11. Какой механизм эндоцитоза?

Рецепторно-опосредованный эндоцитоз. Эффективность эндоцитоза существенно увеличивается, если он опосредован мембранными рецепторами, которые связываются с молекулами поглощаемою вещества или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объ­екта - лигандами. В дальнейшем (после по­глощения вещества) комплекс рецептор-лиганд расщепляется, и рецеп­торы могут вновь возвратиться в плазмолемму.

Примером рецепторно-опосредованного взаимодействия может служить фагоцитоз лейкоцитом бактерии (смотри рисунок9). Поскольку на плазмолемме лейкоцита имеются рецепторы к иммуноглобулинам (антителам), скорость фагоцитоза резко возрастает, если поверхность бакте­рии покрыта антителами (опсонинами).

Окаймленные пузырьки и ямки. Рецепторы макромолекул в плазмолемме ,перемещаясь латерально по клеточной поверхности, могут, связывая свои лиганды, накапливаться в области формирующихся эндоцитозных ямок. Очень часто вокруг таких ямок и образующихся из них пузырьков со стороны цитоплазмы собирается оболочка из белка клатрина. В покрытых клатриновой оболочкой (окаймленных) ямках рецепторные белки мембраны вытесняют все остальные; таким образом, ямки действуют как приспособления для накопления и сортировки молекул. Этим механизмом достигается и значительная экономия в ходе процесса эндоцитоза: для поглощения определенного количества моле­кул лиганда требуется значительно меньше пузырьков, чем было бы в случае диффузного распределения комплексов рецептор-лиганд.

Окаймленная ямка достигает своего максимального размера (около 0,3 мкм) в течение 1 мин и превращается в окаймленный пузырек. Его содержимое может подвергаться процессингу лишь после того, как через несколько секунд он утратит клатриновую оболочку. Если она сохраняется, то пузырек не способен сливаться с другими структурами (аналогичными пузырьками, лизосомами), и его содержимое остается неизмененным. Окаймленные эндоцитозные пузырьки транспортируют имму­ноглобулины, белки желточных включений (в цитоплазму овоцитов), факторы роста, липопротеины низкой плотности (ЛНП). Некоторые транспортные мембранные пузырьки в цитоплазме окружены неклатриновой белковой оболочкой.

Рисунок 2.5 – Рецепторно-опосредованный эндоцитоз: ПЛ – плазмолемма; Л – лиганд, Р – рецепторы; ОЯ – окаймленная ямка; ОП – окаймленный пузырек; КО – клатриновая оболочка.

1. Что может происходить при нарушении эндоцитоза?

Нарушение транспорта ЛНП приводит к наследственному заболеванию - семейной гиперхолестеринемии – вызванной отсутствием или наличием дефектных рецепторов ЛНП, не способных связывать лиганд или накапливаться в окаймленных ям­ках. При этом поглощение клетками холестерина, поступающего с ЛНП, ослаблено, а его уровни в крови резко повышены, вызывая быс­трое развитие атеросклероза и смерть больных в молодом возрасте от ишемической болезни сердца.

12. Какой механизм экзоцитоза?

Экзоцитоз – процесс, обратный эндоцитозу, при котором мембранные экзоцитозные пузырьки приближаются к плазмолемме и сливаются с ней своей мембраной, которая встраивается в плазмолемму. При этом содержимое пузырьков (продукты собственного синтеза клетки или транспортируемые ею молекулы, непереваренные или вредные вещества и др.) выделяется во внеклеточное пространство.

Судьба выделяемых экзоцитозом синтезированных клеткой молекул неодинакова: 1) прикрепляясь к клеточной поверхности, они могут ста­новиться периферическими белками (например, антигенами);

2) они мо­гут войти в состав межклеточного вещества (например, коллаген и гликозаминогликаны;

3) попадая во внеклеточную жидкость, они мо­гут выполнять роль сигнальных молекул (гормоны, цитокины).

Рисунок 2.6 – Эндоцитоз (1) и экзоцигоз (2). ВКП - внеклеточное пространство. ПЛ - плазмолемма. ЭНП - эндоцитозный пузырек. ЭКП - экзоцитозный пузырек. ФГБ - фузогенные белки.

Трансцитоз - процесс, характерный для некоторых типов клеток, объединяющий признаки эндоцитоза и экзоцитоза. На одной поверхности клетки форми­руется эндоцитозный пузырек, который переносится к противополож­ной поверхности клетки и, становясь экзоцитозным пузырьком, выделя­ет свое содержимое во внеклеточное пространство. Процессы трансцитоза протекают очень активно в цитоплазме плоских клеток, выстилающих сосуды (эндотелиоцитах), особенно в капиллярах. В этих клетках пузырьки, сливаясь, могут образовывать временные трансцеллюлярные каналы, через которые транспортируются водорастворимые молекулы.

Ход образования эндоцитозных пузырьков опосредуется особыми фузогенными мембранными белками, которые концентрируются в участках инвагинации плазмолеммы. Эти же белки при экзоцитозе способствуют слиянию мембраны пузырька с плазмолеммой. Важную роль в процессах эндоцитоза и экзоцитоза выполняют элементы цитоскелета, в частности микрофиламенты и микротрубочки.