...για περισσότερα...http://kyttariki.biol.uoa.gr , http://multimedia.biol.uoa.gr

Τμήμα Βιολογίας

Μάθημα: ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΥΤΤΑΡΟΥ

Γ΄ εξάμηνο 2014 -15

Κεφ. 13: ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

…I.Σ.ΠΑΠΑΣΙΔΕΡΗ

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΚΑΙ ΣΥΝΔΕΣΗ

13.1. Κυτταρική επικοινωνία

13.2. Μορφολογική έκφραση της επικοινωνίας: Κυτταρικοί σύνδεσμοι

13.3. Σύνδεσμοι επικοινωνίας

13.3.1. Χασμοσύνδεσμοι

13.3.2. Μονόδρομη κυτταρική επικοινωνία – Χημικές συνάψεις

13.3.3. Πλασμοδέσμες

13.4. Φραγμοσύνδεσμοι

13.4.1. Στενοσύνδεσμοι

13.4.2. Διαφραγματοσύνδεσμοι

13.5. Σύνδεσμοι κυτταρικής πρόσδεσης

13.5.1. Σύνδεσμοι προσκόλλησης

13.5.2. Εστίες προσκόλλησης

13.5.3. Δεσμοσώματα

13.5.4. Ημιδεσμοσώματα

13.6. Κυτταρική προσκόλληση

13.6.1. Πρωτεΐνες κυτταρικής προσκόλλησης

13.6.2. Καδερίνες

13.6.3. N-CAM πρωτεΐνες

13.7. Χημειοτακτισμός

Βιβλιογραφία

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

• Συνεργασία και αλληλεπίδραση μεταξύ των κυττάρων

• Χρειάστηκαν 2.5 δισεκατομμύρια χρόνια για να αναπτυχθεί

Επικοινωνία από απόσταση: είναι αναγκαία η ύπαρξη ενός ενδιάμεσου μορίου που χρησιμοποιείται ως μήνυμα μεταφοράς της πληροφορίας πχ.

• Ο χημειοτακτισμός που επιτρέπει την απόκριση ενός κυττάρου όταν βρεθεί σε παρουσία χημικού παράγοντα

• Η ορμονική ρύθμιση• Η διέγερση μυϊκού κυττάρου μέσω χημικής σύναψης• Σε όλες αυτές τις λειτουργίες το κύτταρο δέκτης διαθέτει ειδικά μόρια

υποδοχείς του ερεθίσματος στην πλασματική μεμβράνη

Επικοινωνία από κοντά

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

Σχηματισμός προεξοχής σε κύτταρα ζύμης σε απάντηση μηνύματος από γειτονικό

κύτταρο

Τα εξωκυττάρια μηνύματα συνδέονται σε ειδικούς μεμβρανικούς υποδοχείς

ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

Οι φθορίζουσες ουσίες που χρησιμοποιούνται είναι συνήθως FlΤC (flυοrescein

isοthiοcyanate), DΑNS (dansylchlοride) και LRΒ (lissamine rhοdamine Β). Τα

FIΤC και DΑNS φθορίζουν κιτρινο-πράσινα, ενώ το LRΒ φθορίζει κόκκινο.

Μόρια που εξετάστηκαν από τον Lοwenstein και τους συνεργάτες του για

διέλευση από κύτταρο φαίνονται στον Πίνακα

• Σε καρκινικά κύτταρα παρατηρείται ελλιπής κυτταρική επικοινωνία

• Η επικοινωνία δε βρίσκεται υπό τον άμεσο έλεγχο του πυρήνα

• Ιδιαίτερης σημασίας είναι η ύπαρξη επικοινωνίας κατά την κυτταρικήδιαφοροποίηση γιατί η γρήγορη διάχυση των μορίων-σηματοδοτών από κύτταρο σεκύτταρο επιτρέπει το συγχρονισμό λειτουργιών και ακόμα βοηθά στο να αντιληφθείκάθε κύτταρο, πού βρίσκεται τοπολογικά.

• Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι η ύπαρξη επικοινωνίας μεταξύ κυττάρωνσε ένα πολυκυτταρικό συγκρότημα θεωρείται αποφασιστικής σημασίας για τη σωστήλειτουργία του συστήματος αυτού αφού τελικά, η οργάνωση, που αποτελείχαρακτηριστικό κάθε οργανισμού απαιτεί την ύπαρξη επικοινωνίας και ανταλλαγήςπληροφοριών για σωστή ενημέρωση και λειτουργικότητα.

Μορφολογική έκφραση της επικοινωνίας: Κυτταρικοί σύνδεσμοι

Σταθμό στην έρευνα της κυτταρικής βιολογίας αποτέλεσε η πρώτη ολοκληρωμένη περιγραφή τωνσυνδέσμων το 1963 από την Μairilyn Farqυar και τον Geοrge Palade (βραβείο NοbeΙ Ιατρικής,1974) του Πανεπιστημίου Υale. Έτσι, δείχθηκε, με ηλεκτρονική μικροσκοπία λεπτών τομών, ότιγειτονικά επιδερμικά κύτταρα εμφανίζουν στις πλασματικές τους μεμβράνες μια διαδοχική σειράδιαφοροποιήσεων που ονομάστηκε συνδετικό σύμπλεγμα

Μορφολογική έκφραση της επικοινωνίας: Κυτταρικοί σύνδεσμοι

Χασμοσύνδεσμοι, David Robertson 1963

Μονόδρομη κυτταρική

επικοινωνία-χημικές συνάψεις

Μονόδρομη κυτταρική επικοινωνία-χημικές συνάψεις

Πλασμοδέσμες

Οι πλασμοδέσμες δημιουργούνται συγχρόνως με το κυτταρικότοίχωμα κατά την κυτταρική διαίρεση και παγιώνεται ο αριθμός καιη θέση τους σε αυτή τη φάση, ενώ μικρότερες αλλαγές μπορεί νασυμβούν αργότερα.

Το ασβέστιο φαίνεται να ρυθμίζει και εδώ, όπως και στα ζωικάκύτταρα, την κίνηση των ουσιών διαμέσου της πλασμοδέσμης.

Η κατανομή των πλασμοδεσμών είναι περίπου 15/μm2 σε ένατυπικό φυτικό κύτταρο.

Στενοσύνδεσμοι

Στενοσύνδεσμοι

Στενοσύνδεσμοι

Στενοσύνδεσμοι

Διαφραγματοσυνδεσμοι

Έχουν συνολικό πάχος περίπου 30 nm. Τα διαφράγματα είναι 2,5-3 nm σε πάχος μεεπαναληπτικότητα περί-που 18 nm και εμφανίζουν θετική αντίδραση (ιστοχημικά) γιαπολυσακχαρίτες. Τόσο δομικά όσο και αναπτυξιακά δεδομένα (π.χ. ύπαρξη συνδέσμωνόταν έχει λήξει η διαφοροποίηση των κυττάρων) υποστηρίζουν ότι οι σύνδεσμοι αυτοίλειτουργούν μάλλον για μεσοκυττάριο αποκλεισμό και για στήριξη, χωρίς νασυμμετέχουν στη διακυτταρική επικοινωνία.

Σε οργανωμένα κυτταρικά σύνολα, όπως π.χ. κύτταρα επιθηλίων ή κύτταρα άλλων ιστών,διακρίνονται τοπικές «παχύνεις» των πλασματικών μεμβρανών και πρόκειται για είδοςσυνδέσμων που μπορεί να είναι άλλοτε σημειακοί και άλλοτε να σχηματίζουν ζώνες.

