Презентация на тему "Межклеточные взаимодействия."

Содержание

• 
  Слайд 1

  Межклеточные взаимодействия.

  Лекция по курсу «Цитология». Автор-составитель: доцент кафедры анатомии, физиологии человека и животных ФГБОУ ВПО «ЧГПУ», д.б.н. Ефимова Н.В. Челябинск, 2012.

• 
  Слайд 2

  План лекции:

  Контактные взаимодействия клеток. Дистантные взаимодействия клеток.

• 
  Слайд 3

  1 вопрос:Контактные взаимодействия клеток.

• 
  Слайд 4

  Роль межклеточных контактов в многоклеточном организме:

  Существование отдельных жидкостных компартменов(сред) с разным молекулярным составом является важным для развития и поддержания  многоклеточных организмов. Компартменты в многоклеточном организме выделяются с помощью эпителиальных клеточных слоёв (пластов), которые функционируют как барьеры для поддержания определенной внутренней среды (гомеостаза) в каждом отдельном органе и организме в целом. 

• 
  Слайд 5

  Межклеточные контакты – это …

  … специализированные клеточные структуры, скрепляющие клетки при формировании тканей, создающие барьеры проницаемости и служащие для межклеточной коммуникации.

• 
  Слайд 6

  Функциональные типы МКК:

• 
  Слайд 7

  I. Замыкающие (плотные) контакты:

  формируют в слое клеток барьер проницаемости, разделяющий различные по химическому составу среды (например, внешнюю и внутреннюю среды) и препятствующий проникновению веществ через межклеточные пространства. zonulaoccludens = поясок замыкания внешняя среда внутренняя среда

• 
  Слайд 8

  Примеры замыкающих контактов:

  морула и трофобласт (эмриогенез), альвеолоциты лёгких, эндотелий сосудов, эпителий кишечника и почек

• 
  Слайд 9

  I. Замыкающие (плотные) контакты:

  расположены на апикальных поверхностях клеток; состоят из непрерывных цепочек белковых молекул (клаудины и окклюдины), соединяющих («сшивающих») мембраны соседних клеток. 0,6 мкм

• 
  Слайд 10

  Замыкающие (плотные) контакты

• 
  Слайд 11

  Функции плотных контактов:

  Механически соединяют клетки эпителия между собой → эпителиальный пласт. Обеспечивают барьер проницаемости парацеллюлярного (межклеточного) пути транспорта большинства веществ через эпителий, т.е. вещества избирательно транспортируются только через мембраны и цитоплазму клеток. Сохраняется функциональная полярность клеток эпителия. На апикальной (смотрящей в просвет органа или на поверхность тела) поверхности локализованы одни белки, а на базолатеральной (нижне-боковой) — другие белки.

• 
  Слайд 12

  Количество Плотных Контактов коррелирует с проницаемостью эпителиев.

  Эпителии с небольшим числом ПК (почечные канальцы нефрона) более проницаемы для воды и растворов, чем эпителиисмногочислен-ными ПК (мочевой пузырь).

• 
  Слайд 13

  Плотные контакты:

  Для поддержания целостности плотных контактов необходимы двухвалентные катионы Mg2+ и Ca2+. Контакты могут динамично перестраиваться (вследствие изменений экспрессии и степени полимеризации окклудина) и временно размыкаться (например, для миграции лейкоцитов через межклеточные пространства). 

• 
  Слайд 14

  Транс-эндотелиальная миграция клеток: норма и патология …

  Золотистый стафилококк проделывает тоннель в эндотелии капилляров.

• 
  Слайд 15

  II. Адгезивные (прикрепительные) контакты

  0,1 мм Механически скрепляютклетки между собой, с межклеточным матриксом или базальной пластинкой. Образуются между клетками тех тканей, которые могут подвергаться трению, растяжению и другим механическим воздействиям (например, эпителиальные клетки, клетки сердечной мышцы).

