Κυτταροσκελετός: Ασθένειες που σχετίζονται με τις δομικές πρωτεΐνες του κυτταροσκελετού

1. Κυτταροσκελετός: Ασθένειες που σχετίζονται με τις δομικές πρωτεΐνες του κυτταροσκελετού Μ. Κουλούκουσα Αν. Καθηγήτρια 2007-08

2. ΚΥΤΤΑΡΟΣΚΕΛΕΤΟΣ • Τρισδιάστατο δίκτυο που αποτελείται από μικροσωληνίσκους, μικροϊνίδια και ενδιάμεσα ινίδια. • Οι νηματοειδείς πρωτεΐνες του κυτταροσκελετού προσφύονται στις κυτταρικές μεμβράνες, όπως και μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα τρισδιάστατο εσωτερικό σκελετό μέσα στο κύτταρο • Βρίσκεται συνεχώς σε μια δυναμική κατάσταση δόμησης και αποδόμησης. • Υποβοηθούν ειδικούς λειτουργικούς ρόλους, όπως : • τη διατήρηση της κυτταρικής αρχιτεκτονικής • τη διευκόλυνση της κινητικότητας του κυττάρου • τη συνοχή μεταξύ των κυττάρων • τη μεταφορά υλικού στο κυτοσόλιο • τη διαίρεση του κυτοσολίου σε λειτουργικά ευδιάκριτες περιοχές

3. (Διάμετρος-25nm) Στην κυτταροπλασματική μητρική ουσία όλων των ευκαρυωτικών κυττάρων με εξαίρεση τα ερυθρά αιμοσφαίρια. Σχηματίζονται από δύο πρωτεϊνικές υπομονάδες (α και β σωληνίνη) οι οποίες πολυμερίζονται σχηματίζοντας πρωτονημάτιατα οποία διατάσσονται σε ομάδες των 13 για να σχηματίσουν τους τυπικούς μικροσωληνίσκους Μικροσωληνίσκοι

4. Λειτουργία των μικροσωληνίσκων • Συμμετέχουν στην ενδοκυττάρια μεταφορά άλλων οργανιδίων με τη μεσολάβηση δύο πρωτεϊνών που λειτουργούν ως μοριακοί κινητήρες: της δυνεϊνης που παράγει κινητική δύναμη για τη μετακίνηση κυτταρικών συστατικών προς το κυτταρικό κέντρο και της κινησίνης που εκτελεί την αντίθετη κίνηση (π.χ. μεταφορά οργανιδίων κατά μήκος των κυτταροπλαματικών προσεκβολών των νευρώνων) • Δημιουργούν τον κυτταροσκελετό για τα διαμερίσματα του κυττάρου που αφορίζονται από μεμβράνη (π.χ. διατηρούν την εκτεταμένη σωληνώδη διάταξη του ενδοπλασματικού δικτύου). • Σχηματίζουν την κυτταρική άτρακτο κατά τη φάση της κυτταρικής διαίρεσης • Αποτελούν τη δομική βάση για εξειδικευμένα κινητικά μέρη του κυττάρου όπως είναι τα κεντροσωμάτια (κεντριόλια), οι κροσσοί και τα μαστίγια. • Ο πολυμερισμός των σωληνινών για το σχηματισμό των μικροσωληνίσκων κατευθύνεται από ειδικές δομές του κυττάρου, τα κέντρα οργάνωσης των μικροσωληνίσκων. Αυτές οι δομές περιλαμβάνουν τα βασικά σωμάτια, τα κεντροσωμάτια (κεντριόλια) και τα κεντρομερή των χρωμοσωμάτων.

5. Κεντροσωμάτια (Κεντριόλια) • Ο ρόλος των κεντριολίων στο κύτταρο είναι διπλός: • Οργανώνουν το κυτταροπλασματικό δίκτυο των μικροσωληνίσκων στη φάση ηρεμίας και κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης • Οργανώνουν την ανάπτυξη εξειδικευμένων μικροσωληνίσκων για τη δόμηση των κινούμενων κροσσών.

