Chemotaxis

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 13. November 2016
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Durch Chemotaxis wird die Fortbewegungsrichtung von Zellen und Lebewesen beeinflusst. Der Chemotaxis liegt ein Konzentrationsgefälle von Stoffen zu Grunde, das über einen Stoffkonzentrationsgradienten dargestellt werden kann.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Chemotaxis?

Unter dem Begriff der Chemotaxis wird die Beeinflussung der Fortbewegung von Lebewesen und Zellen verstanden. Es kann zwischen positiver und negativer Chemotaxis unterschieden werden. Die Chemotaxis ist eine der wichtigsten und grundlegendsten physiologischen Reaktionen von Zellen.

Bei der positiven Chemotaxis findet eine Anlockung durch bestimmte Botenstoffe statt. Bei der negativen Chemotaxis kommt es hingegen zu einer Abstoßung. Stoffe, die eine positive Chemotaxis auslösen, werden als Attraktantien bezeichnet. Im Gegensatz dazu sind Stoffe, die eine negative Chemotaxis auslösen, Repellents. So reagieren zum Beispiel positiv chemotaktische Bakterien auf Zucker, Sauerstoff und Glukose und negativ chemotaktische Bakterien auf Zellgifte. Die Chemotaxis spielt auch eine wichtige Rolle bei der Immunabwehr.

Funktion & Aufgabe

Bei einer Entzündung im Körper werden verschiedene Botenstoffe gebildet und ausgeschüttet. Diese werden auch als Chemokine bezeichnet. Sie locken die Zellen des Immunsystems an den Ort der entzündlichen Reaktion. Dabei können verschiedene Substanzgruppen als Chemokine fungieren. Dazu gehören die Komponenten des Komplementsystems, Zytokine, Bestandteile der Zellmembran von Bakterien und Leukotriene.

Auf bestimmten weißen Blutkörperchen (Granulozyten und Makrophagen) befinden sich Rezeptoren, die speziell auf die chemotaktisch wirksamen Substanzen ausgelegt sind. Wenn ein Chemokin an diese Rezeptoren andockt, können die Immunzellen sogenannte Pseudopodien ausbilden. Pseudopodien sind dünne Zellfortsätze, welche der Zelle eine amöboide, aktive Fortbewegung ermöglichen.

Durch Chemotaxis wird die Fortbewegungsrichtung von Zellen und Lebewesen beeinflusst.

Dadurch können sich die Immunzellen dem Ort mit der steigenden Konzentration von Chemokinen annähern. Somit gelangen die Zellen auch von entfernteren Körperregionen schnell zu dem Ort der Entzündung.

Umgekehrt gibt es auch eine negative Chemotaxis, bei der die Zellen des Immunsystems vom Ort des pathologischen Geschehens entfernt werden. So können eventuelle Überreaktionen vermieden werden.

Die Chemotaxis spielt auch in den frühen Phasen der Embryonalentwicklung (Embryogenese) eine wichtige Rolle. Die Embryonalentwicklung ist die Phase von der Befruchtung der Eizelle bis hin zur Organanlage. Während der Embryogenese werden die drei Keimblätter durch einen bestimmten Konzentrationsgradienten von verschiedenen Botenstoffen gesteuert und an den richtigen Platz gebracht.

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Krankheiten & Beschwerden

Doch die Chemotaxis hat nicht nur positive Folgen für den Körper. Auch Krebszellen machen sich diesen Prozess zunutze. Sie nutzen Chemotaxis, um sich den Blutgefäßen anzunähern. Wenn sie ein Blutgefäß erreicht haben, können sie in dieses einwachsen und ihre Zellen im Körper über den Blutweg verteilen. Dieser auf Chemotaxis basierende Vorgang wird als Metastasierung bezeichnet.

Viele Infektionen und Entzündungen basieren ebenfalls auf der Chemotaxis. Es gibt verschiedene Erkrankungen, bei denen eine beeinträchtigte Chemotaxis den primären ursächlichen Faktor darstellt. Ein Beispiel für eine solche Erkrankung ist das Chediak-Higashi-Syndrom. Dieses Syndrom ist eine seltene Erbkrankheit, die die normale Zellmigration negativ beeinflusst. Dadurch entwickeln sich rezidivierende eitrige Infektionen der Atemwege und der Haut.

Eine weitere Erkrankung mit verminderter Chemotaxis ist das Kartagener-Syndrom. Auch diese Erkrankung ist angeboren. Ursächlich für die Erkrankung ist eine fehlende Untereinheit des Motorproteins Dynein. Dieses ist für die Chemotaxis der Mikrotubili in den Zellen zuständig. Durch eine fehlende Beweglichkeit der Mikrotubili werden die Flimmerhärchen in den Epithelien der Atmungsorgane geschädigt. Dadurch ist der Schleimtransport beeinträchtigt und es kann keine ausreichende Reinigung der Atmungsorgane stattfinden. In der Folge kommt es zu chronischen Entzündungen in den Atemwegen.

Bei diesen beiden Erkrankungen ist die Chemotaxis ursächlich. Bei vielen anderen Erkrankungen spielt sie jedoch eine wichtige Rolle während des Verlaufs der Krnakheit. Während bei Entzündungen die Chemotaxis erhöht ist, gehen die Infektionskrankheiten AIDS und Brucellose mit einer verminderten Chemotaxis einher. Die Brucellose ist eine Infektionskrankheit, die durch das aerobe Stäbchenbakterium Brucella verursacht wird. Bei Erkrankungen wie Arteriosklerose oder Arthritis wird die Chemotaxis durch die pathologischen Vorgänge negativ beeinflusst.

Auch die Parodontitis, die Schuppenflechte und metastatische Tumoren gehen mit einer erhöhten Chemotaxis einher. Hingegen ist die Chemotaxis bei der Multiplen Sklerose eher vermindert. Die Multiple Sklerose ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung des Nervensystems. Es handelt sich um eine Autoimmunerkrankung, bei der der Körper die Myelinscheiden der Nervenzellen attackiert. Dadurch kommt es zu einer Schädigung der Myelinschicht. Diese geht mit Symptomen wie Lähmungen oder Missempfindungen einher.

Auch der Morbus Hodgkin zeigt eine verminderte Chemotaxis. Der Morbus Hodgkin ist eine bösartige Erkrankung des Lymphsystems, die sich durch schmerzlose Schwellungen der Lymphknoten bemerkbar macht und durch das Vorkommen von Sternberg-Reed-Zellen gekennzeichnet ist.

Eine verringerte Chemotaxis kann zudem bei Unfruchtbarkeit bei Männern nachgewiesen werden. Warum sich hier eine erniedrigte Chemotaxis zeigt, konnte allerdings noch nicht abschließend geklärt werden.

Die Chemotaxis wird auch durch Intoxikationen und Rauschzustände beeinträchtigt. Intoxikationen mit Asbest und Benzpyren führen zu einer erhöhten Chemotaxis. Benzpyren kommt in Auto- und Industrieabgasen vor. Auch während des Rauchens von Zigaretten entsteht Benzpyren. Die Asbestose entwickelt sich durch eingeatmeten Asbeststaub. Es kommt zunächst zu einer Lungenfibrose und später, in den meisten Fällen, zu Lungenkrebs.

Intoxikationen mit Ozon gehen hingegen mit einer verminderten Chemotaxis einher. Ozon hat eine oxidierende Wirkung und reizt beim Menschen die Atemwege und führt zu starken Schläfenkopfschmerzen. Eine erhöhte Chemotaxis zeigt sich ferner bei Intoxikationen mit Chrom- und Quecksilbersalzen.

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