HOOFDSTUK 41: CHEMISCHE SIGNALEN IN DIEREN
Intercellulaire communicatie (type vijf -> 41.2)
Endocriene signalering
Hormonen die door endocriene cellen in extracellulaire vloeistof worden uitgescheiden, bereiken doelcellen via de
bloedbaan. Een van de functies is het handhaven van de homeostase (het interne milieu in evenwicht houden. Endocriene
signalering bemiddelt ook de reactie op prikkels uit de omgeving en reguleert de groei en ontwikkeling.
Paracriene en autocriene signalering
Cellen produceren en scheiden lokale regulatoren uit, moleculen die over korte afstand werken, en bereiken hun doelcel
uitsluitend door diffusie. Lokale regulatoren spelen een rol bij bloeddruk, regulatie, zenuwstelselfunctie en voortplanting.
Signalisatie door lokale regulatoren kan paracrien of autocrien zijn. Bij paracriene signalering liggen doelwitcellen in de
buurt van de uitscheidende cel. Bij autocriene signalering zijn de uitscheidende cellen zelf de doelwitcellen.
Een groep lokale regulatoren met diverse functies zijn de prostaglandinen. In het immuunsysteem bevorderen
prostaglandinen ontstekingen en het gevoel van pijn als reactie op letsel. Geneesmiddelen die de prostaglandinesynthese
blokkeren, voorkomen deze activiteiten en produceren zowel ontstekingsremmende als pijnstillende effecten.
Prostaglandinen helpen ook bij het reguleren van de e vorming van bloedplaatjes, een stap in de vorming van bloedstolsels.
Synaptische en neuro-endocriene signalering
Neuronen communiceren met doelcellen, zoals andere neuronen en spiercellen via synapsen. De meeste synapsen
scheiden moleculen af die neurotransmitters worden genoemd en die over een zeer korte afstand diffunderen en zich
binden aan receptoren op de doelcellen. Dergelijke synaptische signalering staat centraal in gevoel, geheugen, cognitie
(kennis) en beweging.
Bij neuro-endocriene signalering, scheiden neuronen genaamd neurosecretoire cellen neurohormonen af, die diffunderen
van zenuwceluiteinden in de bloedbaan.
Signalering door feromonen
Leden van een bepaalde diersoort communiceren soms met elkaar via feromonen, chemicaliën die vrijkomen in de externe
omgeving. Mieren gebruiken bijvoorbeeld feromonen als begeleiding wanneer een kolonie naar een nieuwe locatie
migreert. Feromonen dienen als het definiëren van territoria, waarschuwen voor roofdieren en het aantrekken van
potentiële partners.
Chemische klassen van lokale regulatoren en hormonen/ Klassen van lokale toezichthouders
Prostaglandinen zijn gemodificeerde vetzuren. Veel andere lokale regulatoren zijn polypeptiden, waaronder cytokinese, die
immuuncelcommunicatie mogelijk maken, en groeifactoren die celgroei, -deling en -ontwikkeling bevorderen. Sommige
lokale regulatoren zijn gassen. Stikstofmonoxide (NO), een gas, functioneert zowel als lokale regulator en als
neurotransmitter. Wanneer het zuurstofniveau in het bloed daalt, synthetiseren epitheelcellen in bloedvatwanden NO. Na
diffusie in de omringende gladde spiercellen activeert NO een enzym dat de cel ontspant. Het resultaat is vasodilatatie
(vaatverwijding), waardoor de bloedstroom naar weefsels toeneemt.
Klassen van hormonen
Hormonen vallen in drie belangrijke chemische klassen: polypeptiden, steroïden en aminen (41.4). Polypeptiden (bv.
Insuline) en de meeste aminehormonen (bv. epinefrine) zijn in water oplosbaar, terwijl steroïdhormonen (cortisol) en
andere grotendeels niet-polaire hormonen oplosbaar zijn in lipiden.’
Cellulaire hormoonresponsroutes
In water oplosbare hormonen worden uitgescheiden door exocytose en reizen vrij door de bloedbaan. Omdat ze
onoplosbaar zijn in lipiden, kunnen ze niet door de plasmamembranen van doelcellen diffunderen. In plaats daarvan binden
deze hormonen zich aan receptoren op het celoppervlak, waardoor ze veranderingen in cytoplasmatische moleculen
induceren en soms de gentranscriptie veranderen (41.5a). In tegenstelling verlaten in lipiden oplosbare hormonen
endocriene cellen door zich door de membranen te verspreiden. Ze binden zich vervolgens aan transporteiwitten, waardoor
ze oplosbaar blijven in bloed. Nadat ze in het bloed hebben gecirculeerd, diffunderen ze in doelcellen en binden ze zich
doorgaans aan receptoren in het cytoplasma of de kern (41.5b). De hormoongebonden receptor triggert vervolgens
veranderingen in gentranscriptie.
