Celmigratie

Celmigratie, het proces waarbij cellen van de ene locatie naar de andere gaan, is essentieel voor de goede ontwikkeling en levensvatbaarheid van organismen gedurende hun hele leven. Wanneer cellen niet goed kunnen migreren naar hun opgedragen locaties, kunnen verschillende aandoeningen optreden. Een verstoring van de celmigratie veroorzaakt bijvoorbeeld chronische ontstekingsziekten zoals artritis.

Algemeen mechanisme

Over het algemeen begint cellulaire migratie wanneer een cel, zoals een fibroblast, reageert op een extern polariserend chemisch signaal. Het voorste uiteinde strekt zich uit als een uitsteeksel dat zich in zijn micro-omgeving aan substraten hecht via uitgescheiden kleefstoffen. De achterste uiteinde hecht ook aan substraten om de cel te verankeren. Na adhesie wordt de cel naar zijn bestemming gedreven door een reeks contracties die worden gegenereerd door motiliteitsstructuren van het cytoskelet. Het zelfklevende deel van het achterste uiteinde wordt vrijgegeven. Deze stappen worden cyclisch herhaald totdat de fibroblast zijn bestemming bereikt.

Polarisatie

Er is een diversiteit in de verschillende soorten signaalmoleculen die celmigratie initiëren. Ze maken twee soorten reacties onwettig: chemokinetisch en chemotactisch. Chemokinese verwijst naar beweging die optreedt wanneer signaalmoleculen symmetrisch of asymmetrisch celmigratie stimuleren zonder de richting van de resulterende beweging te dicteren. Chemotaxis verwijst naar een beweging waarbij een gradiënt van oplosbare (chemotactische) of substraatgebonden (haptotactische) signaalmoleculen de richting van cellulaire beweging dicteert.

Membraanreceptoren zoals G-proteïne gekoppelde receptoren (GPCR) en tyrosinekinasereceptoren detecteren externe signaalmoleculen en veroorzaken een ophoping van fosfatidylinositol (3,4,5) trifosfaat (PIP ₃ ) aan de voorkant. De accumulatie van PIP ₃ leidt dan tot de activering van Ras-achtige kleine eiwitten van de Rho-familie, die Rac, Cdc42 en Rho heten. Rac en / of Cdc42 veroorzaken veranderingen in het cytoskelet, zoals de polymerisatie van de actine van het voorste uiteinde, terwijl Rho actine-myosine contracties veroorzaakt aan het achterste uiteinde. Als resultaat van de actine-polymerisatie worden uitsteeksels gegenereerd aan het voorste uiteinde.

Soorten uitsteeksels

Actine dient als een fysieke steiger voor uitsteeksels. Dit varieert de vorm van uitsteekselstructuren afhankelijk van hoe actine wordt geassembleerd. Twee veel bestudeerde soorten uitsteeksels zijn lamellipodia en filopodia. Lamellipodia zijn brede, bladachtige uitsteeksels die een vertakt netwerk van dunne, korte actinefilamenten bevatten. Wanneer lamellipodia loskomen van het substraat en naar achteren bewegen, treedt een opmerkelijk duidelijke golvende beweging op. Lamellipodia zijn te vinden in cellen zoals fibroblasten, immuuncellen en neuronen. Filopodia zijn dunne vingervormige uitsteeksels die uit celmembranen komen. Ze worden vaak waargenomen incellen, zoals neuronen, die tijdens migratie samenwerken met lamellipodia.