BAB 23 MEMBRAN BASALIS

Robert E. Burgeson

Perkembangan mengenai organisme multiseluler tergantung pada

ekspresi selektif dari gen spesifik atau suatu kelompok gen. Kejadian induktif

terjadi sebagai respon dugaan lokasi sel yang berhubungan dengan sel – sel

lainnya dalam organisme. Informasi posisi ini didapatkan dari permukaan sel

yang memperantarai komunikasi antar sel dan lingkungan sekitarnya.

Lingkungan dapat mencakup sel – sel lain atau material ekstrasel, termasuk

makromolekul jaringan ikat. Program pengembangan yang paling awal

adalah sintesis dan polarisasi sekresi makromolekul ekstrasel spesifik yang

membentuk tingkatan pada perlekatan sel dan migrasi dan terbentuk sebagai

kumpulan diantara sel – sel pada tempat yang berbeda. Hal tersebut

menghasilkan penetapan penggolongan secepat perkembangan tahapan

gastrula dan dipertahankan hingga akhir hidup organisme tersebut. Karena

kematangan sistem organ yang berbeda – beda, matriks ekstraseluler khusus

berlanjut untuk mendukung tipe sel yang berdiferensiasi, menjaga arsitektur

jaringan selama remodeling dan perbaikan, dan dalam beberapa kasus,

dibutuhkan fungsi yang khusus, termasuk kemampuan sebagai barir

permeabilitas selektif. Struktur tersebut ditemukan selama perkembangan

dan pada organisme matur, yang diketahui secara kolektif sebagai membran

basalis.

Istilah membran basalis mengarah pada struktur ekstraseluler khusus

di bawah sel epitelial dan endotelial dan memisahkan satu sama lain atau

dari stroma jaringan ikat yang berdekatan. Bentuk lainnya dari membran

basalis mengelilingi sel otot polos. Dengan menggunakan mikroskop cahaya,

seluruh membran basalis memiliki komponen histokimia umum tertentu

yang didalamnya terwarnai kuat untuk karbohidrat dan area anionik.

Kompleksitas dan heterogenitas membran basalis dapat dilihat hanya

melalui mikroskop elektron. Secara ultrastruktural, membran basalis sering

terlihat sebagai struktur trilaminar, yang terdiri dari daerah elektron-densa

pusat, dikenal dengan lamina densa, berdekatan dengan sisi lainnya yang

tampak kurang densa, dikenal dengan lamina lucida, atau lamina rara.

Lamina lucida secara langsung berbatasan dengan membran plasma sel

adheren. Ketika membran basalis memisahkan sel – sel dari matriks jaringan,

area elektron translusen segera mendekati membran plasma yang disebut

lamina lucida interna, dimana sisi yang berlawanan dari lamina basalis

disebut lamina subbasal. Ukuran relatif dari tiap area ini bervariasi diantara

membran basalis jaringan yang berbeda, diantara membran basalis jaringan

yang sama dengan usia berbeda, dan sebagai akibat dari beberapa kondisi

penyakit. Sebagai contoh, membran basalis glomerulus trilaminar pada

manusia bervariasi panjangnya mulai dari 240 hingga 340 nm, dimana

membran basalis bilaminar pada sambungan dermal – epidermal sekitar 50

hingga 90 nm.

Variasi ultrastruktural diantara membran basalis dari jaringan yang

berbeda menyatakan bahwa perbedaan komposisi atau pembentukan

struktur tersebut menggolongkan secara spesifik fungsi fisiologis yang

berbeda. Meskipun seluruh membran basalis dipercaya berperan sebagai

substrat untuk sel yang berdiferensiasi, yang pasti satu, seperti membran

basalis glomerulus dan membran basalis barir darah-otak, berfungsi sebagai

alat filtrasi yang selektif. Permeabilitas yang selektif tidak diharapkan

menjadi fungsi yang utama dari membran basalis yang berada disekitar sel

otot polos atau di sambungan dermal – epidermal. Membran basalis ini

bervariasi panjangnya, dan beberapa erat hubungannya dengan struktur

ansiliar khusus.

