Màng đáy và các mối nối tế bào

Biểu mô phụ thuộc vào hai hệ thống cấu trúc: màng đáy bên dưới và các mối nối tế bào giữa và bên dưới các tế bào của chúng. Màng đáy là một tấm mỏng chất nền ngoại bào neo giữ biểu mô vào mô liên kết bên dưới và hoạt động như một bộ lọc chọn lọc và nền tảng truyền tín hiệu. Các mối nối tế bào bịt kín các tế bào lân cận lại với nhau, liên kết cơ học chúng, nối chúng với màng đáy và cho phép giao tiếp trực tiếp, cùng nhau biến các tế bào riêng lẻ thành một hàng rào phân cực, gắn kết.

Definition

Màng đáy là một tấm chất nền ngoại bào chuyên biệt (laminin, collagen loại IV, nidogen, perlecan) ngăn cách và neo giữ biểu mô vào mô liên kết, trong khi các mối nối tế bào là các cấu trúc màng bịt kín, bám dính, neo giữ và liên kết điện hóa giữa các tế bào biểu mô liền kề.

Scope

Chủ đề này bao gồm thành phần và vai trò của màng đáy (phiến đáy) và các mối nối biểu mô chính: mối nối bịt (occluding junctions), mối nối dính (adherens junctions), thể liên kết (desmosomes), mối nối khe (gap junctions), và thể bán liên kết (hemidesmosomes) cùng với các bám dính thể vân (focal adhesions) neo giữ các tế bào vào màng đáy. Nó coi đây là tài liệu tham khảo về sinh học tế bào và mô học hơn là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Màng đáy được cấu tạo từ gì và nó có vai trò gì ngoài hỗ trợ cơ học?
• Các loại mối nối tế bào biểu mô chính là gì và vai trò của chúng khác nhau như thế nào?
• Các mối nối bịt tạo ra hàng rào và xác định tính phân cực đỉnh-đáy như thế nào?
• Các tế bào biểu mô được neo vào màng đáy như thế nào?

Key concepts

• Màng đáy / phiến đáy
• Collagen loại IV, laminin, nidogen, perlecan
• Mối nối bịt (occluding junctions) và tính thấm qua tế bào
• Mối nối dính (adherens junctions) và cadherin
• Thể liên kết (desmosomes) và sợi trung gian
• Mối nối khe (gap junctions) và giao tiếp giữa các tế bào
• Thể bán liên kết (hemidesmosomes) và bám dính thể vân (neo giữ qua integrin)
• Phức hợp mối nối đỉnh

Mechanisms

Farquhar và Palade (1963) đã mô tả phức hợp mối nối đỉnh (apical junctional complex) trong đó một mối nối bịt, một mối nối dính và các thể liên kết được sắp xếp theo trình tự bên dưới bề mặt đỉnh. Các mối nối bịt được hình thành bởi claudin và occludin hợp nhất các màng liền kề để hạn chế rò rỉ qua tế bào và phân chia miền màng đỉnh khỏi miền màng đáy bên, thiết lập tính phân cực (Anderson và Van Itallie, 2009). Các mối nối dính sử dụng cadherin liên kết với bộ xương actin để giữ các tế bào lại với nhau và phối hợp tấm (Meng và Takeichi, 2009), trong khi các thể liên kết gắn các tế bào vào các sợi trung gian để tăng cường sức bền cơ học và các mối nối khe cho phép trao đổi ion và phân tử nhỏ trực tiếp. Ở phía đáy, các thể bán liên kết và các bám dính thể vân dựa trên integrin neo giữ các tế bào vào màng đáy, mạng lưới laminin và collagen loại IV của màng đáy cũng truyền tín hiệu cơ học và tín hiệu vào tế bào (Yurchenco, 2011; Sun et al., 2016).

Clinical relevance

Các khiếm khuyết trong các thành phần mối nối hoặc màng đáy là nguyên nhân của một số tình trạng di truyền và mắc phải, đồng thời ảnh hưởng đến cách các khối u biểu mô xâm lấn, vì sự xâm lấn liên quan đến việc phá vỡ màng đáy. Các mối liên hệ này được tóm tắt làm nền tảng để hiểu bệnh lý biểu mô và không nhằm mục đích hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Cấu trúc và vai trò của màng đáy và các mối nối biểu mô được đặc trưng rõ ràng thông qua kính hiển vi điện tử và sinh học tế bào phân tử, với các mô tả ở đây được rút ra từ các tài liệu gốc và tổng quan (Farquhar và Palade, 1963; Yurchenco, 2011; Anderson và Van Itallie, 2009; Meng và Takeichi, 2009; Sun et al., 2016).

History

Kính hiển vi điện tử vào đầu những năm 1960 đã tiết lộ phức hợp mối nối có trật tự của các tế bào biểu mô (Farquhar và Palade, 1963), chuyển việc nghiên cứu sự bám dính tế bào từ mô tả bằng kính hiển vi quang học sang cấu trúc siêu hiển vi. Các thập kỷ tiếp theo đã xác định các phân tử liên quan — claudin, cadherin, connexin, integrin, laminin và collagen loại IV — và định nghĩa lại màng đáy không chỉ là một giàn giáo mà còn là một bề mặt truyền tín hiệu.

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

Sự khác biệt giữa phiến đáy và màng đáy là gì?

Trong cách sử dụng tiêu chuẩn, phiến đáy là lớp chất nền mỏng ngay dưới biểu mô có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi điện tử, trong khi màng đáy là thuật ngữ rộng hơn (thường được sử dụng cho những gì nhìn thấy bằng kính hiển vi quang học) bao gồm phiến đáy cùng với các sợi lưới liên quan của mô liên kết bên dưới.

Mối nối nào ngăn chặn các chất rò rỉ giữa các tế bào biểu mô?

Mối nối bịt (occluding junction) bịt kín không gian giữa các tế bào liền kề, hạn chế sự di chuyển qua tế bào, và cũng giúp phân tách các miền màng đỉnh và đáy bên xác định tính phân cực của biểu mô.