信号转导与疾病教案分析.doc

第十章 细胞信号转导与疾病 教学要求 掌握细胞信号转导、受体、G蛋白、受体病、蛋白质磷酸化修饰等概念；熟悉细胞信号转导的基本途径以及细胞信号转导不同环节的异常与疾病的关系；了解细胞信号转导网络的生物学功能；细胞信号转导异常性疾病防治的病理生理学基础。 生物体和细胞感知周围环境并对环境变化作出反应的能力，对其生存具有重要作用。高等生物由亿万个细胞所组成。各种器官、组织、细胞、细胞器以及生物大分子在空间上是相互分离的，它们与外界环境之间更是如此，因此，对外界环境的刺激需要复杂的信号传递系统来完成刺激与效应之间的生物学过程，才能使它们之间相互影响和协调一致，在整体上对外界环境的变化作出最有利于自身生存的反应。细胞通过位于胞膜或胞内的受体感受胞外信息分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而调节其生物学功能，这种针对外源信息所发生的细胞应答反应的全过程就称为细胞信号转导（signal transduction）。细胞信号转导是细胞对外界刺激作出应答反应的基本生物学方式。 第一节 细胞信号转导的基本知识 一、细胞间信号 多细胞生物体由细胞组成具有不同功能的组织与器官。对于高等生物，细胞在发育过程中出现高度的定向分化，细胞间存在精密的分工，但要完成复杂的机体功能，需要细胞与细胞之间建立更紧密的联系，以便协调整体生命活动，因此，细胞间通讯（intra-cellular communication）对于维持机体的正常生物学功能极其重要。 图10-1. 细胞间通讯的不同类型 细胞间通讯可分为以下三种类型：1. 通过细胞质膜表面的结合分子，如蛋白、糖蛋白和糖脂之间的特异性相互识别和作用，称为直接接触型；2. 通过间隙连接（gap junction）通道的直接联系型；3. 通过分泌化学信号分子的间接联系型（图10-1）。 本文以化学信号分子的细胞间联系来介绍细胞间通讯的过程。当相隔一定距离的细胞之间进行远距离调控时，则通过间接通讯方式进行。间接联系型通讯的特点是不需要细胞之间的直接接触，而是靠分泌释放化学信号分子，通过血液或体液进行运输，作用于靶细胞，实现细胞之间的互相联系。其作用方式可分为三种：①神经递质的分泌：神经末梢受到刺激时产生神经递质，在神经细胞之间或神经细胞与靶细胞之间形成化学性突触联系；②内分泌（endocrine）作用：内分泌激素释放入血，随血流运输到生物体各部分，而只对有其受体的组织和细胞发生作用；③旁分泌（paracrine）作用：生长因子和细胞因子在被细胞分泌后，很快被吸收或破坏，只能对临近的细胞起作用；④自分泌（autocrine）作用：有些信号分子分泌后，又作用于自身细胞使产生某种特定的反应。这种分类并不是绝对的，同一种化学物质有时有两种或更多种类的作用方式。 细胞间化学信号分子具有以下几个特点： 1．特异性 细胞间信号分子只有在与特异性的受体结合，引起受体的构象发生改变，将信号转变为细胞内信号后，才能调节靶细胞的功能。即细胞间分泌信号分子只对能识别它的、具有特异受体的靶细胞、靶器官起作用。 2．作用的复杂性 同一分子作用于不同靶细胞上不同的受体，其诱导的反应不同，即使受体相同诱导的反应也可不同；不同的信号分子在同一细胞可以产生相同的反应，也可产生不同的反应。 3．不同化学信号的时间效应各异 动物体内神经递质介导的反应最快，多数分泌激素协调细胞代谢时反应也比较快，而在动物发育过程中，影响细胞、组织、器官分化和发育的一些分泌性化学信号，常常效应时间持久。 4．细胞间信号分子存在两种形式 大多数内分泌激素、神经递质、生长因子、细胞因子是亲水性的，它们只能与细胞表面的受体结合，通过受体的信号转换才能起作用，介导较为短暂的反应。甾类及甲状腺素、维甲酸等脂溶性信号分子不溶于水，在血液中靠与特殊载体结合运转，故常可停留较长时间；而且从血液中释放出来后，很容易穿过靶细胞膜直接进入细胞，并与胞质内或核内的受体结合形成复合物，作为转录因子与DNA结合，改变基因表达模式，影响生长发育与分化，表现为长时间、持续性细胞反应。 二、细胞内信号 相对于细胞外信号（第一信使），在细胞内传递细胞调控信号的化学物质被称为细胞内信号或第二信使（second messenger）。一般认为环磷酸腺苷（cyclic AMP, cAMP），环磷酸鸟苷（cyclic GMP, cGMP）、环ADP核糖（cyclic ADP-ribose, cADPR）、钙离子（Ca2+）、三磷酸肌醇（trisphosphate inositol, IP3）、甘油二脂（diacyl glycerol, DG） 等为胞内第二信使。生物体内细胞受到刺激后，常先产生第一信使，与细胞表面或胞内的受体相结合使受体活化，通过产生第二信使将信息传递到特定效应部位而起作用。第二信使物质