Zellkontakte

Direkte Berührungsstellen von Zellen in Geweben. Alle mehrzelligen Lebewesen bilden vorübergehende oder dauerhafte Zellkontakte.

Die Zellkontakte werden im Wesentlichen durch Proteine gebildet, den Zelladhäsionsmolekülen (CAM), die einerseits aus den Zelloberflächen herausragen und andererseits als intrazelluläre Ankerproteine eine zytoplasmatische Plaque bilden.

Zellkontakte haben die Aufgabe, das Gewebe zusammenzuhalten und die Kommunikation von Zellen miteinander zu ermöglichen. Viele der Zelladhäsionsmoleküle sind sog. Transmembranproteine, die auf beiden Seiten, innen und außen, über die Zellmembran hinausragen.

Transmembranproteine können Signale von außen, z.B. von anderen Zellen, ins Innere einer Zelle weiterleiten, oder auch Zellsignale an eine Nachbarzelle weitergeben. Besonders strukturierte Transmembranproteine (Connexine) sind Transmembranproteine, die Kanäle (Gap junctions) bilden.

Unter den verschiedenen Arten von Zellkontakten gibt es:

• Adhärenz-Verbindungen (Zonula adhaerens, mechanische Koppelung der Zellen: Transmembranproteine der Cadherin-Familie sowie Adapterproteine der Catenin-Klasse)  
• Desmosomen (Macula adherens, starke mechanische Stabilität: Transmembranproteine - Desmogleine, Desmocolline sowie Adaptorproteine wie Plakoglobin und Plakophilin sowie Intermediärfilamente als -Verbindung zum Zytoskelett)
• Tight Junctions (verschließende Verbindungen): Transmembranproteine der Claudin-Klasse, v.a. Claudin-1, Occludin, JAMs sowie Adapterproteine wie ZO-1,-2,-3)  
• Gap Junctions (kommunizierende Verbindungen, direkte Kommunikation, Austausch von Ionen, Kanalverbindungen): Proteine der Connexin-Familie (Connexin-26,-30,-43); Struktur: Connexon (Hexamer). Gap junctions verbinden porenartig zwei Zellen und erlauben somit den Stoffaustausch.

Die beiden klassischen Zell-Zellverbindungen beim Menschen, die Desmosomen und Adhärenz-Verbindungen (Zonulae adherentes) haben ein Protein gemeinsam, das Plakoglobin. In Adhärenz-Verbindungen stellen Beta-Catenin, aber auch Plakoglobin die Verbindung zwischen den klassischen Cadherinen (z.B. N-Cadherin, E-Cadherin) und alpha-Catenin dar, so dass die Interaktion mit dem Aktinzytoskelett ermöglicht wird. Adhärenz-Verbindungen sind evolutionär älter als Desmosomen und werden in der Regel auch früher in der Entwicklung eines Organismus bzw. Organs detektiert. Bei den Tight-Junktions kommt dem Protein Claudin-1 eine wesentliche funktionelle Rolle zu (s. u. Claudine). Mutationen im Gen für Claudin-1 führen zum Krankheitsbild des Neonatalen-Ichthyose-sklerosierende-Cholangitis-Syndroms. Hierbei sind die Tight Junktions von Epidermiszellen, Hepatozyten und Cholangiozyten betroffen. Eine Überexpression der Isoform von Claudin-18 kann bei einer Vielzahl von Tumorzellen nachgewiesen werden.

1. Brandner JM (2010) Adherens junctions, desmosomes and tight junctions in epidermal barrier function. Open Dermatol J 4:14-20

2. Grosse B et al.(2012) Claudin-1 involved in neonatal ichthyosis sclerosing cholangitis syndrome regulates hepatic paracellular permeability. Hepatology 55:1249-1259.