Zellkontakt

Als Zellkontakte oder Zellverbindungen (engl. Cell junctions) werden die direkten Berührungsstellen von Zellen in Geweben bezeichnet. Alle mehrzelligen Lebewesen bilden vorübergehende oder dauerhafte Zellkontakte. Die Zellkontakte werden im Wesentlichen durch Proteine gebildet, den Zelladhäsionsmolekülen, welche einerseits aus den Zelloberflächen herausragen und andererseits als intrazelluläre Ankerproteine eine cytoplasmatische Plaque bilden. Sie haben die Aufgabe, das Gewebe zusammenzuhalten und die Kommunikation von Zellen miteinander zu ermöglichen. Viele der Zelladhäsionsmoleküle sind Transmembranproteine, die auf beiden Seiten, innen und außen, über die Zellmembran hinausragen. Diese Proteine können Signale von außen, beispielsweise von anderen Zellen, ins Innere weiterleiten, oder Signale von der Zelle an die Nachbarzellen weitergeben. Zelladhäsionsmoleküle vermitteln sowohl Kontakte zwischen Zellen als auch zwischen Zellen und der extrazellulären Matrix. Eine Besonderheit sind die Kanäle bildenden Transmembranproteine der Gap junctions, die Connexine und Innexine.

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Unterscheidung von Zellkontakten

Bei den Zellkontakten können nach deren Funktion drei große Gruppen unterschieden werden:

1. Verschließende Verbindungen

Verschließende Verbindungen (engl.: Occluding junctions), auch Barrierenkontakte^[1] oder undurchlässige Verbindungen, bringen die Zellzwischenräume in engen Kontakt und kontrollieren den Fluss von Ionen und Molekülen durch den Zellzwischenraum.

• Zonula occludens oder Tight junction (vorwiegend bei Vertebraten)
• Septate junction (vorwiegend bei Invertebraten)
• Macula occludens
• Fascia occludens

2. Haftende Verbindungen

Haftende Verbindungen, auch Adhäsions-Verbindungen (engl.: Adhering junctions) Adhäsionskontakte^[1] oder Ankerverbindungen (engl.: Anchoring junctions), verbinden die Zellen mechanisch. Hier werden zwei funktionale Gruppen unterschieden:

1. Zell-Zell-Kontakte (Desmosom im weiteren Sinn)
   • Macula adhaerens (Fleckdesmosom = Desmosom im engeren Sinn)
   • Adhärenzverbindungen (engl.: Adherens junctions)
     • Zonula adhaerens (Gürteldesmosom)
     • Punctum adhaerens (Punktdesmosom)
     • Fascia adhaerens (Streifendesmosom)
   • Complexus adhaerens^[2]
2. Zell-Substrat-Kontakte
   • Hemidesmosom
   • Fokale Adhäsion

3. Kommunizierende Verbindungen

Kommunizierende Verbindungen (engl.: Communicating junctions) oder Kommunikationskontakte^[1] ermöglichen den freien Durchfluss von chemischen oder elektrischen Signalen (Ionen und kleinerer Moleküle). Unterschieden werden:

• Gap junction (Nexus)
• Synapse
• Plasmodesmos (bei Pflanzen)

Aufgabe und Funktion

Der Zusammenhalt und die Kommunikation zwischen Zellen sind die Grundvoraussetzung für die Entstehung von komplexeren Organismen. Erst dadurch wird eine Differenzierung der Zellen und damit eine Spezialisierung von Geweben zu Organen ermöglicht. Die Lipiddoppelschichten der Biomembranen sind dünn und können deshalb die großen Kräfte, die auf einen Zellverband ausgeübt werden, nicht weiterleiten. Zellverankerungen (engl.:Anchoring junctions) lösen dieses Problem, indem sie das Cytoskelett im Inneren einer Zelle mit dem anderer Zellen oder mit der extrazellulären Matrix verbinden.

Unterscheidung der Molekularstruktur

Haftproteine

Die Haftung benachbarter Zellen wird durch Zelladhäsionsmoleküle (CAM) gewährleistet, deren extrazellulären Abschnitte sich mit gleichartigen (homophil) oder mit andersartigen CAMs (heterophil) verbinden können. Die molekularen Prinzipien lassen sich dabei folgendermaßen vereinfacht zusammenfassen:

• Cadherine in der Plasmamembran verankern eine Zelle mit der Plasmamembran benachbarter Zellen und werden in Adhärenz-Verbindungen und Desmosomen gefunden.
• Integrine in der Plasmamembran verankern eine Zelle mit Molekülen der extrazellulären Matrix und werden in fokalen Adhäsionen und Hemidesmosomen gefunden)

Ankerproteine

Kanalproteine

Einzelnachweis

1. ↑ ^{a b c} Detlev Drenkhahn und Wolfgang Zenker (Hrsg.): Benninghoff Anatomie Band 1. 15.Auflage, Urban und Schwarzenberg, Wien/München/Baltimore 1994,; S. 25–32, ISBN 3-541-00245-X
2. ↑ Schmelz, M. & Franke, W. W.: „Complexus Adhaerentes, A New Group of Desmoplakin-Containing Junctions in Endothelial-Cells - the Syndesmos Connecting Retothelial Cells of Lymph-Nodes.“ In: European Journal of Cell Biology 61, 1993, S. 274-289

Literatur

• Alberts, B. et. al.: Molecular Biology of the Cell. Garland Science, 4. Auflage, 2002. ISBN 0815340729.
• Detlev Drenkhahn und Wolfgang Zenker (Hrsg.): Benninghoff Anatomie Band 1. 15.Auflage, Urban und Schwarzenberg, Wien/München/Baltimore 1994. ISBN 3-541-00245-X