18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)? an der Medizinische Hochschule Hannover

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Allgemein

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Gemeinsames molekulares Bauprinzip

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Adhäsionskontakte

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Molekularer Bau & Ultrastruktur der Adhäsionskontakte

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Zonula adhaerens

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Plaqueproteine der zonula adhaerens

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Vorkommen - zonula adhaerens

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Zonula adhaerens - Abschließend

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Desmosomen (Marcula adhaerentes)

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Plaqueproteine der Desmosomen

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Desmosomen - Vorkommen

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Zell-Matrix-Kontakte

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18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Allgemein
Zellkontakte lassen sich funktionell in 4 Kategorien aufteilen:
  • Adhäsionskontakte 
-> mit mechanischer Funktion verankern die Zellen in ihrer Umgebung (Haftkontakte)
        - zonula adhaerens
       - Desmosomen
       - Hemidesmosomen
       - Fokalkontakte
       - Punktdesmosomen
  • Kommunikationskontakte
-> ermöglicht benachbarten Zellen den Austausch von kleinmolekularen Stoffen & koppelt sich dadurch elektrisch & metabolisch zu einer Funktionseinheit
         - Nexus (Gap Junction)
        - elektrische Synapsen
  • Barrierekontakte (Verschlusskontakte)
-> versiegelt Interzellulärspalten
        - zonula occludens (Tight Junction)
  • Signalübermittelnde Kontakte
         - chemische Synapsen 
        - Nexus (Gap Junction)

Strukturell lassen sich die Zellkontakte unterscheiden in:
  • Zonulae (gürtelförmig)
  • Maculae (punktförmig)

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Gemeinsames molekulares Bauprinzip
  • Die meisten Zellkontakte sind spezifische Transmembranproteine, mit denen sich benachbarte Zellen über Zwischenzellspalt hinweg „Hand reichen“
  • Intrazellulär sind Transmembranproteine meist an Zytoskelett angeschlossen
  • Erscheinen dauerhaft, sind aber dynamische Einrichtungen
-> können bei Bedarf schnell gelöst & neu gebildet werden

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Adhäsionskontakte
  • Fast jede Zelle hat Bestreben sich dauerhaft/vorübergehend an ihrer Umgebung anzuheften (Zelladhäsion)
  • Zahlreiche Zelladhäsionsmoleküle vermitteln Haftung (ist nicht immer mit EM sichtbar)
  • Typische Haft-/Adhäsionskontakte sind ultrastrukturell an einem gemeinsamen Merkmal
-> Plaque zu erkennen

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Molekularer Bau & Ultrastruktur der Adhäsionskontakte
  • Bauprinzip bei allen Adhäsionskontakten gleich (egal ob Zell-Zell oder Zell-Extrazellulärmatrix-Kontakt)
  • Jeder Haftkontakt gleich molekularer Kette aus folgenden Bausteinen:
         - Transmembranproteine
         - Plaque-Protein
         - Filament des Zytoskeletts
  • Transmembranproteine
-> bilden mit ihrer externen Domänen Verbindungen zwischen benachbarten Zellen oder zwischen Zelle & Extrazellulärmatrix (EZM)
-> Cadherine bei Zell-Zell-Kontakten (sind Calciumabhängig -> Ca2+ dependent adhesion molecules)
-> Integrine bei Zell-Matrix-Kontakten
  • Plaque
-> ist auffälliger, elektronendichter Belag an der Innenseite der Plasmamembran mit diversen Proteinen
       - Hauptaufgabe: Anbindung der Zytoskelett-Filamente an intrazellulären Domäne des Transmembranproteins (Cadherine, Integrine) zu vermitteln -> als Adaptoren zwischengeschaltet
       - an ihn also entweder Aktin- oder Intermediärfilamente oder Matrix gebunden
  • Filamente des Zytoskeletts
-> haben mechanische Funktionen (z.B. Übertragung von Zugkräften)
       - binden die Transmembranproteine an ihrer Stelle fest (kein Wegbewegen innerhalb der Plasmamembran durch Lateraldiffusion möglich)
                   -> Stabilisierung des Zellkontakts

