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体内細胞の勉強
引用：岩波新書「細胞紳士録」藤田恒夫、牛木辰男 著
講談社 「新 細胞を読む」山科正平 著
PDBj入門 https://numon.pdbj.org/
wikipedia
https://www.rcsb.org
白血球とリンパ球の違いがわからなかったのをきっかけに、自分の体で働いている細胞のことを勉強したくなった。
目 次
2025.1.3
2025.1.1
2024.12.11
2024.12.8
2024.12.7
2024.11.29
2024.11.25
2024.11.21
2024.6.17
2025.1.3
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昨日の箱根駅伝往路は2位中央大学を5区の山登りで青山学院大学が抜き去って優勝し、今日の復路は青山が6区を区間新でさらに引き離した。
7区で中央大学は洛南高校出身の駒澤大学の先輩に追い越されて3位になった。
駒澤大学は7区で青山に1分40秒差にせまったが、少しづつ離されている。
元旦のニューイヤー駅伝は2位のHONDAを旭化成が残り500mで抜き去って優勝した。
今日の復路は、青山が優勝した。2位は駒澤、3位は国学院。
昨年11月末から虫刺されのような腫れが手足に数か所広がり、近くの皮膚科のある医院にいって、軟膏の処方をもらった。
ペタメタゾン吉草酸エステル・ゲンタマイシン硫酸塩軟膏
なかなか治らず、引き続き、ペタメタゾン酪酸エステルプロピオン酸を処方された。
こちらで快方に向かった。
ペタメタゾン吉草酸エステルは合成副腎皮質ホルモン剤。
副腎皮質ホルモンは、副腎皮質内でコレステロールから合成される。
副腎皮質ホルモンは副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)により分泌・調節されている。調節の経路は、視床下部から副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)が分泌され、脳下垂体前葉から副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)が分泌され、副腎で副腎皮質ホルモンが分泌されるといった順序である。
副腎皮質ホルモンと同等の効果がある合成薬は、脳腫瘍から皮膚病までさまざまな病気の治療に使用されている。デキサメサゾンとその誘導体は、ほぼ純粋な糖質コルチコイドで、一方プレドニゾンとその誘導体は、糖質コルチコイドとしての作用と鉱質コルチコイドとしての少しの作用とを持つ。
糖質コルチコイドは、リガンドの結合により活性化される核内受容体の一種である細胞質の糖質コルチコイド受容体に結合する。ホルモンが受容体に結合すると、新たに形成された複合体が細胞核内に移動し、標的遺伝子のプロモーター領域にある糖質コルチコイド応答因子に結合して、遺伝子の発現を制御することになる。
2025.1.1
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高倉町カフェでランチしていたとき読んだ日経の記事に、セレンがヒトの必須元素であると書いてあった。
セレン34は、酸素8や硫黄16と同じ最外殻電子数/最外殻電子枠が4/6の元素だ。
安定なのは、74Se、76Se、77Se、78Se、80Seで、80Seが存在比49.61%。
cysteineの硫黄がセレンに置き換えられていて、selenocysteineというアミノ酸としてSelenoproteinというタンパク質に組み込まれる。
selenocysteineは21番目の必須アミノ酸とも言われている。
selenoproteinは、真核細胞、細菌、古細菌に存在しているが、植物や菌類にはない。
ということは、植物や菌類が発生したあとで真核細胞、細菌、古細菌の共通祖先でDNAに記録されたと考えられる。
ヒトのselenoproteinPは10個のselenocysteineを含んでいる。
通常の生物では翻訳に使用されるアミノ酸20種類に対し、それぞれ対応するアミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)をもっている。
3塩基のコドンと1アミノ酸の対応づけが行われる場はリボソームであっても、実際にコドンとアミノ酸の対応関係を示す遺伝暗号はaaRSの特異性にもとづいて規定される。
システイン（cysteine、2-アミノ-3-スルファニルプロピオン酸）はアミノ酸の1種である。略号はCやCys。天然にはL-システインとして、食品中タンパク質に含まれるが、ヒトでは必須アミノ酸ではなくメチオニンから生合成される。
シスチン(cystine)は二つのcysteineが硫黄で結合していて、皮膚や角や毛と同様に卵や乳製品や全粒穀物のような多くの食品に含まれている。
特にケラチンに多く含まれており、人間の頭髪に対する質量比は約10.14%になる。
通常の蛋白質での含量は少ないが、その高次構造を決める上で重要な部分である。
また、シスチンは、生物の体内で、酸化還元反応と物理的結合による蛋白質構造の維持という2つの役割を果たしてい
By using a selenium atom instead of sulfur, thioredoxin reductase improves its rate of catalysis by 100 times, and formate dehydrogenases act 300 times faster.
