Macierz zewnątrzkomórkowa

Definicja macierzy zewnątrzkomórkowej

Macierz zewnątrzkomórkowa może być traktowana jako zawiesina makrocząsteczek, która wspiera wszystko, od lokalnego wzrostu tkanki po utrzymanie całego organu. Wszystkie te cząsteczki są wydzielinami wytwarzanymi przez sąsiednie komórki. Po wydzieleniu białka zostaną poddane rusztowaniu. Rusztowanie z kolei jest terminem używanym do opisania efemerycznych struktur, które tworzą się między poszczególnymi białkami, tworząc bardziej złożone polimery białkowe. Te sztywne, choć tymczasowe struktury białkowe nadają matrycy lepką konsystencję. Można myśleć o macierzy zewnątrzkomórkowej zasadniczo jako o zupie komórkowej lub żelowej mieszaninie wody, polisacharydów (lub powiązanych cukrów) i białka włóknistego. To prowadzi nas do innej kategorii cząsteczek występujących w macierzy zewnątrzkomórkowej zwanej proteoglikanem. Proteoglikan to hybryda białka i cukru, z rdzeniem białkowym i kilkoma długołańcuchowymi grupami cukrowymi, które go otaczają. Wszystkie grupy molekularne tworzące te makrocząsteczki nadadzą im specjalne właściwości, które będą dyktować rodzaj hydrofobowych lub hydrofilowych interakcji, w których mogą uczestniczyć.

Podobnie jak efemeryczne oddziaływania, które tworzą w tym wodnym roztworze, rzeczywiste struktury samych białek są szczególnie dynamiczne. Składniki molekularne znajdujące się w ich strukturach zawsze się zmieniają. Przebudowie, której ulegają, z pewnością wspomagają enzymy proteazy znajdujące się w macierzy i mogą być modyfikowane przez zmiany potranslacyjne. Macierz pozakomórkowa ma funkcjonalną wartość w buforowaniu skutków lokalnych stresorów w okolicy. Ale poniżej omówimy szczegółowo wiele innych funkcji, które pełni macierz.

Funkcja macierzy pozakomórkowej

Życie tkankę można traktować jako dynamiczną siatkę komórek i cieczy. Pomimo bliskiej odległości, komórki tkanki nie są po prostu ściśle związane. Zamiast tego są rozstawione za pomocą pozakomórkowej siatki. Macierz będzie działać jako rodzaj wypełniacza, który znajduje się między inaczej ciasno upakowanymi komórkami w tkance. Ponadto macierz nie tylko wypełnia luki pomiędzy tymi komórkami, ale także zachowuje poziom wody i równowagę homeostatyczną. Być może najważniejsza rola macierzy zewnątrzkomórkowej może być jednak destylowana do poziomu wsparcia, jakie zapewnia ona dla każdego narządu i tkanki.

Macierz zewnątrzkomórkowa kieruje morfologią tkanki poprzez interakcję z komórką receptory powierzchniowe i poprzez wiązanie się z otaczającymi czynnikami wzrostu, które następnie pobudzają szlaki sygnałowe. W rzeczywistości macierz zewnątrzkomórkowa faktycznie przechowuje pewne czynniki wzrostu komórkowego, które są następnie uwalniane lokalnie w oparciu o fizjologiczne potrzeby lokalnej tkanki. Z drugiej strony morfologia tkanki jest innym sposobem opisania „wyglądu” lub wyglądu narządu lub tkanki. Fizyczna obecność białek i cukrów w macierzy ma również tę zaletę, że amortyzuje wszelkie siły, które mogą być wywierane na otoczenie Zapobiega to zapadaniu się struktur komórkowych lub szokowi delikatnych komórek. Ponieważ macierz zewnątrzkomórkowa jest gruba i zmineralizowana pomimo dużej zawartości wody, ma dodatkową funkcję utrzymywania komórek w tkance oddzielnie i fizycznie odrębnych.

