Базална мембрана: характеристики, структура, монтаж и функции

Базовата мембрана е извънклетъчна структура, която покрива тъканите на почти всички многоклетъчни организми. Състои се основно от колагенови и не колагенови гликопротеини.

Тази структура е отговорна за отделянето на епитела на една стромална тъкан от друга. Обикновено се намира в базалатералната област на епителната тъкан, в ендотелиума, в периферната област на аксоните, в мастните клетки и също в мускулните клетки.

Базовата мембрана се състои от големи неразтворими молекули, които се съединяват, за да образуват подобна на лист ултраструктура чрез процес, известен като "самостоятелно сглобяване". Този процес се задвижва от закотвянето на различни рецептори на клетъчната повърхност.

По-голямата част от клетките на тялото са способни да произвеждат необходимия материал за структуриране на базалната мембрана в зависимост от тъканта, към която принадлежат.

Болести като синдром на Алпорт и синдром на Кнобло са свързани с мутации в гените, кодиращи колагеновите вериги на базалната мембрана, така че изследването на неговата структура и свойства става популярно през годините.

Сложността на базалната мембрана не може да бъде оценена чрез електронна микроскопия, тъй като тази техника не позволява разграничаване между различните базални мембрани. От друга страна, за неговото изследване са необходими по-прецизни техники за характеризиране, като например сканираща микроскопия.

функции

Сутеренната мембрана е гъста и аморфна структура, подобна на листа. Той е с дебелина 50 до 100 nm, както е определено чрез трансмисионна електронна микроскопия. Изследването на нейната структура определя, че има характеристики, подобни на клетъчната матрица, но се различава по своята плътност и клетъчни асоциации.

В зависимост от органа и тъканните разлики се наблюдават в състава и структурата на базалната мембрана, така че се смята, че има специфична микросреда, ограничена от нея във всяка тъкан.

Специфичността на всяка базална мембрана може да се дължи на молекулярния състав и се смята, че биохимичните и молекулярните вариации придават уникална идентичност на всяка въпросна тъкан.

Епителните клетки, ендотелните клетки и много мезенхимни клетки произвеждат базални мембрани. Голяма част от пластичността на тези клетки се предоставя от тази структура. В допълнение, това изглежда подкрепя клетките, участващи в покриването на органи.

структура

Една от най-интересните черти на базалната мембрана е нейната способност да се събира от компонентите, които го изграждат, като създава структура, подобна на листа.

Различни видове колаген, ламининови протеини, протеогликани, калциево-свързващи протеини и други структурни протеини са най-честите компоненти на базалните мембрани. Perlecan и nidogen / entactin са други съставни протеини на базалната мембрана.

Сред основните архитектурни характеристики на базалните мембрани е наличието на две независими мрежи, едната образувана от колаген, а другата от някои изоформи на ламинин.

Колагеновата мрежа е силно напречно свързана и е компонент, който поддържа механичната стабилност на основната мембрана. Колагенът в тези мембрани е уникален за тях и е известен като колаген тип IV.

Ламининовите мрежи не са ковалентно свързани и в някои мембрани те стават по-динамични от колагеновата IV мрежа.

И двете мрежи са свързани с нидоген / ентактинови протеини, които са много гъвкави и позволяват да се свържат, в допълнение към двете мрежи, други компоненти, като например котвите на рецепторните протеини на клетъчната повърхност.

монтаж

Самосглобяването се стимулира от свързването на колаген тип IV и ламинин. Тези протеини съдържат в тяхната последователност информацията, необходима за първичния съюз, която им позволява да инициират междумолекулната самосборка и да образуват базална структура под формата на ламина.

Белтъци на клетъчната повърхност, като интегрини (особено р1 интегрини) и дистрогликани, улесняват първоначалното отлагане на полимери на ламинин чрез специфични взаимодействия на място.

Полимери от колаген тип IV се свързват с полимери на ламинин върху клетъчната повърхност чрез моста на нидоген / ентактин. Това скеле осигурява специфични места на взаимодействие, така че други съставни части на базалната мембрана взаимодействат и генерират напълно функционална мембрана.

В базалната мембрана са идентифицирани различни видове свързване на нидоген / ентактин и всички насърчават образуването на мрежи в структурата.

Нидогенът / ентактиновите протеини, заедно с двете мрежи колаген IV и ламинин, стабилизират мрежите и придават твърдост на структурата.

функции

Базовата мембрана винаги е в контакт с клетките и основните й функции са свързани с осигуряване на структурна подкрепа, разделяне на тъканите на отделения и регулиране на клетъчното поведение.

Непрекъснатите базални мембрани действат като селективни молекулярни филтри между отделенията на тъканите, т.е. те поддържат строг контрол върху транзита и движението на биоактивни клетки и молекули в двете посоки.

Въпреки че базалните мембрани действат като селективни врати, за да възпрепятстват свободния транзит на клетките, изглежда, че съществуват специфични механизми, които позволяват на възпалителните клетки и метастатичните туморни клетки да преминават и разграждат бариерата, която представлява мембранната мембрана.

През последните години много от тях са изследвани във функцията на базалните мембрани като регулатори в клетъчния растеж и диференциация, тъй като базалната мембрана има рецептори, способни да се свързват с цитокини и растежни фактори.

Тези същите рецептори в основната мембрана могат да служат като резервоари за тяхното контролирано освобождаване по време на процесите на физиологично ремоделиране или ремонт.

Базалните мембрани са важни структурни и функционални компоненти на всички кръвоносни съдове и капиляри и имат решаваща роля в определянето на развитието на рака, особено по отношение на метастази или клетъчна миграция.

Друга функция, която тази структура изпълнява, е свързана с трансдукцията на сигнала.

Скелетният мускул, например, е заобиколен от мембрана в основата и има малки характерни петна по местата на невромускулното свързване; Тези лепенки са отговорни за изпращането на сигналите от нервната система.