуются и разгружаются на месте. Ферменты, разрезающие и соединяющие эти строительные блоки, также образуются и секретируются на месте благодаря экспортному аппарату клеток. «Специалистами» такой конструкторской работы по праву следует назвать остеобласты, создающие каркас кости, хондробласты, формирующие мат- рикс хряща, и фибробласты, образующие волокна соединительной ткани.
Как правило, в живом мире созидание предусматривает и разрушение. Этот процесс происходит внеклеточно при помощи литических ферментов, которые также являются продуктами клеточного экспорта.С точки зрения отдельных клеток литические ферменты выступают в качестве средства инвазии (вторжения); они разрезают внеклеточные структуры и расчищают пути для продвижения клеток. Без такой секреции лейкоцит, выведший нас из кровяного русла, не смог бы прорваться через базальную мембрану капилляра. Раковые клетки, вероятно, осуществляют характерную для них инвазивность благодаря особо агрессивной активности подобного рода. Но такие же средства разрушения весьма полезны также оседлым клеточным сообществам, поскольку они наделяют их способностью очищать, восстанавливать и переделывать свою среду обитания.
Все клетки стремятся, образно говоря, очистить свои «пороги», но специализированные клетки делают разрушение внеклеточных структур основным занятием всей своей жизни. Мы уже встречали остеокласты, которые прорывают себе путь через костный матрикс с помощью смеси лизосомальных гидролаз . Фибробласты, как ни удивительно, также выступают в виде «фиброкластов». При соответствующей стимуляции они выделяют мощную коллагеназу, специфически разрезающую кшагеновые волокна, и специфическую протеазу, воздействующую на структурные протеогликаны . Такая секреция физиологически очень важна, но одновременно в ней таятся серьезные патологические опасности, как мы наблюдали в случае перегрузки лизосом .
Другой крупный отсек клеточной экопортной индустрии связан с производством материалов, предназначенных для перевозки на значительные расстояния. Клетки, осуществляющие этот вид работы, обычно объединяются в специальные органы, именуемые железами, которые разделяются на две группы. В экзокринных железах секреторные продукты собираются в протоках и по ним переправляются к специфическим пунктам назначения. В отличие от них в эндокринных, или беспротоковых, железах продукты секреции выделяются в околоклеточные пространства, из которых они но кровеносным сосудам распространяются по всему организму.
Наиболее изученные секреты экзокринных желез, такие, как слюна или панкреатический сок (секрет поджелудочной железы), снабжают ферментами органы желудочно-кишечного тракта. Но существует и множество других желез. Железы располагаются в коже, в веках, в слуховых проходах, в половых путях и во многих других областях человеческого организма. Вырабатываемые в них продукты служат для смазки, защиты, водонепроницаемости, обеззараживания, создания «запаха» и химической связи, а также для переваривания.
Наиболее важными секретами эндогрннных желез являются гормоны. Но среди них необходимо различать полипептидные гормоны (такие, как инсулин или гормоны гипофиза; они производятся и транспортируются в структурах, которые мы собираемся вскоре посетить) и ряд других химических переносчиков-посредников — небольших молекул, включая тироксин, эпинефрин, ацетилхолин и половые гормоны (стероиды), которые либо диффундируют из клетки через плазматическую мембрану, либо высвобождаются, пользуясь особыми приспособлениями, которые мы не сможем рассмотреть в нашем путешествии.
Отдельная группа продуктов клеточного экспорта представлена белками плазмы крови; многие из них синтезируются в печени, за исключением антител, синтезируемых в плазматических клетках, образованных из В-лимфоцитов .
И наконец, существуют лизосомальные ферменты. Терминологически они не заслуживают названия «экспортные продукты», так как в основном используются внутри клетки. На практике же пространство, в которое они изливаются, находится в непосредственной близости от внеклеточного пространства, из которого оно образуется посредством эндоцитоза; лизосомальные ферменты могут работать даже вне клетки . С этих позиций лизосомальные ферменты характеризуются как секреторные продукты. Судя по всему, сама клетка рассматривает их в качестве таковых, ибо использует свой экспортный аппарат для снабжения ими лизосом.
