Membraanflux is de term die wordt gebruikt om alle processen van intercellulair samen te vatten massa transport door het endomembraansysteem. Dit omvat voornamelijk endo-, exo- en transcytose, waardoor cellen stoffen kunnen opnemen en afgeven door het membraan te verplaatsen. Een verstoring van de membraanflux kan celdood (apoptose) veroorzaken.
Wat is membraanflux?
Membraanflux is de term die wordt gebruikt om alle processen van intercellulair samen te vatten massa transport door het endomembraansysteem. Het transport van stoffen tussen de individuele cellen van het lichaam komt overeen met membraantransport. De twee belangrijkste processen van intercellulair massa transport zijn endocytose en exocytose. Bij exocytose worden stoffen uit een cel geloosd. Bij endocytose daarentegen worden celvreemde materialen opgenomen in een cel. Met dit doel voor ogen, hoopt de cel zichzelf op en vernauwt zo de substantie in haar celmembraan Tijdens dit proces worden blaasjes en vacuolen gevormd. Wanneer een biomembraan zichzelf gedeeltelijk ontwricht tijdens massaoverdracht, wordt dit membraanflux genoemd. Membraanflux treedt op in het endomembraansysteem. Dit systeem komt overeen met het geheel van alle eukaryote organellen waartussen een verbinding bestaat voor vesiculair transport. Naast het endoplasmatisch reticulum, de endosomen, de lysosomen en het plasmamembraan (celmembraan), behoort het Golgi-apparaat ook tot het endomembraansysteem. Uitgesloten van het systeem zijn echter peroxisomen, mitochondria, en de kern. S
zowel endocytose als exocytose kunnen worden genoemd als transportprocessen in de context van membraanflux. Een derde transportroute van door een membraan verplaatste massaoverdracht is transcytose, het receptorgemedieerde transport van een stof door een celmembraan.
Functie en taak
Endocytose van membraanflux (of membraan-verplaatsend massatransport) komt overeen met een bezwering van het biomembraan. Door bezweringbevat de cel bijvoorbeeld een druppel vloeistof, bepaalde macromoleculen of grote stukken voedsel. Soms dringt het zelfs kleinere cellen binnen in zijn membraan. Na het opnemen van de stof, strijkt de cel een endosoom af in het cytoplasma, dat voortaan tot het endomembraansysteem behoort. Het omringende medium migreert dus gedeeltelijk naar het binnenste van de cel. Endocytose is ofwel fagocytose en richt zich dus op vaste deeltjes of het komt overeen met pinocytose en neemt opgelost op moleculen Ook relevant in de context van membraanflux is receptorgemedieerde endocytose, waarbij asialoglycoproteïne-receptoren zorgen voor deeltjesherkenning en zo opname in het celbinnenland stimuleren. Dit type membraanflux is bijvoorbeeld relevant voor cholesterol opname. Exocytose moet worden onderscheiden van endocytose van membraan-verplaatsend massatransport. Hierbij worden stoffen uit het inwendige van de cel getransporteerd en afgegeven aan de celomgeving. De stoffen die op deze manier worden getransporteerd, zijn bijvoorbeeld stoffen die door de cel zelf worden aangemaakt. Maar ook onverteerbare resten kunnen op deze manier de cel verlaten. Een zogenaamd exoom of transportblaasje versmelt tijdens het transportproces met het membraan van de cel. Een lipide dubbellaag bedekt het exoom van buitenaf. Normaal gesproken wordt een exocytose geassocieerd met een endocytose en wordt het dan exocytose-gekoppelde endocytose genoemd. De combinatie van endocytose en exocytose voorkomt ongehinderde celvergroting. Exocytose-gekoppelde endocytose spaart de cel ook de synthese van blaasjes en membraan eiwitten voor transportdoeleinden. Om deze reden wordt dit vaak vesikelrecycling genoemd. De derde transportroute van membraanflux is transcytose, ook bekend als cytopempsis. Dit is een receptorafhankelijk transport, dat extracellulair materiaal door een cel transporteert en dus overeenkomt met een combinatie van exocytose en endocytose. Het blaasje dat bij dit proces wordt gevormd, wordt door de cel afgegeven aan een naburige cel of naar de extracellulaire ruimte getransporteerd. De inhoud van het blaasje blijft ongewijzigd. Dit type transport treft voornamelijk epitheelcellen in schepen en in de darm. Receptoren voor transcytose zijn voornamelijk bekend als Fc-receptoren van een bepaalde groep, die worden aangetroffen in de placenta en in de apicale infantiele darm epitheel. In de placentanemen ze voornamelijk het transport van maternaal IgG naar het kind over.
Ziekten en kwalen
Wanneer het transport van stoffen door membraanmodificerende transportprocessen wordt verstoord, is dit vaak het gevolg van een mutatie in het transport eiwitten, vervoer enzymen, of betrokken receptoren. Heel wat ziekten worden in verband gebracht met een defect membraantransport. Tumoren worden bijvoorbeeld in verband gebracht met een verminderde endocytose. Hetzelfde geldt voor infecties en neurogeneratieve ziekten zoals neuropathieën met een verminderd loopvermogen en verminderde zenuwgeleidingssnelheid of sensorische stoornissen. Endocytose is bijvoorbeeld aangetast de ziekte van Huntington Bij deze ziekte veroorzaken stervende zenuwcellen symptomen zoals bewegingsstoornissen en karakterveranderingen. Een mutatie van het eiwit huntingtine is de oorzaak van de ziekte. Een verstoorde exocytose kan even ernstige gevolgen hebben. Exocytose van neurotransmitters kan bijvoorbeeld worden belemmerd door toxines. Bacteriële toxines kunnen convulsies of verlamming veroorzaken door de membraanstroom te belemmeren. Exocytose wordt ook beïnvloed door aandoeningen bij stofwisselingsziekten zoals taaislijmziekte Bij deze ziekte worden, naast bronchiale afscheidingen, pancreas- en galafscheidingen stroperig, wat resulteert in orgaanstoornissen. Verstoorde pinocytose wordt nu in verband gebracht met ziekten zoals Alzheimer, met stofwisselingsstoornissen, verhoogd cholesterol niveaus en met veranderingen in karakter. Ten slotte kan een verminderde membraanflux ook leiden tot ernstige aandoeningen in het maagdarmkanaal en wordt daarom soms geassocieerd met gastro-intestinale aandoeningen. De effecten van beperkingen in membraanflux zijn navenant divers en leiden in het ergste geval tot celdood. In het kader van membraanstroomstoringen kunnen de cellen vaak geen of slechts enkele vitale stoffen opnemen en kunnen ze overtollige of zelfs giftige stoffen niet of nauwelijks uitscheiden.
