Blok 1: Groei en Ontwikkeling
Casus 4: Van signaal tot actie
1. Hoe communiceren cellen?
Cellen communiceren met elkaar door gebruik te maken van chemische signaalstoffen. Deze
chemische signalen bestaan vaak uit eiwitten of andere moleculen die door de zendende cel worden
uitgescheiden in de extracellulaire ruimte, en binden aan een receptor op de doelcellen. Wanneer
een signaalmolecuul bindt aan een receptor, verandert het de vorm of activiteit van de receptor, en
brengt het zo een reactie binnen de cel op gang. Zo wordt er een intercellulair signaal omgezet in
een intracellulair signaal. Dit proces heet transductie. De chemische signaalstof die bindt aan een
receptor wordt een ligand genoemd.
Er zijn 4 verschillende manieren waarop cellen met elkaar kunnen communiceren, met als grootste
verschil de afstand waarover wordt gecommuniceerd: paracriene, autocriene, endocriene en
juxtacriene signalering.
Paracriene signalering
Bij deze vorm van communicatie scheidt de cel liganden uit in de extracellulaire ruimte. Deze
liganden binden vervolgens aan de receptoren van cellen in het omringend weefsel. Er
wordt over een korte afstand gecommuniceerd, wat kenmerkend is voor paracriene
signalering. Het stelt cellen in staat om te communiceren met buurcellen, wat vooral
belangrijk is gedurende de ontwikkeling van een embryo.
Synaptische signalering
Deze vorm van signalering valt onder het paracriene systeem, en vindt plaats tussen
zenuwcellen. Het zendende neuron geleidt een impuls door de axon. Deze komt aan bij de
synaptische spleet, waar het zorgt voor de secretie van neurotransmitters (liganden). Deze
neurotransmitters binden snel aan de receptoren op de dendriet van de ontvangende cel, en
brengen hier een reactie op gang (het openen van ion-kanalen), wat het doorgeven van de
impuls ter gevolg heeft. De neurotransmitters worden snel afgebroken of opnieuw opgenomen
door de zendende cel.
Autocriene signalering
, Blok 1: Groei en Ontwikkeling
Bij autocriene signalering communiceert een cel met zichzelf. De liganden kunnen
binden aan receptoren op het membraan van de cel, of aan receptoren binnen de cel.
Deze vorm van communicatie zorg vaak voor positieve feedback, wat de cel helpt haar
eigen identiteit te versterken, en het delen van de cel stimuleert (embryonale fase).
Endocriene signalering
Wanneer cellen in het lichamen over lange afstanden moeten communiceren gebruiken ze vaak de
bloedsoploop. Ze geven liganden af aan het bloed, welke het naar doelcellen in andere
lichaamsdelen brengen. Deze liganden worden hormonen genoemd. Ze worden uitgescheiden door
endocriene klieren, zoals de hypothalamus, hypofyse, schildklier of alvleesklier. Zo produceert de
hypofyse groei hormoon (GH), wat bindt aan de receptoren op kraakbeencellen, en ze stimuleert te
delen. Ze kunnen een langzame werking hebben (oestrogeen) of een snelle werking (adrenaline).
Juxtacriene signalering
Bij deze vorm van communicatie is er sprake van fysiek contact tussen de cellen. Bij
menselijke cellen heten deze verbindingen gap junctions (nexus). Het zijn kleine
kanaaltjes gevuld met water moleculen, waar kleine signaalstoffen genaamd
intracellulaire mediatoren (bv. Ca2+) via kunnen diffunderen naar de andere cel.
Grotere moleculen (eiwitten, DNA) hebben hiervoor speciale assistentie nodig. Deze gap junctions
zorgen ervoor dat de cel zijn huidige staat aan andere cellen door kan geven, zodat het gehele
weefsel kan reageren op liganden aan de receptoren van één cel.
Een andere vorm van juxtacriene signalering is het directe contact tussen de complementaire
eiwitten op de membranen van twee cellen. Wanneer de eiwitten binden met elkaar verandert dit de
vorm van één of beide eiwitten, en brengt zo transductie op gang. Deze communicatie is van belang
bij het immuunsysteem, zo herkennen witte bloedcellen lichaamseigen en lichaamsvreemde stoffen
op deze manier
2. Welke type receptoren zijn er?
Receptoren en liganden komen in veel verschillende soorten, maar ze hebben allemaal één ding
gemeen: ze komen in nauw op elkaar afgestelde paren. Een receptor herkent maar één (of een paar)
specifieke liganden, en een ligand bindt maar aan één (of een paar) specifieke receptoren. Het
binden van een ligand aan een receptor verandert de vorm of activiteit, waardoor er een reactie
binnen de cel op gang wordt gebracht.
Receptoren komen in veel verschillende soorten, maar kunnen worden opgedeeld in twee
verschillende soorten: intracellulaire receptoren, binnenin het cytoplasma of de kern van de cel, en
membraan receptoren, in het plasma membraan van de cel.
Intracellulaire receptoren
Deze receptoren kunnen worden gevonden in het cytoplasma of de kern van de cel. De liganden van
intracellulaire receptoren zijn meestal kleine, hydrofobe moleculen, die gemakkelijk door het
celmembraan heen kunnen. Eenmaal gebonden aan de receptor, verandert deze van vorm, waardoor
het receptor-ligand complex de kern kan betreden (als het daar niet al was), waar het gen activiteit
kan reguleren. De binding van het ligand zorgt ervoor dat delen van de receptor die aan specifieke
DNA-sequenties kunnen binden, vrijkomen. Deze sequenties liggen naast bepaalde genen in het
DNA, en de binding van een receptor-ligand complex verandert de activiteit van de transcriptie van
deze genen. De meeste membraan receptoren reguleren ook gentranscriptie, maar intracellulaire
receptoren doen dit veel directer door zelf aan het DNA te binden.
