Rakkudevahelised ühendused e. liidused.

Enamik rakke hulkrakses organismis on organiseerunud kudedeks. Kudedes olevad rakud on kontaktis kompleksse, sekreteeritud makromolekulide võrguga, mida nimetatakse ekstratsellulaarseks maatriksiks. Paljud rakud on osades kudedes ka otseses kontaktis üksteisega spetsiaalsete struktuuride - intertsellulaarsete ühenduste e. liiduste abil. Sidekoes, kus rakud on hõredalt laiali, on väga palju ekstratsellulaarset maatriksit. Epiteelkoes on rakud seevastu tihedalt seotud üksteisega; ekstratsellulaarset maatriksit on vähe.
Rakkudevahelised ühendused e. liidused jagatakse 3 funktsionaalsesse gruppi:

1. Tiheliidused (tight junction)

Need seovad epiteelrakud omavahel kokku nii, et isegi väikesed molekulid ei saa läbi. Need liidused peavad tagama selle, et epiteelkude oleks selektiivne barjäär (näit. peensoole epiteel - soole epiteel peab hoidma sooles olevaid toitaineid soole valendikus, samal ajal peavad nad pidevalt pumpama kindlaid toitaineid läbi epiteelrakkude kihi teisele poole, kus nad lähevad veresoontesse). Tiheliidusel 2 funktsiooni:
  • takistada vees lahustunud molekulide difundeerumist läbi epiteelirakkude kihi.
  • takistada membraanvalkude difundeerumist; raku apikaalses osas omad valgud, mis tegelevad ainete sissepumpamisega; basolateraalses osas jällegi omad valgud, mis lasevad aineid välja.
Tiheliiduse molekulaarne struktuur pole päris selge, kuid on kindlaks tehtud 2 valku, mis tiheliiduses osalevad (okludiin ja klaudiin). Kuigi tiheliidused on mitteläbilaskvad makromolekulidele, sõltub nende permeaablus vees lahustunud ioonide suhtes konkreetsest epiteelist. Näit. peensoole epiteel on 10 tuhat korda rohkem ioone läbilaskev kui kusepõie epiteel.

2. Ankurliidused (anchoring junction)

Võimaldavad rakkudel (näit. epiteelrakud) funktsioneerida robustse struktuurse ühikuna. Ühendades rakkude tsütoskeleti elemendid, annavad nad epiteelkoele mehaanilised omadused. Neid on kõige rohkem seal, kus kude peab pidevalt taluma mehaanilisi pingeid (näit. südamelihas, naha epiteel). Ankurliiduste moodustumisel osalevad transmembraansed linker molekulid, mis raku tsütoplasmaatilisel poolel seostuvad tsütoskeletiga, ekstratsellulaarses pooles aga seostuvad naaberraku samasuguse transmembraanse molekuliga. Enamtuntud transmembraansed valgumolekulid ankurliiduste moodustumiseks on kadheriinid ja integriinid. Kadheriinid on Ca2+ ioonidest sõltuvad adhesioonimolekulid. Kadheriinide tsütoplasmaatiline pool on seotud tsütoskeletile mitte otse, vaid teatud teiste valkude vahendusel (a - b - ja g -kateniin, vinkuliin, a -aktiniin, plakoglobiin). Integriinid on peamised molekulid, mis võimaldavad rakkude seostumist ekstratsellulaarse maatriksiga. Näiteks ekstratsellulaarses maatriksis olevad valgud kollageen ja laminiin seostuvad integriin a 6b 4-ga, mis raku sees seostub intermediaarsete filamentidega. Sõltuvalt sellest, milliseid tsütoskeleti elemente vastavad ankurühendused seovad, eristatakse:
  • adherents-liidused (adherence junctions) - aktiinifilamentide ühenduskohad
võimaldavad väikestel molekulidel minna otse ühest rakust teise. On kõige levinum ühenduse vorm, leidub hulgaliselt enamikus kudedes. Elektronmikroskoobis paistab ta piirkonnana, kus kaks membraani on lähestikku, kuid nende vahele jääb kitsas vahe (3 nm). Aukliidus võimaldab anorgaanilistel ioonidel ja muudel väikestel vees lahustunud molekulidel minna ühest rakust teise, nad ühendavad rakke nii elektriliselt kui metaboolselt. Nende olemasolu näidati eksperimentaalselt 1958.a., et kui kahele ühenduses olevale närvirakule viidi sisse elektrood ja anti pinge, tekkis vool, mis näitas, et ioonid liiguvad rakust rakku vabalt (näidatud ka madalmolekulaarsete värvainetega). Aukliidused lasevad läbi väikese molekulmassiga molekule (alla 1500 Da).Madalmolekulaarsete ühendite jaotamine rakkude vahel on aluseks metaboolsele kooperatsioonile. Aukliidused on moodustunud teatud transmembraansetest valkudest, nn. konneksoonidest. Kui kahe külgneva raku konneksoonid satuvad kohakuti, moodustub kanal, mis ühendab rakkude tsütoplasmat. Osades kudedes täidavad aukliidused täiesti ilmselgeid funktsioone, võimaldades sünkroniseerida südamelihase kontraktsioone, soolt ümbritsevate silelihaste tööd (võimaldab peristaltilist liikumist). Aukliiduste permeaablus on reguleeritav, see võib toimuda kiiresti, sekundite jooksul. Nad on dünaamilised struktuurid, mis võivad avaneda ja sulguda vastavalt rakus toimuvatele muutustele.

