Exocytose

Exocytose is het proces waarbij stoffen van binnenuit de cel naar buiten komen. Dit complexe proces verloopt in verschillende stappen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen constitutieve exocytose en gestimuleerde exocytose.

Wat is exocytose?

De afvoer van stoffen uit de cel wordt gedefinieerd als exocytose. Het proces is erg snel en compact. Stoffen worden afgegeven vanuit de intracellulaire ruimte, d.w.z. van de binnenkant van de cel, naar de intercellulaire ruimte, buiten de cel. Precies het tegenovergestelde is het geval bij endocytose.

Omdat bijproducten en afvalproducten die ontstaan ​​bij stofwisselingsprocessen in de cel niet permanent in het binnenste van de cel kunnen worden opgeslagen, worden deze producten verwijderd.

Het Golgi-apparaat (celorganel dat direct naast de celkern ligt en verantwoordelijk is voor het aanpassen van de eiwitten) vernauwt zich met blaasjes gevuld met afvalstoffen. Dit zijn de exosomes. Deze voorkomen dat de afvalstoffen in contact komen met het cytoplasma (celplasma).

Dit voorkomen is vooral belangrijk, omdat bijproducten die niet langer nodig zijn, schade kunnen veroorzaken wanneer ze in contact komen met celorganellen. Wanneer het exosoom het celmembraan raakt, versmelt het ermee en leidt het de inhoud naar de buitenkant van de cel.

Functie en taak

Exocytose speelt niet alleen een grote rol bij het verwijderen van schapenmaterie uit de cel. Exocytose speelt ook een belangrijke rol bij de celgestuurde verwijdering en afgifte van hormonen en neurotransmitters (biochemische boodschappersubstantie voor het overbrengen van informatie van de ene zenuw naar de andere).

Er wordt onderscheid gemaakt tussen twee hoofdtypen van exocytose: constitutieve exocytose is het proces waarbij de membraaneiwitten in het celmembraan worden geïntegreerd en het biomembraan (scheidingslaag tussen celcompartimenten) wordt vernieuwd of uitgebreid.

Het proces staat bekend als celmembraanbiogenese. De constitutieve exocytose is vooral belangrijk in de cellen van het steun- en bindweefsel, aangezien eiwitten ook naar buiten worden afgegeven.

Bij gestimuleerde exocytose is de specifieke stimulus een hormoon. Het bevindt zich op een receptor (doelmolecuul van een cel die gevoelig is voor bepaalde stimuli) op ​​het celoppervlak en triggert een signaal in de cel. Dit speelt een belangrijke rol bij het vrijkomen van hormonen in het bloed en bij het vrijkomen van spijsverteringssecreties in het vruchtvlees van het spijsverteringsstelsel. Een belangrijk voorbeeld van gestimuleerde exocytose is insulinetoediening.

De afscheiding van insuline is een proces van exocytose. Insuline wordt geproduceerd in de alvleesklier. De afgifte wordt gestimuleerd door een verhoogd glucosegehalte en ook door vrije vetzuren en aminozuren. De bètacellen produceren meer adenosinetrifosfaat en dit leidt tot een blokkering van kaliumafhankelijke kanalen.

De afgifte van insuline wordt geactiveerd door calciumionen die de bètacellen binnendringen vanuit de extracellulaire ruimte. De insulineblaasjes versmelten met het celmembraan van de bètacel en lopen naar buiten leeg. Insuline wordt vrijgegeven. De insuline zorgt voor een evenwichtige bloedsuikerspiegel. Als dit proces verstoord is, bestaat er kans op diabetes.

Een deel van het sperma, dat bestaat uit de afscheiding uit de prostaat, wordt ook in verband gebracht met exocytose. De geproduceerde secretie wordt via exocytose uit de cellen naar de urineleider getransporteerd.

Exocytose is van bijzonder belang voor het vrijkomen van hormonen. Het proces van het vrijgeven van hormonen is analoog. Het triggersignaal is een elektrische impuls in de vrijgeefcel. Het hormoon, zoals adrenaline, wordt in de bloedbaan afgegeven nadat het in het omliggende weefsel is vrijgegeven. Afhankelijk van het doelorgaan roept het een andere reactie op.

Naast hormonen zijn ook neurotransmitters een belangrijk product van exocytose. Ze brengen de elektrische zenuwimpuls over tussen de zenuwcellen.

Tot nu toe zijn er een groot aantal neurotransmitters die een positief effect hebben op het menselijk lichaam. De belangrijkste neurotransmitter in het perifere zenuwstelsel is acetylcholine. Deze boodschappersubstantie maakt de overdracht van zenuwimpulsen naar de spieren mogelijk. Als het systeem uit balans is, kunnen symptomen van de ziekte van Parkinson worden veroorzaakt door een tekort aan dopamine in de hersenen.

Glutamaat is belangrijk in de hersenen. Deze boodschappersubstantie is nodig voor de controle van beweging, voor zintuiglijke waarneming en ook voor het geheugen. De afgifte en opname van glutamaat is verstoord bij Alzheimerpatiënten.

Ziekten en aandoeningen

Exocytose van neurotransmitters kan worden voorkomen door gifstoffen in het lichaam. De gifstoffen van tetanusbacteriën zijn bijvoorbeeld giftig. Dit resulteert in krampen en verlamming.

De erfelijke stofwisselingsziekte cystische fibrose is ook een oorzaak van een onjuiste exocytose. De aangetaste cellen kunnen het omliggende weefsel niet binnendringen. Als gevolg hiervan worden de bronchiale afscheiding, de afscheiding van de pancreas, de gal en de inwendige geslachtsorganen stroperig en treden functionele stoornissen op in de aangetaste organen.

Over het algemeen verlaten de virussen de gastheercel door exocytose en vallen daardoor vreemde cellen aan. Antivirale middelen worden gebruikt om te voorkomen dat het virus zich vermenigvuldigt. Dit zijn medicijnen die de voortplanting remmen.

Om veel ziektes te voorkomen is het nu mogelijk om je te laten vaccineren. De vaccinatie bereidt het immuunsysteem voor om zich te verdedigen tegen de ziekteverwekkers. Het immuunsysteem herkent vreemde structuren en vormt antilichamen.

Dit is nog niet mogelijk met zeer gecompliceerde virussen, zoals het HI-virus (HIV) of hepatitis C. Omdat virussen in de onvoorspelbare tijd kunnen veranderen, is het ontwikkelen van een vaccin erg moeilijk.

De groeiende kennis over de functies van de neurotransmitters biedt ook aanknopingspunten voor de ontwikkeling van effectieve medicijnen, zoals voor depressie.