6. Κροσσοί

7. Οι πρωτεϊνες MAPs (microtubule associated proteins) σταθεροποιούν το δίκτυο των μικροσωληνίσκων με τη βοήθεια και άλλων πρωτεϊνών που καλύπτουν το αυξητικό τους άκρο εμποδίζοντας τον αποπολυμερισμό τους. Η ακεραιότητα του συστήματος των μικροσωληνίσκων είναι απαραίτητη για την κίνηση των καρκινικών κυττάρων προς μια κατεύθυνση. • Αντιμιτωτικά αλκαλοειδή (κολχικίνη, ποδοφυλλοτοξίνη, βινβλαστίνη, βινκριστίνη, νοκοδαζόλη) ενώνονται με τα ετεροδιμερή της σωληνίνης αναστέλλοντας την ανάπτυξη των μικροσωληνίσκων.

8. Μικροϊνίδια (ινίδια) (διάμετρος 5nm) • Παίζουν σημαντικό ρόλο στην κίνηση των κυττάρων και στη σταθεροποίηση της κυτταροπλασματικής μεμβράνης. • Τα λεπτά νημάτια F-ακτίνης σχηματίζονται από πολυμερισμό μονήρων μορίων σφαιρικής G-ακτίνης και εμφανίζουν πολικότητα. Έχουν βρεθεί έξι γονίδια ακτίνης που κωδικοποιούν τρεις διαφορετικές κατηγορίες της ακτίνης στα διάφορα είδη των κυττάρων. Την ακτίνη α στα μυϊκά κύτταρα και τις ακτίνες β και γ στα μη μυϊκά κύτταρα. • Στα κύτταρα τα ινίδια ακτίνης οργανώνονται σε πολλές διαφορετικές μορφές.

9. Μικροϊνίδια ακτίνης (ινίδια ακτίνης)

10. Μικροϊνίδια ακτίνης • Στους σκελετικούς μυς είναι δομικά σταθερά, παίρνουν παρακρυσταλλική οργάνωση και συσσωματώνονται με πυκνά νημάτια μυοσίνης. Στα υπόλοιπα κύτταρα είναι πρόσφορα για διάσπαση και επανασυνάθροιση. • Σε συνδυασμό με άλλες πρωτεϊνες (νηματίνη) σχηματίζουν τον κυτταρικό φλοιό • Τα μικροϊνίδια ακτίνης σχετίζονται με δραστηριότητες της μεμβράνης όπως η ενδοκυττάρωση και εξωκυττάρωση, και η συστολή των μικρολαχνών.

11. Κυτταρικός φλοιός

12. Μικροϊνίδια ακτίνης • Στις μικρολάχνεςτα μόρια της ακτίνης συνδέονται με μικρότερες συνδετικές πρωτεϊνες όπως η φιμπρίνη (fimbrin) και η συνδεσμίνη ή φασκίνη (fascin). • Ο πολυμερισμός των ινιδίων ακτίνης υπεύθυνος για το σχηματισμό προσεκβολών του κυτταροπλάσματος {ψευδοπόδια, ελασματοπόδια (λαμελλοπόδια, πεπλατυσμένες προσεκβολές} , (φιλοπόδια ή νηματοπόδια)} που παρατηρούνται σε κινούμενα κύτταρα και αρχέγονα κύτταρα που μεταναστεύουν κατά την εμβρυογένεση. • Στους ανθρώπινους καρκίνους τα μεταστατικά κύτταρα στην περιφέρεια των όγκων που διηθούν τους γύρω ιστούς αναπτύσσουν προσεκβολές όμοιες με ψευδοπόδια στα οποία η ακτίνη εμφανίζεται πολυμερισμένη.