セレノシステイン（Sec：システインの硫黄がSeに置き換わったアミノ酸）という形でタンパク質中に存在する．
Secは，翻訳されうる21番目のアミノ酸であり，終止コドンの一つUGAでコードされ，ユニークな機構により生合成される.
血漿中に存在する主要なセレノプロテインであるセレノプロテインP（以下，SeP）は，存在する血漿（plasma）にちなんで名づけられた．
SePは，肝臓で主に産生され，血漿中に分泌された後，各組織にSeを運搬する重要な生理機能を持つ.
代表的なセレノプロテインであるGPxは，GSHなどの還元剤存在下において，過酸化水素やPL-OOHなどさまざまなヒドロペルオキシドを還元無毒化する．
細胞の生存維持・増殖にSeは必須であり，通常の血清を含む培地では血清に含まれるSeがSe源となっている．
血清中に存在するセレノプロテインとしては，SePと細胞外型GPx（GPx3）が存在し，それぞれ血清Seの50％および20％を占める．
残りの30％は，アルブミンなどに結合するSeと考えられている.
SePノックアウト（KO）マウスを用いた解析では，脳や精巣内のSeが低下し，精子形成不全がみられることから，これらの臓器への優先的なSe運搬作用がSePの重要な生理機能と考えられる．
2024.12.11
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１２．アクチンとミオシン及びタイチン
【アクチン】
細胞の複合超構造（形状および内部構造）および細胞の動きは、主としてアクチン線維（actin filament）により支えられている。
交差しもつれ合ったアクチン線維は、動物細胞、植物細胞、菌類細胞の細胞質を満たし、細胞の形状を維持し組織の骨格を作る「細胞骨格」（cytoskeleton）を形作っている。
強く束ねられたアクチン線維は、細胞表面から構造を押し出してできた強固な骨格を作っている。
アメーバが這って移動する際に使う擬足（pseudopod）や、腸細胞にある指のような構造で腸管内に向かって伸び栄養分を吸収している微絨毛（microvilli）などがその例として挙げられる。
アクチンはミオシン（myosin）が登る「はしご」も作っている。
標準的な細胞では含まれるタンパク質の5%、筋肉細胞のように特殊な場合では含まれるタンパク質の5分の1がアクチンで占められている。
アクチンの動的な性質は、各アクチン単量体に結合するATP分子によって制御されている。
ATPの状態はアクチン線維の安定性を左右している。
通常、遊離状態のアクチンはATP分子を捕らえて強く結合しており、線維を成長させる。そして線維に付加されるとATPは分解されてADPになり、アクチンは少し形が変化する。
このADPが結合した新たな型は、線維中ではあまり安定ではなく、より簡単に分離する。
この振る舞いにより生じる珍しい結果の一つが「トレッドミル現象」（treadmilling）である。
アクチン線維は絶えず一方の末端部分で新たな部分を作り出しており、そこでは新たなアクチン-ATP複合体が線維との間に強い結合を作っている。
一方これと同時に逆の末端では少しずつ解体が行われており、こちらではアクチン-ADP複合体が線維と作る結合は弱められている。
この方法によって構造全体としては細胞内をゆっくり歩むことになり、長くも短くもならないのである。
【ミオシン】
それぞれのミオシンはごく小さな分子の動きをするに過ぎない。
野球のボールを持ち上げる力を得るには約2兆個のミオシン分子が必要である。
私たちの上腕二頭筋はこの100万倍のミオシンを持っている。