• 
  Слайд 16

  2.1. Десмосома – самый распространённый и сложноорганизованный МКК:

  Со стороны цитоплазмы к десмосомам прикрепляются промежуточные филаменты(кератиновые или десминовые) которые формируют в цитоплазме сеть, обладающую большой прочностью на разрыв. Через десмосомы промежуточные филаменты соседних клеток объединяются в непрерывную сеть, охватывающую всю ткань. 1

• 
  Слайд 17

  Ультраструктура десмосомы:

  Десмосома в примембранном пространстве представлена пластинкой прикрепления, состоящей из 12 типовадапторных белков (десмоплакин), которые соединены с промежуточными филаментами. Белки клеточной адгезии, формирующие десмосомы - кадгерины, являются трансмембранными Са2+ -связывающими белками; обеспечивают гомофильное соединение клеток,  когда между собой соединяются две одинаковые по строению молекулы белка. 2 3 Десмосома = пятно слипания (macula adherens)

• 
  Слайд 18

  ДЕСМОСОМА

  1)промежуточ-ныефиламентыцитоскелета (кератины, десмины); 2) адапторные белки (десмоплакины); 3) адгезивныетрансмембранные белки (кадгерины).

• 
  Слайд 19

  Разновидности десмосом:

  Существуют 3 типа десмосом - точечные, опоясывающие и полудесмосомы (гемидесмосомы). Точечная десмосома представляет собой небольшую площадку (диаметром до 0,5 мкм), соединяющую мембраны двух соседних клеток. Количество точечных десмосом на одной клетке может достигать 2.000. Полудесмосомы – контакты, образующиеся между клетками и внеклеточным матриксом. С нарушением функции десмосом связаны кожные болезни, которые объединены под названием «пузырчатка» (pemphigus).

• 
  Слайд 20
  

  С нарушением функции десмосом связаны кожные болезни, которые объединены под названием «пузырчатка» (pemphigus).

  Обычно они имеют аутоиммунную природу, хотя сходные патологии могут быть и наследственными. При пузырчатке антитела атакуют белки десмосом - десмоглеины. У больных образуются пузыри, так как слои эпидермиса разрываются, часть его клеток гибнет, а в образующиеся полости поступает межклеточная жидкость. При нарушении функции гемидесмосом (полудесмосом) развиваетсябуллёзный эпидермолиз (врожденная, буллёзная пузырчатка). При малейшем механическом воздействии эпидермис кожи отстаёт от базальной пластинки, под ним образуются пузыри с серозным или геморрагическим содержимым. Одна из причин этого заболевания — мутации гена коллагена XVII. Данный вариант заболевания наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

• 
  Слайд 21

  Симптомы пузырчатки:

  Пузыри с серозным или геморрагическим содержимым

• 
  Слайд 22

  2.2. Поясок слипания:

  Целиком окружает клетку и обеспечивает прилипание (адгезию) соседних клеток. Со стороны цитоплазмы формируется электронно-плотными пластинками, состоящими из актиновыхфиламентов, «пришитых» к плазмолемме вспомогательными адапторными белками (α-актинин, винкулин, катенин). В межмембранном пространстве МКК обусловлен взаимодействием трансмембранных белков – кадгеринов. 1 2 3 Zonulaadherens =  поясок слипания

• 
  Слайд 23

  2.3. Фокальные контакты клеток

  Рецепторные белки матрикса связывают волокна матрикса с рецепторами мембраны, которые в свою очередь через линкерные (адаптерные) белки соединяются с актиновымифиламентамицитоскелета, которые могут натягивать контакт.

• 
  Слайд 24

  Сигнальная функция ФК

  В фокальных контактах содержатся также специальные регуляторные белки(киназы - К), которые могут менять состояние и прочность контакта. Красным пунктиром обозначены гипотетические пути проведения сигналов от фокальных контактов в клетку. Через ряд промежуточных белков (красные круги) такие пути могут активировать размножение клеток и вызывать образование новых псевдоподий на поверхности клетки. Индукция размножения Индукция псевдоподий актин

• 
  Слайд 25

  МКК и поведение клеток

  Пролиферация клеток

• 
  Слайд 26

  МКК и поведение клеток …

  Сборка-разборка фокальных контактов (ФК) происходит за 10-120 мин, и эти структуры типичны для относительно медленно двигающихся клеток.