13. Μικρολάχνες

14. Μικροϊνίδια ακτίνης (ινίδια ακτίνης) από 13 μονομερή G-ακτίνης) • Τα μικροϊνίδια είναι ενωμένα με κυτταροπλαματικά οργανίδια, κυστίδια και κοκκία συμμετέχοντας στη κίνηση και μετατόπιση των κυτταρικών συστατικών. • Σχηματίζουν ένα δακτύλιο από νημάτια που η περίσφιξή του συντελεί στην αυλάκωση των κυττάρων κατά την κυτταρική διαίρεση. • Στα ερυθρά αιμοσφαίρια παρέχουν μηχανική στήριξη στην κυτταρική μεμβράνη προσφυόμενα σ’αυτή μέσω ειδικών συνδετικών πρωτεϊνών όπως της αγκυρίνης και σπεκτρίνης • Η ακτίνη συνδέεται με διαμεμβρανικές πρωτεΐνες σε εξειδικευμένες περιοχές της κυτταροπλασματικής μεμβράνης όπως τιςσυνδέσεις πρόσφυσης ή περιοχές εστιακής επαφής

15. Αγκυρίνη-Σπεκτρίνη

16. Συνδέσεις πρόσφυσης Στις συνδέσεις πρόσφυσης μεταξύ δύο γειτονικών κυττάρων, τα ινίδα F-ακτίνης συνδέονται στη διαμεμμβρανική πρωτεΐνη Ε-καδερίνη μέσω πρωτεϊνών προσδεμένων στην ακτίνη, όπως οι α και β κατενίνες, η βινκουλίνη και η α-ακτινίνη

17. Περιοχές εστιακής επαφής

18. Ενδιάμεσα ινίδια (διάμετρος 10nm) • Αποτελούνται από νηματοειδείς πρωτεΐνες που διακρίνονται σε έξι κύριους τύπους με χαρακτηριστική κατανομή στα διάφορα είδη κυττάρων και η λειτουργία τους αφορά στην ένωση ξεχωριστών κυττάρων σε δομικές μονάδες. • Παίζουν βασικό ρόλο στη διατήρηση της κανονικής διάταξης του πυρήνα και των οργανιδίων καθώς και στη ρύθμιση του κυτταρικού σχήματος. • Κύτταρα σε ανάπτυξη (π.χ. κύτταρα in vitro και πρόωρα εμβρυϊκά κύτταρα), ερυθρά αιμοσφαίρια και ολιγοδενδροκύτταρα δεν περιέχουν ενδιάμεσα ινίδια

20. Διάφορα στάδια οργάνωσης και συναρμολόγησης των ενδιάμεσων ινιδίων • Η αρχική δομική μονάδα αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες με μορφή α-έλικας που περιελίσσεται η μια γύρω από την άλλη. • Το διμερές αποτελείται από μια σταθερή κεντρική ελικοειδή περιοχή , ενώ τα αμίνο-(NH-) και καρβοξυλικά-(COOH) τελικά άκρα είναι σφαιρικά και ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του ενδιάμεσου ινιδίου • Το τετραμερές σχηματίζεται με τη στοίχιση δύο διμερών που ενώνονται κεφάλι με ουρά. Τα τετραμερή ενώνονται με τελικο-τελική ένωση σχηματίζοντας τα πρωτονημάτια. • 8 πρωτονημάτια σχηματίζουν μια κυλινδρική δομή με διάμετρο 10nm. Νηματοειδείς πρωτεΐνες Τα ενδιάμεσα ινίδια δεν εμφανίζουν πολικότητα σε αντίθεση με τους μικροσωληνίσκους και τα μικροϊνίδια.

21. Το ποσοστό των μεταστατικών κακοήθων νεοπλασμάτων αγνώστου πρωτοπαθούς εστίας λόγω της χαμηλής διαφοροποίησής τους κυμαίνεται μεταξύ 5-10% όλων των κακοήθων νεοπλασμάτων. Η παρουσία ειδικών μορφών ενδιάμεσων ινιδίων στα νεοπλάσματα αγνώστου πρωτοπαθούς εστίας αποτελεί σημαντικό χαρακτηριστικό, που καθορίζει όχι μόνο τη διάγνωση, αλλά και τη θεραπεία των όγκων.

