Межклеточные контакты. Медицинское значение

Межклеточные контактыМежклеточные контакты – специализированные клеточные структуры, скрепляющие клетки для формирования тканей, создающие барьеры проницаемости и служащие для межклеточной коммуникации. Межклеточные контакты подразделяют на следующие функциональные типы: замыкающий (плотный контакт), адгезионные, коммуникационные (проводящие).

Адгезионные контакты

Адгезионные межклеточные контакты механически скрепляют клетки между собой. К адгезионным контактам относятся: промежуточный контакт (опоясывающая десмосома), десмосома, полудесмосома.

Промежуточный контакт

Функция: промежуточный контакт скрепляет не только мембраны соседних клеток, но и стабилизирует их цитоскелет, объединяя клетки с их содержимым в единую жесткую структуру.

Строение. Мембраны соседних клеток разделены промежутком шириной 10-20 нм, заполненным аморфным или фибриллярным материалом. Электроноплотная пластинка на цитоплазматической стороне клеточной мембраны в пределах контакта содержит белки плакоглобин, винкулин, a-актинин и радиксин. В пластинку вплетены концы актинсодержащих микрофиламентов. В образовании контакта участвуют тнасмембранные белки адгезии из семейства кадгерина.

Цепь молекулярных взаимодействий выглядит следующим образом: актин (примембранные микрофиламенты) - a-актинин – винкулин – Е-кадгерин (трансмембранный гликопротеин адгезии). Е-кадгерин в присутствии Са2+ прочно связывает мембраны соседних клеток. Цепь молекулярных взаимодействий в промежуточном контакте аналогична таковой в точечном (фокальном) контакте.

Примеры. Каёмчатый эпителий кишки (этот тип контактов известен как опоясывающая десмосома, т.к. контакт образует сплошной поясок вокруг клетки; секреторный эпителий, вставочные диски в миокарде и т.д.

Десмосома

Функция: десмосомы поддерживают структурную целостность ткани, скрепляя клетки между собой. Десмосомы в комплексе с промежуточными филаментами придают ткани упругость и поддерживают в ней усилие натяжения.

Строение. Десмосома – самый распространенный и наиболее сложно организованный тип межклеточных контактов. Объединяет две формы соединений. Одна из них (цитоплазматическая пластинка) осуществляет связь промежуточных филаментов клетки с плазматической мембраной; вторая – связь плазматической мембраны с внеклеточным межмембранным материалом (десмоглеей) в пределах десмосомы.

Участки клеточных мембран, входящие в состав десмосомы, разделены слоем десмоглеи толщиной 20-30 нм. С внутренней стороны к плазматической мембране примыкает цитоплазматическая пластинка толщиной 10-40 нм с вплетенными в нее промежуточными филаментами. В десмосомах всех клеточных типов присутствуют следующие белки: плакоглобин, десмоплакины, десмоглеины, десмоколлины.

Цепь молекулярных взаимодействий. Молекулы образуют две линии связи:

1) плакоглобин (цитоплазматическая пластинка) – десмоглеин (Са2+ -связывающий белок в плазматической мембране одной клетки) – десмоглеин (Са2+ -связывающий белок в плазматической мембране другой клетки) – плакоглобин (цитоплазматическая пластинка);

2) десмоплакины (цитоплазматическая пластинка) – десмоколлин (Са2+ -связывающий белок в плазматической мембране одной клетки) – десмоколлин (Са2+ -связывающий белок в плазматической мембране другой клетки) - десмоплакины (цитоплазматическая пластинка).

Примеры. Десмосомы скрепляют клетки одного типа (кератиноциты, кардиомиоциты) и различных типов (клетка Меркеля – кератиноцит).

Полудесмосома

Полудесмосома обеспечивает прикрепление клетки к базальной мембране (например, кератиноцитов базального слоя эпидермиса, миоэпителиальных клеток). Полудесмосома, как и десмосома содержит цитоплазматическую пластинку с вплетенными в нее промежуточными филаментами. Особенность состава цитоплазматической пластинки здесь – наличие пемфигоидного антигена - Са2+ -связывающего белка семейства кадгеринов (при пузырьчатке неакантолитической к пемфигоидному аг вырабатывются антитела, что приврдит к отслойке эпителия кожи от базальной мембраны и образованию пузырей).

Базальная мембрана – вид внеклеточного матрикса в форме листа или пластинки толщиной 2—200 нм. Состоит из белков, служащих для соединения клеток различного типа (эпителиальных, шванновских) с окружающей соединительной тканью - коллагена, энтактина, ламинина и др.

Плотный контакт

Функция. Формирование регулируемого барьера проницаемости, разделяющего разные по химическому составу среды (например, внутреннюю и внешнюю).

Структура. Плотный контакт состоит из непрерывных цепочек трансмембранных белковых молекул окклюдина и клаудина, соединяющих плазматические мембраны соседних клеток. Цитоплазматический домен окклюдина через белки ZO-1, ZO-2 и ZO-3 связан с актином цитоскелета.

Некоторые лиганды влияют на проницаемость контакта. Например, в ответ на гистамин эндотелиальные клетки в результате взаимодействия актиновых и миозиновых филаментов отделяются друг от друга, приобретая округлую форму, увеличивая проницаемость сосуда.

Примеры: эндотелий капилляров, альвеолоциты, эпителиальные клетки почечных канальцев.

Коммуникационные контакты

Щелевые и синапсы.

Щелевой контакт

Функция. Обеспечивает ионное и метаболическое сопряжение клеток. Через щелевые контакты проходят низкомолекулярные вещества, регулирующие рост и развитие клеток. Для клеток нейроглии щелевой контакт имеет важное значение в регуляции уровня Са2+. Щелевые контакты обеспечивают распространение возбуждения – переход ионов между мышечными клетками миокарда и между гладкомышечными клетками.

Строение. Плазматические мембраны клеток, образующих щелевой контакт, разделены щелью шириной 2-4 нм. Коннексон – трансмембранный белок цилиндрической формы, состоит из 6 СЕ коннексина. Два коннексона соседних клеток соединяются в межмембранном пространстве и образуют канал между клетками. Канал коннексона диаметром 1,5 нм пропускает ионы и молекулы с м.в. до 1,5 кДа. Известно несколько коннексинов, их экспрессия тканеспецифична.

Синапс

Специализированный межклеточный контакт, обеспечивает передачу сигналов с одной клетки на другую. Сигнальная молекула – нейромедиатор. Синапсы формируют клетки возбудимых тканей (нервные клетки между собой, нервные клетки и мышечные волокна). В синапсе различают пресинаптическую часть, постсинаптическую часть и расположенную между ними синаптическую щель.