Gap Junctions: Kanäle von Zelle zu Zelle

 




Lebende Zellen sind keine in sich abgeschlossene Einheiten, sondern müssen miteinander kommunizieren, damit sich ein funktionsfähiger, vielzelliger Organismus entwickeln und erhalten kann. Dass in unserem Körper Informationsübertragungen durch Nerven und Hormone eine unentbehrliche Rolle spielen, erfahren wir immer wieder aus mehr oder weniger erfreulichen Anlässen. Von den genauso wichtigen Signalbahnen über Gap Junctions dringt jedoch wenig in unser Bewusstsein.




Fast alle Zellen in Geweben und Organen sind über "Standleitungen" in Form von Gap Junctions direkt miteinander "verkabelt". Diese speziellen Zellkontakte bestehen aus einer größeren Anzahl von Zell-Zell-Kanälen die das Zytoplasma der beiden kontaktierenden Zellen verbinden. Sie stellen ein breitbandiges Kommunikationsnetz dar, über das Informationen geschickt werden. Die Signale werden dabei als Ionenströme weitergeleitet oder als unterschiedlich große, metabolisch aktive Moleküle, die von Zelle zu Zelle diffundieren.

Ein Gap-Junction-Kanal besteht aus zwei Halbkanälen, den sog. Connexonen (von jeder Zelle einer), die wiederum aus sechs gleichartigen Untereinheiten aufgebaut sind. Diese Kanalbausteine gehören alle zu einer Proteinfamilie, den Connexinen, von denen bisher etwa 20 Mitglieder beschrieben sind. Bis auf Blut- und Skelettmuskelzellen sind alle bislang untersuchten Körperzellen über Zell-Zell-Kanäle miteinander verbunden. Diese sorgen dafür, dass die Reaktionen von Zellen im Verband des Gewebes koordiniert werden bzw. dass Zellen Nähr- und Abfallstoffe untereinander austauschen können. Die Bedeutung der Gap-Junction-Kanäle für das normale Funktionieren eines Organismus wird besonders deutlich, wenn die Signalausbreitung über sie gestört ist. Kommt es im Herzen zu einem teilweisen Verschluss von Gap-Junction-Kanälen, dann breitet sich die Erregung irregulär über den Herzmuskel aus und es treten Herzrhythmusstörungen bis hin zum Herzkammerflimmern auf.

Wir kennen heute eine Reihe von Erbkrankheiten wie die Muskelschwäche CMTX, angeborene Taubheit, angeborene Unfruchtbarkeit bei Frauen und Hautkrankheiten, bei denen die Gene für Gap-Junction Proteine gestört sind. Auch bei Linsentrübungen (Grauer Star) spielen die Gap-Junction Kanäle eine Rolle. Die Augelinse besitzt keine eigene Blutversorgung, da Blutgefäße Licht streuen und den Linsenkörper dadurch undurchsichtig machen. Die Zellen im Zentrum der Linse sind daher vollständig von einer Versorgung durch ihre Nachbarzellen abhängig und die erfolgt über Gap-Junction-Kanäle. Ist diese Kommunikation durch eine Krankheit (z.B. Diabetes) gestört, sterben Zellen ab und es kommt zur Ausbildung von Grauem Star.

Noch komplexer ist die Situation bei meinem Arbeitsschwerpunkt, der Rolle von Gap-Junction-Kanälen beim Krebswachstum. Es gibt Hinweise auf eine Beteiligung dieser Kanäle bei metastasierenden Tumorzellen. Solche Zellen können nämlich durch Ankoppeln an normale Zellen diesen die Nährstoffe abzapfen, die sie für ihren intensiveren Metabolismus brauchen, um z.B. in umgebendes Gewebe einzudringen (Tumorinvasion).

 

Sehen Sie schlagende Herzzellen vom embryonalen Hühnchen

 Gap-Junction-Kanäle lassen sich durch Injektion und Ausbreitung eines fluoreszierenden Farbstoffs in Zellen nachweisen.

 

Sehen Sie hier die Ausbreitung von Lucifer Yellow in Brusttumorzellen


In den menschlichen Gebärmutterhals-Krebszellen fehlen die Gap-Junctions

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Meine Veröffentlichungen zur interzellulären Kommunikation



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