Τέσσερις τύποι κυτταρικών συνδέσεων που έχουν ως λειτουργία την προσκόλλησηκυττάρου-κυττάρου και κυττάρου-εξωκυττάριας ουσίας έχουν ταυτοποιηθεί. Αυτοίείναι:

• οι σύνδεσμοι πρόσδεσης (adherens junctions), που επίσης καλούνται και δεσμοσώματα ζώνης, βρίσκονται κυρίως στα επιθηλιακά κύτταρα και σχηματίζουν μια ζώνη προσκόλλησης κυττάρου-κυττάρου ακριβώς κάτω από το στενοσύνδεσμο

• οι εστίες προσκόλλησης (focal adhesions), που συνδέουν τα κύτταρα με τηνεξωκυττάρια ουσία

• τα δεσμοσώματα (desmosomes), που βρίσκονται σε όλους τους τύπουςεπιθηλιακών κυττάρων και σε πολλούς άλλους ιστούς, όπως ο λείος μυς, και συνδέουνδύο κύτταρα μεταξύ τους

• τα ημιδεσμοσώματα (hemidesmosomes), που προσδένουν την πλασματικήμεμβράνη σε περιοχές της εξωκυττάριας ουσίας (στη βασική μεμβράνη).

Δέσμες ενδιαμέσων ινιδίων που διασχίζουν το κύτταρο διασυνδέουν τα δεσμοσώματακαι τα ημιδεσμοσώματα. Με τον ίδιο τρόπο, δέσμες ινιδίων ακτίνης διασυνδέουν τουςσυνδέσμους πρόσδεσης με τις πλάκες πρόσδεσης.

Οι σύνδεσμοι προσκόλλησης (adherens junctions) σχηματίζουν μια συνεχόμενη ζώνη, τηζώνη προσκόλλησης (adhesion belt) κοντά στην κορυφαία επιφάνεια των επιθηλιακώνκυττάρων συνδέοντας τις πλασματικές μεμβράνες δύο παρακείμενων κυττάρων

ΣΥΝΔΕΣΜΟΙ ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗΣ

ΕΣΤΙΕΣ ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗΣ

Οι εστίες προσκόλλησης (focal adhesion) επιτρέπουν στα κύτταρα να συνδέονται με την εξωκυττάρια ουσία μέσω μορίων ιντεγκρίνης, που συνδέονται ενδοκυττάρια με ινίδια ακτίνης.

ΔΕΣΜΟΣΩΜΑΤΑ

Τα δεσμοσώματα (desmosomes)

αποτελούνται από πωτεϊνικές

κυτταροπλασματικές πλάκες προσκόλλησης (15-

20 nm σε πάχος) που προσδένονται στην

κυτταροπλασματική πλευρά των πλασματικών

μεμβρανών γειτονικών κυττάρων και συνδέονται

με διαμεμβρανικές πρωτεΐνες-συνδέσμους.

ΔΕΣΜΟΣΩΜΑΤΑ

Η πλακοσφαιρίνη αποτελεί ένα από τα κύριασυστατικά των πλακών και μοιάζει πολύ με τη β-κατενίνη. Μοιάζει επίσης στην αλληλουχία με τηβινκουλίνη, μια πρωτεΐνη που βρίσκεται κάτωαπό την πλασματική μεμβράνη στουςσυνδέσμους προσκόλλησης και διασυνδέειδιαμεμβρανικές πρωτεΐνες με τονκυτταροσκελετό ακτίνης

ΔΕΣΜΟΣΩΜΑΤΑ

Η δεσμογλεΐνη σχετίζεται με μια ασυνήθιστη αλλά αποκαλυπτική δερματική

ασθένεια που καλείται πέμφιγα και είναι μία αυτοάνοση ασθένεια.

Οι ασθενείς με αυτοάνοσες ανωμαλίες συνθέτουν αντισώματα που συνδέονται

σε μια φυσιολογική πρωτεΐνη του σώματος. Στην περίπτωση αυτή, τα

αυτοαντισώματα δρουν ενάντια στις καδερίνες των δεσμοσωμάτων και

διακόπτουν την προσκόλληση μεταξύ των επιθηλιακών κυττάρων, προκαλώντας

φλύκταινες του δέρματος και των βλεννωδών μεμβρανών.

Το κυρίαρχο αυτοαντίσωμα βρέθηκε ότι ήταν ειδικό για τη δεσμογλεΐνη, μια από

τις κύριες πρωτεΐνες των δεσμοσωμάτων του δέρματος. Πράγματι, προσθήκη

τέτοιων αντισωμάτων σε φυσιολογικό δέρμα επάγει το σχηματισμό φλυκταινών

και τη διάσπαση της κυτταρικής προσκόλλησης.

