Biológus Bsc. Sejtélettan II. Epitheliális transzport Tóth István Balázs DE OEC Élettani Intézet 2010. 11. 05.
Transzport szempontjából szimmetrikus és aszimmetrikus sejtek Szimmetrikus sejtek: - nincs polaritásuk - transzporterek eloszlása a membránban homogén - pl. vvt-k Ábra: Fonyó A.: Az orvosi élettan tankönyve, 3. kiad., Medicina, Bp. 2003. 36. o. Vörös vértestek transzporterei: Cl - /HCO 3- exchanger ~10 6 /sejt, a membrán felszín 25 %-a Aquaporin 1 Glut1 Urea transzporter Na + /K + -ATPáz Ca 2+ -ATPáz Na + /K + /2Cl - kotranszporter Na + /Cl - kotranszporter Na + /H + exchanger K + /Cl - kotranszporter K + csatornák Aszimmetrikus sejtek: - funkcionális/struktúrális polaritás - transzporterek eloszlása a membránban inhomogén - anyagok egyirányú transzportjára sepcializálódtak - pl. szekréciós/abszorbciós hámok Ábra: M.H.Ross és mtsai: Szövettan kézikönyv és atlasz, Medicina, Bp. 2007. 87. o.
Epitheliális szövetek Hámszövetek - testfelszín (epidermis) - testüregek bélése (gasztrointesztinális-, légző-, urogenitális rendszer) - mirigyek - érzékhámok
Epitheliális szövetek szövettani osztályozása Sejtrétegek száma szerint: - Egyrétegű - Többrétegű Sejtek alakja szerint: - Laphám - Köbhám - Hengerhám Hámszövetek funkciója: - szekréció - abszorpció - transzport a felszínen - védelem - recepció
Epitheliális szövetek szövettani osztályozása Ábra: M.H.Ross és mtsai: Szövettan kézikönyv és atlasz, Medicina, Bp. 2007. 89. o.
Szekréciós hámok - mirigyek Epitheloid szövetek Ábra: M.H.Ross és mtsai: Szövettan kézikönyv és atlasz, Medicina, Bp. 2007. 112. o. Merokrin: pl. pancreas acinus sejtjei Apokrin: pl. emlőmirigy Holokrin: pl. faggyúmirigy
Epitheliális szövetek struktúrája Hámszövetek jellemzői: Avaszkuláris sejtközötti állomány minimális Sejtkapcsoló struktúrák Polaritás apikális felszín laterális felszín bazális felszín Membrana basalis Ábra: M.H.Ross és mtsai: Szövettan kézikönyv és atlasz, Medicina, Bp. 2007. 87. o.
Epitheliális szövetek polarizációja Apikális felszín lumen felé Laterális felszín kommunikáció, kapcsolóstruktúrák a szomszédos sejtek felé Ábra: M.H.Ross és mtsai: Szövettan kézikönyv és atlasz, Medicina, Bp. 2007. 97. o. Bazális felszín rögzítés a lamina basalishoz
Az apikális felszín Felszíni módosulásai lehetnek: - Mikrobolyhok - abszorbciós hámokra jellemző - transzportereket tartalmaznak - növelik a felszívó felszín méretét - Sztereocíliumok - belsőfülben érzéksejtek - ivarutak abszorbció Ábra: http://219.221.200.61/ywwy/zbsw(e)/edetail10.htm - Csillók (ciliumok) - légutak, petevezeték laterális transzport - vestibularis szerv szenzoros szerep
Laterális felszínen: Szoros kapcsolatok: - zonula occludens Sejtkapcsoló struktúrák a hámszövetekben Kihorgonyzó kapcsolatok: - zonula adherens - macula adherens (desmosoma) Abra: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk21502/ Kommunikációs kapcsolatok: - gap junction Bazális felszínen: Kihorgonyzó kapcsolatok: - focalis adhesio - hemidesmosoma
Sejt-sejt és sejt-mátrix kapcsolatok áttekintése Szabó Gábor (szerk.): Sejtbiológia, 2. kiadás, Medicina, Bp. 2009. 504-513. o. 9.2. Multicelluláris szerveződés: sejtke közötti és sejt-mátrix kapcsolatok
Zonula occludens (tight junction) Sejt-sejt kapcsolóstruktúrák - szoros kapcsolatok - - okkludin fehérjéken keresztül (homofil) - aktinvázhoz kapcsolódik ZO fehérjéken keresztül - Ca 2+ függő - barrier megakadályozza a paracelluláris transzportot - megakadályozza a membránfehérjék laterális diffúzióját funkcionális polaritás (pl. Na/K pumpa a basolaterális felszínen) Bővebben pl.: Becker Wayne, Kleinsmit lewis, Hardin Jeff, Bertoni Gregory Paul: The World of the Cell, 7th edition, Pearson Benjamin Cummings, San Francisco, 2009. 452-500. o. Chapter 17: Beyond the Cell: Cell Adhesions, Cell Junctions and Extracellular Structures
