Krappe kruising

Krappe kruispunten zijn eiwitnetwerken. Ze omgorden het endotheelweefsel van de darm, blaas en hersenen en nemen naast stabiliserende functies ook barrièrefuncties op zich. Verstoringen van deze barrièrefuncties hebben een negatief effect op de verschillende milieus van het lichaam.

Wat is een nauwe kruising?

Elk celmembraan bevat verschillende eiwitten. De afzonderlijke membraaneiwitten vormen een min of meer dicht netwerk. In deze context is een "strakke verbinding", in het Latijn "Zonula occludens" en in het Engels "Tight Junction", een soort eiwithoudende eindstrip die bijvoorbeeld de epitheelcellen van gewervelde dieren omgordt en nauw verbonden is met aangrenzende celbanden.

Strakke verbindingen sluiten de ruimtes tussen cellen af. Ze komen overeen met een barrière voor diffusie. Diffusie is een stoftransportpad in het lichaam van levende wezens dat individuele moleculen in de cellen absorbeert. In de vorm van een diffusiebarrière regelen tight junctions de stroom van moleculen in het epitheel. Ze voorkomen ook de diffusie van membraancomponenten van het apicale naar het laterale gebied en vice versa. Door de laatste functie behouden ze de polariteit van de epitheelcellen.

Strakke kruispunten omringen de nier, de urineblaas en het darmepitheel. Daarnaast zijn ze een functioneel onderdeel van de zogenaamde bloed-hersenbarrière en zorgen ze ervoor dat stoffen uit het bloed niet in het hersenweefsel kunnen diffunderen. De laatste ribbels van membraaneiwitten kunnen verschillende eiwitten bevatten. Waarschijnlijk zijn ze nog niet allemaal bekend.

Anatomie en structuur

De belangrijkste membraaneiwitten in tight junctions zijn claudines en occludin. Claudins zijn gedocumenteerd bij meer dan 20 verschillende gewervelde dieren. Alle integrale membraaneiwitten hebben een netachtige opstelling en verbinden de membranen van verschillende cellen in een head-to-head contact. Waterige poriën vormen de anatomie.

De samenstelling van de aanwezige membraaneiwitten verschilt van epitheel tot epitheel en is afhankelijk van de functionele eisen van de tight junctions. Zo is de claudine 16 in het nierepitheel betrokken bij de opname van Mg2 + -ionen door de nieren in het bloed. Nauwe verbindingen vormen netwerken met een verschillende dichtheid, afhankelijk van de taak en het epitheel. De membraaneiwitten zitten losjes in de darm. De bloed-hersenbarrière vormt een relatief nauwe barrière.

De dichtheid van het netwerk hangt samen met de doorlaatbaarheid. Het eiwitnetwerk bestaat uit smalle strengen. Vooral de extracellulaire gebieden van de individuele eiwitten vormen samen een celverbinding. De intracellulaire gebieden zijn afhankelijk van het cytoskelet van cellen. De nauwe overgangen omringen de celomtrek van een epitheel als een riem en nestelen zich dus tegen de epitheliale celassociatie.

Functie en taken

Tight junctions zijn in de eerste plaats een diffusiebarrière. Deze functie kan moleculen volledig tegenhouden uit de intracellulaire ruimte, of geassocieerd zijn met een selectieve permeabiliteit (semipermeabiliteit) voor moleculen van een bepaalde grootte. Het netwerk van tight junctions, door zijn functie als diffusiebarrière, is de voorwaarde voor transcytose. De paracellulaire diffusie van moleculen of ionen door de epitheliale ruimte wordt voorkomen door de nauwe overgangen.Tegelijkertijd zorgen de eindstrips ervoor dat lichaamsvloeistoffen niet naar buiten stromen.

De membraaneiwitten van de tight junctions beschermen het organisme ook tegen binnendringende micro-organismen en vormen zo ook een barrière voor levende indringers. Naast de barrièrefunctie hebben krappe kruispunten ook een zogenaamde hekwerkfunctie. Het eiwitnetwerk verhindert de beweging van individuele membraancomponenten en behoudt zo de celpolariteit van het epitheel. Het epitheel wordt door de netwerken verdeeld in apicale en basale gebieden. Het apicale celmembraan van het epitheel heeft een andere biochemie dan het basolaterale celmembraan. De tight junctions helpen deze biochemische milieuverschillen in stand te houden en maken zo een gericht transport van stoffen mogelijk.

Aan deze functies worden mechanische functies toegevoegd. Tight junctions dienen bijvoorbeeld ook om epitheelcelassociaties te stabiliseren. Ze verbinden de cellen van het cytoskelet met elkaar en zorgen voor de weefselstatica van het epitheel. De permeabiliteit tussen de epitheelcellen is onderhevig aan tijdelijke veranderingen. Het epitheel is dus in staat te reageren op verhoogde paracellulaire transportvereisten. Daartoe associëren de claudines en occludines van de "tight junctions" de intracellulaire membraaneiwitten die verbinding maken met het actine-cytoskelet.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten

De tight junctions kunnen door mutaties onderhevig zijn aan structuurveranderingen en daardoor hun functie verliezen. De claudine 16 van de eiwitnetwerken in het nierepitheel is niet in de vereiste vorm aanwezig na mutaties in het eiwitcoderende gen. Dergelijke mutaties kunnen leiden tot een verlies van Mg2 +.

Door het verlies van de barrièrefunctie worden er te weinig Mg2 + -ionen vanuit de nieren in het bloed opgenomen en te veel met de urine uitgescheiden. Ziekten kunnen ook de "zonula occludens" aantasten. Dit geldt vooral voor de hersenen. De bloed-hersenbarrière is een natuurlijke diffusiebarrière tussen het bloed en de hersenen die het hersenmilieu in stand houdt. Stoornissen van de bloed-hersenbarrière treden bijvoorbeeld op in de context van multiple sclerose. Ziekten zoals diabetes mellitus kunnen echter ook de bloed-hersenbarrière verstoren. De beschermende werking van de barrière gaat ook verloren bij verschillende hersenletsel en degeneratieve ziekten.

Bij multiple sclerose is het de terugkerende ontsteking van de hersenen die een schadelijk effect heeft op de tight junctions. De cellen van het eigen immuunsysteem van het lichaam overwinnen de bloed-hersenbarrière als onderdeel van de auto-immuunziekte. Bij een ischemische beroerte worden zelfs componenten van de tight junctions binnen de bloed-hersenbarrière afgebroken. Dit type beroerte wordt geassocieerd met een leegte van bloed in de hersenen, dat vervolgens opnieuw wordt gevuld met bloed. Het endotheel van de bloed-hersenbarrière verandert in twee fasen.

Omdat oxidanten, proteolytische enzymen en cytokinen vrijkomen door het pathologische proces, verandert de permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière. Oedeem ontwikkelt zich in de hersenen. Geactiveerde leukocyten geven dan zogenaamde matrix metalloproteasen af, die de basale lamina en eiwitcomplexen in de tight junctions afbreken.