22. Ταενδιάμεσα ινίδια • Προσφύονται στις διαμεμβρανικές πρωτεϊνες σε ειδικές θέσεις της κυτταρικής μεμβράνης (δεσμοσώματα, ημιδεσμοσώματα). • Στα επιθηλιακά κύτταρα του δέρματος, τα ενδιάμεσα ινίδια κερατίνης (τονοϊνίδια) μαζί με άλλες συνδετικές πρωτεΐνες παίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία ενός αδιαπέραστου φραγμού. • Στους νευρώνες τα νευροϊνίδια βοηθούν στη διατήρηση της αρχιτεκτονικής των αποφύσεων των νευρικών κυττάρων και επίσης συνδεόμενα με πρωτεΐνες-αντλίες ιόντων, μέσω της αγκυρίνης, συμβάλλουν στη μετάδοση της νευρικής ώσης. • Σε κατεστραμμένα κύτταρα συρρικνώνονται και σχηματίζουν μια περιπυρηνική σφαίρα, περιχαρακώνοντας κατεστραμμένες κυτταρικές πρωτεΐνες, οι οποίες απομακρύνονται με πρωτεόλυση (π.χ. σωμάτια υαλίνης Mallory που αποτελούνται από κυτοκερατίνες σε ηπατοκύτταρα αλκοολικών ατόμων). • Στους πυρήνες οι λαμίνες σχηματίζουν στη εσωτερική επιφάνεια της πυρηνικής μεμβράνης ένα δικτυωτό πλέγμα. • Σε μιτωτικά κύτταρα τα ενδιάμεσα ινίδια ενώνονται με τους μικροσωληνίσκους της μιτωτικής ατράκτου καθώς και με μικροσωληνίσκους των νευραξόνων των νευρικών κυττάρων διαμέσου κάποιων πρωτεϊνών αγνώστου υφής.

23. Δεσμοσώματα

25. Επιθηλιακά κύτταρα

26. Μικροσωληνίσκοι νευραξόνων

27. Ινίδια βιμεντίνης (vimentin), MW 57.600 • Είναι μια όξινη πρωτεΐνη που αποτελεί το πρώτο ενδιάμεσo ινίδιο που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης ανεξάρτητα από τον κυτταρικό τύπο και αργότερα αντικαθίσταται από το ενδιάμεσο ινίδιο, το ειδικό για τον τύπο του κυττάρου. • Βρίσκεται σε κύτταρα μεσοδερμικής προέλευσης, όπως οι ινοβλάστες , μυοβλάστες, ενδοθηλιακά κύτταρα, λεία μυϊκά κύτταρα, χονδροκύτταρα, λευκοκύτταρα, μακροφάγα και άλλα κύτταρα με μεσοδερμική προέλευση. Ανιχνεύεται σε κύτταρα του ΚΝΣ και ΠΝΣ. Εκφράζονται σε νεοπλάσματα με μεσεγχυματική προέλευση (μελανώματα, λεμφώματα, αστροκυττώματα, μηνιγγιώματα, χονδρώματα). Δείκτης σαρκωμάτων • Συνδέονται με την πυρηνική επίσης μεμβράνη, τα δεσμοσώματα, τις ζώνες πρόσφυσης, σε ινοβλάστες που προσκολλώνται σε εξωκυττάρια θεμέλια ουσία, τους μικροσωληνίσκους και τα λιποσταγονίδια των λιποκυττάρων. • Η προσθήκη κολχικίνης σε ινοβλάστες καταστρέφει τους μικροσωληνίσκους αλλά όχι τα ινίδια βιμεντίνης. Τα τελευταία όμως δημιουργούν πυκνά συσσωματώματα γύρω από τον πυρήνα. Το γεγονός αυτό δηλώνει ότι η διάταξη των ενδιάμεσων ινιδίων βιμεντίνης επηρεάζεται από τους μικροσωληνίσκους.

