zellumgebung

Zellumgebung bezeichnet die Gesamtheit der räumlichen und chemischen Umgebung, in der eine Zelle lebt und wirkt. Sie umfasst die extrazelluläre Matrix (ECM), das Interstitium und benachbarte Zellen sowie lösliche Signale wie Wachstumsfaktoren, Hormone und Neurotransmitter. Der Plasmamembran trennt die Zelle von ihrer Umwelt; innerhalb liegt das Cytoplasma und die Organellen. Die Umwelt liefert Nährstoffe, entfernt Abbauprodukte, bestimmt den Ionengehalt, den pH-Wert, die Sauerstoffverfügbarkeit und sensorische Reize.

Physikalische Eigenschaften wie Temperatur, pH, Sauerstoffpartialdruck, Ionenverteilung und mechanische Reize (Elastizität, Scherkräfte) beeinflussen Stoffwechsel, Proliferation, Differenzierung und Migration. Die Zellkommunikation erfolgt über Zelladhäsion (Integrine), Gap Junctions und Rezeptor-gekoppelte Signaling-Wege; Signale gelangen durch parakrine, autokrine oder endokrine Wege zur Zelle.

In Vielzelligen Organismen spielt die Umgebung eine zentrale Rolle für Entwicklung, Gewebehomöostase und Krankheiten. Spezielle Konzepte sind der Stammzell-Nische, eine spezialisierte Mikroumgebung, die Selbst-Erneuerung und Differenzierung steuert, sowie die Tumormikroumgebung, die Tumorentstehung, Invasion und Therapierückstände beeinflusst.

In der Forschung wird die Zellumgebung oft in vitro simuliert, etwa durch kontrollierte Kulturmedien, pH- und CO2-Einstellungen, Temperatur sowie Serum- bzw. Wachstumsfaktoren. Moderneres Modellieren nutzt 3D-Kulturmodelle und Mikrofluidik, um physiologische Bedingungen besser abzubilden.