Πέμφιγα

ΗΜΙΔΕΣΜΟΣΩΜΑΤΑ

Για να στηριχθεί ένα επιθήλιο στις

υποκείμενες εξωκυττάριες ουσίες

η εξέλιξη έχει «εφεύρει» τα

ημιδεσμοσώματα

(hemidesmosomes).

Αυτά βρίσκονται κυρίως στη

βασική επιφάνεια των

επιθηλιακών κυττάρων, όπου

σχηματίζουν επαφή με τη βασική

μεμβράνη. Η διασύνδεση των

ενδιαμέσων ινιδίων του

κυτταροσκελετού με τα ινίδια της

βασικής μεμβράνης, αυξάνει τη

συνολική σταθερότητα των

επιθηλιακών ιστών.

Κυτταρική προσκόλληση

Η προσκόλληση όμοιων κυττάρων είναι ένα κύριο

χαρακτηριστικό της αρχιτεκτονικής πολλών ιστών.

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗΣΜίγματα, π.χ. διαχωρισμένων κυττάρων ήπατος ή νεφρού, σχηματίζουν μικράσυσσωματώματα που αποτελούνται μόνο από κύτταρα ήπατος ή νεφρού.

Αν σχηματιζόταν μία μοναδική μεγάλη μάζα, ένας κυτταρικός τύπος εντοπιζότανστο κέντρο, περιβαλλόμενος από κύτταρα άλλου τύπου. Προσκόλλησηπαρόμοιων κυττάρων υπερέβαινε ακόμη και τα όρια μεταξύ ειδών.

Κύτταρα ήπατος ποντικού, για παράδειγμα, προσκολλώνται στενά σε κύτταραήπατος κότας και σχηματίζουν συσσωματώματα. Παρ' όλα αυτά, δεσυναθροίζονται με κύτταρα νεφρού ποντικού.

Για να αναλύσουν τέτοια φαινόμενα κυτταρικής προσκόλλησης, οι ερευνητέςπαρασκεύασαν μονοκλωνικά αντισώματα ενάντια στις πρωτεΐνες τηςπλασματικής μεμβράνης ενός συγκεκριμένου κυτταρικού τύπου, π.χ. του ήπατοςτης κότας.

Μερικά από τα αντισώματα αυτά συνδέθηκαν σε πρωτεΐνες προσκόλλησης τηςκυτταρικής επιφάνειας και παρεμπόδισαν την ικανότητα των διαχωρισμένωνκυττάρων ήπατος κότας να ξανασυσσωματωθούν. Τα αντισώματα στη συνέχειαχρησιμοποιήθηκαν για να χαρακτηρίσουν, να απομονώσουν και νακλωνοποιήσουν την αντίστοιχη πρωτεΐνη προσκόλλησης της κυτταρικήςεπιφάνειας.

ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗΣ

Οι πρωτεΐνες κυτταρικής προσκόλλησης γνωρίζουμε σήμερα ότι ταξινομούνται σε τρεις κύριες κατηγορίες:

• τις καδερίνες

• τις σελεκτίνες, και

• την υπεροικογένεια των ανοσοσφαιρινών (Ig)

ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗΣ

ΚΑΔΕΡΙΝΕΣ

Oι καδερίνες (cadherines) είναι μία οικογένεια μορίων προσκόλλησης κυττάρου-κυττάρου εξαρτώμενες από ιόντα Ca2+ και είναι σημαντικές για τη διαφοροποίηση καιτη διατήρηση της δομής των ιστών

Ο εγκέφαλος εκφράζει το μεγαλύτερο αριθμό διαφορετικών καδερινών, πιθανόνεξαιτίας της ανάγκης του να σχηματίσει πολύ ειδικές επαφές κυττάρου-κυττάρου.

