Definição da matriz extracelular
A matriz extracelular pode ser considerada como uma suspensão de macromoléculas que suporta tudo, desde o crescimento de tecido local até a manutenção de um órgão inteiro. Essas moléculas são todas secreções produzidas por células vizinhas. Ao serem secretadas, as proteínas passam por um arcabouço. Scaffolding, por sua vez, é um termo usado para descrever as estruturas efêmeras que se formam entre as proteínas individuais para fazer polímeros de proteínas mais elaborados. Essas estruturas proteicas rígidas, embora temporárias, darão à matriz uma consistência viscosa. Pode-se pensar na matriz extracelular como essencialmente uma sopa celular, ou mistura de gel de água, polissacarídeos (ou açúcares ligados) e proteína fibrosa. Isso nos leva a outra categoria de molécula encontrada na matriz extracelular chamada de proteoglicano. O proteoglicano é um cruzamento híbrido de uma proteína e um açúcar, com um núcleo de proteína e vários grupos de açúcar de cadeia longa ao seu redor. Todos os grupos moleculares que compõem essas macromoléculas darão a eles propriedades especiais que ditarão o tipo de interações hidrofóbicas ou hidrofílicas em que podem participar.
Muito parecido com as interações efêmeras que formam nesta solução aquosa, o as estruturas reais das próprias proteínas são notavelmente dinâmicas. Os componentes moleculares encontrados em suas estruturas estão sempre mudando. A remodelação que eles sofrem é certamente auxiliada por enzimas proteases encontradas na matriz e podem ser modificadas por mudanças pós-tradução. A matriz extracelular tem um valor funcional em tamponar os efeitos de estressores locais na área. Mas discutiremos muito mais funções que a matriz atende em detalhes abaixo.
Função de matriz extracelular
Viva o tecido pode ser pensado como uma rede dinâmica de células e líquido. Apesar de sua proximidade umas das outras, as células de um tecido não são simplesmente enroladas juntas. Em vez disso, eles são espaçados com a ajuda da malha extracelular. A matriz agirá como um tipo de preenchimento que fica entre as células de um tecido, de outra forma compactadas. Além disso, a matriz não apenas preenche as lacunas entre essas células, mas também mantém um nível de água e equilíbrio homeostático. Talvez o papel mais importante da matriz extracelular, no entanto, pode ser destilado até o nível de suporte que fornece para cada órgão e tecido.
A matriz extracelular direciona a morfologia de um tecido, interagindo com células receptores de superfície e ligando-se aos fatores de crescimento circundantes que então estimulam as vias de sinalização. Na verdade, a matriz extracelular armazena alguns fatores de crescimento celular, que são então liberados localmente com base nas necessidades fisiológicas do tecido local. Por outro lado, a morfologia de um tecido é outra maneira de descrever a “aparência” ou aparência do órgão ou tecido. A presença física de proteínas e açúcares na matriz também tem o benefício de amortecer quaisquer forças que possam ser colocadas sobre o ambiente circundante. Isso evita que as estruturas celulares entrem em colapso ou que as células delicadas entrem em choque. Como a matriz extracelular é espessa e mineralizada, apesar de seu conteúdo rico em água, ela tem a função adicional de manter as células em um tecido separadas e fisicamente distintas.
As aplicações mais diretas da matriz extracelular incluem seu papel no apoio ao crescimento e cicatrização de feridas. Por exemplo, o crescimento ósseo depende da matriz extracelular, pois contém os minerais necessários para endurecer o tecido ósseo. O tecido ósseo precisará tornar-se opaco e inflexível. A matriz extracelular permitirá isso, permitindo que esses processos de crescimento tenham ampla oportunidade para recrutar proteínas extracelulares e minerais construir e fortalecer o esqueleto em crescimento. Da mesma forma, a formação de tecido cicatricial após uma lesão se beneficiará da matriz extracelular e sua rica malha de proteínas insolúveis em água.
Componentes da matriz extracelular
A matriz extracelular é composta principalmente de alguns ingredientes principais: água, proteínas fibrosas e proteoglicanos. As principais proteínas fibrosas que constroem a matriz extracelular são colágenos, elastinas e lamininas. Todas essas são macromoléculas de proteínas relativamente robustas. Sua robustez empresta à matriz extracelular suas propriedades de proteção e resistência à força que podem suportar as pressões ambientais sem entrar em colapso. O colágeno é na verdade o principal componente estrutural não só da matriz, mas também dos animais multicelulares. O colágeno é a proteína fibrosa mais abundante produzida pelos fibroblastos, constituindo cerca de um terço da massa proteica total dos animais. Na matriz, o colágeno dará à célula resistência à tração e facilitará a adesão e migração de célula a célula.A elastina é outra fibra que confere aos tecidos a capacidade de recuar e esticar sem quebrar. Na verdade, é porque a elastina e o colágeno se ligam e se reticulam fisicamente que esse alongamento é limitado até certo ponto pelo colágeno. A fibronectina é secretada primeiro pelas células de fibroblastos na forma solúvel em água, mas isso muda rapidamente, uma vez que se reúnem em uma rede indissolúvel. A fibronectina regula a divisão e a especialização em muitos tipos de tecidos, mas também tem um papel embrionário especial que vale a pena mencionar, pois ajudará no posicionamento das células dentro da matriz. A laminina é uma proteína particularmente importante. É particularmente bom em se montar em redes de proteínas em forma de folha que serão essencialmente a “cola” que associa diferentes tipos de tecido. Estará presente nas junções onde o tecido conjuntivo encontra o músculo, nervo ou tecido de revestimento epitelial.
A imagem mostra uma ilustração computadorizada do estrutura tridimensional da proteína de colágeno
Funções da proteína fibrosa:
- Colágeno – resistência ao estiramento e tração força (ou seja, formação de cicatrizes durante a cicatrização de feridas)
- Elastina – alongamento e resiliência
- Fibronectina – migração celular e posicionamento dentro da ECM, e divisão celular e especialização em vários tecidos
- Laminina – redes semelhantes a folhas que irão ‘colar’ tipos diferentes de tecido
Ao contrário das proteínas fibrosas que resistem ao estiramento, os proteoglicanos resistem à compressão . Isso se refere às forças que pressionam o tecido que, de outra forma, o “esmagaria” ou colapsaria. Essa capacidade deriva do grupo glicosaminoglicano no proteoglicano. Glicosaminoglicanos, ou GAGs, são cadeias de açúcar que variam e, portanto, emprestam às moléculas substâncias químicas Além disso, os GAGs são a molécula com carga negativa mais alta que as células animais produzem. Essa carga atrairá os GAGs para os íons de sódio carregados positivamente. Nos tecidos vivos, a água segue o movimento do sódio. Isso nos levará a uma situação em que a água e os GAGs irão atrair também, o que dará à água dentro da matriz extracelular uma resistência característica à compressão.
Questionário
1. Qual dos seguintes não é um tipo de proteína fibrosa mencionado?
A. Elastina
B. Proteoglicano
C. Colágeno
D. Laminina
2. Identifique a distinção entre proteína fibrosa e proteoglicanos, conforme o artigo:
A. A proteína fibrosa é mais capaz de lidar com ambientes aquosos
B. Os proteoglicanos têm um papel mais importante de preenchimento nos espaços entre as células de um tecido
C. Proteínas fibrosas resistem às forças compressivas
D. Os proteoglicanos resistem às forças compressivas