ミオシンが結合して、尾も全て含めて強固に集まり、大きな「太い線維」となる。
太い線維からミオシンの頭部が多数伸びて、アクチン（actin）線維へと到達し、太い線維は一つになってこの通路を上っていく。
【タイチン】
タイチン（titin）は私たちの体内では最も大きな鎖を持つタンパク質で、34,000個以上のアミノ酸でできている。
この巨大なタンパク質は筋肉の中で大きな輪ゴムのように働く。
一端はアクチン（actin）フィラメントでできたZ帯の一端に付加され、もう一方の端は、より太いミオシン（myosin）フィラメントでできたM線に付加される。
この2つの間にあるタイチンは伸びたり縮んだりする弾力のある構成部品が多数集まって構成されており、筋肉収縮の際に収縮装置全体を適切な形に保っている。
伸びたあと、元に戻るゴムのような役割をしていると考えられる。
2024.12.8
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１１．赤血球
赤血球は酸素と二酸化炭素を運搬するヘモグロビンを担う核なし細胞。
赤血球は骨髄で白血球と共通の幹細胞からつくられる。
赤芽球という段階になった状態のものを数十個マクロファージが育て、生育の悪いものはマクロファージに食べられる。
赤血球の中くぼみの形は繊維状のたんぱく質が裏側から支えている。
魚、蛙、鳥類までは核を持っているが、哺乳類は生後核を失う。
１２．下垂体前葉細胞
脳の下面に豆粒大の下垂体がある。
前半分は数種類の内分泌細胞の集合で、下垂体前葉という。
胎生期に口腔の天井の上皮が落ち込んで、間脳から下りてくる神経組織と融合して下垂体になる。
前葉細胞は十数個の集団をつくり、星状の細胞で束ねられている。
この細胞はアストロサイトと共通の性質をもつ。
甲状腺、副腎皮質、性腺に対する刺激ホルモンを分泌する。
2024.12.7
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１０．線毛細胞
気管や気管支の内腔面に、細く長い綿毛を波打つようにそよがせている綿毛細胞は、細胞一個に200から300本の綿毛が伸びている。
綿毛の芯には、中心部に二本の中心細管が走り、その周りを二本一組に周辺細管が9組取り巻いている。
周辺細管の一方にはダイニンが貼りつき、ダイニンの頭はもう一方の周辺細管にくっついていている。ダイニンにATPが着くと頭が滑り出して周辺細管が曲がり、綿毛の運動がおこる。
綿毛の根元には基底小体があり、綿毛が抜けないように固定している。
基底小体から微細管が伸び出して綿毛がつくられる。
気管や気管支の綿毛細胞の綿毛は、咽頭に向かって波打っている。
気管や気管支から肺に吸い込まれた塵は粘液にとらわれ、綿毛の運動によって排出される。
１１．グリア細胞
グリア細胞はニューロンを取り巻いていて、その数はニューロンの10倍もある。
グリア細胞には、アストロサイト、オリゴデンドロサイト、ミクログリアがある。
アストロサイトは血管からグルコースを取り込み、ピルビン酸などのエネルギー代謝物をニューロンに供給している。
また、シナプス間隙に放出された伝達物質のグルタミン酸を回収する。
さらに、神経栄養因子のセリンを合成してニューロンに供給している。
１２．シュワン細胞
シュワン細胞は神経線維の周りに細胞膜を何層にも巻き付けて髄鞘をつくっている。
となりあう髄鞘の間には絶縁的なランヴィエの絞輪ができていて、電気的な興奮はこの部分を跳躍して進む。
また、シュワン細胞は神経成長因子やサイトカインをつくって軸索の伸長を促す。
2024.11.29