Η καδερίνη είναι μια διαμεμβρανική γλυκοπρωτεΐνη και αποτελείται περίπου από 720-750 αμινοξέα. Κατά μέσο όρο, 50-60% της αλληλουχίας είναι πανομοιότυπη μεταξύδιαφορετικών καδερινών.

Σημαντικό είναι ότι κάθε μία καδερίνη έχει χαρακτηριστική κατανομή στον ιστό. Κατάτη διαφοροποίηση, η ποσότητα και η φύση των καδερινών κυτταρικής επιφάνειαςαλλάζει, επηρεάζοντας πολλές πλευρές της προσκόλλησης κυττάρου-κυττάρου και τηςκυτταρικής μετανάστευσης. Η απομάκρυνση του Ca2+ από το θρεπτικό υλικό επίσηςαποδιοργανώνει την προσκόλληση κυττάρου-κυττάρου, δείχνοντας επιπλέον ότι οιαλληλεπιδράσεις που εκτελούνται με τη μεσολάβηση της Ε-καδερίνης απαιτούν ιόνταCa2+. Αν η προσκόλληση που γίνεται με τη μεσολάβηση της Ε-καδερίνηςπαρεμποδιστεί κατά την κυτταρική συσσωμάτωση, δε δημιουργείται καμία από τιςάλλες συνδέσεις μεταξύ των επιθηλιακών κυττάρων.

ΚΑΔΕΡΙΝΕΣ

Οι μοριακές θέσεις που είναι υπεύθυνες για την ειδικότητα πρόσδεσης των καδερινώνεντοπίζονται στα τελευταία 100 αμινοξέα της αμινοτελικής περιοχής του μορίου. Έναπείραμα που εδραίωσε την άποψη αυτή έκανε χρήση μιας χιμαιρικής καδερίνης στηνοποία περίπου τα 100 αμινοτελικά αμινοξέα ήταν από την Ρ-καδερίνη και το υπόλοιποτου μορίου από την Ε-καδερίνη.

Οι ινοβλάστες που εξέφραζαν τη χίμαιρα αυτή είχαν τις ικανότητες πρόσδεσης της Ρ-καδερίνης αλλά όχι της Ε-καδερίνης. Επιπλέον, «κατευθυνόμενη μεταλλαξογένεση»της Ε-καδερίνης έδειξε ότι μια αλλαγή σε μόνο δύο αμινοξέα σε αυτή τη αμινοτελικήπεριοχή μετέτρεψε την ειδικότητα πρόσδεσής της σε αυτήν της Ρ-καδερίνης.

Θεωρείται ότι όλες οι καδερίνες εξελίχθηκαν από έναν κοινό πρόγονο, ο οποίοςαπέκτησε διαφορετικές ομοφιλικές ειδικότητες πρόσδεσης, επιτρέποντας σεπαρόμοια είδη κυττάρων σε έναν ιστό να προσκολληθούν ειδικά το ένα στο άλλο.

ΚΑΔΕΡΙΝΕΣ

N-CAM ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ

ΙΝΤΕΓΚΡΙΝΕΣ

ΙΝΤΕΓΚΡΙΝΕΣ

Ν-CAM ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ

•Nerve-cell adhesion molecule: μόρια προσκόλλησης στα νευρικά κύτταρα

•Ανεξάρτητες από Ca2+

•Ανήκουν στην υπεροικογένεια των ανοσοσφαιρινών (Ig)

•Μεσολαβούν σε ομοφιλικές αλληλεπιδράσεις συνδέοντας κύτταρα που εκφράζουν παρόμοια μόρια N-CAM

ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗΣ

• Οι Ν-CAM, μία ο μάδα από πρωτεΐνες κυτταρικής προσκόλλησης που έχουνβρεθεί στα σπονδυλόζωα, είναι ανεξάρτητες του Ca2+ και ανήκουν στηνυπεροικογένεια ανοσοσφαιρινών (Ig) .

• Το πλήρες όνομά τους – μόρια προσκόλλησης στα νευρικά κύτταρα, nerve-celladhesion molecule (N-CAM) – αντικατοπτρίζει την ιδιαίτερη σημασία τους για τονευρικό ιστό.

