Cơ chế của chất truyền tin thứ hai trong chức năng nội tiết trung gian nội bào

2022-09-29 09:56 AM

Một trong những cơ chế hormone tác động trong môi trường nội bào là kích thích sự hình thành chất truyền tin thứ hai cAMP phía trong màng tế bào.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Một trong những cơ chế hormone tác động trong môi trường nội bào là kích thích sự hình thành chất truyền tin thứ hai cAMP phía trong màng tế bào. cAMP sau đó gây ra một loạt ảnh hưởng trong khu vực nội bào. Do đó, chỉ có duy nhất một ảnh hưởng trực tiếp từ hormone lên tế bào đó là kích hoạt 1 loại receptor đặc hiệu màng tế bào. Công việc còn lại là của chất truyền tin thứ hai.

cAMP không phải chất truyền tin thứ hai duy nhất được tạo thành bởi các hormone khác nhau. Có hai chất đặc biệt quan trọng khác là (1) ion calci và calmoduli liên hợp và (2) sản phẩm của sự phân hủy phospholidip màng tế bào.

Adenylyl cyclase- cAMP, hệ thống truyền tin thứ hai

Các hormone sử dụng hệ thống tín hiệu thứ hai của Adenylyl

Bảng. Các hormone sử dụng hệ thống tín hiệu thứ hai của Adenylyl Cyclase – cAMP

Một vài trong số rất nhiều hormone sử dụng cơ chế adenylyl cyclase- cAMP để kích thích các mô đích của chúng, và hệ thống truyền tin thứ hai adenylyl cyclase- cAMP. Sự gắn của hormone với receptor đặc hiệu cho phép xảy ra sự gép gặp giữa receptor với protein G. Nếu protein G kích thích hệ thống adenylyl- cAMP, được gọi là protein GS, cho biết protein G đã được kích thích. Sự kích thích adenylyl cyclase, một enzyme gắn màng, bởi protein GS sau đó xúc tác sự chuyển đổi một lượng nhỏ ATP (adenosine triphosphat) trong tế bào chất thành cAMP nội bào. Tiếp theo kích hoạt cAMP phụ thuộc protein kinase (chất này phosphoryl hóa những protein đặc hiệu của tế bào) thành dạng có hoạt tính, dẫn tới xúc tác cho chuỗi phản ứng hóa học và cuối cùng dẫn đến những đáp ứng của tế bào với hormone.

Cơ chế chu kỳ adenosine monophosphate

Hình. Cơ chế chu kỳ adenosine monophosphate (cAMP) trong đó nhiều hormone kiểm soát chức năng tế bào của chúng. ADP, adenosine diphosphate; ATP, adenosine triphosphat.

Một khi cAMP được tổng hợp trong tế bào, nó thường kích hoạt một chuỗi các enzyme. Có nghĩa là, đầu tiên enzyme được kích hoạt, sau đó enzyme này kích hoạt một enzyme thứ hai, và cứ tiếp tục đến enzyme thứ 3, thứ 4. Điều quan trọng trong cơ chế này là chỉ cần một vài phân tử adenylyl cyclase hoạt hóa trong màng tế bào có thể kích hoạt thêm rất nhiều các phân tử của các enzyme tiếp theo, rồi thêm rất nhiều phân tử của enzyme thứ ba, thứ tư. Bằng cách này, dù chỉ một lượng nhỏ hormone hoạt động trên bề mặt tế bào cũng có thể khởi động một chuỗi các phản ứng trong cả tế bào.

Nếu liên kết hormone với receptor đặc hiệu gắn với một protein G ức chế (protein Gi), adenylyl cyclase sẽ bị ức chế, giảm tổng hợp cAMP và cuối cùng dẫn đến ức chế hoạt động của tế bào. Do đó, tùy vào sự ghép cặp của receptor với protein G loại ức chế hay kích thích, một hormone có thể hoặc làm tăng hoặc làm giảm nồng độ cAMP và quá trình phosphoryl hóa những protein chính của tế bào.

Các đáp ứng đặc hiệu làm tăng hoặc giảm cAMP tại mỗi loại tế bào đích phụ thuộc vào bản chất của bộ máy nội bào; một số tế bào chỉ chứa một nhóm enzyme, và những tế bào khác lại chứa các enzyme khác. Do đó, những chức năng khác nhau được tìm ra ở các loại tế bào khác nhau, như kích hoạt tổng hợp các hóa chất nội bào, gây co cơ hoặc giãn cơ, kích thích các tế bào bài tiết các chất, và làm thay đổi tính thấm của tế bào.

