Biologia cellulare

MEMBRANA BASALE

Le membrane basali sono matrici extracellulari ampiamente distribuite che rivestono il dominio basale delle cellule

epiteliali ed endoteliali e circondano le cellule muscolari, adipose e di Schwann.

• Queste MEC, espresse per prima nella fase precoce dell’embriogenesi si autoassemblano su specifiche superfici cellulari

mediante interazioni di legame con laminine, collageni di tipo IV, nidogeni, e proteoglicani.

• Esse formano estensioni specializzate della membrana plasmatica che forniscono adesione cellulare e fungono da

agonisti nello stato solido.

• Le membrane basali giocano un ruolo importante nella morfogenesi dei tessuti e degli organi ed aiutano a mantenere la

funzione nell’adulto.

• strutturali sono associate all’interruzione dello

Mutazioni che influenzano differenzialmente i diversi componenti

sviluppo in stadi diversi e anche a malattie post‐natali del muscolo, nervo, cervello, occhio e pelle.

dell’archittetura tissutale, contribuendo sia al

Sono MECs stratificate e adese alle cellule che fanno parte differenziamento

mantenimento della funzione nell’adulto.

embrionale che al

Servono come: «estensioni funzionali» della membrana plasmatica proteggendo i tessuti da stress fisici dirompenti e

fornendo un’interfaccia interattiva fra le cellule e il microambiente circostante che possono mediare segnali locali e

distanti all’interno e fra tali compartimenti.

Tali segnali sembrano essere processati in gran parte tramite integrine, interazioni con fattori di crescita e con

distroglicani. –epidermide,

Le funzioni dipendenti delle membrane basali sono: promozione di forte collegamento derma

stabilizzazione della membrana plasmatica del muscolo scheletrico (sarcolemma), selettività della filtrazione glomerulare,

instaurazione della polarizzazione delle cellule epiteliali e gliali. 10

Al microscopio elettronico la membrana basale appare costituita da due parti:

elaborata dalle cellule epiteliali.

1) lamina basale, elaborata dalle cellule presenti nel connettivo.

2) lamina reticolare,

costituita da:

La lamina basale è

- elettron‐trasparente di 50 nm di spessore, costituita da glicoproteine laminina ed entactina,

Lamina lucida,

integrine e distroglicani (recettori transmembrana della laminina), che si proiettano dalla superficie delle cellule

epiteliali nella lamina basale

- elettron‐densa, di 50 nm di spessore, costituita da rete di collagene tipo IV rivestita, sia sul lato

Lamina densa,

della lamina lucida che dalla lamina reticolare, dal proteoglicano perlecano.

Appare più densa perché presenta un maggior numero di proteine organizzate fra loro, quindi al microscopio elettronico

appaiono più scure. che si proiettano dall’asse proteico del perlecano formano un

Le catene laterali di eparan solfato polianione.

La faccia della lamina densa, dalla parte rivolta verso la lamina reticolare, possiede fibronectina.

si collega a: collagene tipo IV, eparan solfato, integrine e ai distroglicani delle cellule

Nella lamina lucida la LAMININA

epiteliali determinando così l’ancoraggio delle cellule epiteliali alla membrana basale. La lamina basale, a sua volta, è ben

ancorata alla lamina reticolare tramite: fibronectina, fibrille di ancoraggio (collagene tipo VII) microfibrille (fibrillina)

ecc; tutte sostanze elaborate dai fibroblasti del connettivo.

“stuoie”

Le lamine basali somigliano a delle sottili e flessibili (40‐120 nm di spessore) di matrice extracellulare

specializzata, che si trovano sotto tutti gli strati di cellule epiteliali; esse circondono inoltre le singole cellule muscolari,

gli adipociti e le cellule di Schwann (che avvolgono gli assoni delle cellule nervose periferiche per formare la La

mielina).

lamina basale perciò separa queste cellule e strati cellulari dal tessuto connettivo sottostante o circostante.

In altre localizzazioni, come nei glomeruli renali e negli alveoli dei polmoni, si trova una lamina basale fra due strati

cellulari che funziona come un filtro altamente selettivo.

Tuttavia, le lamine basali svolgono un ruolo che non é solo strutturale o di filtrazione, ma sono anche in grado di:

determinare la polarità delle cellule, influenzare il metabolismo cellulare organizzare le proteine nelle membrane

plasmatiche adiacenti, indurre il differenziamento cellulare e servire come via specifica per la migrazione cellulare.

La lamina basale é in gran parte sintetizzata dalle cellule che vi poggiano.

Spesso è descritta come membrana basale, ma in realtà non è una membrana, non è un doppio strato lipidico.

Si presenta soprattutto in microscopia elettronica come una struttura sottilissima presente sotto il dominio basale

dell’endotelio.

Sono delle strutture specializzate della matrice extracellulare che possono essere considerate delle estensioni specializzate

della membrana plasmatica ossia non è da pensare che ci siano delle estrusioni della membrana con speciali

caratteristiche, per estensione della membrana plasmatica si intende dal punto di vista funzionale, perché sono le zone in

cui si concentrano i punti di collegamento con l’ambiente extracellulare, e nella membrana basale sono presenti molte

proteine che sono considerate ligandi di molti recettori presenti sulla membrana plasmatica e quindi sono descritti come

degli agonisti nel senso di indurre qualche effetto all’interno.

