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Das Geheimnis der engen Verbindungen: Warum bilden manche Zellen eine undurchlässige Barriere?
Direkte Interaktionen zwischen Zellen sind entscheidend für die Entwicklung und Funktion mehrzelliger Organismen. Die Fähigkeit von Zellen, als Reaktion auf Veränderungen in ihrer Mikroumgebung Signale zu übermitteln, ist für das Überleben der Zelle von entscheidender Bedeutung. Interaktionen zwischen Zellen können entweder stabil durch Zellverbindungen oder vorübergehend sein, wie beispielsweise die Interaktionen zwischen Zellen des Immunsystems.
Stabile Interaktion
Stabile Zell-Zell-Interaktionen sind für die Kontrolle der Zellanhaftung, -form und -funktion innerhalb von Geweben erforderlich, und diese Interaktionen beinhalten Zellverbindungen von Multiproteinkomplexen. Diese Verbindungen erhalten nicht nur die Funktion des Epithels aufrecht, sondern sorgen auch für die Gesamtstruktur des Gewebes.
Enge Verbindung
Tight Junctions sind Multiproteinkomplexe, die Zellen im gleichen Gewebe fest verbinden und verhindern, dass Wasser und wasserlösliche Moleküle durch die Lücken zwischen den Zellen gelangen. Solche Verbindungen sind in Epithelzellen vorhanden und ihre Hauptfunktion besteht darin, die äußere Flüssigkeit der Zelle von der Basalmembran zu unterscheiden.
Diese engen Verbindungen bilden eine versiegelte Barriere zwischen verschiedenen Geweben und Hohlräumen im Körper und sorgen so für selektive Durchlässigkeit.
Ankergelenk
Von den verankerten Verbindungen gibt es nur zwei Arten von Verbindungen, die eine Zell-zu-Zelle-Interaktion beinhalten: adhärente Verbindungen und verkürzte Verbindungen. Beide kommen in vielen Zelltypen vor und sorgen für starke Verbindungen und Halt zwischen den Zellen.
Kanalbeitritt
Kanalverbindungen sind der primäre Ort der interzellulären Signalübertragung und ermöglichen die Diffusion kleiner Moleküle zwischen benachbarten Zellen. Diese Kanäle bestehen aus Transmembranproteinen, den sogenannten Connexinen.
Vorübergehende Interaktion
Immunsystem
Weiße Blutkörperchen zerstören abnormale Zellen und bekämpfen Infektionen. Diese Interaktionen sind oft vorübergehend, aber ein wichtiger Teil der Immunantwort. Sowohl der Migrationsprozess weißer Blutkörperchen innerhalb der Blutgefäße als auch die Informationsübertragung zwischen ihnen erfordern eine Reihe interzellulärer Interaktionen.
Blutgerinnung
Der Blutgerinnungsprozess beruht auch auf Wechselwirkungen zwischen Blutplättchen. Wenn das Endothel der Blutgefäße beschädigt ist, heften sich Blutplättchen schnell an das freiliegende Bindegewebe und lösen deren Aggregation und Aktivierung aus.
Wechselwirkungen zwischen Bakterien
Bakteriengemeinschaften interagieren auf ähnliche Weise wie Zellen in Geweben und regulieren ihre Stoffwechselrate und ihr Wachstum durch physikalische Interaktionen und Signalmoleküle.
Pathologische Bedeutung
Krebs
Krebs wird oft durch einen Verlust der Interaktionen zwischen Zellen verursacht. In normalen Zellen kann die Kontakthemmung das Wachstum kontrollieren, aber eine fehlerhafte Expression in Krebszellen führt zum Verlust dieser Fähigkeit, was zu einer unbegrenzten Proliferation führt.
Bakterielle Krankheitserreger
Die Invasion von Krankheitserregern erfordert die Kommunikation mit Wirtszellen, die oft durch eine starke Bindung gekennzeichnet ist, um ein Auswaschen vor der Infektion zu verhindern.
Krankheit
Zell-Zell-Interaktionen sind hochspezifisch und streng reguliert, und genetische Defekte oder Fehlregulationen dieser Interaktionen tragen zur Entstehung vieler Krankheiten bei.
Da die Menschen allmählich die physiologische und pathologische Bedeutung von Zell-Zell-Interaktionen verstehen, kommen wir nicht umhin, uns zu fragen, wie diese subtilen Interaktionen zwischen Zellen einen tiefgreifenderen Einfluss auf die menschliche Gesundheit haben?