Do đó, một tế bào tuyến giáp được kích thích bởi cAMP sẽ tổng hợp các hormone thyroxin và triiod-thyroxin, ngược lại cũng cAMP đó ở tuyến vỏ thượng thận lại gây bài tiết các hormone steroid vỏ thượng thận. Tại một các tế bào biểu mô của ống xa và ống góp của thận, cAMP làm tăng tính thấm của chúng với nước.

Hệ thống truyền tin thứ hai trên màng phospholipid của tế bào

Một số hormone kích hoạt các receptor xuyên màng qua đó kích hoạt enzyme phospholipase C gắn với chồi phía trong của receptor. Enzym này xúc tác cho quá trình phân hủy một số phospholipid màng tế bào, đặc biệt là phosphatidylinositol bi- phosphate (PIP2), thành hai sản phẩm là hai chất truyên tin thứ hai: inositol triphosphate (IP3) và diacylglycerol (DAG). Chất IP3 huy động ion calci từ ty thể và từ lưới nội chất, sau đó các ion calci sẽ có tác dụng như một chất truyền tin thứ hai, chẳng hạn như gây co cơ trơn và làm thay đổi chế tiết ở một số tế bào.

Các hormone sử dụng hệ thống tín hiệu thứ hai của Phospholipase

Bảng. Các hormone sử dụng hệ thống tín hiệu thứ hai của Phospholipase C

DAG, một loại chất truyền tin thứ hai có bản chất lipid, kích hoạt enzyme kinase C, qua đó phosphoryl hóa một lượng lớn các protein, tạo ra những đáp ứng của tế bào. Bên cạnh những tác dụng trên, thành phần lipid của DAG là acid arachidonic, chất này là tiền thân của các prostaglandin và một số hormone tại chỗ, các chất này gây ra nhiều ảnh hưởng đến các mô đích của cơ thể.

Hệ thống thông tin thứ hai phospholipid

Hình. Hệ thống thông tin thứ hai phospholipid của màng tế bào mà nhờ đó một số hormone kiểm soát chức năng tế bào của chúng. DAG, diacylglycerol; IP3, inositol triphosphat; PIP2, phosphatidylinositol biphosphat.

Hệ thống truyền tin thứ hai: calci-calmuduli

Một hệ thống truyền tin thứ hai nữa diễn ra khi đáp ứng với hiện tượng ion calci đi vào trong tế bào. Quá trình calci đi vào tế bào có thể được khởi động bởi (1) thay đổi khả năng mở kênh calci, (2) một hormone tương tác với các receptor màng làm mở kênh calci.

Sau khi vào trong tế bào, ion calci gắn với protein calmodulin. Protein này có 4 vị trí gắn calci, và khi có 3 trên 4 vị trí được gắn với calci, protein calmodulin sẽ thay đổi hình dạng và khởi động một loạt các ảnh hưởng trong tế bào, bao gồm kích thích hoặc ức chế các protein kinase. Sự kích thích các protein calmodulin phụ thuộc protein kinase sẽ thông qua quá trình phosphoryl hóa để gây kích thích hoặc ức chế các protein liên quan đến sự đáp ứng của tế bào với hormone. Ví dụ, một chức năng cụ thể của calmodulin là kích hoạt các myosin kinase chuỗi nhẹ (MLCK- myosin light chain kinase), sau đó gián tiếp gây tác dụng lên chuỗi myosin của cơ trơn gây co cơ trơn.

Nồng độ trung bình của ion calci trong hầu hết các tế bào của cơ thể là 10-8 đến 10-7 mol/L, không đủ để kích hoạt hệ thống calmodulin. Nhưng khi nồng độ ion calci tăng lên đến 10-6 đến 10-5 mol/L, đủ để kết hợp và gây ra tất cả ảnh hưởng của calmodulin trong tế bào. Ở cơ vân, cũng cần đến một lượng ion calci như trên mới có thể kích thích troponin C gây co cơ. Có một điều thú vị là troponin C cũng giống như calmodulin ở cả chức năng và cấu trúc protein.

