第一信使

第一信使（first messenger）是指细胞信号转导过程中，来自细胞外的信号分子，它们通过与细胞膜上的受体结合，引发细胞内的生物化学反应，从而调控细胞的生理活动。第一信使通常不能直接穿透细胞膜，必须借助受体介导其作用。

1. 定义与作用

第一信使是细胞外的信号分子，其作用是启动信号转导级联反应，激活细胞膜受体，进而引发第二信使（second messenger）等细胞内信号分子的生成，最终调控转录、酶活性、离子通道状态等生理过程。

2. 第一信使的类型

第一信使种类繁多，常见的包括：

（1）激素：如肾上腺素（epinephrine）、胰岛素（insulin）、胰高血糖素（glucagon）、生长激素（growth hormone）
（2）神经递质（neurotransmitters）：如乙酰胆碱（acetylcholine）、多巴胺（dopamine）、γ-氨基丁酸（GABA）
（3）细胞因子（cytokines）：如白细胞介素（interleukins）、干扰素（interferons）
（4）生长因子（growth factors）：如表皮生长因子（EGF）、血小板源生长因子（PDGF）
（5）气体信号分子：如一氧化氮（NO）也可作为信号分子直接扩散进入细胞，但多数第一信使无法穿透膜结构

3. 信号转导机制

第一信使不能直接进入细胞，一般通过以下步骤发挥作用：

（1）与细胞膜上的特异性受体结合（如G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体等）
（2）受体构象改变，激活下游信号分子（如G蛋白、激酶等）
（3）诱导产生细胞内的第二信使（如cAMP、IP₃、Ca²⁺等）
（4）第二信使在细胞内扩散，激活多种酶类或转录因子，产生生理响应
（5）通过反馈机制调节反应终止或加强

4. 举例：肾上腺素信号通路

肾上腺素是经典的第一信使。当其与β肾上腺素能受体结合后，激活G蛋白，进而激活腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase），产生第二信使cAMP，后者启动PKA途径，调节糖原分解、心率等。

5. 第一信使与第二信使的关系

6. 生理意义

第一信使是细胞感知外部信息、完成协调调节的关键介质，是内环境稳态调控、神经-内分泌信号整合的核心环节。例如：血糖水平变化通过胰岛素（第一信使）调节肝细胞对葡萄糖的摄取和储存。

7. 相关概念

• 第二信使：如环磷酸腺苷（cAMP）、三磷酸肌醇（IP₃）、二酰甘油（DAG）、Ca²⁺

• 信号放大：一个第一信使可激活多个第二信使分子，形成级联放大

• 配体-受体结合：第一信使的专一性作用通过与特异性受体结合实现

• 细胞通信：第一信使是细胞间通信的主要方式之一

参考文献

¹ Alberts B, et al. Molecular Biology of the Cell, 6th ed. Garland Science, 2014.
² Lodish H, et al. Molecular Cell Biology, 8th ed. W.H. Freeman, 2016.
³ Stryer L. Biochemistry, 8th ed. W.H. Freeman, 2019.