Базальная мембрана

Тонкий волокнистый слой между клетками и прилегающей соединительной тканью у животных

Базальная мембрана , также известная как базальная мембрана, представляет собой тонкий, гибкий листовой тип внеклеточного матрикса , который обеспечивает поддержку клеток и тканей и действует как платформа для сложной передачи сигналов. ^{[1] [2]} Базальная мембрана расположена между эпителиальными тканями, включая мезотелий и эндотелий , и подлежащей соединительной тканью. ^{[3] [4]}

Состав

Нормальная гистология молочной железы , с аннотациями на базальной мембране рядом с центром справа.

Микроанатомия предстательной железы с аннотацией базальной мембраны внизу.

Как видно с помощью электронного микроскопа , базальная мембрана состоит из двух слоев: базальной пластинки и ретикулярной пластинки . ^[4] Подлежащая соединительная ткань прикрепляется к базальной пластинке с помощью фибрилл, закрепляющих коллаген VII , и микрофибрилл фибриллина . ^[5]

Слой базальной пластинки можно дополнительно разделить на два слоя в зависимости от их внешнего вида при электронной микроскопии. Более светлый слой, расположенный ближе к эпителию, называется блестящей пластинкой , а более плотный слой, расположенный ближе к соединительной ткани, называется плотной пластинкой . Электронно -плотный слой lamina densa имеет толщину около 30–70 нанометров и состоит из подлежащей сети фибрилл ретикулярного коллагена IV , средний диаметр которых составляет 30 нанометров, а толщина 0,1–2 микрометра и покрыт богатым гепарансульфатом протеогликаном перлеканом . ^[6] Помимо коллагена, эта поддерживающая матрица содержит внутренние макромолекулярные компоненты. Слой lamina lucida состоит из ламинина , интегринов , энтактинов и дистрогликанов . Интегрины являются ключевым компонентом гемидесмосом , которые служат для прикрепления эпителия к подлежащей базальной мембране.

Чтобы представить вышеизложенное визуально организованно, базальная мембрана организована следующим образом:

• Эпителиальная / мезотелиальная / эндотелиальная ткань (наружный слой)
• Базальная мембрана
  • Базальная пластинка
    • Пластинка светлая
      • ламинин
      • интегрины ( гемидесмосомы )
      • нидогены
      • дистрогликаны
    • Плотная пластинка
      • коллаген IV (покрытый перлеканом , богатый гепарансульфатом )
  • Прикрепление белков (между базальной и ретикулярной пластинками)
    • коллаген VII (закрепляющие фибриллы)
    • фибриллин ( микрофибриллы )
  • сетчатая пластинка
    • коллаген III (в виде ретикулярных волокон )
• Соединительная ткань ( Lamina propria )

Функция

Основная функция базальной мембраны — прикрепление эпителия к находящейся под ним рыхлой соединительной ткани ( дерме или собственной пластинке ). Это достигается за счет адгезии клеток с матриксом посредством молекул адгезии субстрата (SAM).

Базальная мембрана действует как механический барьер, предотвращая проникновение злокачественных клеток в более глубокие ткани. ^[7] Ранние стадии злокачественного новообразования, которые таким образом ограничиваются эпителиальным слоем базальной мембраной, называются карциномой in situ .

Базальная мембрана также важна для ангиогенеза (развития новых кровеносных сосудов). Было обнаружено, что белки базальной мембраны ускоряют дифференцировку эндотелиальных клеток . ^[8]

Наиболее яркими примерами базальных мембран является базальная мембрана клубочков почек , возникающая в результате слияния базальной пластинки эндотелия капилляров клубочка и базальной пластинки подоцитов ^[9] , а также между альвеолами легких и легочными капиллярами путем слияния базальная пластинка альвеол легких и базальная пластинка легочных капилляров, где происходит диффузия кислорода и CO _{2 (} газообмен ).

По состоянию на 2017 год другие функции базальной мембраны включают фильтрацию крови и мышечный гомеостаз. ^[1] Фрактоны могут быть разновидностью базальной мембраны, служащей нишей для стволовых клеток . ^{[10] [11]}

Клиническое значение

Некоторые заболевания возникают в результате плохого функционирования базальной мембраны. Причиной могут быть генетические дефекты, повреждения собственной иммунной системы организма или другие механизмы. ^[12] Заболевания, поражающие базальные мембраны в нескольких местах, включают:

• Генетические дефекты коллагеновых волокон базальной мембраны, включая синдром Альпорта и синдром Кноблоха.
• Аутоиммунные заболевания , поражающие базальные мембраны. Коллаген типа IV базальной мембраны неколлагенового домена является аутоантигеном (антигеном-мишенью) аутоантител при аутоиммунном заболевании синдром Гудпасчера . ^[13]
• Группа заболеваний, обусловленных нарушением функции зоны базальной мембраны, объединена под названием буллезный эпидермолиз . ^[14]

В гистопатологии утолщение базальных мембран обнаруживают при ряде воспалительных заболеваний, таких как склеротический лихен , системная красная волчанка или дерматомиозит кожи или коллагенозный колит толстой кишки. ^[15]

Эволюционное происхождение

Они встречаются только у диплобластических и гомосклероморфных губчатых животных. В некоторых исследованиях было обнаружено, что гомосклероморф является сестрой диплобластов, поэтому мембрана возникла один раз в истории жизни. Но в более поздних исследованиях не учитывалась группа диплобласт-гомосклероморф, поэтому другие губки могли утратить ее (наиболее вероятно) или происхождение этих двух групп может быть разным.

