基底膜と細胞間結合

上皮は、その下にある基底膜と、細胞間および細胞下にある細胞間結合という2つの構造システムに依存している。基底膜は、上皮を下の結合組織に固定する細胞外マトリックスの薄いシートであり、選択的フィルターおよびシグナル伝達プラットフォームとして機能する。細胞間結合は、隣接する細胞を結合させ、機械的に連結し、基底膜に結合させ、直接的なコミュニケーションを可能にすることで、個々の細胞をまとまりのある極性のあるバリアに変える。

Definition

基底膜は、上皮を結合組織から分離し固定する特殊な細胞外マトリックスシート（ラミニン、IV型コラーゲン、ナイドーゲン、パーレカン）であり、細胞間結合は、隣接する上皮細胞を結合、接着、固定し、電気的および化学的に連結する膜構造である。

Scope

このトピックでは、基底膜（基底板）の構成と役割、および主要な上皮細胞間結合（密着結合、接着結合、デスモソーム、ギャップ結合、ならびに細胞を基底膜に固定するヘミデスモソームと焦点接着）について扱う。これらは、臨床的ガイダンスではなく、細胞生物学および組織学の参考資料として扱われる。

Core questions

• 基底膜は何で構成されており、機械的サポート以外の役割は何ですか？
• 上皮細胞間結合の主な種類は何ですか、またその役割はどのように異なりますか？
• 密着結合はどのようにバリアを形成し、頂端-基底極性を定義しますか？
• 上皮細胞はどのように基底膜に固定されていますか？

Key concepts

• 基底膜 / 基底板
• IV型コラーゲン、ラミニン、ナイドーゲン、パーレカン
• 密着結合（閉鎖結合）と細胞傍透過性
• 接着結合とカドヘリン
• デスモソームと中間径フィラメント
• ギャップ結合と細胞間コミュニケーション
• ヘミデスモソームと焦点接着（インテグリンを介した固定）
• 頂端結合複合体

Mechanisms

FarquharとPalade（1963）は、密着結合、接着結合、デスモソームが頂端表面の下に順序よく配置された頂端結合複合体を記述した。クローディンとオクルディンによって形成される密着結合は、隣接する膜を融合させ、細胞傍漏出を制限し、頂端膜ドメインと基底外側膜ドメインを区別することで極性を確立する（Anderson and Van Itallie, 2009）。接着結合は、アクチン細胞骨格に結合したカドヘリンを使用して細胞を結合させ、シートを協調させる（Meng and Takeichi, 2009）一方、デスモソームは細胞を中間径フィラメントに結合させて機械的強度を与え、ギャップ結合はイオンと小分子の直接交換を可能にする。基底部では、ヘミデスモソームとインテグリンを介した焦点接着が細胞を基底膜に固定し、そのラミニンとIV型コラーゲンネットワークも機械的およびシグナル伝達の合図を細胞内に伝達する（Yurchenco, 2011; Sun et al., 2016）。

Clinical relevance

結合または基底膜成分の欠陥は、いくつかの遺伝性および後天性疾患の根底にあり、上皮腫瘍がどのように浸潤するかに影響を与える。なぜなら、浸潤は基底膜を破ることを伴うからである。このような関連性は、上皮病理学を理解するための背景としてまとめられており、診断または治療のガイダンスを意図したものではない。

Evidence & guidelines

基底膜と上皮細胞間結合の構造と役割は、電子顕微鏡法と分子細胞生物学によって十分に特徴付けられており、ここでの記述は一次文献と総説文献（Farquhar and Palade, 1963; Yurchenco, 2011; Anderson and Van Itallie, 2009; Meng and Takeichi, 2009; Sun et al., 2016）に基づいている。

History

1960年代初頭の電子顕微鏡観察により、上皮細胞の秩序だった結合複合体が明らかになり（Farquhar and Palade, 1963）、細胞接着の研究は光学顕微鏡による記述から超微細構造へと移行した。その後の数十年で、クローディン、カドヘリン、コネキシン、インテグリン、ラミニン、IV型コラーゲンといった関連分子が特定され、基底膜は単なる足場ではなくシグナル伝達面として再評価された。

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

基底板と基底膜の違いは何ですか？

標準的な用法では、基底板は上皮のすぐ下にある電子顕微鏡で観察できる薄いマトリックス層であり、基底膜はより広範な用語（光学顕微鏡で観察されるものによく用いられる）であり、基底板と下にある結合組織の関連する細網線維を含む。

どの結合が上皮細胞間からの物質の漏出を防ぎますか？

密着結合（閉鎖結合）は、隣接する細胞間の空間を密閉し、細胞傍移動を制限するだけでなく、上皮の極性を定義する頂端膜ドメインと基底外側膜ドメインを分離するのにも役立ちます。