Het basismembraan is een extracellulaire structuur die de weefsels van bijna alle meercellige organismen bekleedt. Het bestaat voornamelijk uit collageen en niet-collageen glycoproteïnen.
Deze structuur is verantwoordelijk voor het scheiden van het epitheel van het ene stromaweefsel van het andere. Het wordt doorgaans aangetroffen in het basolaterale gebied van epitheelweefsel, in het endotheel, in het perifere gebied van de axonen, in vetcellen en ook in spiercellen.
Afbeelding ter illustratie van het basismembraan op de bekleding van de mond
(Bron: Wiki-minor via Wikimedia
Commons)
Het basismembraan bestaat uit grote onoplosbare moleculen die samenkomen om een velachtige ultrastructuur te vormen door middel van een proces dat bekend staat als "zelfassemblage". Dit proces wordt aangedreven door de verankering van verschillende celoppervlakreceptoren.
De meeste lichaamscellen zijn in staat het benodigde materiaal te produceren voor de structurering van het basismembraan, afhankelijk van het weefsel waartoe ze behoren.
Ziekten zoals het Alport-syndroom en het Knobloch-syndroom worden geassocieerd met mutaties in de genen die coderen voor de collageenketens van het basaalmembraan, en daarom is de studie van hun structuur en eigenschappen in de loop der jaren populair geworden.
De complexiteit van het basismembraan kan met elektronenmicroscopie niet worden ingezien, aangezien deze techniek het onderscheid tussen de verschillende basismembranen niet mogelijk maakt. Voor de studie zijn echter nauwkeurigere karakteriseringstechnieken nodig, zoals scanning microscopie.
kenmerken
Het basismembraan is een dichte, amorfe structuur, vergelijkbaar met een blad. Het is 50 tot 100 nm dik, zoals bepaald met transmissie-elektronenmicroscopie. De studie van de structuur bepaalt dat het kenmerken heeft die vergelijkbaar zijn met de cellulaire matrix, maar verschilt in termen van dichtheid en cellulaire associaties.
Afhankelijk van het orgaan en weefsel worden verschillen waargenomen in de samenstelling en structuur van het basaalmembraan, en daarom wordt aangenomen dat er in elk weefsel een specifieke micro-omgeving door wordt afgebakend.
De specificiteit van elk basaalmembraan kan het gevolg zijn van de moleculaire samenstelling, en er wordt aangenomen dat biochemische en moleculaire variatie een unieke identiteit verleent aan elk weefsel in kwestie.
Epitheliale, endotheliale en vele mesenchymale cellen produceren basale membranen. Veel van de plasticiteit van deze cellen wordt veroorzaakt door deze structuur. Bovendien lijkt het de cellen te ondersteunen die deelnemen aan de bekleding van de organen.
Structuur
Een van de meest interessante kenmerken van het basismembraan is het vermogen om zichzelf te assembleren uit de componenten waaruit het bestaat, waardoor een structuur ontstaat die lijkt op een plaat.
Verschillende soorten collageen, laminine-eiwitten, proteoglycanen, calciumbindende eiwitten en andere structurele eiwitten zijn de meest voorkomende componenten van basaalmembranen. Perlecan en nidogen / entactine zijn andere samenstellende eiwitten van het basismembraan.
Een van de belangrijkste architectonische kenmerken van de basale membranen is de aanwezigheid van twee onafhankelijke netwerken, een gevormd door collageen en de andere door enkele isovormen van laminine.
Het collageennetwerk is sterk verknoopt en is het onderdeel dat de mechanische stabiliteit van het basismembraan handhaaft. Het collageen in deze membranen is uniek voor hen en staat bekend als type IV collageen.
De lamininenetwerken zijn niet covalent gebonden en worden in sommige membranen dynamischer dan het collageen IV-netwerk.