• 
  Слайд 27

  Фокальные контакты – необходимое условие миграции клеток …

  Клетки костного мозга – СМхК(зеленый) способны регенерировать кожу, в том числе верхний слой эпидермиса (красный). Миграция клетки рака молочной железы.

• 
  Слайд 28

  Функции прикрепительных контактов:

  Механически скрепляют клетки между собой, с межклеточным матриксом или базальной пластинкой. Стабилизируют цитоскелет, размеры и форму клеток; поддерживают структурную целостность ткани. Обеспечивают двигательные реакции клеток (амебоидное движение). Участвуют в клеточном сигналлинге. Рис. Цитоскелеткератиноцита.

• 
  Слайд 29

  Типы адгезивных (прикрепительных) контактов:

  Адгезивные контактыобразуются между (1) соседними клетками (десмосомы, пояски слипания) или между (2)клетками и межклеточным веществом (полудесмосомы, фокальные контакты).

• 
  Слайд 30
  

  Трансмембранные белки: Белки цитоскелета: промежуточные филаменты актиновыемикрофиламенты

• 
  Слайд 31

  МЕХАНИЧЕСКИЕ МКК:

• 
  Слайд 32

  III. Коммуникационные контакты:

• 
  Слайд 33

  3.1. Щелевые контакты (нексусы):

  Нексусы – это способ соединения клеток в организме с помощью белковых каналов (коннексонов). Через щелевые контакты могут непосредственно передаваться от клетки к клетке малые молекулы (с молекулярной массой примерно до 1.000 Д). Щелевые контакты (нексусы) обеспечивают ионное и метаболическое сопряжение (взаимодействие) клеток.

• 
  Слайд 34
  

  Отдельные коннексоны (по несколько десятков и сотен) сосредоточены на ограниченных по площади участках мембран —бляшках (англ. plaque) диаметром 0,5-1 мкм. В области нексуса мембраны соседних клеток сближены, расстояние между ними составляет 2-4 нм. Структурную основу щелевого соединения (нексуса) составляют  коннексоны - каналы, образуемые шестьюбелками-коннексинами.

• 
  Слайд 35

  Функции щелевых контактов:

  В нервной системе щелевые контакты - один из способов передачи возбуждения между нейронами (электрический синапс). В сердце щелевые контакты соединяют кардиомиоциты для обеспечения синхронности сокращения всех клеток одного отдела. Электрическое сопряжение клеток

• 
  Слайд 36

  Электрический синапс …

• 
  Слайд 37

  Функции щелевых контактов:

  Щелевые контакты соединяют клетки фолликула с ооцитом и разрушение этой связи является одним из сигналов для овуляции ооцита. Химическое сопряжение клеток

• 
  Слайд 38
  

  Значительную роль в функционировании организма играют так называемые полунексусы - "половинки" щелевых контактов, открытые в межклеточное пространство. Например, они участвуют в создании кальциевой волны в эндотелии, выпуская АТФ из клетки, что способствует поддержанию кровяного давления в сосуде.

• 
  Слайд 39

  Пуринэргическая система регуляции функций

  Молекула АТФ, известная прежде всего как универсальный внутриклеточный источник энергии, выполняет также коммуникативные функции.

• 
  Слайд 40
  

  Рецепторы АТФ – это натриевые и кальциевые каналы. Регулируемое АТФ повышение [Са2+] в клетке вызывает как краткосрочные (мышечное сокращение), так и долгосрочные эффекты (изменение генной экспрессии и, например, клеточную пролиферацию).

• 
  Слайд 41

  Действие АТФ на кровеносную систему

  В синапсах СНСмы в щель высвобождаются АТФ и нейромедиатор - норадреналин. АТФ активирует рецепторы на стенках кровеносного сосуда и вызывает их быстрое сужение→ АД повышается. Эффект АТФ – сужение сосуда и ↑АД

• 
  Слайд 42
  

  Увеличение тока крови вызывает сдвиг эндотелиальных клеток сосуда, что приводит к высвобождению АТФ, которая активирует рецепторы ближайших клеток → секреция NO→ расширение сосуда →АД понижается. Эффект АТФ – расширение сосуда и ↓АД

• 
  Слайд 43
  

  В некоторых клетках коннексоны могут функционировать независимо от щелевых соединений.

  Исследования костных клеток* показали, что коннексоны могут быть рецепторами для антиапоптических сигналов (например, alendronate), трансдуцируя сигналы выживания через внутриклеточный сигнальный путь kinase/mitogen-activated protein kinase (ERK/MAPK). * Nature Reviews Molecular Cell Biology 4, 285 -295 (2003)

• 
  Слайд 44

  Коннексоны являются "неспецифически-управляемыми" каналами:

  С коннексонами могут взаимодействовать различные белки, например, киназы,фосфорилирующиеконнексины и меняющие их свойства, что может регулировать работу комуникативного канала.

• 
  Слайд 45
  

  С коннексонами так же взаимодействуют тубулины микротрубочек, что может способствовать транспорту различных веществ вдоль микротрубочек непосредственно к каналу. Белок дребринвзаимодействует с коннексинами и с микрофиламентами, что также указывает на взаимосвязь каналов и организации цитоскелета клетки.

• 
  Слайд 46
  

  Коннексоны могут закрываться при действии электрического тока, Ca2+, ∆ pH или механического напряжения мембраны.

• 
  Слайд 47
  

  Активность мочевого пузыря зависит не только от количества выпитого, но и от времени суток. 

  У большинства людей мочевой пузырь по ночам ведёт себя спокойно, не будя своих хозяев по малейшему поводу. Рис. Спящие японские макаки.

• 
  Слайд 48
  

  Исследования на животных показали, что допустимый объём мочевого пузыря регулируется при участии белка коннексина-43.

  Мыши с повышенным уровнем этого белка чаще мочились: их мочевой пузырь реагировал на меньшее, чем обычно, количество жидкости. Активность гена коннексина зависела от времени суток и управлялась другим белком, Rev-erbα, имеющим прямое отношение к циркадному ритму. 

• 
  Слайд 49
  

  Коннексины недолговечны, и их запас должен всё время пополняться. Очевидно, избыток белков коннексинов-43, соединяющих клетки стенки мочевого пузыря делают её более жёсткой и чувствительной к избытку жидкости. Ночью же продукция белка падает, и стенка мочевого пузыря становится более эластичной. 

• 
  Слайд 50

  3.2. Синапсы – это …

  … специализированные межклеточные контакты, обеспечивающие передачу сигналов (нервных импульсов) возбудимым клеткам: нейронам, мышечными клеткам, секреторным клеткам.

• 
  Слайд 51

  Структура химического синапса:

• 
  Слайд 52

  Синаптическая передача:

• 
  Слайд 53
  
• 
  Слайд 54

  Синаптическая передача информационного сигнала:

• 
  Слайд 55

  Синапти-ческая передача сигнала

• 
  Слайд 56

  Блокада синаптической передачи и её последствия.

  Ботулинистический и столбнячный токсины блокирают процесс экзоцитозанейромедиаторов.

• 
  Слайд 57

  Блокада синаптической передачи и её последствия:

  Дефекты на уровне транспортеров медиаторов (норадреналина и серотонина) – причина психических расстройств, например, маниакально-депрессивного состояния. Блокаторы транспортёров нейромедиаторов – антидепрессанты, кокаин и амфетамины.

• 
  Слайд 58

  химические синапсы (клинический аспект):

  холиномиметики АХ + холинорецепторы Пилокарпин – миметик ацетилхолина. Пилокарпин широко используется для лечения глаукомы, т.к. основное при местном применении в виде глазных капель он вызывает сужение зрачка и понижение внутриглазного давления.