Strutture giunzionali dell’epidermide
The three basic types of cell-to-cell junctions are tight junctions, gap junctions and anchoring junctions.
Copyright © 2022 Anatomy & Physiology (https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology-2e/pages/4-2-epithelial-tissue), produced by OpenStax (CC BY 4.0)
Indice
Fonti, link esterni, immagini e approfondimenti
https://openstax.org/details/books/anatomy-and-physiology-2e
https://openstax.org/books/biology-2e
Lefèvre-Utile, Alain, Camille Braun, Marek Haftek, and François Aubin. 2021. “Five Functional Aspects of the Epidermal Barrier” International Journal of Molecular Sciences 22, no. 21: 11676. https://doi.org/10.3390/ijms222111676
⇒ Per l’elenco completo vedere Anatomia e fisiologia della cute (introduzione)
Introduzione
Epidermal Cell Junctions
Copyright © 2021 Lefèvre-Utile et al. “Five Functional Aspects of the Epidermal Barrier” International Journal of Molecular Sciences. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. (CC BY 4.0)
La coesione tra cellula e cellula e tra cellula e membrana basale è fondamentale sia per la resistenza meccanica dell’epidermide, sia per la regolazione del processo di migrazione e maturazione dei cheratinociti. Questa coesione è garantita da:
- Desmosomi (maculae adherentes)
- Giunzioni aderenti (zonulae adhaerentes)
- Giunzioni comunicanti (gap junction)
- Giunzioni serrate (tight junction)
- Emidesmosomi
- Membrana basale
- Aderenze focali (focal adhesions)
Cell junctions types shown on epithelial cells including cell-cell and cell-matrix junctions
Lu.qianhe, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Desmosomi
I desmosomi (maculae adherentes) uniscono saldamente i cheratinociti tra loro e impediscono la separazione cellulare in seguito a stiramento o pressione.
Sono presenti in tutti gli strati epidermici.
Desmosome
Modification of work by Mariana Ruiz Villareal. Copyright © 2022 Biology 2e (https://openstax.org/books/biology-2e/pages/4-6-connections-between-cells-and-cellular-activities), produced by OpenStax (CC BY 4.0)
Sono formati da placche di attacco intracellulari, su cui convergono i filamenti di cheratina, e proteine transmembrana glicosilate che, sul versante extracellulare, interagiscono con le proteine transmembrana delle cellule adiacenti tramite un legame calcio-dipendente.
Le proteine della placca di attacco rientrano in due famiglie:
- Proteine armadillo:
- Placoglobina
- Placofiline (PKP 1, 2, 3 e 4)
- Plachine:
- Desmoplachine (DPK 1 e 2)
- Envoplachina
- Periplachina
- Epiplachina
Le proteine transmembrana, glicosilate, appartengono al gruppo delle caderine:
- Desmogleine (DSG 1, 2, 3, 4)
- Desmocolline (DSC 1, 2 e 3)
Sul versante citoplasmatico, le proteine integrali di membrana si legano alla placoglobina (e, in misura minore, alle placofiline) della placca di attacco.
La placoglobina interagisce con la desmoplachina, che, a sua volta, lega i filamenti intermedi del citoscheletro.
Le proteine desmosomiali sono il possibile bersaglio di alcune malattie bollose autoimmuni; mutazioni dei geni che le codificano determinano alcune genodermatosi:
- Desmogleine (vedere oltre)
- Desmocolline → Pemfigo a IgA, pemfigo volgare (talvolta)
- Placoglobina → Pemfigo paraneoplastico, malattia di Naxos
- Placofiline → Sindrome displasia ectodermica-fragilità cutanea (una forma di epidermolisi bollosa semplice soprabasale)
- Desmoplachine → Pemfigo paraneoplastico, cheratodermia palmoplantare striata di tipo 2, sindrome fragilità cutanea-capelli lanosi-cheratoderma palmoplantare, sindrome di Carvajal, eritrocheratodermia con cardiomiopatia (e altre malattie genetiche di pertinenza cardiologica)
- Envoplachina, periplachina, epiplachina → Pemfigo paraneoplastico
Desmogleine
Schematic representation of the desmoglein isoforms in the epidermis
Copyright © 2010 Bukowski et al. Toxins. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. (CC BY 4.0)
Le desmogleine sono glicoproteine transmembrana appartenenti alla superfamiglia delle caderine.
