細胞間的訊息傳遞 Cell-cell communication

人體是由許多不同的細胞所構成，個別的細胞知道現在應該做甚麼，關係到全身的正常生理。人體細胞與細胞的溝通方式主要是透過信使(messengers)與專一接受體(specific receptors)；少數則可利用直接接觸，包括細胞表面抗原與淋巴球細胞膜抗體的結合、相鄰細胞的各式黏連(adhesions)、及細胞間的縫隙連接(gap junction)等。

人體細胞利用信使溝通的方式，首先是由某細胞釋出第一信使(primary messengers)，經由體液傳送，鍵結到另一細胞的專一接受體後，產生一定的生理反應。內分泌系統(endocrine)的激素(hormones)及神經細胞分泌的神經傳訊者(neurotransmitters)，主要就是透過此一方式，將訊息經由血流或神經末梢的聯會(synapses)傳遞到全身作用細胞。

細胞可釋出的第一信使可分為親脂性、親水性、與氣體分子三大類：
一、親水性(hydrophilic)分子：主要指的是胺基酸及蛋白質類，因為無法穿透細胞膜(細胞膜主要為親脂性的磷脂質)，因此只能鍵結到細胞膜上的接受體，還必須透過第二信使(second messengers)將訊息傳遞到細胞內部其他蛋白質(大多是蛋白酶)，才能引起細胞內的反應。
二、親脂性(lipophilic或hydrophobic)分子：主要指的是脂肪酸、胺基酸衍生物、及類固醇類，因為可以穿透細胞膜，大多直接接合到細胞內的接受體，引起細胞內的反應。
三、氣體(gases)分子：主要指的是一氧化氮(nitric oxide)，因為分子小，可穿透細胞膜，所以直接結合到細胞內的接受體，引起細胞內的反應。(Louis J. Ignarro、Ferid Murad、及Robert F. Furchgott 因為發現一氧化氮可做為信使，獲得1998年諾貝爾獎)

細胞的接受體皆為蛋白質所構成，在藥理學上可與接受器接合的化學分子稱為配體(ligands)；可刺激接受體功能的配體稱為興奮劑(agonists)，可抑制接受體功能的配體稱為抑制劑(antagonists)，目前醫界的許多藥物都是某特定接受體的興奮劑或抑制劑(佔藥物的大部分)。其實人體細胞的某些接受體，還可接受外在訊息包括光、壓力、牽扯等等。一般接受體因其所在位置可分為胞膜受體與胞內受體兩大類：
一、細胞膜接受體(membrane receptors)：依其型式可分為
1. G蛋白耦合接受體(G protein-coupled receptors)：為一特殊結構之接受體，具有七個穿越細胞膜的區域，又稱蛇狀受體(serpentine receptors)。一般當此類受體被刺激後，首先會活化受體周邊之G蛋白(共有三個次單位)，接著G蛋白的次單位(subunit)會進一步興奮或抑制周遭之特定蛋白酶或離子通道。
2. 酵素連結接受體(enzyme-linked receptors)：接受體本身的一部分為蛋白酶，當被刺激時酶活性會被開啟。已知的接受體蛋白酶，包括酪氨酸蛋白激酶(tyrosine protein kinase)、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinase)、鳥苷酸環化酶(guanylyl cyclase)等。
3. 離子通道性受體(ionotropic receptors)：接受體本身就是一種離子通道，當被刺激時，離子通道會被開啟。已知的接受體離子通道，包括鈉離子、鉀離子、鈣離子、氯離子通道等。
二、細胞內接受體(intracellular receptors)：可分為
1. 胞核接受體(nuclear receptors)：可位於細胞質或細胞核內，大多為一種轉錄因子(transcription factor)，受刺激後可鍵結到細胞核內特定的基因，最終影響蛋白質的生成。(近年發現胞膜接受體亦可間接影響基因)
2. G蛋白耦合接受體(G protein-coupled receptors)
3. 離子通道性受體(ionotropic receptors)

第二信使亦可分為三大類：
一、親水性分子：主要包括環單磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate；cAMP)、環單磷酸鳥苷(cyclic guanosine monophosphate；cGMP)、三磷酸肌醇(inositol triphosphate)、及鈣離子(calcium ions)等。(Earl Wilbur Sutherland, Jr.因為發現第二信使cAMP，獲得1971年諾貝爾獎)
二、親脂性分子：主要包括雙酸甘油酯(diacylglycerol)及磷脂醯肌醇(phosphatidylinositol)等。
三、氣體分子：主要包括一氧化氮(nitric oxide)及一氧化碳(carbon monoxide)等。

典型的接受體分類可參考下列網址：
http://www.mc.uky.edu/Pharmacology/instruction/decor/mp/receptors%20for%204%20receptor%20types%20copy.jpg

典型G蛋白的作用可參考下列網址：
http://www.sigmaaldrich.com/etc/medialib/life-science/cell-signaling-and/migratecellsignal1/G_protein.Par.0001.Image.492.gif

典型環單磷酸腺苷的產生與作用可參考下列網址：
http://kph12.myweb.uga.edu/11_12cAMP.jpg

典型一氧化氮的產生與作用可參考下列網址：
http://www.cvphysiology.com/Blood%20Flow/BF011%20-%20nitric%20oxide.gif

胞膜接受體影響基因的方式可參考下列網址：
http://www.nature.com/nrm/posters/signalling/images/green_image.jpg