Bài viết cùng chuyên mục

Điều hòa gen trong cơ thể người

Ở động vật có nhiều loại tế bào, mô, cơ quan khác nhau, các điều hòa biểu hiện gen khác nhau cũng cho phép nhiều loại tế bào khác nhau trong cơ thể thực hiện các chức năng chuyên biệt của chúng.

Tác dụng của corticoid lên chuyển hóa protein

Một tác dụng chính của corticoid lên hệ thống chuyển hóa của cơ thể làm giảm dự trữ protein trong tất cả các tế bào của cơ thể ngoại trừ các tế bào gan.

Hệ thống thần kinh của ruột: chi phối thần kinh đường tiêu hóa

Mặc dù hệ thần kinh ruột có chức năng độc lập với hệ thần kinh ở bên ngoài, nhưng khi bị kích thích bởi hệ giao cảm và phó giao cảm có thể làm tăng hoặc giảm chức năng của ruột, điều này chúng ta sẽ thảo luận sau.

Tín hiệu nội bào sau khi receptor hormone được kích hoạt

Nhiều loại mô khác nhau có cùng loại receptor nội bào giống nhau, tuy nhiên gen được kích thích bởi các receptor ở một số mô lại khác nhau.

Đường truyền thần kinh thính giác: cơ chế thính giác trung ương

Trong trung tâm thính giác của thân não, sự kích thích thường không còn đồng bộ với tần số âm thanh trừ khi với âm thanh có tần số dưới 200 chu kỳ/giây.

Bài tiết ion bicacbonat của tuyến tụy

Khi tuyến tụy bị kích thích để bài tiết ra một lượng dịch tụy dồi dào, nồng độ bicacbonat có thể lên cao tới khoảng 145 mEq/L, gấp khoảng 5 lần nồng độ ionbicacbonat trong huyết tương.

Phân ly oxy - hemoglobin: các yếu tố thay đổi và tầm quan trọng tới sự vận chuyển ô xy

pH giảm hơn giá trị bình thường từ 7,4 xuống tới 7,2; đồ thị phân ly Oxy- hemoglobin chuyển sang phải trung bình khoảng 15 %. Ngược lại, sự gia tăng pH từ bình thường 7,4 lên tới7,6 đường cong cũng chuyển sang trái một lượng tương tự.

Cung lượng tim: chỉ số khi nghỉ ngơi và khi gắng sức

Cung lượng tim được điều chỉnh suốt cuộc đời thông qua chuyển hóa cơ bản chung của cơ thể. Vì vậy chỉ số cung lượng tim giảm biểu thị sự giảm hoạt động thể chất hay giảm khối cơ tương ứng với tuổi.

Sự phát triển của điện thế hoạt động

Yếu tố nào đó làm tăng đôi chút điện thế màng từ -90mV hướng tới mức bằng không, điện thế tăng cao sẽ gây ra việc mở một số kênh natri có cổng điện thế.

Tiêu hóa chất béo khi ăn

Bước đầu tiên trong tiêu hoá chất béo là phá vỡ tự nhiên các giọt mỡ thành kích thước nhỏ để những enzyme tiêu hoá tan trong nước có thể tác động lên bề mặt các giọt mỡ.

Khoảng các từ vật tới mắt: xác định chiều sâu

Nếu ta đã biết một người nào đó cao 6 feet, ta có thể biết được người đó cách ta bao xa thông qua kích thước ảnh của người đó trên võng mạc.

Sinh lý nội tiết tuyến thượng thận

Tuyến thượng thận gồm hai tuyến nhỏ úp trên hai thận, mỗi tuyến nặng khoảng 4g. Tuyến thượng thận gồm 2 phần riêng biệt : phần vỏ (80%) và phần tuỷ (20%). Chức năng tuỷ thượng thận, liên quan đến hoạt động hệ giao cảm.

Hệ mạch cửa dưới đồi yên của thùy trước tuyến yên

Mạch máu đi vào các xoang đầu tiên đều đi qua giường mao mạch ở phần dưới vùng dưới đồi, dòng máu sau đó chảy qua các mạch cửa dưới đồi yên rồi đổ vào các xoang ở tuyến yên trước.

