《病理生理学》课程文本第十一章

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1、第十一章信号转导的病理生理学当前生命科学研究中的一个中心问题是关于细胞代谢、生长、发育、适应、防御和凋亡等的调节机制，以及调控异常与疾病，特别与一些重大疾病，如肿瘤、心血管病、糖尿病以及老年性痴呆等的关联。这些问题与生物信号分子所携带的信息在细胞内的传递有关。我们已经知道，细胞中存在着遗传信息传递系统，即由DNA(基因)转录成mRNA，再翻译成蛋白质的过程所形成的信息流控制着生物体生长发育和新陈代谢，此外，细胞中还存在一个信号转导系统(signaltransductionsystem或cellsignalingsystem)505，简称信号系统。它们由能

2、接收信号的特定的受体、受体后的信号转导途径，以及其作用的终端所组成。它们能够对各种胞外信号分子，如激素、神经递质、细胞因子以及药物等起反应，通过细胞内的信号转导过程，调节代谢酶、离子通道、转录因子等的活性，控制细胞的生长、分化、凋亡，调节细胞的代谢、协调整体细胞的各种功能活动和对各种应激原的反应。不同的信号转导通路间具有相互的联系和作用，形成复杂的网络。了解信号转导系统的组成及信号转导的机制不仅对于深入认识生命过程和揭示生命的本质具有重要意义，而且由于信号转导的失控可导致多种疾病，因此有关信号转导过程的研究还有助于阐明疾病的发生和发展的机制，并为新药的设

3、计和发展新的治疗方法提供思路，达到预防和治疗疾病的目的。第一节概述一、有机体细胞间通讯的方式生物细胞具有极其复杂的生命活动，这些生命活动的调控是通过细胞间通讯和细胞的信息传递来实现的。多细胞间的连接和信息交流可分为细胞的直接接触和粘合、细胞的通讯连接以及细胞的间接联系。(一)细胞的直接接触和粘合505细胞直接接触和粘合是细胞间通过质膜结合分子的相互识别与粘合来进行信息的交流，这是细胞通讯的最直接的方式。介导这种作用的有糖蛋白和糖脂，其中细胞粘附分子发挥重要作用。细胞粘附分子为跨膜的糖蛋白，具有受体的作用。已知粘附分子主要有五大家族，即钙依赖粘附素家族、整

4、合素家族、选择素家族、免疫球蛋白超家族、CD44家族。它们的胞外区与配体，即同种或异种的细胞粘附分子或细胞外基质成分结合，胞内区通过肌动蛋白结合蛋白与细胞骨架相连(图11-1)。其功能除了介导同种细胞间(如血小板之间)和异种细胞间(如白细胞与血管内皮细胞间或精子和卵子间)505的粘附以及细胞与细胞外基质的粘附外，还参与组织的构建，并在细胞的跨膜信号转导中发挥重要作用。如血小板与内皮细胞在粘附分子介导下的粘附可启动血小板内的信号转导并导致血小板的活化。还有一个典型的例子是细胞的接触抑制。正常贴壁细胞体外培养时，在传代的最初几天增殖分裂很快，但一旦长成单层，

5、细胞间相互接触后，细胞分裂即减弱和停止，这种增殖的抑制显然不是由于某种信号物质远距离扩散造成的，而是细胞的直接接触启动了细胞中与增殖抑制有关的信号转导，抑制了细胞的增殖。肿瘤细胞的增殖失控的一个重要表现，就是接触抑制的丧失。目前，配体(如细胞外基质)-粘附分子-细胞骨架作为信号的感受与跨膜信号转导装置已被多数人所接受。粘附分子在跨膜信号转导中作用已成为信号转导研究的一个新的热点。图11-1粘附分子介导的细胞与细胞及细胞与基质的粘附(二)细胞的通讯连接通讯连接又分为缝隙连接和突触连接，这部分内容在细胞生物学以及生理学中已有过介绍，此地不予赘述。(三)细胞的

6、间接联系细胞间的间接联系构成了细胞间通讯最主要的形式。这种类型的细胞通讯一般包括以下几个步骤：5051.信号发放细胞合成和分泌各种信号分子；2.靶细胞上的特异受体接受信号并启动细胞内的信号转导；3.信号转导通路调节细胞代谢、功能及基因的表达；4.信号的去除及细胞反应的终止。二、细胞的信号的种类细胞的信号(signal)主要为物理信号和化学信号。(一)物理信号物理信号包括光信号、电信号、机械信号(磨擦力、压力、牵张力以及血液在血管中流动所产生的切应力等)。此外，紫外线、热刺激、细胞容积和渗透压改变等刺激也都是物理信号，它们作用于细胞后，能启动细胞内的信号转

7、导。此外，一些物理刺激还能通过使细胞分泌化学信号导致信号转导。(二)化学信号1.化学信号的种类化学信号包括：①505体液因子如激素、神经递质和神经肽、细胞生长因子和细胞因子以及局部化学介质如前列腺素等。②气味分子；③细胞的代谢产物，如ATP、活性氧等；④进入体内的药物、有毒的物质包括细菌毒素等也属于化学信号。化学信号要通过细胞中的受体起作用，因此也被称为配体(ligand)。它们可分为水溶性和脂溶性两类，其中绝大多数是水溶性分子，它们一般不能穿过生物膜，作用时需先与膜表面的受体结合，通过跨膜信号转导导致效应。脂溶性化学信号分子如甾体激素能通过弥散作用穿过

8、细胞膜进入细胞，因此它们的受体存在于胞内或核内，受体与激素结合后形成的复合物能与