1. Intacte barrières

Ons hele organisme is door verschillende barrières in vele individuele werkgebieden verdeeld. Elk gebied heeft zijn eigen taken te vervullen en vormt een individuele schakel in het totale mechanisme. Verschillende organen hebben elk karakteristieke taken en zijn daarom afzonderlijke systemen. Sommige organen kunnen verder worden onderverdeeld, zoals de nier, die bestaat uit de cortex, het merg en het bekken.

Stel je in dit opzicht het lichaam voor als een kantoorgebouw voor een mediabedrijf met veel afdelingen. Om geluids- en beeldopnamen te kunnen maken, moeten de omstandigheden op individuele verdiepingen heel bijzonder zijn. Weer andere afdelingen monteren de geproduceerde opnames en hebben daarvoor andere ruimtes en andere apparatuur nodig. De senior afdeling is verantwoordelijk voor organisatorische zaken en de communicatie tussen de anderen. Alle medewerkers kunnen met elkaar communiceren, maar sommige processen moeten via tussenpersonen worden geregeld. Enerzijds moeten al deze afdelingen van elkaar gescheiden zijn, maar ze moeten ook met elkaar verbonden zijn om de algehele werking te waarborgen.

Belemmeringen hebben de belangrijke functie om gradiënten in het lichaam in stand te houden. Het verschil in concentratie van individuele moleculen tussen twee gebieden wordt een gradiënt genoemd. Een passende analogie uit de zichtbare wereld is een waterval. De gradiënt creëert een beweging in één richting en dit creëert een stroom van grote energie.

Elektrochemische en concentratiegradiënten spelen een belangrijke rol bij veel processen in het lichaam. Elektrochemische gradiënten worden veroorzaakt door verschillen in de concentratie van geladen moleculen, die een elektrische spanning genereren - dit speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol bij de overdracht van informatie in zenuwcellen.

Laten we nu eens kijken naar de verschillende barrières in ons lichaam.

Haut

De huid beschermt ons in de eerste plaats tegen alle gevaren uit de omgeving: zowel tegen ziekteverwekkers als tegen chemische en fysieke schade. Het “peeling” van de huid na zonnebrand is een voorbeeld van dit beschermende schild. Dit maakt de huid tot de eerste verdedigingslinie en tegelijkertijd zeer gespecialiseerd. Om deze bescherming te bereiken en te behouden bestaat de huid uit vele afzonderlijke lagen met verschillende functies. Aan de buitenkant wordt de huid bevolkt door een constante huidflora. Deze bestaat uit bacteriën en schimmels die een beschermende werking hebben en een constante pH-waarde behouden. De ziekteverwekkers leven vrijwel in harmonie met ons en veroorzaken over het algemeen geen schade. Dit wordt gevolgd door de epidermis, dermis en hypodermis.

Heeft u ooit een lange periode op blote voeten gelopen en gemerkt hoe het pijngevoel in de loop van de tijd verandert? Enerzijds gebeurt dit omdat de epidermis blijft keratiniseren en een beschermend eelt vormt. Aan de andere kant wennen de tast- en pijnreceptoren ook aan de terugkerende stimuli - dit wordt aanpassing genoemd.

Naast pijn- en tastreceptoren zijn er ook temperatuur-, druk- en rekreceptoren in de huid. De vele signalen geven de huid een goede indruk van de omgeving en bieden uitgebreide bescherming tegen invloeden van buitenaf, of het nu gaat om krassen, brandwonden of chemische brandwonden. Het kan echter niets doen tegen de gevaren die we via ons voedsel binnenkrijgen. Om ons lichaam tegen dergelijke bedreigingen te beschermen, zijn er apparaten in het spijsverteringsstelsel.

