Cytologie

Tight Junctions

Was sind Tight Junctions und was sind ihre Funktionen für unsere Zellen? In diesem Beitrag erklären wir dir Aufbau, Funktionen und wo Tight Junctions in deinem Körper überall vorkommen. 

Für ein schnelleres Verständnis kannst du dir gerne unser Video zu diesem Thema anschauen. 

Inhaltsübersicht

Tight Junctions einfach erklärt

Tight Junctions oder zonula occludens (auch Schlussleiste genannt) gehören neben den Gap Junctions  und den Desmosomen zu den Zell-Zell-Verbindungen. Sie kommen in tierischen Zellen vor allem im Darm, Magen und in der Blut-Hirn-Schranke, die unser Gehirn vor Schadstoffen aus dem Blut schützt, vor.

Wie der Begriff „junction“ bereits bekannt gibt, sorgen sie für eine Verbindung zwischen benachbarten Zellen – genauer gesagt zwischen Epithelzellen%Verweis. Darunter kannst du dir eine Zellart vorstellen, die Körperoberflächen bedeckt oder Körperhöhlen auskleidet.  Sie tritt vor allem in Organen auf. Die nach innen gewandte Seite der Epithelzelle kannst du als basalen Pol und die nach außen gewandte Seite als apikalen Pol bezeichnen. 

Du kannst dir Tight Junctions als eine Art reißverschlussartiges Proteinnetzwerk vorstellen, das sogenannte Verschlusskontakte bildet. Das bedeutet, dass kein Spalt (=kein Interzellularraum) zwischen den benachbarten Zellen übrig bleibt. Das kannst du dir gut mit dem englischen Wort „tight“, was so viel wie „eng“ oder „knapp“ bedeutet, merken. Durch diese Abdichtung wird der Transport von Molekülen über die Epithelzellen kontrolliert. Es wird sichergestellt, dass keine  Diffusion von gelösten Stoffen zwischen  den Epithelzellen (=parazellulär) möglich ist. 

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Tight Junctions zwischen zwei Epithelzellen

Bei höheren Pflanzen ist hier übrigens analog dazu der Caspary-Streifen zu finden. Dieser sorgt in der Wurzel dafür, dass Schwermetallionen und andere Schadstoffe nicht in die Pflanze gelangen.

Definition

Tight junctions (lat: zonula occludens) sind Zellkontakte, die benachbarte Epithelzellen über ein gürtelartiges Netzwerk aus Membranproteinen abdichten. Es ist keine Diffusion möglich, Stoffe können nur direkt in die Zelle gelangen. 

Tight Junctions Aufbau

Tight Junctions sind aus einem gürtelartigen Netzwerk aus Membranproteinen um die Epithelzellen herum aufgebaut. Du kannst es dir in etwa wie bei einer Steppjacke vorstellen. Die Nähte stellen in diesem Fall die Tight Junctions dar.

Das Netzwerk ergibt sich, indem spezielle  Proteine in den Plasmamembranen der jeweiligen Epithelzellen aneinander binden.  Diese Proteine sind in Strängen angeordnet und bilden eine Aneinanderreihung der einzelnen Kontaktpunkte. 

Die wichtigsten daran beteiligten Membranproteine sind Occludin oder Proteine der Gruppe der Claudine. Je nach Zusammensetzung dieser Proteine ergeben sich unterschiedlich dichte Barrieren. Im Darm ist das Netzwerk beispielsweise loser aufgebaut, während es an der Blut-Hirn-Schranke einen dichteren Aufbau aufweist. 

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Aufbau der Tight Junctions in Epithelzellen

Tight Junctions Funktionen

Tight Junctions haben neben der mechanischen Funktion, die darin besteht für Stabilität im Epithelverband zu sorgen, noch zwei weitere Funktionen: die Barrierefunktion und die Zaunfunktion

Barrierefunktion

Durch das komplexe Proteinnetzwerk der Tight Junctions entsteht eine Diffusionsbarriere, die eine Bewegung von gelösten Stoffen durch den Raum zwischen den Epithelzellen verhindert (= parazelluläre Diffusion).  Dadurch kann der Stoffaustausch auf zellulärer Ebene zwischen Körper und Umgebung kontrolliert werden. So muss beispielsweise jeder Stoff, bevor er vom Darm in den Körper gelangt, die Epithelzellen des Darms durchqueren. Auch in der Blasenwand sorgen Tight Junctions dafür, dass Urin nicht in die Bauchhöhle gelangt. Du sieht also, dass diese Verschlusskontakte sehr wichtig sind, um unsere Körperfunktionen aufrechtzuerhalten. 

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Barrierefunktion der Tight Junctions

Zaunfunktion

Außerdem besitzen Tight Junctions eine sogenannte Zaunfunktion (engl. fence function). Darunter kannst du verstehen, dass die freie Bewegung der Membrankomponenten selbst verhindert wird. Das bedeutet, dass eine seitliche (=laterale) Diffusion der Membranproteine und Phospholipide gemäß dem Flüssig Mosaik Modell nicht möglich ist.

Dadurch wird gewährleistet, dass verschiedene funktionelle Bereiche mit unterschiedlicher Membranzusammensetzung in den Epithelzellen bestehen können. Die apikale Region (= Scheitelregion) unterscheidet sich beispielsweise von der basalen Seite (= Unterseite). Dies kannst du auch als Zellpolarität bezeichnen. 

Tight Junctions Vorkommen

Tight Junctions treten zwischen Epithelzellen bei vielzelligen Tieren (Gewebetieren) auf. Sie bewirken, dass unsere Organe funktionell vom Rest des Körpers abgegrenzt werden. Es findet also kein unkontrollierter Austausch statt. Stattdessen kann zielgerichtet dafür gesorgt werden, dass die Stoffe, die der Körper wirklich benötigt, auch in ihn gelangen können.

Tight Junctions bewirken beispielsweise, dass der Primärharn nicht durch das Nierenepithel in das Nierengewebe, der Harn nicht durch das Harnblasenepithel in den Bauchraum oder der Darminhalt nicht durch das Darmepithel ins Blut gelangt. Bei dem sogenannten „Leaky gut syndrome“, was so viel heißt wie „durchlässiger Darm“, ist diese Barriere gestört. Giftstoffe und Bakterien aus dem Darm können unkontrolliert durch den Körper gelangen. Dies wiederum kann Ursache vieler chronischer Krankheiten wie Akne, Migräne oder Gelenkentzündungen sein.  

Zudem sind sie an der Blut-Hirn-Schranke beteiligt, die kontrolliert, welche Substanzen aus dem Blut ins Gehirn übertreten. Somit wird verhindert, dass bestimmte Schadstoffe das Gehirn ungehindert passieren können. 

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