Matriz Extracelular: Componentes y Funciones

• Las células de organismos pluricelulares están embebidas en una matriz extracelular.

Matriz Extracelular (MEC)

• Está constituida por proteínas secretadas y polisacáridos.
• Rellena los espacios entre las células y tejidos.
• Un tipo es la lámina basal (o membrana basal) sobre la que descansan las células epiteliales.
• Es más abundante en el tejido conectivo, especialmente el tejido conectivo laxo.
• Constituye fundamentalmente huesos, tendones y cartílagos, siendo la responsable principal de su estructura y función.

Membrana Basal

• Subyace al epitelio celular o endotelio vascular y consta de dos capas estructurales delgadas.
• Una capa es la lámina basal, formada por células epiteliales o endoteliales.
• La segunda capa es la lámina reticular, formada por fibroblastos.
• Microscopía electrónica revela que la lámina basal comprende una lámina lúcida clara y una lámina densa opaca.
• La lámina lúcida contiene integrinas, lamininas (1, 5, 6 y 10), colágeno XVII, y distroglicanos.
• La lámina densa contiene fibras de colágeno tipo IV, proteoglicanos entactina / nidogen-1, perlecano, y heparán sulfato.
• La lámina reticular contiene colágenos I, III y V y varios proteoglicanos.
• La invasión a través de la membrana basal requiere muchos receptores de adhesión y enzimas degradantes de la matriz.

Proteínas Estructurales de la Matriz

• La matriz extracelular contiene proteínas fibrosas resistentes y proteínas de adhesión que unen los componentes de la matriz.
• Las diferencias entre los tejidos se deben a variaciones cuantitativas y organizativas de los constituyentes.
• Tendones tienen mayor proporción de proteínas fibrosas.
• Cartílago tiene alta concentración de polisacáridos, formando un gel firme y resistente a la compresión.
• Hueso está constituido por cristales de fosfato cálcico.

Colágeno

• Es la proteína estructural principal de la matriz, más abundante en tejidos animales.
• Es una familia de proteínas constituida por más de 40 proteínas distintas.
• Forman hélices triples donde tres cadenas polipeptídicas se enrollan estrechamente.
• Los dominios de la triple hélice repiten la secuencia Gly-X-Y.
• Glicina (Gly) se requiere en cada tercera posición para el agrupamiento de las cadenas en forma de cuerda.
• En la posición X suele aparecer la Prolina (Pro), y la Hidroxiprolina (Hyp) en la posición Y.
• Estos aminoácidos estabilizan la estructura helicoidal.
• La hidroxiprolina (Hyp) se forma dentro del retículo endoplasmático por la enzima Prolil hidroxilasa.
• Los grupos -OH de los aminoácidos modificados forman enlaces de hidrógeno estabilizando la triple hélice.
• Existen 28 tipos diferentes de colágeno, con distintas funciones en diferentes clases de matriz.
• El colágeno tipo I es el colágeno fibrilar más abundante en tejidos conectivos.
• Está constituido por aproximadamente 1000 aminoácidos (330 repeticiones de Gly-X-Y).
• Los colágenos se ensamblan en fibrillas de colágeno tras su secreción, asociándose en una estructura regular y discontinua.
• La asociación de las moléculas de colágeno en fibrillas se refuerza por enlaces covalentes transversales.
• Las fibrillas se asocian para formar fibras de colágeno, con diámetros variados.
• Los tejidos conectivos contienen colágenos asociados a fibrillas.
• Las láminas basales están constituidas por colágeno tipo IV formando redes de colágeno.
• Las secuencias Gly-X-Y contienen secuencias no helicoidales, lo que les confiere mayor flexibilidad.
• Se ensamblan en redes entrelazadas bidimensionales.
• Los tejidos conectivos también contienen fibras elásticas, abundantes en órganos con capacidad de cambiar de volumen.
• Estas fibras elásticas se componen de elastina, que forma redes mediante enlaces covalentes.