Darmbarrière – grenzen zijn er om overwonnen te worden

In tegenstelling tot onze huid hebben de darmen de belangrijke functie om de voedingsstoffen die we nodig hebben naar ons lichaam te transporteren. Om de evenwichtsoefening tussen verdedigen en ontvangen te realiseren is ook hier een sterke specialisatie nodig. Net als onze huid bestaat de darmwand uit verschillende lagen en verschillende cellen. De cellen van de alvleesklier vervullen de taak van de spijsvertering Enzym worden geproduceerd en in de darmen terechtkomen. De enzymen ‘verbreken’ het voedsel in stukjes die zo klein zijn dat ze opnieuw kunnen worden opgenomen en door de dunne darm kunnen worden doorgegeven.

Naast de spijsverteringsfuncties speelt de darm ook een belangrijke rol in ons immuunsysteem. Er zijn daar veel immuuncellen die ziekteverwekkers herkennen en bestrijden. De darm moet deze cellen ook leveren en de communicatie tussen de immuuncellen in de darm en de rest van het lichaam mogelijk maken en reguleren. Als de darmbarrière niet intact is, kunnen ziekteverwekkers in de bloedbaan terechtkomen. Daar moeten ze worden bestreden door het immuunsysteem, wat leidt tot vermoeidheid en uitputting. In de professionele wereld wordt deze aandoening genoemd Lekkend gut syndroom genoemd.

Plasmamembraan – barrières met voordelen

Het zijn niet alleen grote delen van het lichaam, zoals huid en darmen, die scheidingen zijn. Op een kleiner niveau zijn barrières tussen individuele cellen belangrijk. Dierlijke cellen worden van elkaar gescheiden door het celmembraan. Het is een semi-permeabel membraan, wat betekent dat het alleen doorlaatbaar is voor geselecteerde stoffen. Simpel gezegd kun je het membraan voorstellen als een koffiefilter. Slechts zeer kleine delen zoals water en koffiearoma's passeren het filter; de koffiekorrels zelf blijven achter.

Het plasmamembraan is daarom belangrijk om de benodigde moleculen binnen en schadelijke moleculen buiten de cel te houden. Niettemin moet, om de cellen te kunnen bevoorraden, transport van buiten naar binnen, evenals transport en communicatie tussen cellen, kunnen plaatsvinden. Hiervoor bestaan ​​gespecialiseerde poriën en transporters, die afhankelijk van de cel, oriëntatie en type individuele stoffen van buiten naar binnen of van binnen naar buiten kunnen transporteren. Dextrose (glucose) wordt bijvoorbeeld de cel in getransporteerd.

Kernmembraan – De stalen muur rond ons DNA

De celkern is de kluis van onze genetische informatie; ons DNA is daar opgeslagen. Het heeft speciale bescherming nodig. Daarom is de celkern omgeven door een apart membraan. Dit is vergelijkbaar met het normale celmembraan, maar er zijn andere poriën en transporters in het kernmembraan. Om het DNA in de beschermde ruimte binnen de celkern te houden, worden regelmatig werkkopieën gemaakt: het zogenaamde mRNA, dat de kern kan verlaten. Eiwitten worden vervolgens gesynthetiseerd in het celplasma met behulp van het mRNA.

Om groei en regeneratie te garanderen, delen de cellen en de celkernen zich regelmatig, zodat uit één moedercel twee gelijkwaardige dochtercellen ontstaan. Tijdens dit proces wordt het DNA eerst verdubbeld en deelt de celkern zich - de nucleaire verdeling wordt mitose genaamd. Tijdens mitose is het belangrijk dat het kernmembraan stabiel en gesloten blijft. Als het kernmembraan permeabel wordt, kan DNA verloren gaan of kan de deling niet gelijkmatig plaatsvinden. Als gevolg hiervan bestaat de mogelijkheid van defecte dochtercellen. Als deze fouten niet worden herkend door aanvullende controlemechanismen, kunnen tumoren ontstaan ​​(hierover later meer bij Keurmerken 2 en 3).

mitochondriaal membraan

mitochondria staat bekend als Cel-energiecentrales, omdat zuurstof hier wordt omgezet in energie. mitochondria zijn organellen in de cellen en door hun eigen membraan van het plasma gescheiden. Vanwege evolutionaire eigenaardigheden hebben mitochondriën een extra binnenmembraan. Hierdoor ontstaat een andere ruimte: de intermembrane ruimte. De afbeelding laat je dit heel duidelijk zien.

