什么是“普林能信号”?它如何改变了我们对细胞沟通的理解?

普林能信号(Purinergic signalling)是一种由嘌呤核苷酸(如ATP和腺苷)介导的细胞间沟通形式。这种信号系统通过激活细胞内或邻近细胞中的普林能受体,调节细胞功能。自1970年发现ATP是非阿多肽和非胆碱能神经传递的关键后,科学界对于普林能信号的理解发生了根本性变化。

普林能信号系统被认为是细胞之间通讯的重要机制,并且这一系统的演变也显示了它的普遍性和古老性。

演变背景

普林能受体是一些古老且丰富的膜受体,早已出现在进化过程中。这些受体在多种生物中都可以找到,包括单细胞生物和多细胞生物。在植物中,外源性的ATP能引发细胞内钙离子的增加,进而影响植物的生长与反应。

分子机制

几乎所有细胞都能释放核苷酸,特别是在神经和内分泌细胞中,多数是透过调控性外排的方式释放。释放的核苷酸可被细胞表面的一些酶水解,这些酶被称为外周核苷酸酶(ectonucleotidases)。普林能信号系统由运输蛋白、酶和受体组成,负责ATP的合成、释放、作用及其在细胞外的去活化过程。

普林能受体分为P1、P2X和P2Y三个主要类别,其中P1和P2Y受体之间的信号事件往往呈现对立效果。

在人类中的作用

循环系统

在人体心脏中,腺苷作为自分泌因子,对心率、收缩力和冠状流量进行调节。当腺苷与特定的受体结合后,其会导致心跳减慢和心脏传导速度减缓,这一特性已经被用于治疗部分心律不整患者。

免疫系统

自分泌的普林能信号在白血球的激活中扮演着重要的角色,能根据不同的受体来调整免疫细胞的反应,可能发挥免疫抑制或刺激作用。

神经系统

在中枢神经系统中,ATP从突触末端释放,并能结合多种信号受体,影响神经元的兴奋性以及神经与胶质细胞之间的通讯。

病理学方面的考量

普林能信号系统的异常与多种疾病有关,例如阿兹海默症、哮喘和骨疾病等。这显示了它在健康与疾病状态下的重要性。

普林能信号的平衡对维持身体的健康至关重要,凡是涉及其失调的病症,往往会导致细胞沟通的崩溃。

治疗干预

对于普林能信号的理解也促进了治疗方法的发展,像是针灸被认为可通过释放腺苷达到镇痛的效果。各种药物,如抗血小板药物、扩血管药物,都是基于调控普林能信号的原理进行设计的。

普林能信号以其在细胞沟通中的核心角色,改变了我们对生物体运作的理解。然而,随着研究的深入,我们是否能完全掌握其复杂的运作机制并有效应用于临床治疗上呢?

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