Polisacáridos en la Matriz Extracelular

• Las proteínas estructurales fibrosas de la MEC están embebidas en un gel formado a partir de unos polisacáridos denominados glicosaminoglicanos (GAG).
• GAG están compuestos por unidades repetidas de disacáridos.
• Uno de los azúcares del disacárido puede ser la N-acetilglucosamina o N-acetilgalactosamina.
• El segundo suele ser ácido glucorónico o ácido idurónico.
• A excepción del ácido hialurónico, estos azúcares se modifican por la adición de grupos sulfato.
• Los GAG tienen una carga negativa elevada, atraen a moléculas de H2O y forman geles hidratados.
• El ácido hialurónico es el único GAG que aparece como una única cadena larga de polisacárido.
• El ácido hialurónico es producido por enzimas denominadas ácido hialurónico sintetasas en la membrana celular.
• Todos los demás GAG se unen a proteínas para formar proteoglicanos.
• Los proteoglicanos pueden constituir hasta un 95% de polisacáridos.
• Los proteoglicanos pueden contener desde 1 a más de 100 cadenas de GAG unidas a restos de Ser de una proteína central.
• Estas proteínas centrales pueden pesar de entre 10 a 500 KDa.
• Algunos proteoglicanos como los sindecanos o glipicanos son proteínas de superficie celular que intervienen en la adhesión celular.
• Algunos proteoglicanos interaccionan con el ácido hialurónico para formar grandes complejos como el agrecano.
• En el agrecano, más de 100 cadenas de codriotín sulfato se unen a una proteína central formando un proteoglicano de unos 3.000KDa.
• Muchas moléculas de agrecano se asocian con ácido hialurónico constituyendo grandes agregados que quedan atrapados en la red de colágeno.
• Los proteoglicanos también interaccionan con el colágeno y con otras proteínas para formar redes gelatinosas.

Proteínas de Adhesión

• La fibronectina une los componentes de la MEC entre sí y a las superficies celulares.
• La fibronectina interacciona con colágeno y proteoglicanos especificando la organización de la MEC.
• Son los lugares de unión principales para receptores de la superficie celular como las integrinas.
• Es la principal proteína de adhesión de los tejidos conectivos.
• Es una glicoproteína dimérica, de dos cadenas polipeptídicas de 2500 aminoácidos.
• La fibronectina se dispone en la MEC a modo de una red de fibrillas.
• Tiene sitios de unión para el colágeno y para los proteoglicanos, como puente de unión entre componentes de la MEC.
• Contienen un sitio de unión distinto de reconocimiento de las integrinas celulares.
• Los componentes fundamentales de las láminas basales son las lamininas.
• Las lamininas son proteínas de adhesión diferenciadas pertenecientes a la familia de las lamininas.
• Son heterodímeros en forma de cruz o T de genes a, βγ, productos de 5 genes a, 4 genes ẞ y 3 γ.
• Las lamininas son capaces de autoensamblarse en redes.
• Las distintas subunidades poseen lugares de unión para receptores de la superficie celular y para proteoglicanos.
• Las lamininas se asocian estrechamente con el nidógeno, que también se une al colágeno IV.
• La laminina, el nidógeno, colágeno y los proteoglicanos forman redes entrecruzadas en las láminas basales.

Interacción Célula-Matriz

• Las integrinas son los principales receptores celulares responsables de unión de las células a la MEC.
• Son una familia de proteínas transmembrana, de dos subunidades y.
• Las combinanciones de 18 subunidades y y las 8 subunidades dan lugar a 24 integrinas distintas.
• Las integrinas se unen a secuencias cortas de amino ácidos en los componentes de la MEC.
• La subunidad fija cationes divalentes (M2+).
• Las integrinas sirven como anclaje para el citoesqueleto.
• La unión del citoesqueleto a la MEC es la responsable de la estabilidad de las uniones célula-matriz.
• Las adhesiones focales anclan varios tipos celulares a la MEC.
• Los dominios citoplásmicos de la subunidad ẞ anclan el citoesqueleto de actina.
• Esta unión se realiza mediante paquetes de filamentos de actina a través de proteínas de unión.
• Los hemidesmosomas median las uniones entre células epiteliales.
• Una integrina específica, α6β4, se une a la plectina con filamentos intermedios en lugar de con la actina.
• La integrina σ6β4 se une a la laminina, anclando las células epiteliales a la lámina basal.

Explora los componentes y funciones de la matriz extracelular (MEC). La MEC proporciona soporte estructural y bioquímico a las células circundantes. Este cuestionario evalúa la comprensión de la composición de la lámina lúcida, la función de las proteínas de adhesión y las características del cartílago.