VCNW Funtie
Hoofdstuk 3: Epitheelcellen: Integratie van
transportmechanismen
1. Beginselen van epitheelfysiologie
Epitheel is een laag cellen die een oppervlak of een holte bedekken. Ze zijn opgebouwd uit
epitheelcellen: transportcellen. Deze staan in contact met vloeistof. Ze bepalen dus het
contact tussen intern en extern milieu: afval secreteren en stoffen absorberen. Een
monolaag van epitheelcellen scheidt 2 verschillende vloeistoffen.
Er zijn verschillende types die op verschillende plaatsen voorkomen met elk verschillende
eigenschappen. Door de aanwezigheid van specifieke transporters en ionenkanalen kunnen
ze de samenstelling van vloeistoffen bepalen.
In de nier zorgen epitheelcellen er vb voor dat bepaalde voedingsstoffen en mineralen
opgenomen worden. De samenstelling van de vloeistof die uiteindelijk urine wordt, wordt dus
bepaald door de gespecialiseerde epitheelcellen. De samenstelling van iedere vloeistof die
het lichaam verlaat, wordt bepaald door epitheelcellen: urine, feces, snot, ...
Ook de bloed-hersenbarrière is een epitheellaag die de interstitiële vloeistof (IV) en de
cerebrospinale vloeistof scheidt. De barrière is belangrijk om het verschil tussen beide
stoffen in stand te houden.
Epitheelcellen produceren specifieke vloeistoffen in gespecialiseerde lichaamsholtes:
− Hersenen: productie cerebrospinale vloeistof
− Binnenoor: endolymfe. Hier wordt geluid gedetecteerd. Er is veel K+ in de vloeistof.
85% van alle kankercellen ontstaan uit epitheelcellen en heten carcinoom.
1.1 Opbouw
Meestal vormen ze een monolaag met:
− Apicaal: lumen-zijde (vaak buitenwereld)
− Basolateraal: plasma-zijde
Ze zijn onderhevig aan contact-inhibitie om 1 laag te bewaren. Dit maakt ze heel prone voor
kankerontwikkeling.
De cellen zijn onderling mechanisch gekoppeld via tight junctions. Deze zijn belangrijk voor
de integriteit van een epitheel. Daarnaast bepalen ze ook de doorlaatbaarheid van een
epitheel voor vb water en ionen.
Transport gebeurt: - Transcellulair: doorheen de epitheelcellen
- Paracellulair: Tussen de cellen door de tight junctions
Er zijn 2 soorten tight junctions:
− Tight epitheel: weinig paracellulair transport
− Leaky epitheel: veel paracellulair transport
Tight junctions zijn opgebouwd uit verschillende eiwitten, oa occludine en claudine.
Functie: - Polarisering van de membraan: verschillende samenstelling membraaneiwitten in
apicaal tov basolateraal.
- Mechanische koppeling tussen de cellen
- Controleren paracellulaire beweging: tight of leaky, selectiviteit
De polariteit van de membranen kan ook verklaren dat er een verschillende Vm is
basolateraal itt apicaal. Zo ontstaat een elektrische weerstand over het epitheel.
1
, VCNW Funtie
De evenwichtspotentiaal van een ion apicaal kan totaal verschillen van de
evenwichtspotentiaal van datzelfde ion over het basolaterale membraan door een
verschillende samenstelling van het lumen en de IV. De drijvende krachten voor een ion
kunnen dus verschillen over beide membranen.
1.2 Elektrofysiologie van een epitheel
Door selectief transport van ionen kan er een ladingsverschil over het epitheel ontstaan, dus
over de epitheliale cellaag. Deze noemen we de transepitheliale potentiaal, V TE. De Vm is
dus verschillend aan apicale en basolaterale membraan.
Een transepitheliale potentiaal is het gevolg van een netto ladingsverplaatsing over het
epitheel. Wanneer de luminale vloeistof negatief geladen wordt tov de interstitiële vloeistof,
wordt de transepitheliale potentiaal negatief.
Door het potentiaalverschil ontstaat er ook een transepitheliale weerstand.
− Tight epitheel:
Vrijwel geen paracellulair transport mogelijk.
→ Hoge membraanweerstand, grote transepitheliale potentiaal mogelijk
− Leaky epitheel:
Veel paracellulair transport mogelijk
→ Lage weerstand, lage of geen transepitheliale potentiaal
1.3 Epitheliaal transport
Er zijn secreterende en absorberend epithelen.
Epitheelcellen zijn assymmetrisch: apicaal (mucosaal, luminaal) vs basolateraal (serosaal).
De aanwezigheid van specifieke transporters bepaalt de selectiviteit van het epitheliaal
transport.
De Na+-gradiënt en dus het Na+/K+-ATPase is de belangrijkste motor van het epitheliaal
transport.
− Paracellulair transport:
Altijd passief ifv de transepitheliale elektrochemische gradiënt.
− Transcellulair transport:
- Apicaal transport: Passief transport via kanalen en carriers
- Basolateraal transport: Actief transport via Na+/K+-ATPase, kanalen, carriers en
hoge K+-permeabiliteit (bepaalt de Vm)
Een epitheliaal transportmechanisme mag zichzelf in zijn geheel beschouwd niet
tegenwerken:
− What comes in, must come out!
− Voornamelijk elektroneutrale mechanismen aan de apicale membraan om de Vm te
behouden.
− In tight epitheel wordt de opbouw van een transepitheliale elektrische gradiënt zoveel
mogelijk beperkt. Er is compensatie via backleak of short-circuit mechanismen in de
apicale membraan.
1.3.1 Ussing-model
Dit is het typevoorbeeld voor Na+–absorptie.