Durante l’organizzazione di un organismo pluricellulare in cui il tessuto connettivo è fondamentale queste strutture sono

le prime a comparire con delle molecole che si collegheranno alla membrana plasmatica quindi queste strutture, laminina,

collagene di tipo 4 nitrogeni e proteoglicani sono proteine della lamina basale che avranno dei corrispondenti recettori

sulla superficie delle cellule. La lamina basale istruisce le cellule sul tipo di morfologia che assumeranno, come si

collegano fra loro e sono fondamentali perché le cellule funzionano nell’adulto. Se ci sono delle mutazioni delle varie

componenti della lamina basale tutto questo ha un riscontro nelle varie fasi dello sviluppo embrionale e nella parte post

natale di tante altre strutture.

Tale struttura si vede molto bene in microscopia elettronica

(elaborata dai fibroblasti)

LAMINA RETICOLARE all’interfaccia tra la lamina basale ed il

Composta da situata

collageni tipo I e III

sottostante tessuto connettivo; lo spessore varia a seconda delle forze di tensione

cui è sottoposto il sovrastante epitelio, è

sottile sotto gli epiteli che delimitano gli alveoli polmonari. molto spessa nella

pelle. 11

I collageni tipo I e III del tessuto connettivo si agganciano alla lamina reticolare, dove interagiscono e si legano alle

microfibrille ed alle fibrille di ancoraggio della lamina reticolare.

Inoltre c’è un’interazione fra i gruppi basici del collagene ed i gruppi acidi dei glicosaminoglicani della lamina densa. I

ulteriormente l’ancoraggio della

siti della fibronectina che si legano al collagene e ai glicosaminoglicani rafforzano

lamina basale alla lamina reticolare.

Funzioni delle lamina basale:

È importante avere un forte collegamento degli epiteli alle strutture sottostanti, l’aggancio saldo si svolge a livello della

lamina basale ed è importantissimo affinchè la membrana dei muscoli non venga danneggiata dalla contrazione e quindi

molte patologie associate a malfunzionamento del muscolo come le distrofie hanno dei riscontri patologici della proteina

trans membrana del muscolo e delle proteine della lamina basale del muscolo.

La lamina basale inoltre è fondamentale affinchè il glomerulo permetta di filtrare solo piccole sostanze e non proteine,

quindi la funzione di barriera di glomerulo, o nelle varie strutture della barriera ematoencefalica o nella barriera

ematotesticolare, dipendono dall’integrità della lamina basale, e questo è anche importante perché quando nello sviluppo

embrionale si stanno stabilendo le particolari caratteristiche di membrane, zone apicali, basali e laterali l’aggancio con la

lamina basale induce una polarità nella cellula che è fondamentale per il funzionamento.

Nello scambio fra pneumociti e l’endotelio sottile nella zona di respirazione è presente questa lamina con compito di

filtraggio estremamente selettivo.

Durante lo sviluppo embrionale induce il differenziamento.

La lamina basale è anche importante nel campo della disseminazione metastatica e guarigione delle ferite perché molte

cellule migrano seguendo delle proteine nella lamina basale. dall’ambiente esterno e

Influenzano il metabolismo, tale concetto dipende dalle integrine che ricevono dei segnali

possono indurre un’attivazione di un gene piuttosto che un altro, un esempio è dato dalle ghiandole mammarie durante la

gravidanza e l’allattamento che cambiava il tipo di metabolismo in funzione della lamina basale che si forma nei vari

momenti e ciò succede in tantissime situazioni.

Nel glomerulo sono presenti due lamine basali, la lamina basale dei podociti e la lamina basale dei capillari arteriosi che

formano la barriera. I podociti sono cellule del glomerulo che si contraggono attorno ai capillari per promuovere la

filtrazione, presentano delle strutture contrattili e una doppia struttura di filtrazione, è presente

una membrana basale che è sintetizzata dai podociti e l’altra membrana basale dalle cellule

glomeruli e nefriti c’è una produzione eccessiva della lamina basale e ciò

endoteliali. In molti

impedisce la filtrazione, essa fa da barriera.

è formata da:- lo strato di podociti della capsula di

La barriera di filtrazione del glomerulo

Bowman,

l’endotelio fenestrato del glomerulo,

- spessa “membrana basale” carica negativamente condivisa fra le

- una

due componenti cellulari.

Tale lamina è carica negativamente perché è molto ricca di proteoglicani, perlcano a base di

eparan solfato queste cariche negative permettono il passaggio di cationi e ostacolano il passaggio di anioni.

Lo spessore della lamina basale dipende dagli attriti a cui è sottoposta la cellula che poggia sulla lamina basale, è molto

scambi dei gas nel caso dell’alveolo, se un

spessa nella pelle e molto sottile negli alveoli perché non deve ostacolare gli

individuo fuma molto e si inzia a formare una fibrosi è presente una barriera per lo scambio dei gas.

Sono presenti tante glicoproteine e proteoglicani specifiche per ogni tipo di lamina basale. A secondo delle proteine ci

saranno integrine o recettori diversi o una forza di ancoraggio diversa.

La distrofina è una proteina elastica simile alla proteina spectrina dei globuli rossi la quale una proteina collegata ad

actina formando una rete e permette ai globuli rossi di avere una forma elastica.

La distrofina ha delle caratteristiche simili alla spec