• Όπως οι καδερίνες, έτσι και οι Ν-CAM κατά κύριο λόγο μεσολαβούν σε ομοφιλικέςαλληλεπιδράσεις, συνδέοντας μεταξύ τους κύτταρα που εκφράζουν παρόμοιαμόρια Ν-CAM.

• Αντίθετα από τις καδερίνες, οι Ν-CAM κωδικοποιούνται από ένα μοναδικόγονίδιο. Η ποικιλία τους δημιουργείται από εναλλακτικό «μάτισμα» mRNA καιαπό διαφορές στη γλυκοζυλίωση.

N-CAM ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ

• Οι ιδιότητες προσκόλλησης των N-CAM ρυθμίζονται από μακριές αλυσίδες

σιαλικού οξέος, ενός αρνητικά φορτισμένου σακχάρου.

• Οι N-CAM που είναι ισχυρά σιαλυκιωμένες σχηματίζουν ασθενέστερες

ομοφιλικές αλληλεπιδράσεις από ότι οι λιγότερο σιαλυκιωμένες μορφές,

πιθανόν εξαιτίας άπωσης μεταξύ των αρνητικά φορτισμένων καταλοίπων

του σιαλικού οξέος.

• Στους εμβρυϊκούς ιστούς, όπως του εγκεφάλου, το πολυσιαλικό οξύ

απαντάται τόσο πολύ όσο το 25% της μάζας των N-CAM. Σε αντίθεση, οι N-

CAM από ιστούς ενηλίκων περιέχουν μόνο το ένα τρίτο της παραπάνω

ποσότητας σιαλικού οξέος.

• Η μικρότερη ικανότητα προσκόλλησης των εμβρυϊκών N-CAM επιτρέπει να

γίνουν επαφές κυττάρου-κυττάρου και στη συνέχεια να διασπαστούν, ένα

στοιχείο απαραίτητο για να σχηματιστούν ειδικές κυτταρικές επαφές στο

αναπτυσσόμενο νευρικό σύστημα, ενώ η μεγαλύτερη ικανότητα

προσκόλλησης των ενήλικων μορφών N-CAM σταθεροποιεί αυτές τις

επαφές.

N-CAM ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ

Έτσι, η δύναμη των προσκολλήσεων κυττάρου-κυττάρου τροποποιείταικατά τη διαφοροποίηση με διαφορική γλυκοζυλίωση των N-CAM.

Επιπρόσθετα, η σύνδεση των πρωτεογλυκανών θειικής ηπαράνης σεμία θέση κοντά στο αμινοτελικό άκρο των N-CAM μπορεί επίσης νατροποποιήσει την προσκόλληση κυττάρου-κυττάρου κατά τη νευρικήδιαφοροποίηση.

Οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις δεν περιορίζονται μόνο σε στερεούς ιστούς, όπως είναιτα επιθήλια και ο νευρικός ιστός. Από τη στιγμή που οι αλληλεπιδράσεις αυτέςσχηματίζονται κατά τη διαφοροποίηση, είναι γενικά σταθερές για όλη τη ζωήτων κυττάρων.

Στους ενήλικους οργανισμούς, πολλοί τύποι κυττάρων που συμμετέχουν στην άμυναενάντια σε ξένους εισβολείς (π.χ. βακτήρια και ιούς) πρέπει να μετακινηθούν με το αίμα,όπου κυκλοφορούν ως μη προσκολλημένα κύτταρα, στον υποκείμενο ιστό στις θέσεις τηςμόλυνσης ή της φλεγμονής.

Η μετακίνηση στον ιστό, καλούμενη εξαγγείωση, των τεσσάρων τύπων λευκοκυττάρων(λευκών αιμοσφαιρίων) είναι ιδιαίτερα σημαντική: τα μονοκύτταρα οι πρόδρομοι τωνμακροφάγων τα οποία μπο-ρούν να πέψουν ξένα σωματίδια τα ουδετερόφιλα, πουαπελευθερώνουν αρκετές αντιβακτηριακές πρωτεΐνες και τα Τ και Β λεμφοκύτταρα, ταειδικά για αντιγόνα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος.

