เยื่อชั้นใต้ดินเป็นโครงสร้าง extracellular ว่าสายเนื้อเยื่อของเกือบทุกเซลล์สิ่งมีชีวิต ประกอบด้วยไกลโคโปรตีนที่เป็นคอลลาเจนและไม่ใช่คอลลาเจนเป็นหลัก
โครงสร้างนี้มีหน้าที่ในการแยกเยื่อบุผิวของเนื้อเยื่อสโตรมัลหนึ่งออกจากอีกเนื้อเยื่อหนึ่ง โดยทั่วไปมักพบในบริเวณฐานของเนื้อเยื่อบุผิวในเยื่อบุผนังหลอดเลือดในบริเวณส่วนปลายของแอกซอนในเซลล์ไขมันและในเซลล์กล้ามเนื้อ
ภาพแสดงเมมเบรนชั้นใต้ดินที่ปิดปาก
(ที่มา: Wiki-minor จาก Wikimedia
Commons)
เมมเบรนชั้นใต้ดินประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ไม่ละลายน้ำซึ่งรวมตัวกันเป็นโครงสร้างพิเศษคล้ายแผ่นผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "การประกอบตัวเอง" กระบวนการนี้ขับเคลื่อนโดยการยึดตัวรับต่างๆบนผิวเซลล์
เซลล์ของร่างกายส่วนใหญ่สามารถผลิตวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสร้างเมมเบรนชั้นใต้ดินขึ้นอยู่กับเนื้อเยื่อที่พวกมันอยู่
โรคต่างๆเช่น Alport syndrome และ Knobloch syndrome เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ในยีนที่เข้ารหัสโซ่คอลลาเจนของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินดังนั้นการศึกษาโครงสร้างและคุณสมบัติจึงเป็นที่นิยมในช่วงหลายปีที่ผ่านมา
ไม่สามารถชื่นชมความซับซ้อนของเมมเบรนชั้นใต้ดินได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเนื่องจากเทคนิคนี้ไม่อนุญาตให้แยกความแตกต่างระหว่างเยื่อชั้นใต้ดินที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามสำหรับการศึกษานี้จำเป็นต้องใช้เทคนิคการระบุลักษณะที่แม่นยำยิ่งขึ้นเช่นการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์
ลักษณะเฉพาะ
เมมเบรนชั้นใต้ดินเป็นโครงสร้างอสัณฐานหนาแน่นคล้ายกับใบไม้ มีความหนา 50 ถึง 100 นาโนเมตรตามที่กำหนดโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน การศึกษาโครงสร้างพบว่ามีลักษณะคล้ายกับเมทริกซ์เซลลูลาร์ แต่แตกต่างกันในแง่ของความหนาแน่นและความสัมพันธ์ของเซลล์
ขึ้นอยู่กับอวัยวะและเนื้อเยื่อความแตกต่างจะสังเกตได้ในองค์ประกอบและโครงสร้างของเมมเบรนชั้นใต้ดินซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีความคิดว่ามีสภาพแวดล้อมขนาดเล็กที่เฉพาะเจาะจงคั่นด้วยเนื้อเยื่อในแต่ละเนื้อเยื่อ
ความจำเพาะของเมมเบรนชั้นใต้ดินแต่ละอันอาจเนื่องมาจากองค์ประกอบของโมเลกุลและเชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีและโมเลกุลจะทำให้เกิดเอกลักษณ์เฉพาะของเนื้อเยื่อแต่ละส่วนที่เป็นปัญหา
เยื่อบุผิวเยื่อบุผนังหลอดเลือดและเซลล์ mesenchymal จำนวนมากผลิตเยื่อชั้นใต้ดิน ความเป็นพลาสติกส่วนใหญ่ของเซลล์เหล่านี้ถูกกำหนดโดยโครงสร้างนี้ นอกจากนี้ดูเหมือนว่าจะสนับสนุนเซลล์ที่มีส่วนร่วมในเยื่อบุของอวัยวะ
