通过胞吐作用,细胞将自身合成的膜蛋白、膜脂和一些其他可溶性成分分泌到细胞质膜表面或细胞外。因此,胞吐作用是细胞功能正常发挥的基础,不仅能够将蛋白质等物质以膜泡的方式转运到细胞表面或细胞外,还对细胞的生长等有重要的支撑作用。多细胞生物体细胞通过胞吐作用分泌信号分子,作用于其他细胞,实现细胞间的通信,维持多细胞生物体整体性和生命活动的有序性。1963年,在英国伦敦举行的溶酶体座谈会上,比利时科学家C.de迪夫[注]首次使用并定义胞吞作用和胞吐作用。
胞吐作用主要有两种方式:①组成型分泌途径,是指细胞合成的蛋白质通过分泌泡连续分泌到细胞外的方式。在组成型分泌途径中,蛋白质通过内质网和高尔基体修饰、加工、分选后在高尔基体反面管网结构区域以出芽的方式形成分泌泡,分泌泡被转运到细胞质膜附近,并与细胞质膜融合,将蛋白质分泌到胞外。②可调节性分泌途径。在一些特化类型的分泌细胞中,新合成的可溶性分泌蛋白等物质经过内质网和高尔基体修饰、加工、分选后,形成分泌泡。当分泌泡到达细胞膜附近区域时并不立即与细胞膜融合,而是需要信号刺激才与细胞膜融合,将蛋白质等物质释放到细胞外。与组成型分泌不同,调节性分泌主要是响应短时间内对激素、消化酶等产物的大量分泌。例如胰腺β细胞分泌胰岛素,就需要在血糖浓度升高时产生的相应信号的刺激下才可以调节性分泌方式分泌到细胞外。许多胞内信号(包括细胞质基质中升高的游离钙离子)都能够起始调节性分泌,介导分泌泡与细胞膜融合。
胞吐作用形成的分泌泡内往往携带着可溶性蛋白等物质,但有些分泌泡内还携带着大量直径30~150纳米,具有脂双层膜结构的小泡。这些小泡往往来源于内体(endosome),通过内体膜内陷形成多泡体结构。多泡体中的小泡含有细胞特异性蛋白、脂质和核酸等物质。随着多泡体与细胞质膜的融合,这些小泡被释放到细胞外,因此,被称为外泌体(exosome)。人们发现外泌体中携带的物质能作为信号分子传递给其他细胞,从而改变其他细胞的功能。细胞之间甚至可以通过外泌体中的RNA来交换遗传物质。