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８．周皮細胞
毛細血管は一層の内皮細胞からできている。
その外側に樹枝状の突起を伸ばしてまつわりついているのが周皮細胞。
動脈の平滑筋細胞が移行して周皮細胞になるので、アクチンとミオシンをもつ。
毛細血管を収縮させて血液の供給を調節しているという説がある。
９．心臓の筋細胞
心房がドキッと打つと、少し遅れて心室がドキッと打つ。
心房の下面に細い筋繊維のかたまり「房室結節」があり、この結節の一端に心房筋繊維が流れ込み、他端は細い茎のように伸びて心室の上面に達する。
2024.11.25
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７．肝細胞
肝細胞は隣り合う細胞と密に接合して、肝細胞板というシートを構成している。
シートは太い毛細血管をはさんでいて、血管を流れる赤血球が古くなると血管壁に棲む細胞に食されて肝細胞に送られ、胆汁となって毛細胆管に分泌される。
毛細胆管は次第にまとまり、胆管となって肝臓から出て、十二指腸に胆汁を分泌する。
また、消化管から取り込んだ糖分をグリコーゲンとして貯蔵する。
ほかに、アルブミンなどのタンパク質を産生する。
肝細胞の滑面小胞体の膜には、チトクロームP450という鉄を含んだタンパク質があり、この酸化還元反応を利用して有害な薬物を酸化して無害にする。
８．骨細胞
骨は、大量のコラーゲン繊維のすき間を均質な有機物で埋め、大量のカルシウム塩を沈着してできている。
この材質で薄い板（層板）をつくり、血管が通っている中心管のまわりに、バウムクーヘンのように巻きついている。
層板には、点々と洞穴がうがたれていて、その中にかつて骨芽細胞だった骨細胞がひそんでいる。
生まれたばかりの骨芽細胞は細長い細胞で、細胞質には粗面小胞体が充満して、タンパク質の合成が活発に行われ、膠原繊維と特殊な糖タンパクを分泌している。
骨芽細胞から伸び出た小突起が破片となってこぼれ落ち、これが結晶核となってヒドロキシアバタイトというリン酸カルシウムの結晶が拡大していく。
骨芽細胞は、周囲に石灰沈着のない層をもち、外界の刺激や血液のカルシウム濃度に応じて、この層を増減させ、カルシウムを汲みだしたり戻したしている。
骨芽細胞は成長中の小さな骨の表面にとりつき、繊維と気質で層板を塗り重ねて巨大な骨を作り上げる。
一枚の層板をつくると、自身をその中に塗り込む。外から見ると洞穴のなかにいるように見える。
2024.11.21
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３．心房筋細胞
心臓の筋肉は骨格筋と同じ横紋をもち、アクチンとミオシンの滑り込みで収縮する。
細胞が竹の節のように途切れて、枝分かれもしている。
心室の筋は収縮するが、心房の筋は収縮するほかにホルモンを出す。
このANP(atrial natriuretic peptide)というホルモンは、ナトリウムを尿に出す利尿作用があり、心房内圧の上昇や血液量の増加によって心房筋が伸展すると放出される。
４．水晶体の細胞
水晶体は水晶体線維という細胞が、タマネギのように層状に重なっている。
水晶体線維は扁平な角ばった板のようになっていて、側面にいぼのような突起やくぼみがたくさんあり、この突起とくぼみが結合してはがれない構造になっている。
水晶体は表面で分裂と増殖をつづけ、古い細胞は中に埋まって行く。
中心部には胎児期以来つくられた細胞が閉じ込められているので、年とともに硬くなり、水晶体の弾性が低下して老眼となる。