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Zonula adhaerens
  • Gürtelförmig
-> dadurch wird die Zelle rund herum mit allen Nachbarzellen verbunden
  • Interzellularspalt von 20-40mm, dort nur wenig elektronendichter Material & auch die Plaque ist weniger dick
  • Binden an Aktin, das parallel zur Zellmembran verläuft
        - die Aktinfilamente begleiten die zonula adhaerens rund um die Zelle
        - Aktinfilamente sind durch Myosin II verspannt
                  -> bilden kontraktilen Gürtel
        - an der Innenseite befestigten Aktinfilamente sind wichtig für die Aufrechterhaltung der Adhärens-Kontakte
                  -> Destabilisierung Aktinzytoskelett
                  -> Zerfall der Kontakte
  • Hilft bei der Koordinierung der aktinabhängigen Bewegungsvorgänge
  • E-Cadherin ist das besten bekannte Transmembranprotein der epithelialen Adhärens-Kontakte
  • Je weiter sich die Cadherine überlappen, desto stärker ist der Kontakt

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Plaqueproteine der zonula adhaerens
  • ALPHA-Catenin
  • Vinculin
  • BETA-Catenin
  • P-120-Catenin
-> ist ein Beispiel für stabilisierende Plaque-Proteine, es verhindert die vorzeitige Endozytose der Cadherine & damit die Aufhebung des Haftkontakts
  • ALPHA-Aktinin

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Vorkommen - zonula adhaerens
  • Alle einschichtigen & einige mehrschichtigen Epithelien, Gefäßendothel, Mesothel
  • Man erkennt die zonula adhaerens gut im Darm- oder Gallenblasenepithel
  • Weiterhin findet man sie z.B. In den Myelinscheiben des Axons
-> dort sind Wicklungen der Schwann-Zellen stellenweise durch Adhaerens-Kontakte verbunden
  • Oder auch in der Retina

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Zonula adhaerens - Abschließend
Des Weiteren gibt es Adhaerens-Kontakte mit anderen Geometrien, aber gleichem Bauprinzip:
  • Fascia (leistenförmig) im Glanzstreifen der Herzmuskulatur
  • Punktum adhaerens, z.B. An Synapsen

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Desmosomen (Marcula adhaerentes)
  • Ist eine fleckförmig umschriebene Kontaktstelle mit einem Durchmesser von ca. 0,3 mikrometer 
  • Es gibt davon viele pro Zelle
  • Die benachbarten Zellmembranen liegen genau parallel
  • Sind durch 20-40nm breiten Spalt getrennt
-> sind von feinfädigem Material durchzogen (externen Domänen der desmosomalen Cadherine Desmocollin & Desmoglein)
  • Der Plaque ist wieder auf zytoplasmatischer Seite der Membran & ist dieses mal auffällig verdichtet
  • Adhäsionskontakte mit Intermediärfilamenten in der Plaque
         - Desmoplaktin bindet die Intermediärfilamente & ist selbst durch Plakoglobin & Plakophilin an Cadherine angeschlossen
  • Transportprozessen der Cadherinefamilie
-> Desoglein & Desmocollin
  • Durch System aus  Desmosomen & Intermediärfilamenten entsteht ein Zugfestes Netz, das den gesamten Zellverband durchzieht

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Plaqueproteine der Desmosomen
  • Plankoglobin
  • Plankophilin
  • Desmoplankin
-> Plaqueproteine der Desmosomen binden an Intermediärfilamente
-> benachbarte Zellen, die über Desmosomen verbunden sind, können Scherkräfte & andere Belastungen standhalten
          -> da Intermediärfilamente das Zytoskelett stützen

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Desmosomen - Vorkommen
  • In allen Epithelien (hier verbunden mit Zytokeratinfilamenten)
  • Besonders zahlreich in mehrschichtigen Plattenepithelien
  • Aber auch in nicht epithelialen Geweben wie z.B. In Herzmuskelzellen (Verbund mit Desminfilamenten), zwischen Follikelsprung dentritischen Zellen des Lymphfollikels & wischen Meningealzellen der weichen Hirnhaut (in beiden Fällen Verbund mit Vimentinfilamenten)

18. Welche Zell-Zell und Zell-Matrixverbindungen gibt es (inkl. Aufbau, Funktion und Vorkommen)?

Zell-Matrix-Kontakte
  • Extrazellulärmatrix (EZM) ist kompliziertes Netzwerk aus, Makromolekülen, das den Geweben Stütz & Festigkeit verleiht; fast alle Zellen können sich an EZM anheften
  • Wichtigsten Transmembranproteine der Zell-Matrix-Kontakte sind Ingerine

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