Các Khớp Nối Khe (Gap Junctions) và Truyền Thông Tế Bào

Các khớp nối khe là các khớp nối truyền thông kết nối tế bào chất của các tế bào liền kề thông qua các cụm kênh, cho phép các ion và phân tử nhỏ đi trực tiếp từ tế bào này sang tế bào khác. Chúng cung cấp một con đường cho sự ghép nối điện và chuyển hóa, đồng bộ hóa hoạt động của các tế bào trong các mô như cơ tim, cơ trơn và nhiều biểu mô.

Definition

Một khớp nối khe là một khớp nối tế bào truyền thông được hình thành bởi các bán kênh (connexon) ghép đôi trong màng của các tế bào liền kề, mỗi connexon được lắp ráp từ các protein connexin, cùng nhau tạo ra một kênh chứa nước cho phép trao đổi trực tiếp các ion và phân tử nhỏ dưới khoảng một kilodalton giữa các tế bào chất.

Scope

Chủ đề này bao gồm cấu trúc của các khớp nối khe như các kênh được xây dựng từ connexin, các loại phân tử mà chúng cho phép đi qua, vai trò của chúng trong giao tiếp nội bào bằng điện và chuyển hóa, và sự điều hòa đóng mở kênh. Đây được coi là một tài liệu tham khảo và mục giáo dục, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Key concepts

• Khớp nối truyền thông
• Protein Connexin
• Connexon (bán kênh)
• Ghép nối tế bào chất trực tiếp
• Ghép nối điện
• Ghép nối chuyển hóa
• Đóng mở và điều hòa kênh
• Sóng canxi nội bào

Mechanisms

Mỗi kênh khớp nối khe được hình thành bởi sự gắn kết của hai connexon, một connexon do mỗi tế bào đóng góp, và mỗi connexon là một vòng gồm sáu tiểu đơn vị connexin bao quanh một lỗ trung tâm. Nơi nhiều kênh như vậy tập trung, chúng tạo thành một mảng cầu nối khoảng trống hẹp giữa các màng đối diện. Lỗ cho phép các ion và các phân tử hòa tan trong nước nhỏ lên đến khoảng một kilodalton đi qua—bao gồm các ion mang dòng điện và các chất truyền tin thứ cấp như canxi và inositol trisphosphate—do đó các tế bào được ghép nối chia sẻ cả tín hiệu điện và các chất chuyển hóa. Tính thấm của kênh không cố định: việc đóng mở được điều hòa bởi các yếu tố như nồng độ canxi nội bào, pH và sự phosphoryl hóa connexin, cho phép các tế bào mở hoặc đóng giao tiếp. Sự ghép nối này hỗ trợ hành vi phối hợp, bao gồm sự lan truyền của sóng canxi nội bào qua các mô.

Clinical relevance

Sự ghép nối khớp nối khe là nền tảng cho các chức năng phối hợp như sự lan truyền kích thích điện trong tim và sự đồng bộ hóa các tế bào tiết và co bóp, do đó sinh học connexin được nghiên cứu rộng rãi trong sinh lý học và bệnh lý học. Mục này mô tả cơ chế để tham khảo và giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Khớp nối truyền thông đã được công nhận trong số các yếu tố được Farquhar và Palade (1963) phân biệt và sau đó được giải quyết bằng các nghiên cứu đóng băng-phá vỡ và sinh lý học như một vị trí ghép nối trực tiếp giữa tế bào với tế bào. Việc xác định họ gen connexin đã thiết lập thành phần phân tử của các kênh và cho phép phân tích chi tiết việc đóng mở và tính thấm của chúng.

Key figures

• Daniel Goodenough
• David Paul
• Werner Loewenstein
• Juan Saez

Seminal works

• farquhar-palade-1963
• goodenough-paul-2009
• saez-2003

Frequently asked questions

Những gì đi qua một khớp nối khe?

Các ion và các phân tử hòa tan trong nước nhỏ lên đến khoảng một kilodalton, bao gồm các ion mang dòng điện và các chất truyền tin thứ cấp như canxi và inositol trisphosphate, có thể di chuyển trực tiếp giữa các tế bào được ghép nối.

Các khớp nối khe được tạo thành từ cái gì?

Chúng được xây dựng từ các protein connexin; sáu connexin tạo thành một bán kênh (connexon) trong một tế bào, và hai connexon từ các tế bào liền kề gắn kết đầu-đối-đầu để tạo ra một kênh liên tục giữa hai tế bào chất.