, Responsroute voor in water oplosbare hormonen
De binding van een in water oplosbaar hormoon aan een receptoreiwit op het celoppervlak veroorzaakt een cellulaire
reactie. De reactie kan de activering van een enzym zijn, een verandering in de opname of secretie van specifieke moleculen
of een herschikking van het cytoskelet. In sommige gevallen zorgen receptoren op het celoppervlak ervoor dat eiwitten in
het cytoplasma naar de kern gaan en de transcriptie van specifieke genen veranderen.
De reeks gebeurtenissen die het extracellulaire chemische signaal omzet in een specifieke intracellulaire respons, wordt
signaaltransductie genoemd. Voorbeeld: Wanneer u zich in een stressvolle situatie bevindt, scheiden de bijnieren die
bovenop uw nieren liggen het in water oplosbare hormoon epinefrine af, ook wel adrenaline genoemd. Epinefrine
reguleert vele organen waar het zich bindt aan een G-proteïne-gekoppelde receptor in het plasmamembraan van
doelwitcellen. Deze interactie veroorzaakt een cascade van gebeurtenissen met synthese van cyclisch AMP (cAMP) als een
tweede boodschapper. Activering van proteïnekinase A door cAMP leidt tot activering van een enzym dat nodig is voor de
afbraak van glycogeen en inactivering van een enzym dat nodig is voor glycogeensynthese. Het resultaat is dat de lever
glucose afgeeft aan de bloedbaan, waardoor het lichaam van extra brandstof wordt voorzien (41.6).
Responsroute voor in lipiden oplosbare hormonen
Intracellulaire receptoren voor in lipiden oplosbare hormonen zetten een signaal om binnen de doelcel. Het hormoon
activeert de receptor, die vervolgens direct de reactie van de cel triggert. In de meeste gevallen is de reactie een
verandering in genexpressie.
De meeste steroïdhormoonreceptoren bevinden zich in het cytosol voordat ze aan een hormoon worden gebonden.
Binding van een steroïde hormoon aan zijn cytosolische receptor vormt een complex dat zich in de kern beweegt. Daar
verandert het receptorgedeelte van het complex de transcriptie van bepaalde genen door interactie met een specifiek DNA-
bindend eiwit.
Een van de best gekarakteriseerde steroïdhormoonreceptoren zijn die die zich binden aan oestrogenen, steroïde hormonen
die nodig zijn voor de vrouwelijke voortplanting bij gewervelde dieren. Een vorm van oestrogeen bindt bijvoorbeeld aan
een cytoplasmatische receptor in levercellen. Binding van oestrogeen aan deze receptor activeert de transcriptie van het
vitellogeninegen (41.7). Na vertaling van het boodschapper-RNA wordt vitellogenine-eiwit uitgescheiden en in het bloed
getransporteerd naar het voortplantingssysteem, waar het wordt gebruikt om eicellen te produceren.
In lipiden oplosbare hormonen die geen steroïden zijn, hebben doorgaans receptoren in de kern. Deze receptoren binden
aan hormoonmoleculen die uit de bloedbaan diffunderen door zowel het plasmamembraan als de nucleaire envelop.
Eenmaal gebonden aan een hormoon, bindt de receptor zich aan specifieke plaatsen in het DNA van de cel en stimuleert de
transcriptie van specifieke genen.
Meerdere reacties op een enkel hormoon
Een bepaald hormoon kan in zijn effect variëren. Een hormoon kan verschillende reacties uitlokken in bepaalde
doelwitcellen als die cellen verschillen in receptortype of in de moleculen die de reactie produceren. Op deze manier kan
een enkel hormoon een reeks activiteiten activeren die samen een gecoördineerde reactie op een stimulus teweegbrengen.
Endocriene weefsels en organen
Sommige endocriene cellen worden aangetroffen in organen die deel uitmaken van andere orgaansystemen. Vaker worden
endocriene cellen gegroepeerd in kanaalloze organen die endocriene klieren (endocrine glands) worden genoemd, zoals de
schildklier (thyroid glands) en bijschildklieren (parathyroid glands) en geslachtsklieren (gonads), ofwel testikels bij mannen
of eierstokken bij vrouwen (41.8).
Endocriene klieren scheiden hormonen rechtstreeks af in de omringende vloeistof. Daarentegen hebben exocriene klieren
kanalen (ducts) die uitgescheiden stoffen, zoals zweet, naar lichaamsoppervlakken of naar lichaamsholten brengen (weg
van de uitscheidende cel). In het geval van de pancreas (alvleesklier) worden endocriene en exocriene weefsels in dezelfde
klier aangetroffen: kanaalloze weefsels scheiden hormonen af, terwijl weefsels met kanalen enzymen en bicarbonaat
afscheiden.
