Межкле́точные соедине́ния (межклеточные контакты), различные по своей структуре и свойствам способы соединения клеток между собой и с внеклеточным матриксом в пределах ткани, обеспечивающие межклеточные взаимодействия и структурно-функциональную целостность ткани.

Молекулы клеточной адгезии

Тип межклеточного соединения зависит от функций клеток и тканей. Соединения осуществляются с помощью специальных молекул клеточной адгезии, которые обычно представлены трансмембранными белками на поверхности клеток. Эти молекулы связывают клетки, входящие в состав ткани, друг с другом и с внеклеточным матриксом и принадлежат к большим семействам белковых молекул, таким как интегрины, селектины, кадгерины и иммуноглобулины. Представители первых двух из них формируют контакты между разными типами клеток, вторых – между одинаковыми.

Виды межклеточных соединений

Существует несколько вариантов контактов, в зависимости от типов клеток и свойств тканей.

Простые контакты

Простые (рыхлые) межклеточные соединения обеспечивают слабую механическую связь между клетками сходного происхождения. Связь осуществляется с помощью гликопротеинов плазматической мембраны, при этом между соседними мембранами остаётся зазор шириной 20 нм, заполненный гликокаликсом. Одним из вариантов таких контактов является межклеточное соединение типа «замок», при котором мембраны соседних клеток находятся на указанном выше расстоянии, но изгибаются, формируя на поверхности клеток впячивания.

Заякоривающие контакты

Заякоривающие (сцепляющие) межклеточные соединения характеризуются тем, что к участкам плазматической мембраны со стороны цитоплазмы в областях соединения подходят нитеподобные белковые элементы цитоскелета (микро- или промежуточные филаменты), формируя прочную механическую связь.

К таким соединениями относятся адгезивные контакты, точечные контакты, десмосомы и полудесмосомы.

• Адгезивные контакты встречаются на апикальных частях клеток однослойного эпителия. Связывание клеток происходит за счёт трансмембранных белков из группы кадгеринов, а связывание с микрофиламентами – благодаря белкам цитоплазмы, в число которых входят катенин, винкулин, α-актинин. Такой кадгернин-катениновый трансмембранный комплекс активирует процесс сборки актиновых микрофиламентов внутри клетки, формируя структуру контактов и приводя к согласованному сокращению микрофиламентов в соседствующих клетках. Благодаря адгезивным контактам может меняться рельеф всего эпителиального пласта.

• Точечные (фокальные) контакты свойственны фибробластам соединительной ткани. Они образуются за счет сцепления клетки не с соседней клеткой, а с внеклеточным матриксом. В образовании этого контакта также участвуют микрофиламенты. Интегрины прикрепляют фибронектин, компонент внеклеточного матрикса, к актиновым филаментам внутри клеток. Белки-посредники, такие как талин, винкулины, α-актинины и филамин, образуют комплекс во внутриклеточном домене интегринов и связываются с актиновыми филаментами. Этот множественный белковый комплекс также важен для сборки сигнальных комплексов, которые действуют как индукторы клеточного роста и подвижности клеток.

• Десмосомы представляют собой структуры в виде бляшек (диаметр около 0,5 мкм) на плазматической мембране, которые состоят из 2 «половинок» (принадлежат соседним клеткам); образованы трансмембранными белками десмоглеинами и десмоколлинами, обеспечивающими межклеточное узнавание, и промежуточными филаментами (каждая клетка эпидермиса кожи, например, может иметь до нескольких сотен десмосом). С помощью десмосом клетки прочно связываются друг с другом, что позволяет, например, эпителиальным пластам и мышечным клеткам сердца выдерживать большие механические нагрузки.

• Полудесмосомы участвуют в сцеплении эпителиальных клеток с внеклеточным матриксом (базальной мембраной) и имеют сходное строение с десмосомами.

Запирающие контакты

Окклюзивные (плотные, запирающие) межклеточные соединения создают непроницаемый плотный барьер между клетками. Встречаются в основном в однослойных эпителиях (железистый, кишечный) и представляют собой точечные соединения между наружными слоями двух соседних плазматических мембран; два внешних слоя сливаются в один толщиной 2–3 нм (в местах слияния находятся трансмембранные белки клаудины, окклюдин и трицеллюлин). Подобно якорным соединениям, внутриклеточные домены белков плотных межклеточных соединений связаны с каркасными белками, которые поддерживают эти белки и связывают их с актиновыми филаментами, стабилизируя структуру плотных контактов. Клаудины образуют межклеточные поры, которые обеспечивают избирательное прохождение специфических ионов через плотные контакты, делая барьер избирательно проницаемым.

Щелевые контакты

Коммуникативные (щелевые) межклеточные соединения позволяют осуществлять цитоплазматический транспорт между соседними клетками. Встречаются во всех группах тканей и обеспечивают прямую передачу химических веществ из клетки в клетку. В местах щелевых контактов расстояние между мембранами клеток составляет 2–3 нм; трансмембранные белки коннексины пронизывают плазматические мембраны соседних клеток друг против друга, 6 молекул коннексина формируют канал – коннексон. В местах соединения клеток их может быть до нескольких тысяч.

Особые формы контактов

Особыми формами межклеточных соединений являются синапсы, а также плазмодесмы растительных клеток – каналы, которые пересекают стенки соседних клеток и соединяют их цитоплазмы между собой. Так транспортируются питательные вещества и сигнальные молекулы, необходимые, например, для роста.

Межклеточные соединения и процессы механотрансдукции

В 20 в. стало понятно, что межклеточные соединения задействованы в процессах механотрансдукции – преобразования механических стимулов в электрические или химические сигналы. Раньше считалось, что механотрансдукция – результат активности специализированных клеток. Сегодня доказано, что в этом процессе задействованы белки, формирующие контакты между самыми разными видами клеток. Механические силы приводят к изменению конформации белков и тем самым открывают их сайты связывания, активируют процессы их фосфорилирования и регулирования ферментативной активности. Так, механотрансдукторами являются окклюзивные и адгезивные контакты, десмосомы. При механическом растяжении также меняется транспортная активность механосенситивных ионных каналов в плазматической мембране. Это влияет на их проницаемость для ионов, активирующих определённые сигнальные пути, и таким образом может определять направление клеточной дифференцировки.

Изменение межклеточных соединений может нарушить важные межклеточные процессы и привести к различным заболеваниям, включая рак и артрит. Межклеточные контакты также играют важную роль в процессах защиты клеток от патогенных бактерий и вирусов.