Секреция представляет собой специализированный процесс, в ходе которого каждый продукт обычно вырабатывается одним или несколькими типами клеток. Но клетки часто производят несколько продуктов, иногда для различных целей. Это означает, что экспортный механизм клетки должен- включать целый ряд систем отправления, которые, например, посылают кислые гидролазы в лизосомы, белки крови и гормоны — в кровяное русло, экзокринные продукты — в соответствующие выводные протоки, а структурные элементы и ремоделирующие их агенты — в прилегающее околоклеточное пространство.
Некоторые процессы клеточного экспорта регулируются только продукцией; клетки распоряжаются своими «товарами» по мере их производства и не держат про запас. Именно таким образом ведут себя плазматические клетки, секретирующие иммуноглобулины, а также фибробласты — основные производители структурного коллагена. Однако другие клетки, в частности секретирующие4 гормоны или компоненты пищеварительных соков, хранят свои продукты в специальных гранулах и выделяют их только по команде. Мы рассмотрим непрерывную и прерывистую секрецию, чтобы выяснить различия между ними.
Во многих случаях клетки экспортируют не полностью доработанные продукты, оставляя конечную доработку, которая обычно не что иное как протеолитическое расщепление, до прибытия в пункт назначения. Они это делают особенно тщательно, если конечный продукт потенциально опасен и может вызвать локальное повреждение. В таких случаях клетки производят «безвредный» предшественник, который превращается в конечный продукт только там и тогда, когда в нем возникает необходимость. Именно таким путем производятся многие пищеварительные ферменты, включая некоторые лизосомальные гидролазы, — в виде неактивных проферментов, или зимогенов. Существуют разрушающие ткани ферменты (коллагеназа) и ряд систем крови, участвующих в образовании и диссоциации тромбов, в клеточном убийстве и других «опасных» процессах. Структурные компоненты, предназначенные для объединения в нерастворимые агрегаты, также вырабатываются в виде крупных предшественников, неспособных соединяться спонтанно. Примером может служить тропоколлаген, секретируемый в виде растворимого проколлагена . Доработка различных предшественников происходит • вне клеток при помощи ферментов, которые сами являются продуктами экспорта. Таким образом, участвующие в этом процессе клетки связаны сложными взаимодействиями.
Иногда, когда в целях безопасности необходимы особенно строгие гарантии, включается целый каскад реакций активации предшественников между начальным запуском и конечной стадией доработки. Типичным примером может служить процесс свертывания крови, в ходе которого происходит протеолитическое превращение растворимого белка крови, известного под названием фибриноген, в фибрин, формирующий нерастворимую сеть. Осуществляющий это превращение фермент тромбин присутствует в виде своего неактивного предшественника — протромбина. При повреждении ткани из клеток высвобождаются некоторые вещества, инициирующие! активацию протромбина посредством сложной цепи последовательных протеолитических реакций. Замечательным примером| такого механизма может служить активация комплемента — мощной «убивающей>’ системы крови, связанной с антителообразующими клетками . Эта система] включает не менее девяти различных цирлкулирующих белковых молекул; некоторые) из них состоят из нескольких субъединиц. В результате связывания одного из этих] компонентов с Рс-хвостами связанных иммуноглобулиновых молекул происходит запуск ряда последовательных взаимодействий, заканчивающихся созданием сложной структуры, похожей на подъемный кран; при ее помощи в плазматической’ мембране покрытой антителами клетки пробуравливается отверстие, «выпускающее жизнь». На основании этих и других подобных примеров можно предположить; что число ступеней между запускающим событием и финалом находится в прямой зависимости от опасности, связанной со случайным запуском процесса. Протеолитические каскады — это путь Природы по созданию множественных контрольных устройств «неудача — сохранение».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *