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