Zellkontakte Basalmembran

1. ZellkontakteBasalmembran Orsolya Kántor Institut für Anatomie, Histologie und Embryologie Semmelweis Universität Budapest 2011

2. 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!

3. Trypsin-Dissoziation Trypsin-Dissoziation isolierte Gehirnzellen isolierte Lungenzellen Mischung der beiden Zelltypen Reaggregation Eineinfaches Experiment... Wie erkennen die ähnliche Zellen einander? Spezielle Moleküle der Zelloberfläche spielen dabei eine Rolle

4. Adhäsionsmoleküle Meistens 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+-unabhängige Adhäsionsmoleküle: • Adhäsionsmoleküle der Immunglobulin-Superfamilie (CAM, wird auch CAM genannt!) • Ca2+-abhängige Adhäsionsmoleküle: • Cadherine (CAM) • Selektine (CAM) • Integrine (SAM) • „Kitt”-Proteine: • in ECM! • Bindungstellen für ECM und für Zellen • z. B. Fibronektin, Laminin, Tenascin

5. Cadherine • Ca2+-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

6. Klinik: Pemphigus vulgaris Intraepitheliale Blasenbindung Ursache: Autoantikörper gegen Desmoglein → Desmosome werden aufgelöst

7. 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 Selektine Endothelzelle Schweben Rollen Adhäsion Extravasation Selektine Integrine Leukozyt Invasion

8. 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! heterophil homophil

9. 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 Integrine Ca2+

10. Matrix bindende Proteine – Fibronektin, Laminin • Bindungsstellen für • Zelle (an Integrine) • ECM • Verankerung von Zellen zu Lamina basalis, ECM • Brückenbildung zwischen Zellen und ECM

11. Zellkontakte • Mechanische Verbindungen (Verankerungsjunctionen, Adhäsionskontakte): z. B. Zonula adherens, Desmosomen, Hemidesmosomen • Verschlusskontakte (Barrierkontakte): Tight junction • Kommunikationskontakte: Gap junction, elektrische Synapse • (Signalübermittelnde Kontakte)

12. 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

13. Adhäsionskontakte mit Aktinfilamenten Zwischen Zellen: Zonula/Fascia/Punctum adherens Zur ECM: Fokalkontakt = Adhäsionsplaque Reversibel, dynamisch! SAM= Integrin → Fibronectin (ECM) Adaptorproteine: Talin (hier: grün), Aktinin, Vinkulin Zytoskelett: Aktin (hier: rot) • Verankerung von z. B. Fibroblasten • Lösen von Fokalkontakten: amöboide Bewegung

14. Zonula adherens – Rolle bei Entwicklung Wichtige Rolle bei Morphogenese! z. B. Neurulation

15. Adhäsionskontakte mit intermediären Filamenten Zwischen Zellen: Macula adherens (Desmosom) Zur ECM: Hemidesmosom

16. Verschlusskontakt – Zonula occludens • Meistens in Epithelien • Keine Beteiligung des Zytoskeletts • Gürtelförmig im apikalen Bereich → Verschlussleisten TEM Gefrierbruch

17. 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

18. Haftkomplex

19. Kommunikationskontakte – Gap junction (Macula communicans, Nexus) Gefrierbruch • In vielen Zelltypen • 2-4 nm Spalt • 6 Connexine= 1 Connexon • 2 Connexone = 1 Kanal • < 1000 Da: durchlässig → elektrische und metabolische Verkopplung! TEM Gap junction Ermöglicht, daß benachtbarte Zellen als eine funktionelle Einheit arbeiten (Herzmuskulatur, glatte Muskulatur).

20. Basalmembran Membrana basalis = Lamina basalis + Lamina fibroreticularis 50-150 nm Lamina rara: Lamininteile, Integrine, Kollagen XVII Lamina densa: Kollagen IV, Laminin, Nidogen, Perlecan Lamina fibroreticularis: Kollagen III, VI, VII, Fibrillin Epithelzellen aber auch glatte Muskelzellen, Adipozyten, Gliazellen HE-Extremfall PAS MB • Funktionen: • mechanisch: Trennung, Verankerung • Integrine →Signalaufnahme aus ECM • Filter: Niere

21. 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