Zellkontakte Basalmembran Orsolya Kántor Institut für Anatomie, Histologie und Embryologie...

Zellkontakte

Basalmembran

Orsolya Kántor

Institut für Anatomie, Histologie und Embryologie

Semmelweis UniversitätBudapest

2011

Zelladhäsion

Die Fähigkeit, daß Zellen anderen Zellen oder extrazellulärer Matrix (vorübergehend

oder dauerhaft) spezifisch anhaften.

•Zell-Zelladhäsion

•Zell-Matrix Adhäsion

Rolle in:

•Entstehung mehrzellige Organismen, Organe, Gewebe

•Entwicklung: Entstehung, Umorganistaion von Zellverbänden, Zellverbindungen

(Neuron-Muskel, Neuron-Neuron)

•Ausgebildeten Organismen: z. B. Aufrechterhaltung von dauerhaften Zellverbänden

•Auch Signaltransduktion!

isolierte Gehirnzellen

Trypsin-Dissoziation

isolierte Lungenzellen

Trypsin-Dissoziation

Mischung der beiden Zelltypen

Reaggregation

Ein einfaches Experiment...

Wie erkennen die ähnliche Zellen einander?

Spezielle Moleküle der

Zelloberfläche spielen dabei eine

Rolle

AdhäsionsmoleküleMeistens integrale Membranporteine

Zell-Zellverbindungen (cell adhesion molecules, CAM)

Zell-Matrixverbindungen (substrat adhesion molecules, SAM)

Bindungstellen für eine CAM: gleiche → homophile Bindung

andere CAM → heterophile Bindung

Ca2+-abhängige Adhäsionsmoleküle:

•Cadherine (CAM)

•Selektine (CAM)

•Integrine (SAM)

Ca2+-unabhängige Adhäsionsmoleküle:

•Adhäsionsmoleküle der Immunglobulin-

Superfamilie (CAM, wird auch CAM genannt!)

„Kitt”-Proteine: •in ECM! •Bindungstellen für ECM und für Zellen•z. B. Fibronektin, Laminin, Tenascin

CadherineCa2+-abhängig

Starke Bindung

Domäne

•1 intrazellulär → durch Linkerproteine (z. B. Catenin)

Verbindung ans Zytoskelett

•1 transmembran

•5 extrazellulär: 1: Bindung an Cadherin

2-5: Ca2+

Viele Subgruppen: eine Zelle: mehrere Cadherine → Spezifizität!

•Klassische Cadherine: E-Cadherin (epithelial, Morula)

P-Cadherin (plazental, Herz, Lunge, Darm)

M-Cadherin (Muskel)

R-Cadherin (Retina)

VE-Cadherin (vascular endothelial) u. s. w.

•Nicht klassische Cadherine: Desmocollin, Desmoglein

Klinik: Pemphigus vulgaris

Intraepitheliale Blasenbindung

Ursache: Autoantikörper gegen

Desmoglein → Desmosome werden

aufgelöst

Selektine Ca2+-abhängig

Domäne:

•Lektin-Domän: bindet an Glykolipide, Glykoproteine

anderer Zellen (schwache, heterophile Bindung)

•EGF-ähnliche Domän

Gruppen: P (platelet), E (endothel), L (leukocyte)

Rolle: Adhäsion von weißer Blutzellen an Gefäßwand,

Durchwanderung, Lymphozyten Rezirkulation,

Entzündung, Tumormetastatisierung!

Mutation: schwere, rückkehrende Infektionen

Endothelzelle

Leukozyt

Schweben Rollen Adhäsion Extravasation

Invasion

Selektine Integrine

Adhäsionsmoleküle der Immunglobulin-Superfamilie

Ca2+-unabhängig

Feinabstimmung der adhäsiven Wechselwirkungen

Domäne: immunglobulin-ähnlich

Mitglieder: N-CAM (neural) ← alternatives Spleißen

V-CAM (vaskulär)

I-CAM (interzellulär)

(andere: CD4, CD8, T-Zelle Rezeptor,

MHC 1 und 2 → Immunantwort)

N-CAM: kann glykosiliert werden (Sialsäure) → neg.

