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25.7: Zellmigration 420
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PROTOKOLLE

25.7: Zellmigration 420

Zellmigration, also der Prozess, durch den sich Zellen von einem Ort zum anderen bewegen, ist für die richtige Entwicklung und Lebensfähigkeit von Organismen während ihres gesamten Lebens von wesentlicher Bedeutung. Wenn die Zellen nicht in der Lage sind, richtig an ihre vorbestimmten Orte zu migrieren, können verschiedene Störungen auftreten. Zum Beispiel verursacht eine Störung der Zellmigration chronische Entzündungskrankheiten wie Arthritis.

Der allgemeine Mechanismus

Im Allgemeinen beginnt die zelluläre Migration, wenn eine Zelle, z.B. ein Fibroblast, auf ein externes polarisierendes chemisches Signal reagiert. Infolgedessen dehnt sich ein Ende als Vorsprung, die so genannte Vorderkante, aus, welche sich in ihrer Mikroumgebung über abgesonderte Klebstoffverbindungen an Substrate heftet. Die hintere Kanteder Bereich, der als Rückseite der Zelle dient, haftet ebenfalls an Substraten, um die Zelle zu fixieren. Nach der Adhäsion wird die Zelle durch eine Folge von Kontraktionen, die durch zytoskelettale Motilitätsstrukturen erzeugt werden, zu ihrem Zielort befördert. Dann wird die Klebeverbindung an der Hinterkante gelöst. Diese Schritte werden zyklisch wiederholt, bis der Fibroblast sein Ziel erreicht hat.

Polarisierung

Es gibt eine Vielfalt an verschiedenen Arten von Signalmolekülen, die die Zellmigration einleiten. Sie verursachen zwei Arten von Reaktionen: eine chemokinetische und eine chemotaktische. Chemokinese bezieht sich auf Bewegung, die auftritt, wenn Signalmoleküle entweder symmetrisch oder asymmetrisch die Zellmigration stimulieren, ohne die Richtungsabhängigkeit der resultierenden Bewegung zu diktieren. Die Chemotaxis bezieht sich auf eine Bewegung, bei der ein Gradient von löslichen (chemotaktischen) oder substratgebundenen (haptotaktischen) Signalmolekülen die Richtungsabhängigkeit der Zellbewegung bestimmt.

Membranrezeptoren wie G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPGR) und Rezeptor-Tyrosinkinase-Rezeptoren (RTR) erkennen externe Signalmoleküle und verursachen eine Anreicherung von Phosphatidylinositol (3,4,5)-Triphosphat (PIP3) an der Vorderkante. Die Anhäufung von PIP3 führt dann zur Aktivierung von kleinen, Ras-ähnlichen Proteinen der Rho-Familie namens Rac, Cdc42 und Rho. Rac und/oder Cdc42 lösen an der Vorderkante Veränderungen des Zytoskeletts aus, wie z.B. die Aktin-Polymerisation, während Rho an der Hinterkante Aktin-Myosin-Kontraktionen verursacht. Als Ergebnis der Aktin-Polymerisation werden an der Vorderkante Vorsprünge erzeugt.

Arten von Vorsprüngen

Aktin dient als physisches Gerüst für diese Vorsprünge. Folglich variiert die Form der Vorsprungsstrukturen je nach der Art und Weise, wie das Aktin zusammengesetzt wird. Zwei häufig untersuchte Arten von Vorsprüngen sind Lamellipodien und Filopodien. Lamellipodien sind breite, flächige Vorsprünge, die ein verzweigtes Netzwerk aus dünnen, kurzen Aktinfilamenten enthalten. Wenn sich die Lamellipodien vom Substrat abheben und sich nach hinten bewegen, kommt es zu einer deutlich ausgeprägten Kräuselbewegung. Lamellipodienvorsprünge können in Zellen wie Fibroblasten, Immunzellen und Neuronen gefunden werden. Filopodien sind dünnfingerartige Vorsprünge, die von Zellmembranen ausgehen. Sie werden oft in Zellen wie Neuronen beobachtet, die während der Migration mit Lamellipodien zusammenarbeiten.


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