28. Ινοβλάστες

29. Μικροσωληνίσκοι

30. Λιποσταγονίδια

31. Ινίδια βιμεντίνης • Η βιμεντίνη μπορεί να πολυμεριστεί με δεσμίνη ή με ινώδη όξινη πρωτεΐνη της γλοίας. • Σε καλλιέργειες επιθηλιακών κυττάρων η βιμεντίνη συνυπάρχει με τις κυτοκερατίνες υπό τη μορφή ξεχωριστών ινιδίων • Ανοσοϊστοχημικά εντοπίζονται τα δύο αυτά είδη των ενδιάμεσων ινιδίων σε πολύμορφα αδενώματα παρωτιδικών αδένων, σε καρκινώματα θυρεοειδούς αδένα, σε καρκινώματα νεφρού και ενδομητρίου. Φυσιολογικά τα ινίδια βιμεντίνης δεν ανιχνεύονται στα καρκινώματα εκτός από τις περιπτώσεις που αναφέρονται παραπάνω. Επίσης ανιχνεύονται σε μεταστατικά καρκινικά κύτταρα στο ασκιτικό ή πλευριτικό υγρό. • Η βιμεντίνη ανιχνεύεται ανοσοϊστοχημικά με πολυκλωνικά και μονοκλωνικά αντισώματα σε τομές παραφίνης διαφόρων κακοήθων όγκων μεσεγχυματικής προέλευσης, σε μελανώματα , λεμφώματα, αστροκυττώματα, μηνιγγιώματα και χονδρώματα.

32. Ινίδια δεσμίνης (desmin) MW 55.000 • Βρίσκεται στα λεία μυϊκά κύτταρα και στην Ζ ζώνη των γραμμωτών και καρδιακών κυττάρων. • Η ενδοκυττάρια κατανομή διαφορετική για κάθε είδος μυϊκού κυττάρου. • Η δεσμίνη ανιχνεύεται ανοσοϊστοχημικά με πολυκλωνικά και μονοκλωνικά αντισώματα σε τομές παραφίνης και χρησιμοποιείται σαν ασφαλής δείκτης στη διαφοροδιάγνωση των λειομυοσαρκωμάτων από άλλα ατρακτοκυτταρικά σαρκώματα και σε συνδυασμό με άλλους δείκτες μυογενούς διαφοροποίησης στην ασφαλή διάγνωση τωνραβδομυοσαρκωμάτων.

33. Νευροϊνίδια • Αποτελούνται από τρία πολυπεπτίδια NF1, NFm και NFh ΜW 70.000, 150.000 και 210.000 αντίστοιχα. • Βρίσκονται στους νευρώνες του κεντρικού και περιφερικού νευρικού συστήματος και εντοπίζονται στους νευράξονες, τους δενδρίτες και το περινεύριο. Στους νευράξονες δημιουργούν συμπλέγματα με τους μικροσωληνίσκους. • Χρησιμοποιούνται ως διαγνωστικοί δείκτες στον καρκίνο. • Με μονοκλωνικά αντισώματα ανιχνεύονται σε όγκους των περιφερικών νευρώνων όπως: 1.Νευροβλάστωμα 2.Γαγγλιονευροβλάστωμα 3.Γαγγλιονεύρωμα 4.Φαιοχρωμοκύττωμα