Beide netwerken zijn verbonden door de nidogen / entactine-eiwitten die zeer flexibel zijn en het mogelijk maken om, naast de twee netwerken, andere componenten te binden, zoals de ankers van de receptoreiwitten op het celoppervlak.
bijeenkomst
Zelfassemblage wordt gestimuleerd door de koppeling tussen type IV collageen en laminine. Deze eiwitten bevatten in hun volgorde de informatie die nodig is voor primaire binding, waardoor ze intermoleculaire zelfassemblage kunnen initiëren en een basale velachtige structuur kunnen vormen.
Celoppervlakte-eiwitten zoals integrinen (vooral β1-integrinen) en dystroglycanen vergemakkelijken de initiële afzetting van lamininepolymeren door middel van plaatsspecifieke interacties.
Type IV collageenpolymeren associëren zich met lamininepolymeren op het celoppervlak via de nidogen / entactinebrug. Deze scaffold biedt vervolgens specifieke interactieplaatsen voor andere bestanddelen van het basismembraan om te interageren en een volledig functioneel membraan te genereren.
Er zijn verschillende soorten nidogen / entactine-overgangen geïdentificeerd in het basismembraan en ze bevorderen allemaal de vorming van netwerken in de structuur.
De nidogen / entactine-eiwitten, samen met de twee netwerken collageen IV en laminine, stabiliseren de netwerken en geven stijfheid aan de structuur.
Kenmerken
Het basismembraan staat altijd in contact met cellen en de belangrijkste functies hebben te maken met het bieden van structurele ondersteuning, het verdelen van weefsels in compartimenten en het reguleren van celgedrag.
Continue basale membranen fungeren als selectieve moleculaire filters tussen weefselcompartimenten, dat wil zeggen dat ze de doorvoer en beweging van cellen en bioactieve moleculen in beide richtingen strikt controleren.
Ondanks het feit dat de basale membranen fungeren als selectieve poorten om de vrije beweging van cellen te voorkomen, blijkt dat er specifieke mechanismen zijn die ervoor zorgen dat ontstekingscellen en uitgezaaide tumorcellen de barrière die het basale membraan vertegenwoordigt, kunnen passeren en afbreken.
In de afgelopen jaren is er veel onderzoek gedaan naar de rol van basaalmembranen als regulatoren in celgroei en differentiatie, aangezien het basaalmembraan receptoren heeft die kunnen binden aan cytokines en groeifactoren.
Dezelfde receptoren op het basismembraan kunnen dienen als reservoirs voor hun gecontroleerde afgifte tijdens hermodellering of fysiologische herstelprocessen.
Basale membranen zijn belangrijke structurele en functionele componenten van alle bloedvaten en capillairen, en ze spelen een cruciale rol bij het bepalen van de progressie van kanker, vooral met betrekking tot metastase of celmigratie.
Een andere functie die deze structuur vervult, heeft te maken met signaaltransductie.
De skeletspier is bijvoorbeeld omgeven door een basaalmembraan en heeft karakteristieke kleine plekken op neuromusculaire aanhechtingsplaatsen; Deze patches zijn verantwoordelijk voor het verzenden van signalen vanuit het zenuwstelsel.
Referenties
- Breitkreutz, D., Mirancea, N., & Nischt, R. (2009). Basale membranen in de huid: unieke matrixstructuren met diverse functies? Histochemie en celbiologie, 132 (1), 1-10.
- LeBleu, VS, MacDonald, B., en Kalluri, R. (2007). Structuur en functie van keldermembranen. Experimentele biologie en geneeskunde, 232 (9), 1121-1129.
- Martin, GR en Timpl, R. (1987). Laminine en andere componenten van het basismembraan. Jaaroverzicht van celbiologie, 3 (1), 57-85
- Raghu, K. (2003). Keldermembranen: structuur, assemblage en rol bij tumorangiogenese. Nat Med, 3, 442-433.
- Timpl, R. (1996). Macromoleculaire organisatie van basale membranen. Huidige mening in celbiologie, 8 (5), 618-624.
- Yurchenco, PD, & Schittny, JC (1990). Moleculaire architectuur van basale membranen. The FASEB Journal, 4 (6), 1577-1590.