1) Na+/ K+–exchanger basolateraal
2) K+–kanalen basolateraal recycleren K+
2
Hoofdstuk 3: Epitheelcellen: Integratie van
transportmechanismen
1. Beginselen van epitheelfysiologie
Epitheel is een laag cellen die een oppervlak of een holte bedekken. Ze zijn opgebouwd uit
epitheelcellen: transportcellen. Deze staan in contact met vloeistof. Ze bepalen dus het
contact tussen intern en extern milieu: afval secreteren en stoffen absorberen. Een
monolaag van epitheelcellen scheidt 2 verschillende vloeistoffen.
Er zijn verschillende types die op verschillende plaatsen voorkomen met elk verschillende
eigenschappen. Door de aanwezigheid van specifieke transporters en ionenkanalen kunnen
ze de samenstelling van vloeistoffen bepalen.
In de nier zorgen epitheelcellen er vb voor dat bepaalde voedingsstoffen en mineralen
opgenomen worden. De samenstelling van de vloeistof die uiteindelijk urine wordt, wordt dus
bepaald door de gespecialiseerde epitheelcellen. De samenstelling van iedere vloeistof die
het lichaam verlaat, wordt bepaald door epitheelcellen: urine, feces, snot, ...
Ook de bloed-hersenbarrière is een epitheellaag die de interstitiële vloeistof (IV) en de
cerebrospinale vloeistof scheidt. De barrière is belangrijk om het verschil tussen beide
stoffen in stand te houden.
Epitheelcellen produceren specifieke vloeistoffen in gespecialiseerde lichaamsholtes:
− Hersenen: productie cerebrospinale vloeistof
− Binnenoor: endolymfe. Hier wordt geluid gedetecteerd. Er is veel K+ in de vloeistof.
85% van alle kankercellen ontstaan uit epitheelcellen en heten carcinoom.
1.1 Opbouw
Meestal vormen ze een monolaag met:
− Apicaal: lumen-zijde (vaak buitenwereld)
− Basolateraal: plasma-zijde
Ze zijn onderhevig aan contact-inhibitie om 1 laag te bewaren. Dit maakt ze heel prone voor
kankerontwikkeling.
De cellen zijn onderling mechanisch gekoppeld via tight junctions. Deze zijn belangrijk voor
de integriteit van een epitheel. Daarnaast bepalen ze ook de doorlaatbaarheid van een
epitheel voor vb water en ionen.
Transport gebeurt: - Transcellulair: doorheen de epitheelcellen
- Paracellulair: Tussen de cellen door de tight junctions
Er zijn 2 soorten tight junctions:
− Tight epitheel: weinig paracellulair transport
− Leaky epitheel: veel paracellulair transport
Tight junctions zijn opgebouwd uit verschillende eiwitten, oa occludine en claudine.
Functie: - Polarisering van de membraan: verschillende samenstelling membraaneiwitten in
apicaal tov basolateraal.
- Mechanische koppeling tussen de cellen
- Controleren paracellulaire beweging: tight of leaky, selectiviteit
De polariteit van de membranen kan ook verklaren dat er een verschillende Vm is
basolateraal itt apicaal. Zo ontstaat een elektrische weerstand over het epitheel.
1
, VCNW Funtie
De evenwichtspotentiaal van een ion apicaal kan totaal verschillen van de
evenwichtspotentiaal van datzelfde ion over het basolaterale membraan door een
verschillende samenstelling van het lumen en de IV. De drijvende krachten voor een ion
kunnen dus verschillen over beide membranen.
1.2 Elektrofysiologie van een epitheel
Door selectief transport van ionen kan er een ladingsverschil over het epitheel ontstaan, dus
over de epitheliale cellaag. Deze noemen we de transepitheliale potentiaal, V TE. De Vm is
dus verschillend aan apicale en basolaterale membraan.
Een transepitheliale potentiaal is het gevolg van een netto ladingsverplaatsing over het
epitheel. Wanneer de luminale vloeistof negatief geladen wordt tov de interstitiële vloeistof,
wordt de transepitheliale potentiaal negatief.
Door het potentiaalverschil ontstaat er ook een transepitheliale weerstand.
− Tight epitheel:
Vrijwel geen paracellulair transport mogelijk.
→ Hoge membraanweerstand, grote transepitheliale potentiaal mogelijk
− Leaky epitheel:
Veel paracellulair transport mogelijk
→ Lage weerstand, lage of geen transepitheliale potentiaal
1.3 Epitheliaal transport
Er zijn secreterende en absorberend epithelen.
Epitheelcellen zijn assymmetrisch: apicaal (mucosaal, luminaal) vs basolateraal (serosaal).
De aanwezigheid van specifieke transporters bepaalt de selectiviteit van het epitheliaal
transport.
De Na+-gradiënt en dus het Na+/K+-ATPase is de belangrijkste motor van het epitheliaal
transport.
− Paracellulair transport:
Altijd passief ifv de transepitheliale elektrochemische gradiënt.
− Transcellulair transport:
- Apicaal transport: Passief transport via kanalen en carriers
- Basolateraal transport: Actief transport via Na+/K+-ATPase, kanalen, carriers en
hoge K+-permeabiliteit (bepaalt de Vm)
Een epitheliaal transportmechanisme mag zichzelf in zijn geheel beschouwd niet
tegenwerken:
− What comes in, must come out!
− Voornamelijk elektroneutrale mechanismen aan de apicale membraan om de Vm te
behouden.
− In tight epitheel wordt de opbouw van een transepitheliale elektrische gradiënt zoveel
mogelijk beperkt. Er is compensatie via backleak of short-circuit mechanismen in de
apicale membraan.
1.3.1 Ussing-model
Dit is het typevoorbeeld voor Na+–absorptie.
1) Na+/ K+–exchanger basolateraal
2) K+–kanalen basolateraal recycleren K+
2
