غشای پایه و اتصالات سلولی

بافت‌های پوششی به دو سیستم ساختاری وابسته هستند: غشای پایه در زیر آنها و اتصالات سلولی بین و زیر سلول‌هایشان. غشای پایه یک ورقه نازک از ماتریکس خارج سلولی است که بافت پوششی را به بافت همبند زیرین متصل می‌کند و به عنوان یک فیلتر انتخابی و بستر سیگنال‌دهی عمل می‌کند. اتصالات سلولی، سلول‌های مجاور را به هم متصل می‌کنند، آنها را به صورت مکانیکی به هم پیوند می‌دهند، آنها را به غشای پایه متصل می‌کنند و امکان ارتباط مستقیم را فراهم می‌آورند، و بدین ترتیب سلول‌های منفرد را به یک سد منسجم و قطبی تبدیل می‌کنند.

Definition

غشای پایه یک ورقه تخصصی از ماتریکس خارج سلولی (لامینین‌ها، کلاژن نوع IV، نیدوژن، پرلکان) است که بافت پوششی را از بافت همبند جدا کرده و به آن متصل می‌کند، در حالی که اتصالات سلولی ساختارهای غشایی هستند که سلول‌های پوششی مجاور را به هم متصل، چسبانده، لنگر انداخته و از نظر الکتریکی و شیمیایی به هم پیوند می‌دهند.

Scope

این موضوع شامل ترکیب و نقش‌های غشای پایه (لامینای پایه) و اتصالات اصلی بافت پوششی است: اتصالات محکم (انسدادی)، اتصالات چسبنده، دسموزوم‌ها، اتصالات شکاف‌دار، و همی‌دسموزوم‌ها و چسبندگی‌های کانونی که سلول‌ها را به غشای پایه متصل می‌کنند. این موارد به عنوان مطالب مرجع زیست‌شناسی سلولی و بافت‌شناسی مورد بررسی قرار می‌گیرند و نه به عنوان راهنمای بالینی.

Core questions

• غشای پایه از چه چیزی ساخته شده است و چه کاری فراتر از حمایت مکانیکی انجام می‌دهد؟
• انواع اصلی اتصالات سلولی اپیتلیال کدامند و نقش‌های آنها چگونه متفاوت است؟
• اتصالات محکم چگونه یک سد ایجاد می‌کنند و قطبیت آپیکال-بازال را تعریف می‌کنند؟
• سلول‌های اپیتلیال چگونه به غشای پایه متصل می‌شوند؟

Key concepts

• غشای پایه / لامینای پایه
• کلاژن نوع IV، لامینین، نیدوژن، پرلکان
• اتصالات محکم (انسدادی) و نفوذپذیری پاراسلولار
• اتصالات چسبنده و کادهرین‌ها
• دسموزوم‌ها و رشته‌های حد واسط
• اتصالات شکاف‌دار و ارتباط بین سلولی
• همی‌دسموزوم‌ها و چسبندگی‌های کانونی (اتصال با واسطه اینتگرین)
• کمپلکس اتصالی آپیکال

Mechanisms

فارکوار و پالاد (1963) کمپلکس اتصال آپیکال را توصیف کردند که در آن یک اتصال محکم، یک اتصال چسبنده و دسموزوم‌ها به ترتیب در زیر سطح آپیکال قرار گرفته‌اند. اتصالات محکم که توسط کلودین‌ها و اکلودین‌ها تشکیل می‌شوند، غشاهای مجاور را به هم متصل می‌کنند تا نشت پاراسلولار را محدود کرده و دامنه‌های غشایی آپیکال را از بازولترال جدا کنند و قطبیت را ایجاد کنند (اندرسون و ون ایتالی، 2009). اتصالات چسبنده از کادهرین‌های مرتبط با اسکلت سلولی اکتین برای نگه داشتن سلول‌ها در کنار هم و هماهنگی ورقه استفاده می‌کنند (منگ و تاکیچی، 2009)، در حالی که دسموزوم‌ها سلول‌ها را برای استحکام مکانیکی به رشته‌های حد واسط متصل می‌کنند و اتصالات شکاف‌دار امکان تبادل مستقیم یون و مولکول‌های کوچک را فراهم می‌کنند. در قسمت پایه، همی‌دسموزوم‌ها و چسبندگی‌های کانونی مبتنی بر اینتگرین، سلول‌ها را به غشای پایه متصل می‌کنند، که شبکه‌های لامینین و کلاژن نوع IV آن نیز سیگنال‌های مکانیکی و سیگنال‌دهی را به داخل سلول منتقل می‌کنند (یورچنکو، 2011؛ سان و همکاران، 2016).

Clinical relevance

نقص در اجزای اتصالی یا غشای پایه، زمینه‌ساز چندین بیماری ارثی و اکتسابی است و بر نحوه تهاجم تومورهای اپیتلیال تأثیر می‌گذارد، زیرا تهاجم شامل نفوذ به غشای پایه است. چنین ارتباطاتی به عنوان پیش‌زمینه‌ای برای درک آسیب‌شناسی اپیتلیال خلاصه شده‌اند و به عنوان راهنمای تشخیصی یا درمانی در نظر گرفته نشده‌اند.

Evidence & guidelines

ساختار و نقش‌های غشای پایه و اتصالات اپیتلیال از طریق میکروسکوپ الکترونی و زیست‌شناسی سلولی مولکولی به خوبی مشخص شده‌اند، و توضیحات ارائه شده در اینجا از ادبیات اولیه و مروری (فارکوار و پالاد، 1963؛ یورچنکو، 2011؛ اندرسون و ون ایتالی، 2009؛ منگ و تاکیچی، 2009؛ سان و همکاران، 2016) برگرفته شده‌اند.

History

میکروسکوپ الکترونی در اوایل دهه 1960، کمپلکس اتصالی منظم سلول‌های اپیتلیال را آشکار کرد (فارکوار و پالاد، 1963)، که مطالعه چسبندگی سلولی را از توصیف میکروسکوپ نوری به ساختار فوق‌العاده تغییر داد. دهه‌های بعدی مولکول‌های درگیر – کلودین‌ها، کادهرین‌ها، کانکسین‌ها، اینتگرین‌ها، لامینین‌ها و کلاژن نوع IV – را شناسایی کردند و غشای پایه را نه تنها به عنوان یک داربست، بلکه به عنوان یک سطح سیگنال‌دهی بازتعریف کردند.

Key figures

• Marilyn Farquhar
• George Palade
• Peter Yurchenco
• Masatoshi Takeichi
• James Anderson

Seminal works

• farquhar-palade-1963
• yurchenco-2011
• meng-takeichi-2009

Frequently asked questions

تفاوت بین لامینای پایه و غشای پایه چیست؟

در کاربرد استاندارد، لامینای پایه لایه نازک ماتریکس است که بلافاصله زیر اپیتلیوم قرار دارد و با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است، در حالی که غشای پایه اصطلاح گسترده‌تری است (که اغلب برای آنچه با میکروسکوپ نوری دیده می‌شود استفاده می‌شود) که شامل لامینای پایه همراه با الیاف شبکه‌ای مرتبط با بافت همبند زیرین است.

کدام اتصال از نشت مواد بین سلول‌های اپیتلیال جلوگیری می‌کند؟

اتصال محکم (انسدادی) فضای بین سلول‌های مجاور را مهر و موم می‌کند و حرکت پاراسلولار را محدود می‌کند، و همچنین به جداسازی دامنه‌های غشایی آپیکال و بازولترال که قطبیت اپیتلیال را تعریف می‌کنند، کمک می‌کند.