Sejt-sejt kapcsolóstruktúrák - kihorgonyzó kapcsolatok - - E-kadherinek Zonula adherens - Intracellulárisan mikrofillamentumokhoz - Ca 2+ függő - Övszerűen körbefut a sejten Desmosoma - Dezmoglein, dezmokolin - Intracellulárisan Intermedier fillamentumokhoz - Ca 2+ függő - Foltszerű kapcsolat Mechanikai ellenállást biztosítanak Bővebben pl.: Becker Wayne, Kleinsmit lewis, Hardin Jeff, Bertoni Gregory Paul: The World of the Cell, 7th edition, Pearson Benjamin Cummings, San Francisco, 2009. 452-500. o. Chapter 17: Beyond the Cell: Cell Adhesions, Cell Junctions and Extracellular Structures
Sejt-sejt kapcsolóstruktúrák - kommunikációs kapcsolatok - Gap junction - connexin fehérjékből felépülő connexonok - kisméretű molekulák átjuthatnak - membránpotenciál változások átterjedése - kétirányú vezetés - bezáródhat (ph, ic. Ca 2+ ) Bővebben pl.: Becker Wayne, Kleinsmit lewis, Hardin Jeff, Bertoni Gregory Paul: The World of the Cell, 7th edition, Pearson Benjamin Cummings, San Francisco, 2009. 452-500. o. Chapter 17: Beyond the Cell: Cell Adhesions, Cell Junctions and Extracellular Structures
Sejt-mátrix kapcsolóstruktúrák - kihorgonyzó kapcsolatok - Fokális kontaktus (adhéziós plakk) - Integrinek - Intracellulárisan mikrofillamentumokhoz - sejtek dinamikus változásaiban, sebgyógyulásban - Integrinek Hemidesmosoma - Intracellulárisan intermedier fillamentumokhoz - epithel sejtekek a bazálmembránhoz horgonyozza Bővebben pl.: Becker Wayne, Kleinsmit lewis, Hardin Jeff, Bertoni Gregory Paul: The World of the Cell, 7th edition, Pearson Benjamin Cummings, San Francisco, 2009. 452-500. o. Chapter 17: Beyond the Cell: Cell Adhesions, Cell Junctions and Extracellular Structures
A bazális membrán A hámszövet és a kötőszövet kapcsolódási helye Alkotói: - Kollagének - Proteoglikánok - Laminin - Glikoproteinek (entactin, fibronectin) Ábra: M.H.Ross és mtsai: Szövettan kézikönyv és atlasz, Medicina, Bp. 2007. 108. o.
Paracelluláris transzport Szivárgó hámok esetén (zonula occludens) Víz, ionok, kis molekulák Diffúzió (elektro-)kémiai gradiens Tömegáramlás, filtráció hidrosztatikus és onkotikus nyomás Pórusméret limitálja Bazális membrán!!!
Paracelluláris vs. Transzcelluláris Transzport az epitheliumokon keresztül
A bazális membrán szerepe: - pórusméret - negatív töltés Paracelluláris transzport
Transzcellulláris transzport A sejtmembránon keresztül: Passzív: A sejt részéről nem igényel energiabefektetést (ATP-t) Aktív: ATP deplécióval jár
Passzív transzportok Egyszerű diffúzió Lipid kettősrétegen keresztül - Lipofil anyagok, kis molekulák (pl. O 2, CO 2, H 2 O) Ioncsatornán keresztül - ionok Ioncsatornák: - anion vagy kation csatornák - specifikus vagy nem specifikus - szivárgó vagy kapuzott Facilitált diffúzió - Carrier mediált - pl. glükóz Ábra: http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/index.html
Egyszerű diffúzió Egyszerű és facilitált diffúzió Facilitált diffúzió -Nem igényel carriert -Koncentrációgrádiens irányába -Grádiensel egyenesen arányos - Nem telítődik -Carrier mediált: 1. kötődés 2. konformáció változás 3. Disszociáció -Koncentrációgrádiens irányába -Telődési kinetika
Carrier mediált transzportok Uniport Cotransport
Elsődlegesen aktív Aktív transzportok Másodlagosan aktív -ATPáz (pumpa) -ATP energiáját közvetlenül nem használja Koncentrációgradienssel szemben is! -Energiaigényét az elsődleges aktív transzport során felépült koncentrációgrádiens (Na + ) fedezi Ábra: http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/index.html
Na + /K + pumpa http://en.wikipedia.org/wiki/file:scheme_sodium-potassium_pump-en.svg Funkciók: Egyenlőtlen ioneloszlás - nyugalmi membránpotenciál - hajtóerő a másodlagosan aktív transzportok számára Sejtvolumen szabályozása Bazolaterlis membránban Ábra: http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/index.html
Epitheliális transzporterek Táblázat: Fonyó A.: Az orvosi élettan tankönyve, 3. kiad., Medicina, Bp. 2003. 58. o.
Ábra: Fonyó A.: Az orvosi élettan tankönyve, 3. kiad., Medicina, Bp. 2003. 60. o. Transzepitheliális transzportok - békabőr ionfelvétele -
Transzepitheliális transzportok - glükóz felszívása a bélhámsejtekben - Ábra: Fonyó A.: Az orvosi élettan tankönyve, 3. kiad., Medicina, Bp. 2003. 62. o.
Transzepitheliális transzportok - a klorid transzport lehetőségei - Ábra: Fonyó A.: Az orvosi élettan tankönyve, 3. kiad., Medicina, Bp. 2003. 63-64. o.