Penelitian imunokimia dan biokimia terbaru menunjukkan bahwa

membran basalis yang berbeda mengandung baik itu komponen umum

maupun spesifik. Studi ini melaporkan suatu konsep bahwa membran basalis

memberikan struktur fibrilar dasar yang umum pada komponen

makromolekular spesifik. Komponen – komponen unik ini dipercaya

bertanggung jawab dalam struktur dan fungsi yang khusus dari membran

basalis yang berbeda.

Ultrastruktur Sambungan Dermal – Epidermal

Sambungan dermal – epidermal merupakan contoh bentuk membran

basalis yang sangat kompleks (lihat ref. 1 – 3). Bagian yang akan didiskusikan

terbatas pada bagian material ekstraseluler yang melandasi sel – sel basalis

dan meluas hingga lapisan dermis atas (Gb. 23-1a). Membran basalis yang

ditemukan pada lapisan ini berlanjut sepanjang dasar sel epidermis dan

anggota kulit, termasuk kelenjar keringat, batang rambut, dan kelenjar

sebasea. Pada bagian atas dermis, membran basalis tambahan mengelilingi

pembuluh darah kapiler dan saraf, tetapi struktur ini tidak akan dibahas

dalam diskusi saat ini. Sambungan dermal – epidermal dapat dibagi ke dalam

tiga zona yang berbeda. Zona pertama mengandung kompleks tonofilamen-

hemidesmosom sel basalis dan meluas hingga lamina lucida dan lamina

densa. Zona ke-dua berisi lamina densa itu sendiri. Zona ke-tiga meluas dari

lamina densa hingga bagian teratas dermis papilari. Tiap – tiap zona ini

mengandung struktur yang dibedakan dengan kriteria ultrastruktural,

biokimia, dan imunologik. Bagian dalam lamina lucida dan lamina subbasalis

mengandung struktur mikrofilamen yang berfungsi untuk mengikat sel

basalis dan matriks jaringan ikat dermal pada lamina basalis. Struktur

tambahan ini sering ditemukan pada membran basalis ektodermal dan dapat

meningkatkan tahanan melawan tekanan gesek permukaan.

Zona pertama sambungan dermal – epidermal merupakan tempat

melekatnya epitelium pada lamina basalis. Membran plasma sel basalis pada

area ini mengandung sejumlah plate tebal elektron yang dikenal sebagai

hemidesmosom. Gambaran dan pembentukan intraseluler sel basalis diatur

oleh struktur berfilamen halus yang disebut tonofilamen yang berada

sepanjang sel basalis dan masuk ke dalam desmosom dan hemidesmosom. Di

luar membran plasma terdapat lamina lucida berukuran 25 – 50 nm yang

berisi filamen – filamen anchoring, berdiameter 2 sampai 8 nm, tersebar

dalam membran plasma dan masuk ke dalam lamina densa. Filamen

anchoring dapat terlihat melalui lamina lucida tetapi terpusat dalam region

hemidesmosom. Secara ultrastruktural, filamen anchoring berperan

mengikat sel epitelial ke lamina basalis. Studi histokimia menunjukkan

bahwa filamen – filamen anchoring tidak dapat divisualisasikan dengan

mikroskop elektron setelah pencernaan jaringan dengan tripsin, kolagenase

bakterial, kolagenase kulit, atau ditiokritritol (yang merusak ikatan

disulfida). Data tersebut menunjukkan bahwa mikrofilamen ini mengandung

protein dan distabilkan oleh ikatan disulfida. Sensitifitas struktur ini

terhadap kolagenase mungkin menunjukkan bahwa filamen tersebut

mengandung kolagen atau, lebih seperti bahwa destruksi kolagen di lamina

basal mengacaukan strukturnya dan membuatnya tidak dapat diidentifikasi

oleh mikroskop elektron.

GAMBAR 23-1 (a) Ultrastruktur sambungan dermal – epidermal manusia

yang diperlihatkan melalui transmisi mikroskop elektron dengan fiksasi

standar dan protokol penempelan. MB, membran basalis; Ll, Lamina lucida;

Ld, lamina densa; Hd, Hemidesmosom; fa, filamen anchoring; FA, fibril

anchoring; PA, plak anchoring. Bar = 200 nm. (b) Ultrastruktur sambungan

dermal – epidermal manusia dengan transmisi mikroskop elektron dengan

protokol menggunakan fiksasi tekanan tinggi dan teknik penempelan.

