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Haptotaxis

1 Definition

Als Haptotaxis wird eine gerichtete Zellbewegung bezeichnet, die durch einen Gradienten strukturgebundener Adhäsionsstellen oder Signalmoleküle induziert wird. Als Haptotaxine dienen z.B. Bestandteile der extrazellulären Matrix. Diese Art der Zellbewegung spielt eine wichtige Rolle bei vielen biologischen Prozessen wie der Wundheilung, der Angiogenese, und der Axogenese. Sie lässt sich aber auch bei pathologischen Abläufen wie der Invasion von Tumorzellen beobachten.

2 Hintergrund

Vereinfacht gesprochen, ist Haptotaxis eine Zellwanderung in Richtung der stärksten Verankerungsmöglichkeit. Sie unterscheidet sich dadurch von der Chemotaxis, welche die Zellmigration durch einen Gradienten gelöster Signalstoffe auslöst. Chemotaxis und Haptotaxis sind jedoch keine getrennten Prozesse, sondern komplementäre Formen der Zellmigration. Die Zellwanderung kann dabei in Richtung der höheren Konzentration des Signal- bzw. Lockstoffes (positive Haptotaxis bzw. Chemotaxis), oder in die Gegenrichtung erfolgen (negative Haptotaxis bzw. Chemotaxis).

3 Signalmoleküle

Die Haptotaxis von Zellen orientiert sich primär an Bestandteilen der extrazellulären Matrix wie Fibronektin, Vitronektin, Lamininen und Typ-1-Kollagen. Im weiteren Sinne können auch strukturgebundene Signalmoleküle als Haptotaxine fungieren, z.B. Zytokine wie IL-8, CCL21 und TGF-β.

4 Ablauf

Die Haptotaxis folgt als Reaktion auf einen Gradienten extrazellulärer Adhäsionsstellen oder substratgebundener Signalstoffe. Die Zellen heften sich an die Adhäsionsstellen unter Verwendung spezialisierter Transmembranproteine (Integrine) an. Am Beispiel eines neutrophilen Granulozyten spielen sich die Vorgänge etwa wie folgt ab:

Während ihrer Migration werden neutrophile Granulozyten länglich, wobei sich am frontalen Zellpol Pseudopodien in die Bewegungsrichtung ausstrecken. Weiter distal - entgegen der Bewegungsrichtung - bilden die Zellen Uropodien aus. Lamellipodien an der Vorderkante der Pseudopodien sind in ständiger Bewegung und orientieren sich in Richtung der Signalmoleküle. Die Zellen bewegen sich dann dadurch, dass sie die Integrine auf ihren Pseudopodien an ihre jeweiligen Liganden in der extrazellulären Matrix (Kollagen, Laminin, Fibronektin und Vitronektin) binden. Der Zellkörper wird durch kontraktile Elemente im Zytoskelett nachgezogen. Am hinteren Zellpol lösen sich die Liganden wieder von den Uropodien ab.

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