Смотрите также

• Tunica intima  – внутренний слой кровеносных сосудов.

Рекомендации

1. Поцци А., Юрченко П.Д., Иоццо Р.В. (январь 2017 г.). «Природа и биология базальных мембран». Матричная биология . 57–58: 1–11. doi :10.1016/j.matbio.2016.12.009. ПМЦ  5387862 . ПМИД  28040522.
2. Секигути Р., Ямада К.М. (2018). «Базальные мембраны в развитии и заболеваниях». Актуальные темы биологии развития . 130 : 143–191. doi :10.1016/bs.ctdb.2018.02.005. ISBN 9780128098028. ПМК  6701859 . ПМИД  29853176.
3. Кирзенбаум А, Трес Л (2012). Гистология и клеточная биология, Введение в патологию (3-е изд.). Эльзевир. ISBN 978-0-323-07842-9.
4. Тортора Г, Дерриксон Б (2012). Принципы анатомии и физиологии (13-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. стр. 117–118. ISBN 9780470646083.
5. Паулссон М (1992). «Белки базальной мембраны: структура, сборка и клеточные взаимодействия». Критические обзоры по биохимии и молекулярной биологии . 27 (1–2): 93–127. дои : 10.3109/10409239209082560. PMID  1309319. Архивировано из оригинала 13 октября 2007 г.
6. Нунан Д.М., Фулле А., Валенте П., Кай С., Хориган Э., Сасаки М. и др. (декабрь 1991 г.). «Полная последовательность перлекана, протеогликана гепарансульфата базальной мембраны, обнаруживает большое сходство с цепью ламинина А, рецептором липопротеина низкой плотности и молекулой адгезии нервных клеток». Журнал биологической химии . 266 (34): 22939–22947. дои : 10.1016/S0021-9258(18)54445-8 . ПМИД  1744087.
7. Лиотта Л.А., Трюггвасон К., Гарбиса С., Харт И., Фольц С.М., Шафи С. (март 1980 г.). «Метастатический потенциал коррелирует с ферментативной деградацией коллагена базальной мембраны». Природа . 284 (5751): 67–68. Бибкод : 1980Natur.284...67L. дои : 10.1038/284067a0. PMID  6243750. S2CID  4356057.
8. Кубота Ю., Кляйнман Х.К., Мартин Г.Р., Лоули Т.Дж. (октябрь 1988 г.). «Роль ламинина и базальной мембраны в морфологической дифференцировке эндотелиальных клеток человека в капилляроподобные структуры». Журнал клеточной биологии . 107 (4): 1589–1598. дои : 10.1083/jcb.107.4.1589. ПМК 2115245 . ПМИД  3049626. 
9. «Раздел 7, Глава 4: Базальная мембрана». Физиология почек. Скорость клубочковой фильтрации и почечный кровоток . Медицинский колледж Джорджии, Библиотека Роберта Б. Гринблатта, доктор медицинских наук. 1 апреля 2008 г. Архивировано из оригинала 1 апреля 2008 г. Проверено 7 мая 2018 г.{{cite book}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
10. Мерсье Ф., Китасако Дж.Т., Хаттон Дж.И. (сентябрь 2002 г.). «Возвращение к анатомии нейрогенных зон головного мозга: фрактоны и сеть фибробластов/макрофагов». Журнал сравнительной неврологии . 451 (2): 170–188. дои : 10.1002/cne.10342. PMID  12209835. S2CID  19919800.
11. Сато Ю, Киедзуми Д, Футаки С, Накано И, Симоно С, Канеко Н и др. (январь 2019 г.). Ямасита Ю. (ред.). «Фрактоны желудочково-субвентрикулярной зоны представляют собой крапчатые базальные мембраны, которые функционируют как ниша нервных стволовых клеток». Молекулярная биология клетки . 30 (1): 56–68. doi :10.1091/mbc.E18-05-0286. ПМК 6337917 . ПМИД  30379609. 
12. Хениг Р.М. (22 февраля 2009 г.). «Что не так с летними стирсами?». Газета "Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 9 ноября 2016 года.
13. Джейнвей, Калифорния (2001). Иммунобиология (5-е изд.). Гирлянда. ISBN 978-0-8153-3642-6.
14. Бардхан А., Брукнер-Тудерман Л., Чаппл И.Л., Файн Дж.Д., Харпер Н., Хас С. и др. (сентябрь 2020 г.). «Булезный эпидермолиз». Обзоры природы. Праймеры по болезням . 6 (1): 78. дои : 10.1038/s41572-020-0210-0. PMID  32973163. S2CID  221861310.
15. LeBoit PE (октябрь 2000 г.). «Утолщенная базальная мембрана — признак… склероатрофического лихена!». Американский журнал дерматопатологии . 22 (5): 457–458. дои : 10.1097/00000372-200010000-00014. ПМИД  11048985.

дальнейшее чтение

• Кефалидес Н.А., Борель Дж.П., ред. (2005). Базальные мембраны: клеточная и молекулярная биология. Профессиональное издательство Персидского залива. ISBN 978-0-12-153356-4.