Er is dus de binnenruimte van de mitochondriën en de ruimte daartussenin. Dit maakt het mogelijk om concentratieverschillen of gradiënten binnen het mitochondrion – tussen de afzonderlijke gebieden – op te bouwen. Denk aan de gradiënt zoals de watergradiënt bij een waterkrachtcentrale. Door het balanceren van de watergradiënt wordt een turbine aangedreven, die via een generator elektriciteit kan opwekken. Volgens hetzelfde principe wordt energie gegenereerd via de concentratiegradiënt in de mitochondriën. Deze energie in de vorm van ATP drijft ons hele organisme aan. Elke cel heeft meerdere mitochondriën en elk mitochondrion heeft meerdere turbines. Een defect in de mitochondriale barrières zou verwoestende gevolgen hebben voor de energieproductie, de cellen en dus onze gezondheid.

Bloed-hersenbarrière

Het orgaan tussen onze oren, ook wel de hersenen genoemd, bestuurt alle bewuste en onbewuste processen in ons lichaam, vergelijkbaar met een controlecentrum. Het moet van zuurstof en voedingsstoffen worden voorzien en tegelijkertijd bijzonder tegen gevaren worden beschermd. Daarom bestaat de bloed-hersenbarrière. Als een bewaker tussen de bloedbaan en het hersenvocht controleert het alle stoffen die onze hersenen binnenkomen. Want als ziekteverwekkers de hersenen binnendringen, kan dit ernstige gevolgen hebben. Cellen die vitale processen aansturen, kunnen beschadigd raken.

Omdat zenuwcellen, in tegenstelling tot andere cellen, niet kunnen regenereren, zijn de meeste neurologische verwondingen of degeneratieve neurologische ziekten (zoals de ziekte van Alzheimer of Parkinson) onomkeerbaar. Maar de bloed-hersenbarrière zelf kan ook beschadigd raken. Malaria, de meest voorkomende infectieziekte wereldwijd, kan onder bepaalde omstandigheden leiden tot cerebrale malaria, vooral bij kinderen, wanneer de ziekteverwekker ervoor zorgt dat de bloed-hersenbarrière permeabel wordt en de hersenen beschadigt tot het punt van comateuze toestand.

Hoe nuttig hekken en slagbomen ook zijn, soms kan vrije doorgang voordelig zijn, vooral als je anders een omweg moet maken. De bloed-hersenbarrière is een belangrijk beschermingsmechanisme in ons lichaam, maar vormt ook een extra uitdaging voor de ontwikkeling van medicijnen die effect hebben op het centrale zenuwstelsel. Als een actief ingrediënt zijn effect op de cellen zou kunnen ontwikkelen de bloed-hersenbarrière niet kon overwinnen, kan de stof niet eens de plaats van gebruik bereiken. Daarom is hier creativiteit nodig.

De ziekte van Parkinson wordt bijvoorbeeld gekenmerkt door een verlies van dopamine-producerende cellen. Omdat dopamine een belangrijke boodschapperstof in de hersenen is, bestaat de therapeutische aanpak erin de hersenen van extra dopamine te voorzien. De bloed-hersenbarrière is echter niet doorlaatbaar voor conventioneel dopamine. Daarom krijgen Parkinsonpatiënten levodopa. Dit is een soortgelijke stof die de bloed-hersenbarrière kan passeren en in de hersenen direct wordt omgezet in dopamine.

Defecte barrières

Al deze membraanfuncties beschermen ons tegen ziekten en houden ons gezond. Maar onze lichaamsfuncties zijn ook menselijk en kunnen fouten maken. Gelukkig maken we het indringers niet zo gemakkelijk en staat het volgende controlemechanisme direct klaar en controleert cellen op fouten om deze in geval van nood te herstellen of te voorkomen dat ze zich verder verspreiden. Hoe dergelijke controlemechanismen precies werken, zult u in de komende artikelen ontdekken Kenmerken van gezondheid.