細胞内の化学組成が変化したりすると、透明度が落ちて繊維の配列が乱れて水晶体が白く濁り、白内障になる。
５．内皮細胞
血管の内面を覆っている内皮細胞は、中央の核のある部分がもりあがり、辺縁にはひだが伸びていて、となりの細胞と結合している。
細胞内に小胞があり、その一部は細胞膜にくっついていて、内皮の内と外を連絡する通路になっている。
血管は内膜、中膜、外膜の三重構造になっている。
内膜が内皮細胞。
血管が末梢に近づくと、次第に細くなり、中膜や外膜が消えていき、内皮細胞だけになる。
その周囲を膠原線維が取り囲んでいる。
直径は数μｍで、１、２個の赤血球がぎりぎりすり抜ける。
６．ニューロン
明瞭な核小体のある核が中央にあり、無数のミトコンドリアと、その間を粗面小胞体が埋めていて、たくさんのゴルジ体が散らばっている。
神経細胞からは樹状突起と軸索突起が伸びている。
樹状突起が電気信号の入力部で、軸索突起が出力部。
大脳皮質だけでニューロンが140億個もあるという。
軸索突起の内部は、直径が10nmのニューロフィラメントと直径が25nmの微小管が長軸方向にある。
ニューロフィラメントは軸索の構造を形成している。
微小管にはキネシンがくっついていて、順方向にミトコンドリアとアセチルコリンの入った小胞を一日に20〜50cmの速度で輸送している。
逆方向にはダイニンが空になった小胞を一日に10〜30cmの速度で輸送している。
軸索の最末端はシナプスという構造になっていて、放出されたアセチルコリンは細胞の受容体に結合し、細胞に興奮が伝わる。
つまり、アセチルコリンは常に最末端に貯蔵されているが、これを放出させるにはシナプスまで電気信号が届く必要がある。
その仕組みは、ミエリンにある。
軸索の周りをバウムクーヘンのように取り巻くシュワン細胞があって、このバウムクーヘンのような構造をミエリンという。
ミエリンを介して、電気信号はとびとびに毎秒数m〜120mの速度で伝導する。
2024.6.17
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１．白血球とリンパ球
白血球は骨髄で生まれる。
細胞内に顆粒のある顆粒球と、ない無顆粒球に大別される。
顆粒球は白血球の約70％を占め、好中球、好酸球、好塩基球に分類され、好中球が65％を占める。
好中球は血管の中に潜り込み、やがて、毛細血管から抜け出て組織間質に出て、外敵に遭遇すると、細胞内に取り込み、分解酵素で分解して死に、膿となる。
好酸球は寄生虫などの大型の感染源と戦う。
好塩基球は局所の血管を拡張させる物質を含む。
無顆粒球の代表はリンパ球で、白血球の約30％を占める。
リンパ球はB細胞とT細胞に区分され、T細胞はさらに三種類に区分される。
B細胞は、抗原の刺激に会うと、γグロブリンという抗体タンパクを産生して、分裂能も高まり、形質細胞として結合組織の中にいる。
T細胞はB細胞の抗体産生を補佐したり、抑制したり、標的細胞を直接破壊したりする。
B細胞やT細胞よりも大きいナチュラルキラー細胞があり、がん細胞やウィルスの撲滅に一役買っている。
２．内皮細胞
成人の血管の全長は地球の2周半とも言われている。
内皮細胞は、中央の核のある部分が盛り上がり、端はひだが伸びていて、このひだの部分で隣の細胞と結合している。
内皮細胞の壁を物質が突き抜けるには、細胞の小胞をトンネルとする場合と、細胞内に無数に空いた窓をくぐる場合がある。
内皮細胞から分泌される物質として、血管平滑筋を収縮させるエンドセリンと、弛緩させる一酸化窒素がある。
また、血小板の接着を抑えるプロスタサイクリンや、白血球の接着にかかわるセレクチンを分泌する。
はじめに