Ladungen → kann sogar gegen Adhäsion wirken!homophil heterophil

Integrine

Ca2+

•Ca2+-abhängig

•α+β Untereinheiten, heterotypische Bindung

•Bindungsstellen: extrazellulär: Laminin, Fibronectin

intrazellulär: Vinkulin, α-Aktinin, Talin →

Zytoskelett

•Zell-Matrix Verbindung, auch

Reaktion auf intrazelluläre Signale → Änderung

der Zell-Matrix Verbindung

• Reaktion auf extrazelluläre Signale →

Einschaltung intrazellulärer Signalwege

•Integrin vermittelte Kontakte können durch Disintegrine

abgebaut werden

Manche Integrine binden an Zellen:

LFA1: an Leukozyten, bindet an Endothelzellen

Mac1: an Makrophagen, Rolle in Entzündung

Matrix bindende Proteine – Fibronektin,

LamininBindungsstellen für

•Zelle (an Integrine)

•ECM

Verankerung von Zellen zu

Lamina basalis, ECM

Brückenbildung zwischen

Zellen und ECM

Zellkontakte

•Mechanische Verbindungen (Verankerungsjunctionen, Adhäsionskontakte): z. B.

Zonula adherens, Desmosomen, Hemidesmosomen

•Verschlusskontakte (Barrierkontakte): Tight junction

•Kommunikationskontakte: Gap junction, elektrische Synapse

•(Signalübermittelnde Kontakte)

Mechanische Zellverbindungen

Bestandteile:

•Adhäsionsmoleküle

CAM → an Zellen

SAM → an ECM

•Adaptorproteine → Plaque

•Moleküle des Zytoskeletts

Mikrofilamenten → schwache Verbindung

Intermediär Filamenten → starke Verbindung

Form:

•Gürtel: Zonula

•Band: Fascia

•Fleck: Macula

•Punkt: Punctum

Adhäsionskontakte mit Aktinfilamenten Zwischen Zellen:Zonula/Fascia/Punctum adherens

Zur ECM:Fokalkontakt = AdhäsionsplaqueReversibel, dynamisch!

SAM= Integrin → Fibronectin (ECM)Adaptorproteine: Talin (hier: grün), Aktinin, VinkulinZytoskelett: Aktin (hier: rot)

•Verankerung von z. B. Fibroblasten•Lösen von Fokalkontakten: amöboide Bewegung

Zonula adherens – Rolle bei Entwicklung

Wichtige Rolle bei Morphogenese!

z. B. Neurulation

Adhäsionskontakte mit intermediären Filamenten

Zwischen Zellen:Macula adherens (Desmosom)

Zur ECM:Hemidesmosom

Verschlusskontakt – Zonula occludens•Meistens in Epithelien

•Keine Beteiligung des Zytoskeletts

•Gürtelförmig im apikalen Bereich →

Verschlussleisten

TEM

Gefrierbruch

Zonula occludens - Funktionen

•Mechanische Abdichtung (nicht unbedingt vollständig: Wasser, Ione)

•Verhinderung der Diffusion der Membranproteine → Polarität der Zelle: apikales,

basolaterales Kompartiment

•Ggf. auch elektrische Abdichtung

Haftkomplex

Kommunikationskontakte – Gap junction (Macula communicans, Nexus)

Gapjunction

TEM Gefrierbruch •In vielen Zelltypen

•2-4 nm Spalt

•6 Connexine= 1 Connexon

•2 Connexone = 1 Kanal

•< 1000 Da: durchlässig →

elektrische und

metabolische Verkopplung!

Ermöglicht, daß benachtbarte Zellen als eine funktionelle

Einheit arbeiten (Herzmuskulatur, glatte Muskulatur).

BasalmembranMembrana basalis = Lamina basalis + Lamina fibroreticularis50-150 nmLamina rara: Lamininteile, Integrine, Kollagen XVIILamina densa: Kollagen IV, Laminin, Nidogen, PerlecanLamina fibroreticularis: Kollagen III, VI, VII, FibrillinEpithelzellen aber auch glatte Muskelzellen, Adipozyten, Gliazellen

Funktionen:•mechanisch: Trennung, Verankerung•Integrine →Signalaufnahme aus ECM•Filter: Niere

PAS HE-Extremfall

MB

Danke für die Aufmerksamkeit!

•Welsch: Histologie, Urban-Fischer, 2010

•Alberts: Lehrbuch der molekularen Zellbiologie, 2005

•Benninghoff: Anatomie, Urban-Fischer, 2003

•Lüllmann-Rauch: Histologie, Thieme, 2006

•Röhlich: Szövettan, Semmelweis Kiadó, 2006

•Folien von Prof. Pál Röhlich