Ekstratsellulaarne maatriks

Koed ei koosne ainuüksi rakkudest. Oluline osa on rakkudevahelisel ruumil, mis on täidetud makromolekulide võrgustikuga. Ekstratsellulaarne maatriks koosneb polüsahhariididest ja valkudest. Ekstratsellulaarset maatriksit on kõige rohkem sidekoes. Esineb palju erinevaid maatriksi molekule, mis võivad olla väga erinevalt organiseeritud - vastavalt antud koe funktsionaalsetele vajadustele (hammaste või luude kaltsifitseerunud kude, silma läbipaistev sarvkest). Maatriksit moodustavad valgud sekreteeritakse lokaalselt rakkude poolt. Enamikus sidekudedes on maatriksi valgud suures osas toodetud fibroblastide poolt.
Maatriksi polüsahhariidid - glükoosaminoglükaanid, on seotud kovalentselt teatud valkudele, nn. proteoglükaanidele.
Maatriksi valgud - kollageen (põhiline valk), elastiin, fibronektiin, laminiin. Kollageeni fibrillid on organiseerunud vastavalt koe vajadustele. Naha sidekoes on nad punutud kokku nagu korvi moodustavad vitsad- et vastu panna erinevatest suundadest tulevale survele. Kollageeni fibrillide ruumilist organiseeritust kujundavad neid sünteesivad rakud - fibroblastid. Piltlikult öeldes nad   "roomavad" üle kollageeni kiudude ning avaldavad neile mehaanilist toimet, pakkides neid kokku kihiks või moodustades suuremaid kiudusid. Elastiin on valk, mis annab kudedele elastsuse. Fibronektiin on adhesiivne valk; võimaldab rakkudel kinnituda ekstratsellulaarsele maatriksile.

 

Paljudes kudedes nagu naha epidermis, on väga vähe rakkudevahelist ruumi. Enamik epiteelkudesid ning teisi rakkude gruppe paiknevad tihedalt seotuna õhukesel maatriksi kihil, mida nimetatakse basaalmembraaniks. Selle külge kinnituvad rakud paljude retseptorite vahendusel. Basaalmembraan on tihedalt ühendatud kollageeni kiududega ja teiste sarnaste struktuuridega kohevas sidekoes. Kohev sidekude on see, mille peal asuvad enamik näärmeid ja epiteelkudesid. Kohevas sidekoes on ka palju rakke, nagu fibroblastid (toodavad kollageeni), samuti ka vereringest väljunud leukotsüüte. Verekapillarid on samuti ümbritsetud sidekoega, kapillaaridest difundeerub hapnik ja toitained läbi sidekoe epiteelrakudesse ja näärmetesse.

Tihe sidekude (luu, kõhr, kõõlus) esineb seal, kus tugevus ja/või elastsus on olulised. Tihe sidekude sisaldab vähe rakke ning peamiselt ekstratsellulaarse maatriksi valke (kollageeni, elastiini).

 

Ekstratsellulaarne maatriks pole mitte ainult inertne rakke ümbritsev keskkond. Maatriks on vajalik paljudele rakkudele, et nad saaks läbi viia spetsialiseeritud funktsioone. Näiteks hepatotsüüdid - maksa peamised rakud - peavad saama kontakteeruda basaalmembraaniga, et olla suutelised üldse sünteesima maksarakule spetsiifilisi valke.