Chu kỳ nội mạc tử cung và hành kinh

Vào thời gian đầu của mỗi chu kì, hầu hết nội mạc đã bị bong ra trong kinh nguyệt. Sau kinh nguyệt, chỉ còn lại một lớp nội mạc mỏng và những tế bào biểu mô còn sót lại được dính với vị trí sâu hơn của các tuyến chế tiết và lớp dưới nội mạc.

Giải phóng năng lượng cho cơ thể bằng con đường kỵ khí - Đường phân kỵ khí

Lactic acid được tổng hợp trong quá trình đường phân kỵ khí không mất đi khỏi cơ thể bởi vì khi oxy đầy đủ trở lại, lactic acid có thể chuyền về thành glucose hoặc được sử dụng chính xác để giải phóng năng lượng.

Androgen của thượng thận

Androgen thượng thận cũng gây tác dụng nhẹ ở nữ, không chỉ trước tuổi dậy thì mà còn trong suốt cuộc đời, phần lớn sự tăng trưởng của lông mu và nách ở nữ là kết quả hoạt động của các hormon này.

Các chuyển đạo trước tim (chuyển đạo ngực): các chuyển đạo điện tâm đồ

ECG của tim người khỏe mạnh như ghi lại từ sáu chuyển đạo ngực tiêu chuẩn. Vì các mặt của tim là gần với thành ngực, mỗi chuyển đạo ngực ghi lại chủ yếu là điện thế của hệ cơ tim ngay bên dưới điện cực.

Nút xoang (xoang nhĩ): hệ thống kích thích và dẫn truyền của tim

Nút xoang nhỏ, dẹt, hình dải elip chuyên biệt của cơ tim rộng khoảng 3mm, dài 15mm và dày 1mm. Nó nằm ở sau trên vách tâm nhĩ phải, ngay bên dưới và hơi gần bên chỗ mở của tĩnh mạch chủ trên.

Nút nhĩ thất: chậm dẫn truyền xung động từ nhĩ xuống thất của tim

Hệ thống dẫn truyền của nhĩ được thiết lập không cho xung động tim lan truyền từ nhĩ xuống thất quá nhanh; việc dẫn truyền chậm này cho phép tâm nhĩ tống máu xuống tâm thất để làm đầy thất trước khi tâm thất thu.

Vai trò của insulin trong chuyển đổi carbohydrate và chuyển hóa lipid

Khi nồng độ glucose máu cao, insulin được kích thích bài tiết và carbohydrate được sử dụng thay thế chất béo. Glucose dư thừa trong máu được dự trữ dưới dạng glycogen và chất béo ở gan, glycogen ở cơ.

Xác định hướng đến của âm thanh: cơ chế thính giác trung ương

Sự định hướng không gian của các tín hiệu sau đó sẽ được truyền tới vỏ não thính giác, nơi mà hướng của âm thanh được xác định bởi vị trí các tế bào thần kinh bị kích thích tối đa.

Tăng vận chuyển ô xy đến mô: CO2 và H+ làm thay đổi phân ly oxy-hemoglobin (hiệu ứng bohr)

Khi máu đi qua các mô, CO2 khuếch tán từ tế bào ở mô vào máu, sự khuếch tán này làm tăng PCO2 máu, do đó làm tăng H2CO3 máu (axit cacbonic) và nồng độ ion H+. Hiệu ứng này sẽ làm chuyển dịch đồ thị phân ly oxy- hemoglobin sang bên phải và đi xuống.

Cơ chế chung của sự co cơ

Acetylcholine hoạt động trên một khu vực cục bộ của màng sợi cơ để mở các kênh cation có “cổng acetylcholine” thông qua các phân tử protein lơ lửng trong màng.

Bài tiết chất nhầy và gastrin ở tuyến môn vị

Tế bào bài tiết một lượng nhỏ pepsinogen, như đã nói ở trên, và đặc biệt là bài tiết một lượng lớn lớp chất nhày mỏng để giúp bôi trơn thức ăn khi di chuyển, cũng như bảo vệ thành của dạ dày khỏi sự phân hủy của các enzyme.

Sinh lý nơ ron thần kinh

Thân nơ ron có chức năng dinh dưỡng cho nơ ron. Ngoài ra, thân nơ ron có thể là nơi phát sinh xung động thần kinh và cũng có thể là nơi tiếp nhận xung động thần kinh từ nơi khác truyền đến nơ ron.