Catatan untuk karakter densa kedua membran basalis dan dermis papilari di

dekatnya. Filamen anchoring, fibril anchoring, dan plak anchoring tidak

dapat dibedakan. (Kedua gambar diambil oleh Douglas R. Keene, RS. Shriners,

Portland, Oregon.)

Keberadaan lamina lucida in vivo dipertanyakan. Ketika ultrastruktur

membran basalis dievaluasi dengan teknik penjagaan tekanan tinggi, lamina

densa segera muncul untuk berikatan dengan permukaan sel epitelial. Ketika

sambungan dermal – epidermal dipersiapkan, lamina lucida tidak terlihat

(Gb. 23-1b). Bukti baru ini menunjukkan bahwa lamina lucida dapat

dihasilkan dari penyusutan permukaan sel jauh dari penyusutan lamina

densa akibat dehidrasi. Adanya filamen anchoring memutar lamina lucida

yang dapat dihasilkan dari perlekatan komposisi fibrosa lamina densa pada

hemidesmosom yang tertarik dari lamina basalis oleh adanya penyusutan.

Komponen lainnya yang juga erat tertanam pada keratinosit membran

plasma baik pada hemidesmosom atau pada tempat lainnya sepanjang

membran diantara hemidesmosom mungkin dapat berubah ke dalam ruang

penyusutan. Hal ini mungkin dapat terjadi untuk menempatkan laminin

secara lokal baik itu pada lamina lucida maupun lamina densa, karena

laminin dapat terikat pada membran oleh integrin yang spesifik. Tanpa

memandang keberadaan in vivo yang sebenarnya, evaluasi lamina lucida

dengan menggunakan teknik standar mikroskop elektron, persiapan

spesimen telah dapat mengidentifikasi struktur spesifik yang sebelumnya

sulit dideteksi.

Ultrastruktur pada zona ke-dua, lamina densa, telah dipelajari secara

luas dan ditinjau belakangan ini. Lamina densa terlihat sebagai suatu

struktur elektron-densa yang amorf dengan panjang 20 hingga 50 nm.

Lamina basalis dermal – epidermal terlihat mirip dengan analog struktur

pada organ lainnya. Dengan pembesaran tinggi, terlihat gambaran granular-

fibrosa. Komponen protein utama lamina basalis diketahui menjadi kolagen

tipe IV, tetapi struktur fiber kolagen membran basalis ini secara morfologi

berbeda dari ikatan fiber kolagen pada umumnya dalam dermis di

sekitarnya. Pada lamina densa, terlihat sebagai filamen dengan ketebalan

yang bervariasi. Proteoglikan heparin sulfat membran basalis terlihat sebagai

suatu set dua garis sejajar pada permukaan tali kolagen. Laminin juga

berhubungan dengan tali tersebut, yang terlihat sebagai garis bergelombang

halus.

Lamina subbasalis mengandung beberapa struktur mikrofibrilar. Tiga

dari struktur tersebut dapat dengan mudah dibedakan. Yang pertama,

dikenal sebagai fibril – fibril anchoring, terlihat sebagai agregat fibrosa padat

