Membranintegrität

Membranintegrität bezeichnet den funktionellen Zustand der Barriere und der Integrität biologischer Membranen, insbesondere der Plasmamembran sowie der Membranen von Zellorganellen. Sie umfasst die Unversehrtheit der Lipid-Doppelschicht, die korrekte Verteilung von Membranproteinen und die Fähigkeit, den Stofftransport zwischen Innen- und Außenraum selektiv zu regulieren. Eine intakte Membranintegrität ist grundlegend für die Aufrechterhaltung des zellulären Milieus, die Erhaltung elektrochemischer Gradienten und die Verhinderung unkontrollierter Substanzaufnahme.

Aufrechterhalten wird Membranintegrität durch eine abgestimmte Zusammensetzung der Membranlipide (vor allem Phospholipide und Cholesterin), ausreichende Lipid- und Proteinzusammensetzung sowie die Unterstützung durch das Cytoskelett. Reparaturmechanismen bei Schäden umfassen Kalziumsignale, schnelle Membranreparaturprozesse wie ESCRT-III-abhängige Vorgänge und Exocytose-basierte Verschlussmechanismen, die Risse in der Membran zeitnah schließen.

Störungen der Membranintegrität treten durch physische oder chemische Schäden, oxidative Belastung, Toxine, Hitze oder Ischämie/Reperfusion auf. Der Verlust der Integrität führt zu unkontrolliertem Ionentransport, Kalziumüberladung, Lipidperoxidation und schließlich Zelltod (Apoptose, Nekrose) oder entzündlichen Reaktionen.

Die Bewertung erfolgt anhand verschiedener Indikatoren: Freisetzung von LDH, Aufnahme von Farbstoffen wie Propidiumjodid oder Trypan-Blau, Messung des Membranpotentials oder der Zellintegrität durch Impedanzmessungen; bildgebende Verfahren wie Elektronenmikroskopie ermöglichen direkte Beobachtung von Membranschäden.

Membranintegrität ist in Biomedizin, Toxikologie und Biotechnologie von Bedeutung, zum Beispiel bei Ischämie-Schäden, Infektionsprozessen, Alterung oder der Entwicklung von Biomaterialien und Lipid-Nanopartikeln.