34. Ινώδης όξινη πρωτεΐνη της γλοίας(GFAP. Glial fibrillary acidic protein) MW 50.000 • Είναι χαρακτηριστική των αστροκυττάρων. Ανιχνεύεται στον εγκέφαλο και στο περιφερικό νευρικό σύστημα. • Η GFAP εντοπίζεται στο κυτταρόπλασμα των νεοπλασματικών κυττάρων των αστροκυττωμάτων –όλων των τύπων- αστροβλαστωμάτων, πολύμορφων γλοιοβλαστωμάτων, επενδυμωμάτων, ολιγοδεντρογλοιωμάτων. Σε αστροκυττώματα με χαμηλό βαθμό διαφοροποίησης παρατηρείται ελάττωση της έκφρασης GFAP. Τα διαφοροδιαγνωστικά προβλήματα των όγκων του ΚΝΣ ανέρχονται σε 10% του συνόλου των περιπτώσεων. Σε αυτά περιλαμβάνονται αστροκυττώματα, μεταστατικά καρκινώματα χαμηλής διαφοροποίησης και αμελανωτικά μελανώματα. Η GFAP είναι βασικός δείκτης στη διαφοροδιάγνωση των όγκων αυτών με τη χρήση ανοσοενζυμικών μεθόδων • Η βιμεντίνη, η δεσμίνη, η GFAP και τα νευροϊνίδια κωδικοποιούνται το καθένα από ένα γονίδιο σε κάθε απλοειδικό γονιδίωμα. Σε αντίθεση οι κυτοκερατίνες αποτελούν μια οικογένεια 30 πολυπεπτιδίων περίπου (MW 40000-68000) που κωδικοποιούνται από μια οικογένεια γονιδίων και παρουσιάζουν διαφορετικές χημικές και ανοσολογικές ιδιότητες.

35. Κυτοκερατίνες   Oι κυτοκερατίνες (τονοϊνίδια) σχηματίζουν  ένα πολύπλοκο δίκτυο ινιδίων στο κυτταρόπλασμα

36. Κυτοκερατίνες  (κερατίνες) • Διάμετρος 8nm , ανήκουν σε πολυγονιδιακή οικογένεια, ΜΒ 40.000-68.000 • Υπάρχουν δύο ομάδες κυτοκερατινών οι όξινες (τύπος I) και οι ουδέτερες/βασικές (τύπος II). Ανάλογα με το μοριακό τους βάρος και το ισοηλεκτρικό pH διακρίνονται σε 19 τύπους. Εκφράζονται σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα εκτός από το επιθήλιο του φακού και της ίριδας που περιέχουν ινίδια βιμεντίνης. • Κάθε επιθηλιακός κυτταρικός τύπος φέρει χαρακτηριστικές κερατίνες.(π.χ, τα κύτταρα της επιδερμίδας φέρουν ινίδια κερατίνης που αποτελούνται από τον ίδια ποσότητα τύπου I και τύπου II κερατινών). • Τα μεσοθηλιακά κύτταρα, τα επιθηλιακά κύτταρα της κάψας του Bowman και των αθροιστικών σωληναρίων του νεφρού παρά τη μεσοδερμική τους προέλευση περιέχουν κερατίνες. Έτσι όχι μόνο η εμβρυϊκή προέλευση αλλά και η ειδική λειτουργία κάθε κυττάρου επιδρά στη σύνθεση των ενδιάμεσων ινιδίων που φέρει.

38. Η ανίχνευση των ινιδίων κερατίνης σε μελέτη 204 ανθρώπινων καρκινωμάτων, έδειξε ότι όλα τα καρκινικά κύτταρα ανεξάρτητα από τη θέση του όγκου και το βαθμό διαφοροποίησής τους περιέχουν ινίδια κερατίνης. Διαφορετικά καρκινώματα περιέχουν διάφορα ποσά κερατίνης με ποικίλη κατανομή. Έτσι η κερατίνη αποτελεί δείκτη που χρησιμοποιείται ευρέως για τον προσδιορισμό της προέλευσης αδιαφοροποίητων καρκινωμάτων, από σαρκώματα και λεμφώματα από μεγάλα κύτταρα. Πρέπει επίσης να συνδυάζεται και η χρήση και άλλων βιολογικών δεικτών για τον προσδιορισμό της προέλευσης των νεοπλασμάτων. Εκτός από τα νεοπλάσματα επιθηλιακής προέλευσης , τα ινίδια κερατίνης ανιχνεύονται και σε νεοπλάσματα με διαφορετική ιστική προέλευση Τα ινίδια κερατίνης στη διάγνωση των όγκων