dengan diameter 20 sampai 75 nm. Pada resolusi yang tinggi, struktur ini

telihat memiliki pola ikatan striae-silang non-periodik yang mengingatkan

pada kolagen kristalit segmen-ruang-panjang (SLS) pewarnaan positif

(Gb.23-1a). Panjangnya fibril anchoring ini sulit diukur karena orientasinya

acak dalam bidang latarnya. Pada timbunan kulit, struktur ini memiliki

panjang sekitar 800 nm. Fibril – fibril anchoring dalam kulit manusia terlihat

lebih pendek. Fibril tersebut tidak ditemukan dalam membran basalis

pembuluh darah dan otot polos. Ekstremitas fibril anchoring ini terlihat

kurang padat, memberikan gambaran berjumbai. Bagian ujung proksimalnya

masuk ke dalam lamina basalis, dan ujung distalnya terhubung dengan

jaringan fibrosa dermis. Baru – baru ini, telah dipahami bahwa banyak fibril

anchoring pada lamina densa yang memasukkan ujungnya yang berlawanan

ke dalam struktur amorf, meniru fragmen membran basalis. Beberapa studi

serial telah memperlihatkan bahwa struktur ini merupakan “pulau” yang

berdiri sendiri dari material elektron-densa, lamina densa yang sangat

independen, yang kemudian disebut plak anchoring. Studi pencernaan enzim

memperlihatkan bahwa fibril anchoring sensitif terhadap pencernaan

kolagenase klostridial dan dipisahkan dari lamina basalis setelah diberi

perlakuan dengan kolagenase vertebrata. Fibril tidak efektif oleh perlakuan

dengan tripsin, klastase, atau ditioeritritol. Studi berikut menyatakan bahwa

fibril anchoring berkolagenase secara alami, meskipun tidak menunjukkan

ikatan periodik sebagai karakteristik fiber kolagen dermis. Fibril anchoring

secara primer mengumpulkan kolagen tipe IV.

Dua tipe mikrofibril tubular, dengan diameter 10 sampai 12 nm, telah

diidentifikasi dalam region lamina subbasal. Berdasarkan prosedur

pewarnaan histokimia klasik, telah diidentifikasi sebagai fiber elastis.

Komponen elastis dermis dibentuk dari mikrofibrilar dan komponen amorf.

Komponen mikrofibrilar dengan tidak adanya komponen amorf disebut

sebagai asitalein; komponen mikrofibrilar dengan adanya sedikit komponen

amorf didesain menjadi fiber klaunin; komponen mikrofibrilar dengan

adanya komponen amorf berlebih disebut dengan fiber elastik. Pada dermis

papilari, fiber oksitalan masuk ke dalam lamina basalis perpendikular

kemudian ke membran basalis dan meluas ke dalam dermis, dimana terjadi

penggabungan dengan fiber klaunin untuk membentuk suatu pleksus yang

sejajar dengan sambungan dermal – epidermal. Dua komponen elastik ini

terlihat kontinu dengan adanya fiber elastik dalam dermis retikular. Gradien

peningkatan komponen elastik yang amorf dari lamina basalis ke dalam

dermis retikular merepresentasikan suatu sistem peningkatan fiber elastik

yang matur. Identifikasi berkas filamen tubular sebagai komponen elastik

didukung oleh ketidakstabilannya terhadap pencernaan dengan elastase dan

sensitifitasnya terhadap tripsin dan pencernaan kolagenase. Penelitian

terkini telah menunjukkan bahwa semua struktur ini secara ultrastruktural

mirip dengan struktur mikrofibrilar yang berisi glikoprotein, fibrilin.

Dapat disimpulkan bahwa dalam ultrastruktur jembatan dermal –

epidermal, fungsi lamina densa sebagai suatu struktur tempat melekatnya ke

sel basal epidermal pada satu permukaan, diperkuat oleh filamen anchoring

yang meluas dari lamina basalis ke hemidesmosom membran plasma.

Hemidesmosom sebagai titik masuk untuk tonofilamen intraseluler yang

memperantarai sitoskeleton internal untuk sel basal. Pada permukaan yang

berlawanan, matriks elastin dan kolagen dari dermis juga terikat secara kuat

ke lamina densa. Interaksi fiber kolagen intersisial dengan lamina basal

diperantarai oleh suatu komponen kolagenosa, fibril anchoring, dan plak

anchoring. Sistem elastik dermis masuk secara langsung masuk ke dalam

lamina basal melalui fiber oksitalan. Kemudian, jembatan dermal – epidermal

memperantarai seri perlekatan yang kontinu komponen jaringan ikat utama

dari dermis retikuler dengan sitoskeleton internal sel basal. Observasi ini

menyatakan tiga fungsi utama lamina basalis epidermal: (1) memperantarai

fondasi struktural untuk memperkuat perlekatan dan polaritas sel basal

epidermal; (2) memperantarai suatu fungsi penghalang, memisahkan

komponen epidermis dengan dermis; (3) memperantarai perlekatan dermis

ke epidermis melalui suatu sistem elemen struktural yang kontinu.