โครงสร้าง
ลักษณะที่น่าสนใจที่สุดอย่างหนึ่งของเมมเบรนชั้นใต้ดินคือความสามารถในการประกอบตัวเองจากส่วนประกอบที่ประกอบขึ้นโดยสร้างโครงสร้างที่คล้ายกับแผ่น
คอลลาเจนประเภทต่างๆโปรตีนลามินินโปรตีโอไกลแคนโปรตีนที่จับกับแคลเซียมและโปรตีนโครงสร้างอื่น ๆ เป็นส่วนประกอบที่พบมากที่สุดของเยื่อชั้นใต้ดิน Perlecan และ nidogen / entactin เป็นโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบอื่น ๆ ของเมมเบรนชั้นใต้ดิน
ในบรรดาลักษณะทางสถาปัตยกรรมหลักของเมมเบรนชั้นใต้ดินคือการมีเครือข่ายอิสระสองเครือข่ายหนึ่งเกิดจากคอลลาเจนและอีกอันเกิดจากไอโซฟอร์มของลามินิน
เครือข่ายคอลลาเจนมีการเชื่อมโยงกันอย่างมากและเป็นส่วนประกอบที่รักษาเสถียรภาพเชิงกลของเมมเบรนชั้นใต้ดิน คอลลาเจนในเยื่อเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะและเรียกว่าคอลลาเจนชนิดที่ 4
เครือข่ายลามินินไม่ได้ถูกผูกไว้ด้วยโควาเลนต์และในเยื่อบางส่วนจะกลายเป็นแบบไดนามิกมากกว่าเครือข่ายคอลลาเจน IV
เครือข่ายทั้งสองเชื่อมต่อกันด้วยโปรตีนนิโดเจน / เอนแทคตินที่มีความยืดหยุ่นสูงและอนุญาตให้ผูกได้นอกเหนือจากเครือข่ายทั้งสองแล้วส่วนประกอบอื่น ๆ เช่นจุดยึดของโปรตีนตัวรับบนผิวเซลล์
การชุมนุม
การประกอบตัวเองถูกกระตุ้นโดยการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างคอลลาเจนชนิดที่ 4 และลามินิน โปรตีนเหล่านี้มีข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการจับขั้นต้นตามลำดับซึ่งช่วยให้พวกมันสามารถเริ่มการประกอบตัวเองระหว่างโมเลกุลและสร้างโครงสร้างคล้ายแผ่นฐาน
โปรตีนที่ผิวเซลล์เช่นอินทิกริน (โดยเฉพาะ especially1 integrins) และ dystroglycans ช่วยในการสะสมตัวของโพลีเมอร์ลามินินเริ่มต้นผ่านการโต้ตอบเฉพาะไซต์
โพลีเมอร์คอลลาเจน Type IV เชื่อมโยงกับโพลีเมอร์ลามินินบนผิวเซลล์ผ่านสะพานนิโดเจน / เอนแทคติน จากนั้นโครงนี้จะจัดเตรียมไซต์ปฏิสัมพันธ์เฉพาะสำหรับองค์ประกอบอื่น ๆ ของเมมเบรนชั้นใต้ดินเพื่อโต้ตอบและสร้างเมมเบรนที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์
มีการระบุทางแยกนิโดเจน / เอนแทคตินประเภทต่างๆในเมมเบรนชั้นใต้ดินและทั้งหมดส่งเสริมการก่อตัวของเครือข่ายในโครงสร้าง
โปรตีนนิโดเจน / เอนแทคตินร่วมกับสองเครือข่ายคอลลาเจน IV และลามินินทำให้เครือข่ายมีเสถียรภาพและสร้างความแข็งแกร่งให้กับโครงสร้าง
คุณสมบัติ
เมมเบรนชั้นใต้ดินสัมผัสกับเซลล์เสมอและหน้าที่หลักของมันเกี่ยวข้องกับการให้การสนับสนุนโครงสร้างแบ่งเนื้อเยื่อออกเป็นช่องต่างๆและควบคุมพฤติกรรมของเซลล์