39. Συνδυασμός χρήσης διαφόρων βιολογικών δεικτών

40. Θετική αντίδραση κερατινών σε άλλους όγκους

41. Τα μικροϊνίδια αποτελούνται από ακτίνη και παίζουν ρόλο στην κίνηση και στη σταθεροποίηση της μεμβράνης Οι μικροσωληνίσκοι αποτελούνται από σωληνίνη ή τουμπουλίνη και παίζουν ρόλο στην ενδοκυττάρια μεταφορά και στο σκελετό των εσωτερικών μεμβρανών Τα ενδιάμεσα ινίδια αποτελούνται από πρωτεΐνες που ποικίλλουν μεταξύ των διαφόρων κυτταρικών τύπων και η λειτουργία τους αφορά στη ένωση ξεχωριστών κυττάρων σε δομικές μονάδες

42. Συμμετοχή του κυτταροσκελετού σε παθογενετικές διεργασίες • Τα κυτταροσκελετικά στοιχεία είναι δομές καθοριστικής σημασίας για τη σωστή κυτταρική λειτουργία. • Παρουσία κυτταροπλασματικών εγκλείστων σε συγκεκριμένες ασθένειες • Ασθένειες με γενετικές διαμαρτίες ως προς τις κυτταροσκελετικές πρωτεΐνες • Ασθένειες που υπάρχει η υποψία της ενοχής του κυτταροσκελετού

43. Ασθένειες που σχετίζονται με κυτταροπλασματικά μικροϊνίδια (ινίδια)ακτίνης • Τα κυτταροπλασματικά μικροϊνίδια ακτίνης είναι δομές καθοριστικής σημασίας για τη σωστή κυτταρική λειτουργία • Οποιαδήποτε δομική ή λειτουργική ανεπάρκεια των μικροϊνιδίων, αλλά και των πρωτεϊνών που αλληλεπιδρούν με αυτά προκαλούν ασθένειες που αφορούν πρωταρχικά το μυϊκό και νευρικό σύστημα και τα κύτταρα του αίματος και ακολούθως τα περισσότερα όργανα και ιστούς του οργανισμού.

45. Ασθένειες που σχετίζονται με πρωτεΐνες που αλληλεπιδρούν με τα ινίδια της ακτίνης • Στη μυϊκή δυστροφία του Duchenne (DMD) (συχνή κληρονομική νόσος του νευρομυϊκού νοσήματος -εξελισσόμενη μυοπάθεια., μεταβιβάζεται με φυλοσύνδετο υπολειπόμενο τρόπο, συνδεδεμένη με το Χ-χρωμόσωμα, συχνότητα 1/3500, το ένα τρίτο των περιπτώσεων είναι σποραδικές, χωρίς προηγούμενο οικογενειακό ιστορικό) είναι ελαττωματική η δυστροφίνη. (Μεταλλάξεις στο γονίδιο που κωδικοποιεί για τη δυστροφίνη). Το ίδιο ισχύει και για τη μυϊκή δυστροφία Becker (BMD) •  Μετά το διαχωρισμό της μυϊκής δυστροφίας Becker  από τη μυοδυστροφία Duchenne ( Becker 1962 ) αποκτήθηκε αρκετή πείρα μέχρι σήμερα . Οι διαφορές της από τη Duchenne συνοψίζονται στα εξής : • 1. Εκδήλωση σε μεγαλύτερη ηλικία ( 5ο – 25ο έτος ) • 2. Μεταβίβαση από τους άρρενες πάσχοντες σε άρρενα εγγόνια με τη μεσολάβηση μητέρων φορέων . • 3. Εξέλιξη πολύ βραδύτερη ( η ανικανότητα για βάδιση έρχεται 25 χρόνια μετά την εισβολή και πολλές φορές δεν βραχύνει τον χρόνο επιβιώσεως των αρρώστων ) . Σε πολλές οικογένειες  απουσιάζουν η προσβολή του καρδιακού μυός και οι μυοσκελετικές παραμορφώσεις .