Sono note 4 isoforme di desmogleina (1, 2, 3 e 4).
La desmogleina 3 (130 kDa) è espressa negli strati basali e sovrabasali dell’epidermide e delle mucose.
È il target della risposta anticorpale del pemfigo volgare mucoso e del pemfigo paraneoplastico.
La desmogleina 1 (160 kDa) è espressa solo negli strati più superficiali dell’epidermide e non è presente a livello mucoso. È il possibile bersaglio di:
- Autoanticorpi del pemfigo foliaceo (caratterizzato da bolle subcornee cutanee senza interessamento mucoso), del pemfigo volgare cutaneo, del pemfigo paraneoplastico e della dermatosi intraepidermica neutrofilica (una delle due varianti di pemfigo a IgA).
- Tossine esfoliative prodotte da alcuni ceppi di S. aureus (coinvolte nella patogenesi dell’impetigine bollosa e della sindrome della cute ustionata da stafilococco).
Mutazioni del gene della desmogleina 1 sono responsabili della cheratodermia palmoplantare striata di tipo 1.
La desmogleina 2 è l’isoforma maggiormente espressa dagli epiteli semplici e di transizione.
La desmogleina 4 è espressa prevalentemente a livello del follicolo pilifero.
Mutazioni recessive della desmogleina 4 sono responsabili dell’ipotricosi localizzata.
Corneodesmosomi
Nello strato corneo sono presenti desmosomi modificati chiamati corneodesmosomi, costituiti da una proteina specifica chiamata corneodesmosina, contenuta nei corpi lamellari e rilasciata nello spazio extracellulare tra lo strato granuloso e quello corneo.
Mutazioni del gene della corneodesmosina (CDSN, sul cromosoma 6) sono responsabili della sindrome da desquamazione cutanea generalizzata tipo B (peeling skin syndrome type B) e dell’ipotricosi semplice del cuoio capelluto.
La variante allele 5 del gene CDSN risulta iperespressa nella psoriasi.
Emidesmosomi
Copyright © 2022 Biology 2e (https://openstax.org/books/biology-2e/pages/4-6-connections-between-cells-and-cellular-activities), produced by OpenStax (CC BY 4.0)
Gli emidesmosomi sono strutture giunzionali che à ncorano i cheratinociti basali alla sottostante membrana basale, assicurando la coesione dermo-epidermica.
Sono formati da una placca interna, su cui convergono i tonofilamenti (formati dalla coppia di cheratine K14 e K5), e da una placca esterna, strettamente associata alla membrana plasmatica.
I principali componenti della placca interna sono:
- BP230 o BPAG1 (antigene del pemfigoide bolloso di 230 kDa): si connette al BP180 / BPAG2 della placca esterna. Rappresenta un possibile bersaglio anticorpale del pemfigoide bolloso e del pemfigo paraneoplastico.
- Plectina: proteina della famiglia delle plachine che si connette alla subunità β4 dell’integrina della placca esterna. Mutazioni del gene PLEC1 sono responsabili di alcune forme di epidermolisi bollosa semplice basale; anticorpi rivolti contro la plectina possono essere riscontrati nel pemfigo paraneoplastico e nel pemfigoide mucoso-cicatriziale.
La loro funzione è quella di connettere i tonofilamenti ai componenti della placca esterna.
I principali costituenti della placca esterna sono:
- Integrina α6β4: lega da un lato la plectina e dall’altro la laminina 332 contenuta nella lamina lucida della membrana basale.
È un possibile bersaglio antigenico del pemfigoide bolloso.
Il gene che codifica per la subunità β4 (ITGB4) è mutato in alcune forme di epidermolisi bollosa giunzionale. - Collagene XVII / BP180 / BPAG2 (antigene del pemfigoide bolloso di 180 kDa)
Collagene XVII (BP180 / BPAG2)
Il collagene XVII – o antigene 2 del pemfigoide bolloso (BPAG2) o antigene del pemfigoide bolloso di 180 kDa (BP180) – è una proteina transmembrana, costituente della placca esterna dell’emidesmosoma.
