La polarità cellulare si riferisce all’asimmetria intrinseca osservata nelle cellule, sia nella loro forma, struttura o organizzazione dei componenti cellulari. La maggior parte delle cellule epiteliali, le cellule in migrazione e le cellule in sviluppo richiedono una qualche forma di polarità cellulare per la loro funzione. Queste cellule ricevono informazioni sull’ambiente circostante tramite spunti biochimici e meccanici extracellulari e traducono queste informazioni in polarità della membrana plasmatica, delle proteine associate e dell’organizzazione citoscheletrica. Una volta stabilita, la polarità cellulare è mantenuta dalla transcitosi, in cui le vescicole trasportano le proteine di membrana non correttamente localizzate nelle regioni corrette della membrana plasmatica. Inoltre, le giunzioni strette, che agiscono come “recinzioni” contro la diffusione transmembrana, bloccano l’asimmetria sul posto. Pertanto, la meccanobiologia gioca un ruolo regolatore essenziale sia nell’istituzione che nel mantenimento della polarità cellulare.

Le cellule epiteliali si polarizzano lungo l’asse apicale-basale. La membrana apicale è rivolta verso il lume ed è ricca di complessi proteici PAR e Crumbs. La membrana basolaterale contiene il complesso Scribble e si affaccia sulla matrice extracellulare.

Le cellule epiteliali stabiliscono una polarità apicale-basale, che risulta dalla distribuzione differenziale di fosfolipidi, complessi proteici e componenti citoscheletrici tra i vari domini della membrana plasmatica, riflettendo le loro funzioni specializzate. La membrana rivolta verso il lume o la superficie libera è conosciuta come la membrana apicale, mentre la membrana orientata lontano dal lume, a contatto con la matrice extracellulare, è conosciuta come la membrana basale e i lati della cellula a contatto con le cellule vicine formano la membrana laterale. La polarizzazione apico-basale delle cellule epiteliali è nota per essere un pre-requisito per i loro ruoli biologici fondamentali. Questi includono la regolazione del trasporto vettoriale di ioni attraverso i fogli cellulari durante la loro funzione di barriera e la garanzia di direzionalità durante le loro funzioni di secrezione e assorbimento.

La polarità di sviluppo si osserva lungo tre assi: anteriore-posteriore, dorsale-ventrale e sinistra-destra. Questa polarità può essere stabilita da gradienti di concentrazione di proteine secrete, o dall’organizzazione asimmetrica di componenti cellulari, come il citoscheletro.

In altre cellule specializzate come le cellule immunitarie e i neuroni, la polarità cellulare permette la trasmissione a corto e lungo raggio di vari segnali elettrici e biochimici. Per esempio, un tipico neurone unipolare ha una forma e una struttura molto particolare, con un’estremità adattata a ricevere segnali attraverso dendriti altamente ramificati. Questo segnale viene poi trasmesso lungo un assone, che può estendersi per tutta la lunghezza del corpo. All’altra estremità della cellula c’è il terminale dell’assone, dove si trovano le sinapsi. Queste sinapsi possono rilasciare neurotrasmettitori chimici per propagare il segnale o effettuare un’azione come la contrazione muscolare.