Bardziej bezpośrednie zastosowania macierzy zewnątrzkomórkowej obejmują jej rolę we wspomaganiu wzrostu i gojenia się ran. Na przykład wzrost kości zależy od macierzy zewnątrzkomórkowej, ponieważ zawiera ona minerały potrzebne do utwardzania tkanki kostnej. Tkanka kostna będzie musiała stają się nieprzejrzyste i nieelastyczne. Macierz zewnątrzkomórkowa pozwoli na to, pozwalając tym procesom wzrostu wykorzystać wiele okazji do rekrutacji zewnątrzkomórkowych białek i minerałów do zbuduj i wzmocnij rosnący szkielet. Podobnie, tworzenie tkanki bliznowatej po urazie będzie korzystniejsze dzięki macierzy zewnątrzkomórkowej i jej bogatej siatce białek nierozpuszczalnych w wodzie.

Zewnątrzkomórkowe składniki macierzy

Macierz zewnątrzkomórkowa składa się głównie z kilku kluczowych składników: wody, białek włóknistych i proteoglikanów. Głównymi włóknistymi białkami budującymi macierz zewnątrzkomórkową są kolageny, elastyny i lamininy. Są to stosunkowo solidne makrocząsteczki białek. Ich wytrzymałość nadaje macierzy zewnątrzkomórkowej właściwości buforujące i odporności na siły, które są w stanie wytrzymać naciski środowiskowe bez zapadania się. Kolagen jest właściwie głównym składnikiem strukturalnym nie tylko macierzy, ale także zwierząt wielokomórkowych. Kolagen jest najbardziej rozpowszechnionym białkiem włóknistym wytwarzanym przez fibroblasty i stanowi około jednej trzeciej całkowitej masy białka u zwierząt. W macierzy kolagen zapewni komórkom wytrzymałość na rozciąganie i ułatwi adhezję i migrację między komórkami.Elastyna to kolejne włókno, które nada tkankom zdolność odbijania się i rozciągania bez pękania. W rzeczywistości to dlatego, że elastyna i kolagen wiążą się i fizycznie sieciują, to rozciąganie jest do pewnego stopnia ograniczone przez kolagen. Fibronektyna jest najpierw wydzielana przez komórki fibroblastów w postaci rozpuszczalnej w wodzie, ale to szybko się zmienia, gdy połączą się w nierozpuszczalną siateczkę. Fibronektyna reguluje podział i specjalizację w wielu typach tkanek, ale pełni również szczególną rolę embrionalną, o której warto wspomnieć, gdzie pomaga w pozycjonowaniu komórek w macierzy. Laminina to szczególnie ważne białko. Szczególnie dobrze radzi sobie z tworzeniem siatek białkowych przypominających arkusze, które będą zasadniczo „klejem” łączącym różne typy tkanek. Będzie obecny na skrzyżowaniach, w których tkanka łączna styka się z tkanką wyściółkową mięśni, nerwów lub nabłonka.

Obraz przedstawia komputerową ilustrację trójwymiarowa struktura białka kolagenu

Rola białka włóknistego:

W przeciwieństwie do białek włóknistych odpornych na rozciąganie, proteoglikany będą odporne na ściskanie . Odnosi się to do sił działających na tkankę, które w przeciwnym razie „zgniotłyby” ją lub zapadły. Ta zdolność wywodzi się z grupy glikozaminoglikanów w proteoglikanie. Glikozaminoglikany, czyli GAG, to łańcuchy cukru, które będą się zmieniać, a tym samym nadają cząsteczkom różne substancje Ponadto GAG są najbardziej ujemnie naładowanymi cząsteczkami wytwarzanymi przez komórki zwierzęce. Ładunek ten przyciąga GAG do dodatnio naładowanych jonów sodu. W żywej tkance woda podąża za ruchem sodu. To doprowadzi nas do sytuacji, w której woda i GAG będą również przyciągają się, co nadaje wodzie w macierzy zewnątrzkomórkowej charakterystyczną odporność na ściskanie.

Quiz

1. Które z poniższych nie jest wymienionym typem białka włóknistego?
A. Elastyna
B. Proteoglikan
C. Kolagen
D. Laminina

2. Zidentyfikuj różnicę między białkiem włóknistym a proteoglikanami, na podstawie artykułu:
A. Białko włókniste lepiej radzi sobie ze środowiskami wodnymi
B. Proteoglikany pełnią raczej rolę wypełniacza w przestrzeniach między komórkami w tkance
C. Białka włókniste są odporne na siły ściskające
D. Proteoglikany są odporne na siły ściskające