เมมเบรนชั้นใต้ดินแบบต่อเนื่องทำหน้าที่เป็นตัวกรองโมเลกุลที่เลือกระหว่างช่องเนื้อเยื่อนั่นคือพวกมันรักษาการควบคุมการเคลื่อนย้ายและการเคลื่อนที่ของเซลล์และโมเลกุลที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพอย่างเข้มงวดทั้งสองทิศทาง
แม้ว่าเยื่อชั้นใต้ดินจะทำหน้าที่เป็นประตูเลือกเพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ของเซลล์อย่างอิสระ แต่ดูเหมือนว่ามีกลไกเฉพาะที่ทำให้เซลล์อักเสบและเซลล์เนื้องอกในระยะแพร่กระจายข้ามและย่อยสลายสิ่งกีดขวางที่เยื่อชั้นใต้ดินเป็นตัวแทน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการวิจัยมากมายเกี่ยวกับบทบาทของเยื่อชั้นใต้ดินในฐานะตัวควบคุมการเจริญเติบโตและความแตกต่างของเซลล์เนื่องจากเมมเบรนชั้นใต้ดินมีตัวรับที่มีความสามารถในการจับกับไซโตไคน์และปัจจัยการเจริญเติบโต
ตัวรับเดียวกันเหล่านี้บนเมมเบรนชั้นใต้ดินสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บสำหรับการปลดปล่อยที่ควบคุมได้ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงหรือกระบวนการซ่อมแซมทางสรีรวิทยา
เยื่อชั้นใต้ดินเป็นส่วนประกอบโครงสร้างและการทำงานที่สำคัญของหลอดเลือดและเส้นเลือดฝอยทั้งหมดและมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาการลุกลามของมะเร็งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องการแพร่กระจายหรือการย้ายถิ่นของเซลล์
ฟังก์ชั่นอื่น ๆ ที่โครงสร้างนี้ตอบสนองได้เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณ
ยกตัวอย่างเช่นกล้ามเนื้อโครงร่างถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรนชั้นใต้ดินและมีลักษณะเป็นหย่อมเล็ก ๆ ที่บริเวณสิ่งที่แนบมากับประสาทและกล้ามเนื้อ แพทช์เหล่านี้มีหน้าที่ในการส่งสัญญาณจากระบบประสาท
อ้างอิง
- Breitkreutz, D. , Mirancea, N. , & Nischt, R. (2009). เยื่อชั้นใต้ดินในผิวหนัง: โครงสร้างเมทริกซ์ที่เป็นเอกลักษณ์พร้อมฟังก์ชันที่หลากหลาย? ฮิสโตเคมีและชีววิทยาของเซลล์, 132 (1), 1-10.
- LeBleu, VS, MacDonald, B. , & Kalluri, R. (2007). โครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อชั้นใต้ดิน ชีววิทยาเชิงทดลองและการแพทย์, 232 (9), 1121-1129.
- Martin, GR, & Timpl, R. (1987). ลามินินและส่วนประกอบเมมเบรนชั้นใต้ดินอื่น ๆ การทบทวนชีววิทยาของเซลล์ประจำปี, 3 (1), 57-85
- Raghu, K. (2546). เยื่อชั้นใต้ดิน: โครงสร้างการประกอบและบทบาทในการสร้างเส้นเลือดใหม่ของเนื้องอก ณัฐเมด, 3, 442-433
- Timpl, R. (1996). องค์กรระดับโมเลกุลของเยื่อชั้นใต้ดิน ความคิดเห็นปัจจุบันในชีววิทยาของเซลล์, 8 (5), 618-624.
- Yurchenco, PD, & Schittny, JC (1990). สถาปัตยกรรมโมเลกุลของเยื่อชั้นใต้ดิน วารสาร FASEB, 4 (6), 1577-1590