你知道身體內，細胞之間的信息靠什麼傳遞的嗎

你是否有這樣的經歷
你正給一個人發信息
不需要及時回復 也不是那麼重要
你只是隨便聊聊今天的工作
聊一聊辦公室八卦
聊天之餘 你翻看社交媒體
看到你正聊天的朋友
發布了一個他們小孩的視頻
非常可愛
於是你又在這個社交軟體上給他發了消息
這下你就尷尬了
對容易想多的人而言 這是噩夢
你意識到你正用兩個
不同的軟體進行單獨的對話嗎？
你是否繼續過著這種雙重生活
在某種薛丁格式的簡訊對話中
存在兩個不同現實世界的自己？
你會做難以置信的事 給那個人打電話嗎？
這就是我們體內的細胞要應付之事的宏觀版本

只不過細胞不需要考慮人情世故
你不僅是在用兩個不同的社交軟體聊天
你體內也有數以億計的交流
在細胞間或細胞內發生
可以是相鄰細胞間的交流
也可以相距一米以外的細胞間的交流
這種交流不僅基於信息數量
也基於信息傳遞方式
所以在今天的視頻中
我們將了解到底什麼是細胞信號
以及細胞如何從點到點獲得信息
我本來不想告訴你
但細胞不使用表情符號

為了交流 你必須掌握某類語言
雖然我個人完全能用尼古拉斯•凱奇的表情包進行交流
但你體內的細胞用起來沒那麼熟練
我知道你在想什麼
他是一個既有品位又有文化的人
我完全同意
另一方面 細胞用的是化學語言
細胞釋放的信息是一種叫配體的化學物質
配體的形狀和大小多樣
配體就是能與受體結合的分子
受體就是字面意思所表示的那樣
某種合成的蛋白質只能接受特定的配體
受體可以存在於細胞外或細胞內
可想而知
不同的情況會使用不同的配體與受體
就像講激素那一期提到的
一些化學物質像類固醇能穿過細胞膜
與細胞內的受體結合
但其他蛋白質類激素不能穿過細胞膜
只能與細胞表面的受體結合
並且用這種方式交流信息

一旦配體與受體結合
化學信號就被解讀
然後引發一系列的生物反應
最終啟動 加速或減慢細胞活動
這常導致複雜的級聯反應
級聯反應組成了生物體的重要活動過程

如何發送和接收
而不是細胞對信息做出什麼反應
一開始
當我們了解到細胞通訊的不同方式時
我們要關注配體移動的距離
就像當你與朋友交流時
針對不同情景會有不同的交流方式
一些情況下 細胞間直接接觸
並直接將配體傳給對方
這樣效率很高
當你想傳遞很小的粒子到鄰近細胞時
比如鈣離子和其他的離子
這種情況下 鈣離子是配體
它會被送至鄰近細胞的受體處
毫無疑問 這種方式就叫直接聯繫
我們可以看到它在心肌電活動中起作用
通常 我們希望所有心肌同步收縮
要做到這一點
.
你的心臟自身需要非常快速地傳遞電信號
因此心臟各心肌間有很小的連接蛋白
這叫做間隙連接
這可使離子快速通過

這基本上就是一種
兩個細胞內部的直接聯繫
這種連接只能讓非常微小的粒子通過
這使心肌收縮一致且更快
最終實現正常的心跳
但最終細胞要完成與其他類型細胞的通訊
就要依靠下一類直接信號的作用
幾乎所有細胞表面都有蛋白質
其他細胞表面有與其匹配的蛋白質複合物
就像鎖與鑰匙

當不同細胞表面的蛋白相互匹配時
它們會做出某些反應並傳遞信號
就像上課傳紙條一樣
你可以寫一個紙條 將它揉成一團
然後從地上踢給你朋友
你也可以把紙條直接遞給朋友
這是種十分安全的傳紙條方式
相信我 因為我曾是一名初中教師
這種類型的細胞通訊
是我們體內免疫系統
區分健康細胞與外來入侵細胞的方法
我們體內健康細胞表面有一種
叫主要組織相容性複合體1
簡稱1的蛋白質

一種叫做自然殺傷細胞的免疫細胞
表面有能暫時結合1類蛋白的蛋白質
這種情況下 自然殺傷細胞是受體
1類分子是配體
當兩者識別後
這一細胞被確認是你體內的一部分
自然殺傷細胞就會放過它
但當細胞被病毒感染時
如水痘或皰疹病毒
1類分子不再表達
自然殺傷細胞就會裂解受感染細胞
這就是不知道密碼的終極結局
你沒有？
噢 我猜你會死的

心臟的間隙連接和自然殺傷細胞
都是需要細胞間互相接觸的例子

但如果想與比較遠的的細胞通訊呢？
那取決於有多遠
如果是與附近的細胞交流
就只是在鄰近的細胞之間
旁分泌信號就派上用場了
在這類的細胞信號中
細胞會釋放配體到它周圍的組織液中
它們可能會遇到相匹配的受體
如果沒有的話 配體不會起作用然後被降解
當你被割傷時就會看到這一效應
當血管內部的薄層上皮細胞
也就是內皮細胞被破壞時
它會向周圍的血液中釋放一些化學物質

這些化學物質會引發一系列生物反應
從而使血小板聚集於傷口處
血小板與其他結締組織聚集在傷口表面
開始傷口癒合的第一步
這就是旁分泌信號的偉大之處
因為你只想讓配體作用於周圍的細胞
如果血液裡的血小板突然全部聚集 這會很糟
所以旁分泌是和周圍細胞通訊的好方法
但它們也可以通過一些相同的機制與自身通訊
這就是自分泌信號
.
細胞釋放配體並與自身表面的受體結合
這就像早上給自己寫了個便條
然後中午看了它
我們在幾個不同的地方看到自分泌信號
主要是在正在生長和分化的組織中
例如在子宮中發育的胚胎
例如上皮細胞會分泌一種叫表皮生長因子
可以促進細胞生長的配體
但不是每個細胞都適合自分泌信號
這種通訊方式需要細胞表面有大量的受體
來與配體結合
使細胞更容易接收自身發出的信息
最後要講的一種體內細胞通訊方式
它涉及到我最喜歡的化學物質——激素
內分泌信號是由內分泌系統分泌的
並把激素泵到血液中
這樣它就能隨血液到達身體其他部位的細胞
.
並發揮作用
與其他細胞通訊方式相比較
內分泌信號比較慢
當內分泌激素到達它的受體時
與配體濃度更高的旁分泌和和自分泌信號相比
它的信號比較弱
雖然比較慢
.
但它們作用時間長且影響範圍廣泛
這正是我們要用內分泌信號的原因
例如生長激素 一種由垂體分泌
能夠促進骨骼和軟骨等組織生長的激素
顯然 我們並不是只有一塊位於垂體旁邊的骨頭
因此旁分泌信號發揮不了作用
而通過向血液中分泌生長激素
就可以確保
體內許多不同的組織會收到這種化學信號
現在我們常將內分泌信號與遠距離通話類比
雖然激素的確可以通過血液
被運送到距它們很遠的靶點細胞
但這個比喻並不精確
它更像是將大量信息裝進漂流瓶
通過河流將它們帶給下遊的朋友們
就像你在本視頻中的例子看到的那樣
人體內很多功能都取決於
及時的細胞通訊