Può essere suddivisa in due porzioni:
- Intracellulare, N-terminale, che lega il BP230 / BPAG1, l’integrina e la plectina
- Extracellulare, C-terminale, da 120 kDa, che presenta sequenze ripetute tipiche del collagene e forma una triplice elica che lega la laminina 332 e si à ncora alla lamina densa della membrana basale
È uno dei possibili target della risposta immunitaria di molte patologie bollose autoimmuni subepidermiche (pemfigoide bolloso, pemfigoide gestazionale, pemfigoide mucoso-cicatriziale, dermatosi a IgA lineari, etc.) e del lichen planus pemfigoide.
Il gene che lo codifica (COL17A1) è mutato in alcune forme di epidermolisi bollosa giunzionale.
Membrana basale
Lo strato basale dell’epidermide poggia sulla membrana basale, un sottile strato di matrice extracellulare specializzata visibile al microscopio ottico come un sottile strato PAS+.
La microscopia elettronica consente di individuare, dall’alto verso il basso, tre sottili strati sovrapposti:
- Lamina lucida: sottile strato elettrontrasparente composto principalmente da laminina 332, che connette l’integrina α6β4 e il collagene XVII / BP180 / BPAG2 della placca esterna degli emidesmosomi al collagene IV della sottostante lamina densa, ancorando i cheratinociti basali.
- Lamina densa: strato elettrondenso costituito da una rete di collagene IV e laminine (332, 311 e 511) stabilizzati e consolidati da perlecano e entactina (chiamata anche nidogeno).
- Lamina fibroreticolare: presenta fibrille di ancoraggio, costituite da collagene di tipo VII, che si portano perpendicolarmente dalla lamina densa al derma papillare, dove possono terminare oppure avvolgere fibre del derma e risalire fino alla lamina densa. Il collagene VII è l’antigene bersaglio dell’epidermolisi bollosa acquisita e del lupus eritematoso cutaneo bolloso. Il gene che lo codifica (COL7A1) è mutato nell’epidermolisi bollosa distrofica.
Immagine esterna (fare click sull’immagine per il link)
Lamina lucida e lamina densa costituiscono la “lamina basaleâ€, le cui componenti sono sintetizzate dal soprastante epitelio.
I componenti della lamina fibroreticolare vengono sintetizzati dai fibroblasti del sottostante tessuto connettivo.
La membrana plasmatica basale dei cheratinociti basali, la lamina basale e la lamina fibroreticolare formano la giunzione dermoepidermica.
Le principali funzioni della membrana basale sono:
- Ancorare l’epidermide al derma e fornire resistenza meccanica
- Formare una barriera semipermeabile che regola gli scambi metabolici tra epidermide e derma
- Modulare la crescita e la differenziazione l’epidermide, determinando la polarità di crescita e condizionando l’organizzazione del citoscheletro dei cheratinociti basali
Laminina 332
Le laminine sono glicoproteine con funzione principalmente adesiva.
Sono eterotrimeri formati da tre catene polipeptidiche: α, β e γ; dalla combinazione delle diverse varianti di ogni catena hanno origine 16 isoforme di laminina (non tutte le combinazioni sono possibili).
Alla nomenclatura iniziale progressiva (laminina 1, laminina 2, laminina 3, etc.) è stata sostituita quindi quella che indica la composizione.
La laminina 332 (formata dalle catene α3β3γ2 e precedentemente denominata laminina 5) è il principale costituente della membrana basale degli epiteli stratificati.
Presenta siti di legame per integrine, collagene IV, proteoglicani (soprattutto il perlecano) e entactina.
Forma la lamina lucida della membrana basale, dove connette l’integrina α6β4 degli emidesmosomi al collagene IV della sottostante lamina densa.
Nella lamina densa, varie isoforme della laminina (principalmente 332, 311 e 511) formano una rete insieme al collagene IV, stabilizzata e consolidata dal perlecano e dall’entactina.
La laminina 5 è uno dei possibili bersagli antigenici del pemfigoide mucoso-cicatriziale.
Mutazioni dei geni LAMA3, LAMB3 e LAMC2, che codificano per le tre catene α3, β3 e γ2 della laminina 5, sono responsabili di alcune forme di epidermolisi bollosa giunzionale.
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