46. Σύμπλεγμα πρωτεϊνών που σχετίζονται με το σαρκείλημμα των σκελετικών μυϊκών ινών και συμμετέχουν στους μηχανισμούς αλληλεπίδρασης των μυοϊνιδίων με τις πρωτεΐνες της εξωκυττάριας θεμέλιας ουσίας

47. Δυστροφίνη • Η δυστροφίνη θεωρείται κυτταροσκελετική πρωτεΐνη, εντοπίζεται στο σαρκείλημμα των φυσιολογικών μυοσωλήνων (και σε ορισμένους νευρώνες), φέρει αμινοξέα ομόλογα με αυτά της σπεκτρίνης και α-ακτινίνης. • Τα αμινοτελικά άκρα της δυστροφίνης προσδένονται στην ακτίνη που βρίσκεται κάτω από το σαρκείλημμα, ενώ το καρβοξυτελικό άκρο της μαζί με μια άλλη περιοχή που είναι πλούσια σε κυστεϊνες προσδένεται σε διάφορες πρωτεΐνες γνωστές με τη συλλογική ονομασία «σύμπλοκο γλυκοπρωτεϊνών δυστροφίνης» (DGC). • Το σύμπλοκο DGC αποτελείται από υποομάδες δυστρογλυκάνης, σαρκογλυκάνης καισυντροφίνης. • Μη -ομοιοπολική σύνδεση της δυστρογλυκάνης με την εξωκυττάρια λαμινίνη και αγκρίνη (α-δυστρογλυκάνη) και μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη (β-δυστρογλυκάνη). • Οι α- και β- δυστρογλυκάνες αποτελούν μετα-μεταφραστικό προϊόν του ίδιου γονιδίου

48. Μυϊκή δυστροφία • Οι μεταλλάξεις στα αντίστοιχα γονίδια των πρωτεϊνών του συμπλόκου DGC οδηγούν σε συμπτώματα μυϊκής δυστροφίας • Το DGCδιατηρεί την ακεραιότητα του σαρκειλήμματος κατά τη διάρκεια των διαδοχικών κύκλων συστολής και χαλάρωσης των μυοκυττάρων. • Η αλληλεπίδραση του συμπλόκου δυστρογλυκανών με τη λαμινίνη και δυστροφίνη παίζει διαμεσολαβητικό ρόλο μεταξύ του πλέγματος της ακτίνης και της εξωκυττάριας θεμέλιας ουσίας. • Απουσία δυστροφίνης, εξαιτίας της πίεσης, δημιουργία σπασιμάτων στο σαρκείλημμα, εισροή ασβεστίου , ενεργοποίηση πρωτεολυτικών ενζύμων, αυτοαποικοδόμηση του σαρκοπλάσματος (μυονέκρωση). Τα νεκρωτικά ινίδια ομογενοποιημένα και ηωσινοφιλικά. • Διείσδυση μακροφάγων για καθαρισμό του κατεστραμμένου ιστού. Αδυναμία του ανέπαφου μυϊκού ιστού να αποκαταστήσει τις βλάβες , απώλεια μυών, αντικατάσταση με λίπος και συνδετικό ιστό.

50. Μια άλλη μορφή μυοπάθειας είναι η σαρκογλυκανομυοπάθεια (DLMD, Duchenne-like muscular dystrophy) που οφείλεται σε μεταλλάξεις των πρωτεϊνών του σαρκογλυκανικού συμπλέγματος. Μεταλλάξεις στην καβεολίνη 3, μιας πρωτεΐνης του σαρκειλήμματος στους σκελετικούς μυς που συνδέεται με τη δυστροφίνη, βρέθηκαν σε ασθενείς με αυτοσωμική επικρατή μορφή της Limb-Girdle μυϊκής δυστροφίας (LGMD). Μεταλλάξεις στα γονίδια για την α-ακτινίνη, νεμπουλίνη και τροπονίνη Τ1 προκαλούν τις ασθένειες γνωστές ως ραβδομυοπάθειες (μυϊκή αδυναμία, υποτονία, αναπνευστική δυσκολία)