Μετακίνηση των λευκοκυττάρων στους ιστούς, συμμετοχή σελεκτινών και άλλων πρωτεϊνών προσκόλλησης

Κάθε τύπος σελεκτίνης συνδέεται σε ειδικές ολιγοσακχαρικές αλληλουχίες στιςγλυκοπρωτεΐνες ή στα γλυκολιπίδια.

Όπως και με τις καδερίνες, η σύνδεση των σελεκτινών στα προσδέματά τους εξαρτάταιαπό το Ca2+. Η περιοχή λεκτίνης που προσδένει το σάκχαρο στις σελεκτίνες γενικά είναιστο άκρο της εξωκυτταρικής περιοχής του μορίου. Το πρόσδεμα για την Ρ-σελεκτίνη είναιμια ειδική ολιγοσακχαρική αλληλουχία, καλούμενη το σιαλυλ-Lewis-Χ αντιγόνο. Αυτόαποτελεί τμήμα μακρύτερων ολιγοσακχαριτών που είναι παρόντες σε περίσσεια σεγλυκοπρωτεΐνες και γλυκολιπίδια λευκοκυττάρων. Το σιαλυλ-Lewis-Χ αντιγόνο περιέχειτέσσερα σάκχαρα σε πολύ ειδικές διασυνδέσεις:

Για την προσκόλληση μεταξύ ενεργοποιημένων ενδοθηλιακών κυττάρων καιλευκοκυττάρων, οι ιντεγκρίνες που περιέχουν τη β2 υπομονάδα και είναι παρούσες στηνεπιφάνεια των λευκοκυττάρων πρέπει επίσης να ενεργοποιηθούν.

H ενεργοποίηση της α1β2 ιντεγκρίνης, η οποία εκφράζεται στα Τ-λεμφοκύτταρα,επάγεται από τον παράγοντα ενεργοποίησης αιμοπεταλίων (PAF), ένα φωσφολιπίδιοπου απελευθερώνεται από ενεργοποιημένα ενδοθηλιακά κύτταρα την ίδια στιγμή που ηΡ-σελεκτίνη εξωκυτταρώνεται.

Πρόσδεση του PAF στον υποδοχέα του Τ-λεμφοκυττάρου φαινομενικά επάγειφωσφορυλίωση του κυτταροπλασματικού τμήματος της ιντεγκρίνης α1β2, προκαλώνταςαλλαγή στη στερεοδιάταξη του εξωκυττάριου τμήματος.

Η ενεργοποιημένη ιντεγκρίνη στη συνέχεια προσδένεται στα ICAM-1 και ICAM-2 (μόριαενδοκυτταρικής προσκόλλησης, intercellular adhesion molecules, 1 και 2), τα οποίαεκφράζονται συνεχώς στην επιφάνεια των ενδοθηλιακών κυττάρων.

Τόσο το ICAM-1 όσο και το ICAM-2 είναι μέλη της Ig υπεροικογένειας των πρωτεϊνώνπροσκόλλησης και η πρόσδεσή τους στην ιντεγκρίνη α1β2 δεν απαιτεί ιόντα Ca2+.

Μετακίνηση των λευκοκυττάρων στους ιστούς, συμμετοχή σελεκτινών και άλλων πρωτεϊνών προσκόλλησης

Η στενή προσκόλληση που γίνεται με την αλληλεπίδραση της α 1β2 και των ICAM οδηγείστη διασπορά των Τ λεμφοκυττάρων στην επιφάνεια τουενδοθηλίου. Σύντομα τα προσκολλημένα Τ λεμφοκύτταρα μετακινούνται μεταξύγειτονικών ενδοθηλιακών κυττάρων μέσα στον υποκείμενο ιστό.

Έτσι, η επιλεκτική προσκόλληση των Τ λεμφοκυττάρων στο ενδοθήλιο κοντά σε θέσειςμόλυνσης ή φλεγμονής εξαρτάται από τη διαδοχική εμφάνιση και ενεργοποίηση αρκετώνδιαφορετικών πρωτεϊνών προσκόλλησης στην επιφάνεια των αλληλεπιδρώντων κυττάρων.

