Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

25.7: Celmigratie
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Cell Migration
 
TRANSCRIPT

25.7: Cell Migration

25.7: Celmigratie

Cell migration, the process by which cells move from one location to another, is essential for the proper development and viability of organisms throughout their life. When cells are not able to migrate properly to their ordained locations, various disorders may occur. For example, disruption in cell migration causes chronic inflammatory diseases such as arthritis.

General Mechanism

Generally, cellular migration begins when a cell, such as a fibroblast, responds to an external-polarizing-chemical signal. As a result, one end extends itself as a protrusion called the leading edge, which attaches itself to substrates via secreted adhesive compounds, in its microenvironment. The trailing edge—the area that serves as the back of the cell—also adheres to substrates to anchor the cell. After adhesion, the cell is propelled towards its destination by a sequence of contractions that are generated by cytoskeletal motility structures. Then, the adhesive attachment at the trailing edge gets released. These steps are repeated cyclically until the fibroblast reaches its destination.

Polarization

There is a diversity in the different types of signaling molecules that initiate cell migration. They illicit two types of responses: chemokinetic and chemotactic. Chemokinesis refers to movement that occurs when signaling molecules either symmetrically or asymmetrically stimulate cell migration without dictating the directionality of the resultant movement. Chemotaxis refers to a movement where a gradient of soluble (chemotactic) or substrate-bound (haptotactic) signaling molecules dictates the directionality of cellular movement.

Membrane receptors such as G-protein coupled receptors (GPCR) and receptor tyrosine kinase receptors (RTK) detect external signaling molecules and cause an accumulation of phosphatidylinositol (3,4,5) triphosphate (PIP3) at the leading edge. The accumulation of PIP3 then leads to the activation of Rho-family Ras-like small proteins called Rac, Cdc42, and Rho. Rac and/or Cdc42 cause cytoskeletal changes such as actin polymerization at the leading edge while Rho causes actin-myosin contractions at the trailing edge. As a result of actin polymerization, protrusions are generated at the leading edge.

Types of Protrusions

Actin serves as a physical scaffold for protrusions. Consequently, the shape of protrusion structures varies depending on how actin is assembled. Two commonly studied types of protrusions are lamellipodia and filopodia. Lamellipodia are broad, sheet-like protrusions that contain a branched network of thin, short actin filaments. When lamellipodia lift away from the substrate and move backward, a notably distinct ruffling movement occurs. Lamellipodia protrusions can be found in cells like fibroblasts, immune cells, and neurons. Filopodia are thin-finger-like protrusions that emanate from cell membranes. They are often observed in cells, such as neurons, working in tandem with lamellipodia during migration.

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. Dientengevolge strekt het ene uiteinde zich uit als een uitsteeksel dat de voorrand wordt genoemd en dat zich in zijn micro-omgeving aan substraten hecht via uitgescheiden kleefstoffen. De achterrand - het gebied dat dient als de achterkant van de cel - 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 cytoskeletmotiliteitsstructuren. Vervolgens de zelfklevende bevestigerst aan de achterrand 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 receptortyrosinekinasereceptoren (RTK) 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 totde activering van Rho-familie Ras-achtige kleine eiwitten genaamd Rac, Cdc42 en Rho. Rac en / of Cdc42 veroorzaken veranderingen in het cytoskelet, zoals actinepolymerisatie aan de voorrand, terwijl Rho actine-myosine contracties veroorzaakt aan de achterrand. Als resultaat van actine-polymerisatie worden uitsteeksels gegenereerd aan de voorrand.

Soorten uitsteeksels

Actine dient als een fysieke steiger voor uitsteeksels. Bijgevolg 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-uitsteeksels 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.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter