Enger Kontakt – die Bilipidschichten der Membranen benachbarter Zellen kommen in Kontakt. Im Bereich der Tight-Junction-Zone passieren praktisch keine Stoffe zwischen den Zellen.

Ständige Zellkontakte halten die Zellen in der Epithelzellschicht so zusammen, dass selbst kleine Moleküle daran gehindert werden, von einer Seite der Schicht zur anderen zu fließen. Die laterale Beweglichkeit vieler Membranproteine ​​ist begrenzt. Die Einschränkung der Mobilität wird durch Barrieren erreicht, die unter Beteiligung enger Kreuzungen gebildet werden.

Transzellulärer Transport durch Epithelzellen (z. B. Nährstoffe(Der Hohlraum des Dünndarms in die intrazelluläre Flüssigkeit auf der anderen Seite der Schicht) hängt von zwei Gruppen von Membrantransportproteinen ab: eines befindet sich auf der apikalen (dem Hohlraum zugewandten) Oberfläche der Zelle und transportiert aktiv einzelne Moleküle in die Zelle; Der andere befindet sich auf der basolateralen Oberfläche der Zelle und ermöglicht es denselben Molekülen, durch erleichterte Diffusion die Zelle zu verlassen. Um diesen gerichteten Transport aufrechtzuerhalten, darf es keine Bewegung von apikalen Transportproteinen zur basolateralen Oberfläche und umgekehrt geben.

Darüber hinaus müssen die Räume zwischen den Epithelzellen abgedichtet werden, damit transportierte Moleküle nicht durch die Interzellularräume zurück in den Hohlraum diffundieren können.

Tight Junctions erfüllen diese beiden Funktionen: Sie verhindern die Diffusion von Membranproteinen zwischen der apikalen und basolateralen Oberfläche und halten benachbarte Zellen zusammen, sodass wasserlösliche Moleküle nicht auf die andere Seite der Schicht fließen können. Gleichzeitig sind Tight Junctions für Makromoleküle undurchlässig und ihre Durchlässigkeit für kleine Moleküle variiert in verschiedenen Epithelien stark. Epithelzellen können Tight Junctions vorübergehend modifizieren, um einen erhöhten Flüssigkeitsfluss durch Lücken in den Verbindungsbarrieren zu ermöglichen. Dieser parazelluläre Transport ist besonders wichtig bei der Aufnahme von Aminosäuren und Monosacchariden aus der Dünndarmhöhle.

Das wichtigste Element in der Struktur selektiv durchlässiger Epithel- und Endothelbarrieren sind Tight Junctions. Die selektive Permeabilität variiert von Gewebe zu Gewebe und ermöglicht entweder den Durchgang ganzer Zellen und Makromoleküle oder nur Protonen und Ionen. Die Tight Junction erscheint als Gürtel aus miteinander verwobenen Befestigungsfäden, der das apikale Ende jeder Zelle der Epithelschicht vollständig umgibt. Es wird angenommen, dass die Haltefilamente aus langen Reihen spezifischer Transmembranproteine ​​in jeder der beiden interagierenden Plasmamembranen bestehen, die direkt aneinander binden, was zu einem Verschluss des Interzellularraums führt. Es wurde festgestellt, dass Occludin ein integrales Membranprotein der Tight Junction ist. Zellen verfügen offenbar über ähnliche Mechanismen für den Aufbau und die Regulierung adhäsiver Strukturen, und diese Mechanismen stehen in engem Zusammenhang mit Veränderungen im Zytoskelett. Allerdings ist noch nicht vollständig geklärt, wie sich Veränderungen des Zytoskeletts auf die Prozesse der interzellulären Adhäsion auswirken. Die Mechanismen der Adhäsion und der interzellulären Signalübertragung stehen in engem Zusammenhang mit dem seit langem bekannten Phänomen der Kontakthemmung, dessen Natur noch immer nicht vollständig geklärt ist.

Die Interaktion zwischen Zellen innerhalb von Geweben und die Verbindung verschiedener Gewebe im Körper wird durch Nichtmembranstrukturen, sogenannte Basallamellen, gewährleistet. Diese Strukturen stellen eine Art Fundament dar, das die Zellen zusammenhält und zusammenhält.

Trotz einiger funktioneller Ähnlichkeit mit Membranen können die Basalplatten dennoch nicht als Membranen klassifiziert werden, schon allein deshalb, weil sie keine Lipide enthalten und keine undurchdringliche Barriere für Substanzen und Ionen darstellen. Die Basallamina bestehen aus Polysacchariden, die mit Proteinen verbunden sind. Aufgrund seiner Eigenschaften: Viskosität; die Fähigkeit, Gele zu bilden und Zelladhäsion zu bewirken – die Basalplatten verbinden nicht nur Zellen miteinander, sondern sind auch in der Lage, die Form des Organs als Ganzes aufrechtzuerhalten.

Die Basalplatten weisen eine ausgeprägte lamellare Faserstruktur auf, die an die Struktur der Membranen der Nierentubuli erinnert, die für die Filtration zuständig sind. Die chemische Zusammensetzung von Basalmembranen ähnelt der von Kollagen.

Sie bestehen aus Glykoproteinen, die im helikalen Teil der Fasern Disaccharidketten und in den nicht helikalen Abschnitten Polysaccharidketten enthalten. Im Gegensatz zu Kollagen enthalten Basalmembranen eine große Anzahl helikaler Regionen, S-S-Bindungen und Polysaccharidketten.

Aufgrund des Vorhandenseins spezifischer Erkennungsstellen oder Veränderungen der Membranformen in einigen Bereichen der Zellinteraktion äußere Oberfläche Die Zytoplasmamembranen vielzelliger Organismen spielen eine wichtige Rolle bei der Herstellung interzellulärer Kontakte. Dieser Begriff wird für die Verwendung in Fällen empfohlen, in denen Lücken zwischen Zelloberflächen vorhanden sind, die mit extrazellulärem Material gefüllt sind. Um die Mechanismen der Interaktion zwischen benachbarten Zellen zu klären, werden auch die Begriffe „Intermembranraum“, „parazellulärer Raum“ und „Kontaktkomplexe“ verwendet.

Interzellulärer Kontakt sollte als ein komplex organisiertes System betrachtet werden, das aus einer Reihe spezialisierter Elemente besteht. Mithilfe der Elektronenmikroskopie lassen sich diese Elemente eindeutig identifizieren, ihre Nomenklatur ist jedoch noch nicht ausreichend entwickelt. In verschiedenen Geweben können Kontakte je nach funktionellem Zweck bestimmte Elemente enthalten. In diesem Abschnitt werden hauptsächlich interzelluläre Kontakte von Epithelzellen untersucht, da diese Kontakte alle bekannten Arten spezialisierter Elemente umfassen. Zu den spezialisierten Elementen interzellulärer Kontakte gehören: einfache Verbindung, Verriegelungsverbindung, enge Verbindung, Adhäsionsbereich, spaltartige Verbindung, septierte Verbindung und skalare Verbindung. An der Bildung dieser Elemente sind alle drei Komponenten der Zelloberfläche beteiligt: ​​die Supramembrankomponente oder Glykokalyx, die Plasmamembran und die Submembrankomponente.

In Abb. 6.2. Mögliche Kontaktstellen zwischen Dünndarmepithelzellen werden aufgezeigt. Die Elektronenmikroskopie hat drei Arten von Kontakten offenbart

Mikrovilli

align=right hspace=7>Dichte

Oval

Desmosomen

Desmosomen

Basal

Platte

Strukturen: Tight Junction, Gap Junction und Interaktion über Desmosomen.

In der Tight-Junction-Zone sind die beiden Plasmamembranen vollständig geschlossen, die Zytoplasmaräume der beiden Kontaktzellen bleiben jedoch voneinander getrennt (Abb. 6.3).

Bei solchen Kontakten verschmelzen die äußeren Abschnitte der Membranen stellenweise zu einer gemeinsamen Schicht von 2-3 nm Dicke. Die Verschmelzung der äußeren Membranschichten erfolgt nicht über den gesamten Bereich der Tight Junction, sondern stellt eine Reihe punktueller Membranverschmelzungen dar. Diese sich kreuzenden Punktfusionen bilden ein Netzwerk, das sich zwischen den apikalen Kanten der sich berührenden Zellen befindet.

Seit mehr als hundert Jahren wird der Begriff „Tight Junction“ als Beschreibungssystem für den Raum zweier miteinander in Kontakt stehender Zellen verwendet. Dank der letzten vierzig Jahre Forschung auf diesem Gebiet,

Zytoplasma

Membranen

Connexin-Zylinder

A)

Reis. 6.3. Schematische Darstellung eines Tight Junction (a) und eines Gap Junction (b)

Unsere Ansichten über die Natur des engen Kontakts als einer Art zementierender Masse haben sich erheblich geändert. Obwohl unser Wissen über die Struktur und Funktion dieser Formation noch lange nicht ideal ist, gibt es bereits genügend Daten, die darauf hinweisen, dass es sich um eine komplex organisierte dynamische Multiproteinstruktur handelt, die für bestimmte hydrophile Verbindungen (Ionen, Nährstoffe, Medikamente) selektiv durchlässig ist ).

Die morphologischen Merkmale und regulatorischen Eigenschaften der Tight Junction sowie die Tatsache, dass sie für hydrophile Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht durchlässig ist, weisen darauf hin, dass das Lumen zwischen zwei Zellen begrenzt ist. Zur Erklärung dieses Phänomens gibt es mindestens zwei Hypothesen. Der erste betrifft den Durchmesser der Poren zwischen sich berührenden Zellen. In menschlichen Enterozyten betragen sie also 0,3–0,6 nm. Vielen Dank an verschiedene
Aufgrund der Größe der interzellulären Poren, die entlang des Darmtrakts einer Versuchstierart beobachtet werden, sowie ihres Durchmessers, der von der Tierart abhängt, kann die Geschwindigkeit des parazellulären Arzneimitteltransfers erheblich variieren. Beispielsweise weist der P-adrenerge Rezeptorantagonist Atenolol (log D7a = - 1,9; Molekulargewicht - 226) einen relativ hohen Absorptionsgrad im Darm von Hunden (90 %) und nur die Hälfte im Körper von Ratten und Menschen auf.

Ein weiterer Vertreter dieser Gruppe ist Xymoterol (log £)74 = = - 10; Molekulargewicht - 339) hat niedrigere Werte (bei Hunden 36 %, bei Ratten und Menschen 19 bzw. 9 %).

Eine Erhöhung des Molekulargewichts aufgrund der Zugabe geeigneter Substituenten in Polyethylenglykol veränderte den Grad ihres parazellulären Transports radikal. Durch Variation des Molekulargewichts von Polyethylenglykol-Derivaten (281–591) verringerte sich der Grad der Stoffaufnahme im Darm von Ratten von 79 auf 2 %. Für den Körper des Hundes veränderte sich dieser Indikator bei Verwendung von Polyethylenglykolderivaten mit Molekulargewichten von 600–900 im Bereich von 100–13 %. Es wird angenommen, dass die im Körper von Ratten ablaufenden Prozesse in größerem Maße ähnlichen Phänomenen ähneln, die im menschlichen Körper beobachtet werden.

Die zweite Hypothese nimmt das Vorhandensein einer molekularen Struktur zwischen kontaktierenden Zellen an, die die Durchlässigkeit des Spalts (Kanals) steuert. In erregbaren Membranen öffnen sich Kanäle, durch die Natriumionen in die Zelle gelangen, wenn die Ruhe unter einen bestimmten Schwellenwert sinkt. Es wird angenommen, dass Natriumkanäle in der Nervenfaser im Ruhezustand durch Tore verschlossen sind, die sich öffnen, wenn die Membran depolarisiert wird.

Manchmal wird der Begriff „Gate“ nicht nur für den Kanal, sondern auch für ein separates kanalbildendes Protein verwendet. H+-ATPase ist beispielsweise auf der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert, die einen Durchlässigkeitskanal für Wasserstoffionen bildet, durch den sie von der inneren Oberfläche der Membran zur äußeren eindringen.

Das Vorhandensein eines hypothetischen Gates in kontaktierenden Zellen sollte durch das Vorhandensein spezifischer Proteine ​​in der Tight-Junction-Region angezeigt werden. In diesem Zellbereich wurde mittlerweile festgestellt, dass es eine ganze Gruppe von Transmembran- und Zytosolproteinen gibt, die nicht nur untereinander, sondern auch mit Zytoskelettstrukturen interagieren.

Das erste Protein, das aus der Tight Junction isoliert und dann untersucht wurde, war Occludin. Sein aus dem Englischen übersetzter Name (occludin) weist auf seine verriegelnde (schließende) Funktion hin.

Occludin wurde zunächst in Hepatozyten von Hühnern und später in verschiedenen Zellen vieler Versuchstierarten entdeckt. Es gehört zu den Membranproteinen und besteht aus vier Domänen. Occludin hat eine doppelte Rolle: 1) Integration aller Komponenten der engen Verbindung; 2) Barrierefunktion. Dabei kommt der LL-terminalen Region des Occludin-Moleküls und seinen auf der Oberfläche der äußeren Zellmembran befindlichen Domänen eine besondere Bedeutung bei diesen Prozessen zu. Die C-terminale Region von Occludin spielt aufgrund ihrer Fähigkeit, mit anderen Tight-Junction-Proteinen zu interagieren, die wiederum mit Zytoskelettstrukturen verbunden sind, eine regulatorische Rolle.

Somit ermöglicht die Interaktion der engen Verbindung mit dem Zytoskelett und die Fähigkeit von Occludin zur Phosphorylierung, dass dieses Protein regulatorische Funktionen übernimmt.

Kürzlich wurde eine neue Familie spezifischer Occludin-Proteine ​​in Tight Junctions entdeckt. Diese Gruppe von Proteinen ähnelt Occludin und enthält vier mutmaßliche Domänen. Bis heute umfasst die Zahl der untersuchten Claudins 15 Sorten. Die Expression der Claudin 1 und 2 in Fibroblasten, denen diese Proteine ​​normalerweise fehlen, zeigte, dass sie zusammen mit Occludin eine bedeutende Rolle in den Prozessen des parazellulären Transports spielen (Abb. 6.4).

Es wird angenommen, dass Claudine zusammen mit Cadherinen für die Bildung der Kommunikation zwischen Endothelzellen desselben Typs verantwortlich sind.

Neben Transmembranproteinen sorgen auch drei zytosolische Proteine ​​für die Struktur der Tight Junction. Sie werden Tight Junction Associated Proteins (TJAPs) genannt.

Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Oberfläche abgebrochener gefrorener Gewebe zeigen, dass die Zellen in diesem Bereich von einem Zellkontaktband umgeben sind, das manchmal als „Adhäsionszone“ (Zonula occludens) bezeichnet wird. Die darin enthaltene Submembrankomponente besteht aus Mikrofilamenten mit einem Durchmesser von 4 bis 7 nm. Daher der Name der drei Vertreter der TJAPs (ZO-1, ZO-2 und ZO-3).

Das erste der drei TJAPs, das isoliert und identifiziert wurde, war das ZO-1-Protein. Es stellte sich heraus, dass die Hälfte des A-terminalen Teils war

Das ZO-1-Molekül interagiert mit dem C-terminalen Teil von Occludin und die zweite Hälfte mit dem F-Aktin des Zytoskeletts. Das ZO-2-Molekül verhält sich ähnlich: Die Hälfte seines A-terminalen Teils interagiert mit Occludin, der zweite Teil interagiert jedoch mit der A-terminalen Region von ZO-1. Schließlich interagiert ZO-3 mit Occludin und ZO-1. Daher sind bei der Interaktion von TJAPs nur zwei Komplexe möglich (ZO-1-ZO-2 und ZO-1-ZO-3). Ein ternärer Komplex kann in diesem System nicht entstehen, da die ZO-2-ZO-3-Wechselwirkung nicht auftritt.

Das Verhältnis einzelner Komponenten (Proteine) innerhalb der Tight Junction benachbarter Zellen ist in Abbildung 6.4 dargestellt.

Wenn die enge Verbindung tatsächlich die notwendigen Moleküle selektiv durchlassen kann, muss dieser Prozess auf irgendeine Weise reguliert werden. Wie bei allen anderen biologischen Prozessen kann es sich hierbei um eine physiologische, zelluläre oder molekulare Regulation handeln. Der Hauptindikator für dieses Phänomen ist die Spannung (Diffusionswiderstand) der engen Verbindung, deren Änderung der Festigkeit eine Regulierung der Geschwindigkeit des parazellulären Stofftransports mit sich bringt.

Am Beispiel einiger Nährstoffe wird angenommen [151], dass deren parazellulärer Transport alternativ und höchstwahrscheinlich erfolgt zusätzlicher Prozess in der allgemeinen Verdauungskette. Nach dem Verzehr von Nahrungsmitteln, die erhebliche Mengen an Glukose und Aminosäuren enthalten, nimmt die Spannung der engen Verbindung ab, was zu einem Anstieg des Prozentsatzes der Absorption dieser Nährstoffe über den parazellulären Weg führt. Darüber hinaus führt die Aktivierung des natriumabhängigen aktiven Glukosetransportsystems (Glut 1) zu einer deutlichen Steigerung parazellulärer Prozesse.

Keine Ausnahme bilden Hormone und Neurotransmitter (Vasopressin, Angiotensin II, Adrenalin), die die parazelluläre Bioverfügbarkeit einer Reihe von Substanzen erhöhen. Ähnliche Eigenschaften wurden für Zytokine festgestellt.

Einige zelluläre und molekulare Mechanismen, die die Wirkung von Tight-Junction-Proteinstrukturen regulieren, wurden identifiziert. Sekundäre Botenstoffe und Proteinkinasen zeigen eine signifikante Aktivität gegenüber der Tight Junction und bestimmen den Funktionszustand ihrer Barriereaktivität. Der letzte Schritt der molekularen Regulation ist die Phosphorylierung von Tight-Junction-Proteinen und deren Kontraktion oder Relaxation im Aktin-Myosin-Mikrofilamentsystem. Das empfindlichste Glied im Gesamtprozess der Regulierung der Tight-Junction-Funktion ist die Occludin-Phosphorylierung. Offensichtlich sind mit diesem Prozess auch die Bildung und Entwicklung der Struktur- und Barrierefunktionen der Tight Junction verbunden.

Es wurden Inhibitoren des parazellulären Stofftransports gefunden und untersucht. Dazu gehören: Calciumionen (Ca2+)-Chelatkomplexe, Gallensäuren, anionische Tenside, Fettsäuren ( mittellang), Fettsäureester, Phosphorester.

In Experimenten an einschichtigen Caco-2-Zellen, die aus menschlichem Adenokarzinom isoliert wurden, wurde gezeigt, dass Inhibitoren der Tight-Junction-Aktivität in verschiedenen Konzentrationen (von 0,2 mM Carnitinpalmityl bis 20 mM Gallensäuren) wirken. Die Wirkmechanismen dieser Substanzen sind noch unklar. Es gibt verschiedene Annahmen, die sich auf eine bestimmte Gruppe von Inhibitoren beziehen. Sie alle sind in einem Übersichtsartikel zusammengefasst und ihr Wirkmechanismus ist in mehrere biochemische Richtungen unterteilt: 1) Aktivierung von Phospholipase C; 2) Einfluss auf die Tyrosinkinase-Phosphatase-Kaskade (Hemmung der Tyrosinkinase durch nicht-selektive Phosphatase-Inhibitoren); 3) Anstieg der ATP-Konzentration.

Im Zusammenhang mit dem in diesem Kapitel diskutierten Problem ist das Zusammenspiel von Zelladhäsionsmolekülen und Tight Junctions vielleicht das schwierigste Problem. Die interzelluläre Adhäsion wird im Wesentlichen durch Membranproteine ​​bestimmt, die zur Klasse der Cadherine (E, P und N) gehören. Bei allen handelt es sich um kalziumabhängige Transmembran-Glykoproteine.

Ihre molekulare Struktur enthält eine extrazelluläre Domäne, die direkt an der interzellulären Bindung beteiligt ist. Es stimuliert jedoch nicht die Bildung einer vollwertigen interzellulären Verbindung, da hierfür auch der zytoplasmatische Teil von Cadherin erforderlich ist, der an intrazelluläre Proteine ​​​​aus der Cateningruppe bindet.

In Epithelzellen wurden drei Catenine (a, P und y) identifiziert. Interzelluläre Kanäle sind bei einer intrazellulären Ca2+-Konzentration unter KG7 mol/l vollständig geöffnet und bei einer Ionenkonzentration von 5-10-5 mol/l vollständig geschlossen. Im Falle einer Schädigung oder des Absterbens einer Zelle sollte sich diese aus biologischer Sicht schnell von ihrem Nachbarn lösen. In diesem Fall kommt es zu einem deutlichen Anstieg der intrazellulären Konzentration an ionisiertem Kalzium. Es kann durch eine beschädigte Membran in die Zelle gelangen und sich auch ansammeln, da die beschädigte Zelle nicht in der Lage ist, Ca2+ aus dem Zytosol zu pumpen. Die Chelatisierung von extrazellulärem Ca2+ kann wiederum zu einer erhöhten Aktivität intrazellulärer Proteinkinasen mit anschließender Beschleunigung der Desintegrationsprozesse interzellulärer Verbindungen führen. Und umgekehrt wird einerseits eine Abnahme der parazellulären Permeabilität und ein Zerfall interzellulärer Kontakte andererseits durch geringe Konzentrationen extrazellulärer Calciumionen bewirkt, die die Aktivität von Proteinkinasen, insbesondere der Tyrosinkinase, hemmen.

Beliebig biologischer Prozess hat eine relative Norm und Abweichung (Pathologie). Die Barrierefunktion des engen Kontakts bildet da keine Ausnahme. Es wird angenommen, dass einige entzündliche Prozesse im Darm durch eine extrem hohe parazelluläre Permeabilität dieses Gewebes verursacht werden. Eine geringe Durchlässigkeit des Lungenepithelgewebes führt zu einigen allergischen Reaktionen.

IN an bestimmten Orten Zwischen den Zellen kann es ausgedehnte interzelluläre Zonen mit einer Lücke zwischen benachbarten Zellen von 10–20 nm Breite geben (Abb. 6.3). In diesem Bereich grenzen Mikrofilamente mit einem Durchmesser von 6,0 nm von der zytoplasmatischen Seite an die Membran an.

Unter Gap-Junction-Bedingungen können Calciumionen eine wichtige Rolle bei Bindungsprozessen spielen. Hohe Konzentrationen an Calciumionen führen zum „Schließen“ von Rissen.

Die Struktur von Gap Junctions wurde mithilfe der Elektronenmikroskopie detailliert untersucht. Es stellte sich heraus, dass dieser Bereich mit kugelförmigen Proteinuntereinheiten bedeckt ist, die so angeordnet sind, dass sie regelmäßige polygonale gitterartige Strukturen mit einer Periode von 10 nm bilden. Sie bilden eine Art Kanal mit einem Außendurchmesser von 8 und einem Innendurchmesser von 2 nm. Kugelförmige Proteine ​​im Bereich von Gap Junctions werden Connexons genannt. Jedes Connexon besteht aus sechs Untereinheiten – Connexinen. Sie gehören zur Superfamilie der Proteine, die für die Zelladhäsion sorgen. Durch die Verbindung zweier Verbindungen entsteht ein Kanal, der benachbarte Zellen verbindet. Solche Verbindungen verschiedene Arten Tiere können unterschiedliche Eigenschaften haben. Derzeit sind die Gene identifiziert, die die Struktur von Connexinen kodieren.

Ein Gap Junction, einschließlich eines entsprechenden Kanals mit einem Durchmesser von 1,5 nm, ermöglicht Substanzen mit einer kleinen Molekulargewicht(anorganische Ionen, Zucker, Aminosäuren, Nukleotide, Vitamine). Sie sind praktisch undurchlässig für Proteine, Nukleinsäuren und Polysaccharide. Für ATP und zyklisches AMP wurde die Möglichkeit des Transports durch Gap Junctions festgestellt.

Auf der Außenfläche der Zytoplasmamembran befinden sich Desmosomen – runde, ovale und halbkugelförmige Strukturen, deren Größe in verschiedenen Zellen konstant ist und einen Durchmesser von 0,2 nm beträgt (Abb. 6.1, 6.5). Darüber hinaus gibt es Zellen, denen Desmosomen fehlen. Von den Desmosomen bis tief in das Zytoplasma jeder der kontaktierenden Zellen erstrecken sich Fibrillen in einer Entfernung von bis zu 4 nm.

Bei der Wartung eines Bremssystems geht es um mehr als nur den regelmäßigen Austausch von Bremsbelägen und Bremsflüssigkeit. Es gibt eine Reihe ebenso wichtiger Operationen, die viele leider vergessen. Heute werden wir uns gemeinsam mit der Werkstatt Desmoservice Moskau das Verfahren zum Austausch der Dichtmanschetten in den vorderen Bremssätteln genau ansehen.

Theorie

Arbeitsbremszylinder (im Alltag auch Bremssättel oder Bremssättel genannt) sind von ihrem Funktionsprinzip her klassische Vertreter der Hydraulikzylinder. Die Bremsflüssigkeit, die Druck vom Hauptzylinder erhält, wirkt auf die Kolben (einen oder mehrere) im Bremssattel. Die fest im Bremssattel sitzenden Kolben wiederum drücken die Bremsbeläge an Arbeitsfläche Bremsscheibe. Die Flüssigkeitszufuhr zu den Bremssätteln erfolgt über schmale Schläuche. Die Verbindung zwischen Zylinderspiegel und Kolben wird mit einem Gummidichtring (Manschette) abgedichtet.

Unter Zeitdruck geben Gummiteile in der Regel als erstes den Geist auf. Die Manschetten in den Bremssätteln bilden da keine Ausnahme. Im Laufe der Jahre verlieren sie ihre Elastizität und können an Kontaktstellen mit Metall verschleißen. Motorradsättel sind anfällig für hohe Temperaturen und Verschmutzung. Daher kann sich die Spiegelfläche des Kolbens im Bremssattel mit der Zeit Sand, Ruß und kleine Reibbelagpartikel ansammeln. Ein verschmutzter Kolben neigt dazu, im Zylinder festzukleben – von leichtem Hängen bis hin zu hartem Biss. Anhaftender Schmutz kann zu einem erhöhten Verschleiß der Gummidichtungen führen. Das alles ist nicht der Fall auf die bestmögliche Weise beeinflusst die Leistung des Bremssystems.

Im Allgemeinen empfehlen erfahrene Mechaniker, etwa alle zwei bis drei volle Saisons eine globale Wartung der Vorderradbremszylinder durchzuführen (alles hängt stark von den Betriebsbedingungen und der Qualität der Zylinder selbst ab). Die hinteren Bremssättel bereiten deutlich weniger Probleme.

Vorbereitung

Bevor Sie mit der Arbeit beginnen, decken Sie sich mit genügend Zeit ein, außerdem mit einem Elektrowerkzeugsatz, einem Schraubstock und Kupferfett (wir haben es verwendet). Kupferpaste von Liqui Moly ), ein Glas Bremsflüssigkeit (in unserem Fall ist es das Liqui Moly Bremsflüssigkeit DOT 5.1) und ein Reparaturset für Bremssättel. Das Reparaturset (Foto 1) ist für das Bremssattelmodell ausgewählt. Zur vorderen Kontur Ducati Monster S 2 R 1000 Exemplare unseres Exemplars waren ab Werk mit Vierkolben-Bremssätteln ausgestattet. Brembo P 4 mit axialer Befestigung. Kolben haben unterschiedliche Kaliber – 30 mm und 34 mm.

Leistung

Zunächst entleeren wir den Ausgleichsbehälter des vorderen Kreislaufs (Foto 2). Am bequemsten ist es, den Hauptteil der Flüssigkeit direkt aus dem Tank (nach Öffnen des Deckels) mit einer medizinischen Spritze oder einem Spezialwerkzeug zu entnehmen (Foto 3). Es ist sinnvoll, den leeren Tank mit einer sauberen Serviette (Foto 4) zu verschließen, um kleine Flüssigkeitsreste aufzufangen und den Tank vor Schmutz von außen zu schützen. Als nächstes entfernen wir am noch nicht demontierten Bremssattel die Bremsbeläge komplett und legen sie beiseite (Foto 5). Dadurch wird das Risiko beseitigt, dass Bremsflüssigkeit mit empfindlichem Reibmaterial in Kontakt kommt. Als nächstes lösen Sie direkt vor Ort die Hohlschraube an der Armatur leicht (Foto 6), schrauben dann den Bremssattel selbst ab (Foto 7), trennen schließlich die Leitung über dem Hilfsbehälter und lassen die restliche Flüssigkeit ab.

Um die Kolben zu entfernen, müssen die Verbundsättel in zwei Hälften zerlegt und durch weiche Distanzstücke in einem Schraubstock festgespannt werden (Foto 8). Der einfachste Weg, die Kolben zu entfernen, besteht darin, sie vorsichtig mit Druckluft zu entfernen. Der erste Kolben in Richtung der Flüssigkeitsbewegung wird durch den Einlasskanal geblasen (Foto 9), der zweite durch den Kanal, der die Zylinder verbindet (Foto 10). Alte Manschetten lassen sich leicht mit einer Ahle, einer dicken Nadel oder einer Pinzette herausziehen (Foto 11). Das Wichtigste ist, dass die Sitzrille und der Zylinderspiegel nicht beschädigt werden.

Vor der Montage müssen unbedingt alle Teile gründlich gewaschen und getrocknet werden. Besonderes Augenmerk liegt auf den Sitzen unter den Manschetten. Die Rillen müssen vollkommen sauber und unbeschädigt sein (Foto 12). Neue Manschetten und Dichtringe an den Verbindungsstellen der Bremssattelhälften lassen sich einfach und ohne Spezialwerkzeug einsetzen (Foto 13), die Kolben müssen vor dem Einbau mit der Zusammensetzung aus dem Reparatursatz geschmiert werden (Foto 14). Die beiden Teile des Bremssattels sollten mit mit Kupferfett vorgeschmierten Schrauben und ausschließlich unter Verwendung eines Drehmomentwerkzeugs verschraubt werden (Foto 15). Die Anzugsdrehmomente werden gemäß der Servicedokumentation überprüft.

Epithelgewebe erfüllen Barriere- und Transportfunktionen; dazu müssen sie in der Lage sein, einige Substanzen durchzulassen und andere zurückzuhalten. Eine solche selektive Permeabilität wird durch Zellmembranen erfolgreich gewährleistet, allerdings verbleiben zwischen den Zellen Lücken, durch die der sogenannte parazelluläre (parazelluläre) Transport passieren kann. Parazellulärer Transport). Die Rolle von Tight Junctions besteht darin, die parazelluläre Diffusion zu begrenzen und zu regulieren: Sie verhindern den Fluss von Gewebeflüssigkeit durch das Epithel, können aber bei Bedarf für Ionen, kleine hydrophile Moleküle und sogar Makromoleküle durchlässig sein. Außerdem erfüllen Tight Junctions die sogenannte „Zaun“-Funktion; sie verhindern die Diffusion von Membrankomponenten in ihre äußere Schicht und bewahren so den Unterschied in der Zusammensetzung der apikalen und basolateralen Membranen. Tight Junctions sind an Signalwegen beteiligt, die die Proliferation, Polarisation und Differenzierung von Epithelzellen regulieren.

Das Analogon zu Tight Junctions bei Wirbellosen sind septierte Verbindungen.

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Struktur und molekulare Zusammensetzung

Tight Junctions bestehen aus dünnen, sich kreuzenden Bändern, die die Zelle vollständig umgeben und ähnliche Bänder benachbarter Zellen berühren. In elektronenmikroskopischen Aufnahmen fällt auf, dass sich die Membranen in Bereichen mit Tight Junctions berühren oder sogar verschmelzen. Die Kombination der Gefrierspaltungstechnik mit hochauflösender Elektronenmikroskopie ergab, dass Tight-Junction-Filme aus Proteinpartikeln mit einem Durchmesser von 3–4 nm bestehen, die aus beiden Oberflächen der Membran herausragen. Auch die Tatsache, dass Proteine ​​eine Schlüsselrolle bei der Bildung von Tight Junctions spielen, wird durch die Zellteilung unter der Wirkung des proteolytischen Enzyms Trypsin belegt.

Insgesamt umfassen enge Verbindungen etwa 40 verschiedene Proteine, sowohl Membran- als auch Zytoplasmaproteine. Letztere sind für die Bindung, Regulierung und Signalübertragung von Aktinfilamenten notwendig.

Membranproteine

Membran-Tight-Junction-Proteine ​​können in zwei Gruppen eingeteilt werden: solche, die die Membran viermal durchqueren, und solche, die sie nur einmal durchqueren. Die erste Gruppe ist deutlich verbreitet und umfasst die Proteine ​​Claudine, Occludine und Tricellulin. Sie weisen gemeinsame Strukturmerkmale auf, insbesondere verfügen sie über vier α-helikale Transmembrandomänen, die N- und C-Termini sind dem Zytosol zugewandt und in den Interzellularraum hineinragende Domänen sind an homo- oder heterophilen Wechselwirkungen mit ähnlichen Proteinen beteiligt Nachbarzelle.

Die Hauptproteine ​​der Tight Junctions sind Claudine (lat. claudo). Ihre Rolle wurde bei Mäusen nachgewiesen, denen das Claudin-1-Gen fehlt; in der Epidermis dieser Tiere bilden sich keine engen Verbindungen, und sie sterben innerhalb eines Tages nach der Geburt an Dehydrierung aufgrund starker Verdunstung. Claudine sind auch an der Bildung selektiver Kanäle für den Ionentransport beteiligt. Im menschlichen Genom gibt es Gene für mindestens 24 verschiedene Claudine, die gewebespezifisch exprimiert werden.

Die zweithäufigsten Proteine ​​in Tight Junctions sind Occludine (vom lateinischen occludo – schließen), sie regulieren den Transport kleiner hydrophiler Moleküle und die Passage von Neutrophilen durch das Epithel. Die höchsten Konzentrationen des dritten Proteins, Tricellulin, werden an den Kontaktpunkten dreier Zellen beobachtet.

Zytoplasmatische Proteine

Die zytoplasmatische Platte der Tight Junctions ist für deren Bindung an Aktinfilamente, die Regulierung der Zelladhäsion und des parazellulären Transports sowie für die Übertragung von Signalen von der Oberfläche in die Zelle notwendig. Es besteht aus Adapter-, Gerüst- und Zytoskelettproteinen sowie Elementen von Signalwegen (Kinasen, Phosphatasen). Das am besten untersuchte Protein der Zytoplasmaplatte ist ZO-1 Es verfügt über mehrere Protein-Protein-Interaktionsdomänen, von denen jede den Kontakt mit anderen Komponenten ermöglicht, darunter drei PDZ-Domänen (eng. PSD95–DlgA–ZO-1) – mit Claudinen und anderen Adapterproteinen – ZO-2 und ZO-3. GUK-Domäne (engl. Guanylatkinase-Homologie) – mit Occludinen und SH3-Domäne – mit Signalproteinen.

Mit der zytoplasmatischen Seite von Tight Junctions sind auch die Proteinkomplexe PAR3/PAR6 und Pals1/PATJ verbunden, die für die Etablierung der Zellpolarität und der Epithelmorphogenese notwendig sind.

Funktionen

Frühe Studien zu den Funktionen von Tight Junctions führten zu der Idee, dass es sich um statische, undurchlässige Strukturen handelte, die notwendig sind, um die Diffusion von Substanzen zwischen Zellen zu begrenzen. Anschließend wurde festgestellt, dass sie selektiv durchlässig sind und ihre Durchlässigkeit in verschiedenen Geweben unterschiedlich ist und reguliert werden kann. Eine weitere Funktion von Tight Junctions wurde ebenfalls nachgewiesen: ihre Rolle bei der Aufrechterhaltung der Zellpolarität durch Begrenzung der Diffusion von Lipiden und Proteinen in der äußeren Schicht der Plasmamembran. Im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts häuften sich auch Hinweise darauf, dass diese Strukturen an Signalwegen beteiligt sind, insbesondere an solchen, die Proliferation und Polarität regulieren.

Regulierung des parazellulären Transports

Die Undurchlässigkeit von Tight Junctions in den meisten wasserlöslichen Verbindungen kann durch Injektion von Lanthanhydroxid (einer elektronendichten kolloidalen Lösung) in die Blutgefäße der Bauchspeicheldrüse nachgewiesen werden. Wenige Minuten nach der Injektion werden Azinuszellen fixiert und daraus Präparate für die Mikroskopie hergestellt. Dabei ist zu beobachten, dass Lanthanhydroxid aus dem Blut in den Raum zwischen den Seitenflächen der Zellen diffundiert, die Tight Junctions in deren oberen Teil jedoch nicht durchdringen kann. Andere Experimente haben gezeigt, dass Tight Junctions auch für Salze undurchlässig sind. Wenn beispielsweise die Nieren eines MDCK-Hundes (dt. Madin-Darby-Hundeniere) in einer Umgebung mit einer sehr niedrigen Kalziumkonzentration gezüchtet werden, bilden sie eine Monoschicht, sind jedoch nicht durch enge Verbindungen miteinander verbunden. Salze und Flüssigkeiten können sich durch eine solche Monoschicht frei bewegen. Wird der Kultur Kalzium zugesetzt, bilden sich innerhalb einer Stunde Tight Junctions und die Schicht wird für Flüssigkeiten undurchlässig.

Allerdings verfügen nicht alle Gewebe über völlig undurchlässige Tight Junctions; es gibt sogenannte undichte Epithelien. Beispielsweise lässt das Epithel des Dünndarms 1000-mal mehr Na+-Ionen passieren als das Epithel der Nierentubuli. Ionen dringen selektiv nach Ladung und Partikelgröße durch parazelluläre Poren mit einem Durchmesser von 4 ein, die von Claudin-Proteinen gebildet werden. Da Epithelien verschiedene Organe exprimieren unterschiedliche Sätze von Claudinen, ihre Durchlässigkeit für Ionen unterscheidet sich ebenfalls. Beispielsweise ermöglicht ein bestimmtes Claudin, das nur in den Nieren vorhanden ist, die Passage von Magnesiumionen während der Rückresorption.

Der Interzellularraum des Epithels kann auch für große Partikel durchlässig sein. Wenn man beispielsweise den erwähnten Versuch mit Lanthanhydroxid am Epithelgewebe des Dünndarms eines Kaninchens wiederholt, kann man die Passage kolloidaler Partikel zwischen Zellen beobachten. Große Moleküle werden durch spezielle Leckkanäle mit einem Durchmesser von mehr als 60 Å transportiert. Dies ist beispielsweise wichtig für die Resorptionsprozesse von Aminosäuren und Monosacchariden, deren Konzentration im Dünndarm ansteigt, nachdem ausreichend Nahrung für den passiven Transport aufgenommen wurde.

Beibehaltung der Unterscheidung zwischen apikalen und basolateralen Membranen

Wenn Liposomen, die fluoreszierend markierte Glykoproteine ​​enthalten, dem Medium in Kontakt mit dem apikalen Teil der MDCK-Zellmonoschicht zugesetzt werden, verschmelzen einige von ihnen spontan mit Zellmembranen. Danach ist Fluoreszenz im apikalen, jedoch nicht im basolateralen Teil der Zellen nachweisbar, sofern die Tight Junctions intakt sind. Werden sie durch die Entfernung von Kalzium aus dem Medium zerstört, diffundieren fluoreszierende Proteine ​​und verteilen sich gleichmäßig über die gesamte Zelloberfläche.

Erkrankungen im Zusammenhang mit Tight Junctions

Einige erbliche Erkrankungen des Menschen gehen mit einer gestörten Bildung von Tight Junctions einher, wie zum Beispiel Mutationen in den Genen Claudin-16 und Claudin-19, die aufgrund eines übermäßigen Magnesiumverlusts im Urin zu Hypomagnesiämie führen. Mutationen in den Genen Claudin-13 und Tricellulin führen zu erblicher Taubheit. Eine Fehlregulation mehrerer Tight-Junction-Proteine ​​wird mit Krebs in Verbindung gebracht, beispielsweise ist die Expression von ZO-1 und ZO-2 bei vielen Krebsarten verringert. Auch Bestandteile enger Kontakte können Angriffspunkte für onkogene Viren sein.

Einige Viren nutzen Membran-Tight-Junction-Proteine, um in Zellen einzudringen; insbesondere Claudin-1 ist ein Korezeptor für das Hepatitis-C-Virus. Andere Viren heften sich an Tight-Junction-Proteine, um die Barriere zu zerstören, die sie von ihren eigentlichen Rezeptoren auf der basolateralen Schicht von Epithelzellen oder Nicht-Epithelzellen trennt.

Tight Junctions können auch ein Angriffspunkt für bakterielle Krankheitserreger sein, zum Beispiel Clostridium perfringens, der Erreger von Gasbrand, der Enterotoxin absondert ( Englisch), wirkt auf die extrazellulären Domänen von Membran-Claudinen und Occludinen und verursacht Epithelleckagen. Helicobacter pylori, der Erreger der Gastritis, schleust das CagA-Protein in die Zellen ein, das mit dem ZO-1-JAM-A-Komplex interagiert. Es wird angenommen, dass dies dem Bakterium hilft, die Schutzbarriere des Magenepithels zu überwinden

Enger Kontakt – die Bilipidschichten der Membranen benachbarter Zellen kommen in Kontakt. Im Bereich der Tight-Junction-Zone passieren praktisch keine Stoffe zwischen den Zellen.

Ständige Zellkontakte halten die Zellen in der Epithelzellschicht so zusammen, dass selbst kleine Moleküle daran gehindert werden, von einer Seite der Schicht zur anderen zu fließen. Die laterale Beweglichkeit vieler Membranproteine ​​ist begrenzt. Die Einschränkung der Mobilität wird durch Barrieren erreicht, die unter Beteiligung enger Kreuzungen gebildet werden.

Klone von Epithelgeweben (Epithel) fungieren als selektiv durchlässige Barrieren, die Flüssigkeiten voneinander trennen chemische Zusammensetzung auf beiden Seiten der Schicht. Tight Junctions spielen bei der Erfüllung dieser Funktion zwei Rollen.

Der von Epithelzellen durchgeführte transzelluläre Transport (z. B. Nährstoffe aus der Dünndarmhöhle in die intrazelluläre Flüssigkeit auf der anderen Seite der Schicht) hängt von zwei Gruppen von Membrantransportproteinen ab: Eine davon befindet sich apikal (der Höhle zugewandt). ) Oberfläche der Zelle und transportiert aktiv einzelne Moleküle in die Zelle; Der andere befindet sich auf der basolateralen Oberfläche der Zelle und ermöglicht es denselben Molekülen, durch erleichterte Diffusion die Zelle zu verlassen. Um diesen gerichteten Transport aufrechtzuerhalten, darf es keine Bewegung von apikalen Transportproteinen zur basolateralen Oberfläche und umgekehrt geben.

Darüber hinaus müssen die Räume zwischen den Epithelzellen abgedichtet werden, damit transportierte Moleküle nicht durch die Interzellularräume zurück in den Hohlraum diffundieren können.

Tight Junctions erfüllen diese beiden Funktionen: Sie verhindern die Diffusion von Membranproteinen zwischen der apikalen und basolateralen Oberfläche und halten benachbarte Zellen zusammen, sodass wasserlösliche Moleküle nicht auf die andere Seite der Schicht fließen können. Gleichzeitig sind Tight Junctions für Makromoleküle undurchlässig und ihre Durchlässigkeit für kleine Moleküle variiert in verschiedenen Epithelien stark. Epithelzellen können Tight Junctions vorübergehend modifizieren, um einen erhöhten Flüssigkeitsfluss durch Lücken in den Verbindungsbarrieren zu ermöglichen. Dieser parazelluläre Transport ist besonders wichtig bei der Aufnahme von Aminosäuren und Monosacchariden aus der Dünndarmhöhle.

Das wichtigste Element in der Struktur selektiv durchlässiger Epithel- und Endothelbarrieren sind Tight Junctions. Die selektive Permeabilität variiert von Gewebe zu Gewebe und ermöglicht entweder den Durchgang ganzer Zellen und Makromoleküle oder nur Protonen und Ionen. Die Tight Junction erscheint als Gürtel aus miteinander verwobenen Befestigungsfäden, der das apikale Ende jeder Zelle der Epithelschicht vollständig umgibt. Es wird angenommen, dass die Haltefilamente aus langen Reihen spezifischer Transmembranproteine ​​in jeder der beiden interagierenden Plasmamembranen bestehen, die direkt aneinander binden, was zu einem Verschluss des Interzellularraums führt. Es stellte sich heraus, dass das integrale Membranprotein der Tight Junction Occludin ist (es interagiert mit zwei zytoplasmatischen Proteinen, ZO-1 und ZO-2 (Zonula-Okkludenz 1, 2). Ihre Funktion ist nicht vollständig geklärt. Möglicherweise besteht ihre Rolle darin, Occludin zu lokalisieren An Stellen zwischen der apikalen und basolateralen Zelloberfläche wurden auch einige Zytoskelett-assoziierte Proteine ​​gefunden, darunter Zingulin, Antigen und Aktin (laut Elektronenmikroskopie bestehen Aktinfilamente aus zwei Ketten kugelförmiger Moleküle mit einem Durchmesser). von 4 nm und bilden eine Doppelhelix, deren jede Windung aus 13,5 Molekülen besteht). etwa 42 kDa. Es enthält eine Polypeptidkette, die aus 375 oder 374 Aminosäureresten besteht, sowohl innerhalb einer Art als auch zwischen den Arten äußerst unbedeutend. Sie machen nicht mehr als 25 Aminosäuresubstitutionen aus; Derzeit werden bei Wirbeltieren je nach isoelektrischem Punkt 6 Aktin-Isoformen unterschieden, sie werden in 3 Klassen eingeteilt – Alpha, Beta und Gamma; Beta- und Gamma-Aktine sind charakteristisch für Nicht-Muskelzellen und Alpha-Aktine sind charakteristisch für Muskelzellen. Ras spielt eine Rolle bei der Regulierung der Funktion von Tight Junctions. Somit verfügen Zellen offenbar über ähnliche Mechanismen für den Aufbau und die Regulierung von Adhäsionsstrukturen, und diese Mechanismen stehen in engem Zusammenhang mit Veränderungen im Zytoskelett. Allerdings ist noch nicht vollständig geklärt, wie sich Veränderungen des Zytoskeletts auf die Prozesse der interzellulären Adhäsion auswirken. Die Mechanismen der Adhäsion und der interzellulären Signalübertragung stehen in engem Zusammenhang mit dem seit langem bekannten Phänomen der Kontakthemmung, dessen Natur noch immer nicht vollständig geklärt ist.