Άλλα λευκοκύτταρα, τα οποία εκφράζουν ειδικές ιντεγκρίνες που περιέχουν τη β2υπομονάδα, μετακινούνται στους ιστούς με ένα παρόμοιο μηχανισμό. Η αΜβ2, γιαπαράδειγμα, βρίσκεται κυρίως στα μακροφάγα.

Άνθρωποι με μία γενετική ανωμαλία στη σύνθεση της β2 υπομονάδας της ιντεγκρίνης, πουκαλείται ανεπάρκεια λευκοκυτταρικής προσκόλλησης, είναι εκτεθειμένοι σεεπαναλαμβανόμενες βακτηριακές μολύνσεις.-

•Ειδική περίπτωση επικοινωνίας•Κατεύθυνση του κυττάρου προς ένα ερέθισμα •Στα προκαρυωτικά κύτταρα καθοδηγεί προς εύρεση τροφής•Στους ανώτερους οργανισμούς χρησιμοποιείται από το ανοσοποιητικό

σύστημα

Χημειοτακτισμός

Χημειοτακτισμός

Στα βακτήρια ισχύει η θεωρία

δειγματοληψία-κίνηση-δειγματοληψία

Στους ανώτερους οργανισμούς τα λευκοκύτταρα δεν

κολυμπούν αλλά έρπουν με τα ψευδοπόδια προς την

κατεύθυνση του ερεθίσματος και έχουν την ικανότητα να

διακρίνουν διαβάθμιση συγκέντρωσης μέχρι και 0,1%

• Προφανώς κυρίαρχο ρόλο στη διαδικασία αυτή παίζει η οργάνωση(αναδιοργάνωση και αποδιοργάνωση) των στοιχείων του κυτταρικούσκελετού και ιδιαίτερα των μικροϊνιδίων (ακτίνη), που σχηματίζουν καιτις προεκβολές, καθώς και των μικροσωληνίσκων που σταθεροποιούν τοτελικό σχήμα σε κάθε χρονική στιγμή.

• Στην πλασματική μεμβράνη έχουν εντοπιστεί ειδικοί υποδοχείςαναγνώρισης, η κατανομή των οποίων μπορεί και αλλάζει κατά τηδιάρκεια της κίνησης των κυττάρων ή και της αλλαγής στη συγκέντρωσητου παράγοντα χημειοτακτισμού..

Χημειοτακτισμός

• Οι ειδικοί υποδοχείς αναγνώρισης περιλαμβάνουν την οικογένεια υποδοχέωνMCP (methyl acceptingchemotaxis proteins) που είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνεςμε εκτεταμένη προεξοχή στον περιπλασμικό χώρο (Εικ. 13.30). Οι πρωτεΐνεςαυτές δεσμεύουν μόρια (ελκυστικά ή απωθητικά) και στη συνέχεια υφίστανταιαντιστρεπτή μεθυλίωση σε κατάλοιπα γλουταμινικού του κυτταροπλασματικούτους τμήματος.

• Η μεθυλίωση αυτή ρυθμίζεται ανάλογα με τη φορά περιστροφής του μαστιγίουμετά από κάθε «δειγματοληψία» ώστε να γίνει κατάλληλη προώθηση ήαπομάκρυνση του βακτηρίου (βλ. Εικ. 13.30).

• Στα πολυμορφοπύρηνα λευκοκύτταρα (ΡΜΝs) έχει βρεθεί χημειοτακτικόπεπτίδιο (N-φορμυλονορλευκινλευκινοφαινυλ-αλανίνη – FNLLΡ) που δεσμεύεταισε αντίστοιχους υποδοχείς της πλασματικής μεμβράνης, επάγονταςφαγοκυττάρωση. Η ευαισθησίατων ΡΜNs φτάνει στο 1% διαφορά συγκέντρωσηςτου χημειοτακτικού παράγοντα στα άκρα του κάθε κυττάρου.

Χημειοτακτισμός

Χημειοτακτισμός

Χημειοτακτισμός