Gap Junction

Net zo Gap kruispunten is de term die wordt gebruikt om ophopingen van celcelkanalen te beschrijven. Deze passeren de celmembranen van twee naburige cellen en brengen een verbinding tot stand tussen het cytoplasma.

Wat is een gap junction?

Gap junctions zijn zogenaamde connexons (eiwitcomplexen) die het plasmamembraan van twee cellen met elkaar verbinden. De membranen zijn gefixeerd, maar onder de elektronenmicroscoop is nog een opening te zien.

De kanalen van een gap junction bestaan ​​uit twee halve kanalen (connexons). Een connexon bestaat uit eiwitcomplexen die zich verzamelen in de vorm van een zeshoek. In het midden blijft een porie vrij. Een kanaal wordt gevormd uit twee van dergelijke eiwitcomplexen. Met behulp van de gap junctions is de uitwisseling van signalen tussen de cellen mogelijk. Moleculen of ionen kunnen worden overgedragen met behulp van diffusie, dit kunnen stofwisselingsproducten, secundaire boodschappersubstanties of calciumionen zijn.

Anatomie en structuur

De term Gap Junction is bedacht door Morris Karnovsky en Jean-Paul Revel. Ze ontdekten dat in het gebied van een spleetovergang de afstand tussen twee aangrenzende membranen smaller wordt.

Een gap junction bestaat uit zes connexins, die samen een zogenaamd connexon vormen. Een connexon kan bestaan ​​uit verschillende connexines of uit hetzelfde type connexines. Een connexine bestaat uit een polypeptideketen die is gevormd uit twee extracellulaire lussen, vier transmembraandomeinen of een N- en C-terminus. Het molecuulgewicht wordt bepaald door de lengte van de C-terminus. Er zijn ten minste 20 connexine-genen bij mensen, de aanduiding van de verschillende connexine-isovormen op basis van hun molecuulgewicht. S.

o Connexin 43 heeft bijvoorbeeld een gewicht van 43 kDa. Een gap junction bestaat vaak uit verschillende isovormen. De functionele betekenis van deze diversiteit is niet volledig opgehelderd; de doorgankelijkheid van de kanalen kan hierdoor waarschijnlijk anders worden geregeld. Een half kanaal wordt dan verbonden met het halve kanaal van een naburige cel. Dit intercellulaire kanaal bestaat uit verschillende connexons of twee identieke connexons. De diameter van de porie is 1,5 tot 2 nm zodat ionen of moleculen er doorheen kunnen.

Een gap junction kan binnen enkele seconden worden opgezet wanneer twee cellen in contact komen. De connexons zijn gerangschikt in een hexagonaal patroon, met ongeveer 28.000 kanalen per vierkante micrometer die zogenaamde plaques vormen.

Functie en taken

Gap junctions zijn vooral wijdverbreid in het embryonale stadium. Bij volwassenen zijn ze te vinden in het netvlies, in gliale en epitheelcellen en in de hartspier. Tussenruimten vervullen de volgende taken:

• Directe elektrische communicatie tussen cellen tot stand brengen
• Productie van directe chemische communicatie via zogenaamde second messengers
• Moleculaire uitwisseling tussen cellen
• Voorkom dat ladingen of moleculen verloren gaan tijdens de uitwisseling

Gap junctions worden bijvoorbeeld gebruikt in de botten of de lens van het oog om voedingsstoffen te transporteren. De voedingsstoffen worden door de grenscellen opgenomen en via de gap junctions doorgegeven aan de naburige cellen. In de pancreas en de lever ondersteunen ze de secretie, terwijl ze actiepotentialen doorgeven in het zenuwstelsel of in de hartspier. Door een spleetverbinding kunnen poriën extreem snel worden gesloten. Dit gebeurt bijvoorbeeld wanneer een naburige cel wordt beschadigd.

De naastgelegen cel wordt vervolgens ontkoppeld zodat de gezonde cellen onbeschadigd blijven. In het hart, in het netvlies of in neuronen functioneren gap junctions als zendervrije, spanningsgestuurde synapsen, ook wel "elektrische synapsen" genoemd. Hierdoor kunnen actiepotentialen zich zeer snel en synchroon verspreiden. De geleidbaarheid is afhankelijk van de samenstelling van de connexines.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten

Als er veranderingen optreden in de constructie van gap junctions, kan dit tot verschillende ziekten leiden. Bij het zogenaamde Charcot-Marie-Tooth-syndroom treedt bijvoorbeeld een blokkering op tussen het periaxonale cytoplasma en de Schwann-cel, wat leidt tot degeneratie van de Schwann-cel.

Door oncogenen en tumorpromotors te produceren, verliezen tumorcellen hun vermogen om te communiceren. De gap junction-kanalen sluiten zich en incompatibele connexines worden gevormd, waardoor de tumorcellen groeien. Een veranderde connexine-expressie treedt ook op bij ontstekingsprocessen. Wanneer cardiale gap junctions veranderen, leidt dit tot hartritmestoornissen die levensbedreigend kunnen zijn. Stoornissen in de functie van gap junctions in het hart hebben vaak zeer verschillende oorzaken. Bij de zogenaamde ziekte van Chagas treedt een infectie met Trypanosoma cruzii op, waardoor de gap junction kanalen alleen maar minder in het membraan worden ingebouwd. In het geval van een acute hartaanval, sluiten de gap junctions, waardoor de duur van het actiepotentiaal wordt verkort.

In de periode na het infarct worden de gap junctions herverdeeld, en ook bij chronisch hartfalen treden veranderingen in de verdeling van de gap junctions op, waarbij met name het gap junction-oppervlak wordt verkleind. Een verstoring van de gap junction-eiwitten kan ook leiden tot aangeboren doofheid, aangeboren onvruchtbaarheid of huidaandoeningen. De gap junction-kanalen spelen ook een belangrijke rol bij cataracten. De lens van het oog kan zichzelf niet van bloed voorzien omdat bloedvaten het lenslichaam ondoorzichtig maken. Hierdoor zijn de cellen in de lens afhankelijk van de naburige cellen, waarbij de toevoer plaatsvindt via de gap junction kanalen. Als er een communicatiestoring is, sterven de cellen af ​​en ontstaat er cataract.