MATRIZ EXTRACELULAR

ALEJANDRO CHAVEZ RUBIO

Matriz extracelular.

La matriz extracelular está compuesta por polisacáridos y proteínas muy diversos, secretados localmente y ensamblados en una red compleja en intima

En la interfase entre un epitelio y un tejido conjuntivo, la matriz forma una lamina basal.

La matriz extracelular actúa principalmente como un andamio relativamente inerte que estabiliza la estructura física de los tejidos.

Componentes de la matriz extracelular.

Las dos clases principales macromoléculas que conforman la matriz son:

Cadenas de polisacáridos del tipo de los glucosaminoglucanos (GAG).

Proteínas fibrosas.

Estructurales (colágena y elastina).

Adhesión (fibronectina y laminina).

Geles hidratados

Las moléculas de glucosaminoglucanos y de proteoglucanos forman una substancia fundamental, altamente hidratada.

La fase acuosa del gel de polisacárido permite la difusión de metabolitos, nutrientes, hormonas entre la sangre y las células que conforman los tejidos

El gel de polisacárido opone resistencia a las fuerzas de compresión de la matriz, mientras que la fibras de colágena oponen resistencia a la tracción.

Cadenas de glucosaminoglucanos (GAG)

Los glucosaminoglucanos están formados por largas cadenas no ramificadas de polisacáridos, compuestos a su vez por unidades repetidas de disacáridos. Uno de los residuos siempre es un aminoazúcar.

En función de dicho restos glucídicos se pueden distinguir cuatro grupos principales de GAG.

Ácido hialurónico.

Condroitín sulfato y dermatán sulfato.

Heparan sulfato heparina.

Queratán sulfato.

Debido a su actividad osmótica, conduce a la acumulación de grandes volúmenes de agua en la matriz.

Ácido hialurónico

Es el GAG de estructura molecular mas sencilla. Consta de una secuencia repetida de hasta 25000 unidades de disacáridos no sulfatados.

Se encuentra en porciones variables en todos los tejidos y fluidos, siendo especialmente abundante en las fases embrionarias iníciales, aunque su estructura no es típica de la mayoría de los GAG.

Funciones:

Ofrece resistencia a las fuerzas compresivas en los tejidos y articulaciones.

Tiene una función importante durante el desarrollo embrionario como rellenador de espacio.

Como lubricante en los fluidos articulares.

El acido hialurónico puede ser producido de forma rápida al hidratarse, una pequeña cantidad se expande y ocupa un gran volumen.

Proteoglucanos

Estructura

Contiene azucares sulfatados.

Tiende a presentar ciertos disacáridos diferentes dispuestos en secuencias mas complejas.

Presentan numerosas cadenas cortas.

Están unidos covalentemente a proteínas.

Síntesis de proteoglucanos

Los GAG se encuentran unidos covalentemente a un proteína, constituyendo los proteoglucanos.

Son sintetizados por los ribosomas unidos a membrana, acumulándose en el RER. La unión de las cadenas de polisacáridos a la proteína central

tienen lugar en el complejo de Golgi.

Se modifican covalentemente sus residuos mediante una serie de reacciones de sulfatación

Actividades de moléculas secretadas de señalización

la función en la matriz extracelular no se ve limitada a generar un espacio hidratado alrededor y entre las células.

Sus cadenas de GAG pueden formar geles de poro y densidad de carga variable, que puede actuar como criba selectiva para regular el tráfico de moléculas y de células en función de su tamaño, su carga o ambas.

Se cree que los proteoglucanos participan fundamentalmente en la señalización química entre las células. Se unen a diversas moléculas señal tales como factores de crecimiento proteicos.

Por ejemplo el factor de crecimiento fibroblástico (FGF) y el factor de crecimiento transformante β (TGF-β).

Organización de las cadenas de GAG en la matriz extracelular

Los GAG y los proteoglucanos se asocian formando enormes complejos poliméricos en la matriz extracelular. Además de asociarse el uno con el otro se asocian con proteínas fibrosas de la matriz tales como la colágena y con redes proteicas tales como la lamina basal, creando estructuras extremadamente complejas.

Colágenas (proteínas mas abundantes en la matriz extracelular)

El rasgo mas característico de las moléculas de colágena es su longitud, rigidez y estructura helicoidal de tres hebras, en la cual tres cadenas polipeptídicas de colágena, denominadas cadenas α.

Las colágenas son muy ricas en prolina y glicina .

Debido a su anillo, prolina estabiliza la conformación helicoidal en cada un de las cadenas α, mientras la glicina favorece el denso empaquetamiento de las tres cadenas helicoidales α formando la superhélice de colágena.

Los principales tipos de colágena son los tipos I, II, III, V y XI.

Una vez secretados al espacio extracelular, estos tipos de moléculas se organizan en unos polímeros ordenados denominados fibrillas de colágena.

Delgadas entre 10 y 300 nm de diámetro y de varios cientos de μm de longitud en tejido maduro

Los genes que codifican las cadenas α de la mayoría de estas colágenas son muy largos y contienen unos 50 exones. Lo cual sugiere que estas colágenas se originan por duplicación de múltiples de un gen inicial que contenía 54 nucleótidos y que codificaba exactamente repeticiones de seis Gly-X-Y.

Síntesis de las moléculas de colágena

1. Son sintetizadas por los ribosomas unidos a membrana e incorporada a la luz del RE como precursores, denominados procadenas α.

2. En la luz del RE determinados residuos de prolina y glicina son hidroxilados para formar hidroxiprolina e hidroxilisina, y algunos residuos de hidroxilisina son glucosilados.

3. A continuación cada procadena α se combina con otras dos mediante enlaces de hidrógeno, formando la molécula helicoidal de triple hebra, denominada procolágena.

4. Después de su secreción, los propéptidos de las moléculas de procolágena fibrilar son degradados mediante enzimas proteolíticas especificas.

Los propéptidos presentan dos funciones:

Dirigir la formación intracelular de la triple hebra de las moléculas de colágena.

Previenen la formación intracelular de las grandes fibrillas de colágena.

Organización de las fibrillas

Tensión mecánica de la matriz

Los fibroblastos actúan sobre la colágena que han secretado, ejerciendo tracciones y desplazándose sobre ellas-colaborando en su compactación en laminas y en la formación de fibras.

Las fibrillas de colágena distribuidas al azar, las células tiran de la matriz , ejerciendo tracción sobre la colágena situada a su alrededor.

Los fibroblastos ejercen una influencia sobre la alineación de las fibras de colágena, en la generación de un ordenamiento, de largo alcance, sobre la matriz extracelular del organismo.

Elastina

LA ELASTINA CONFIERE A LOS TEJIDOS SU ELASTICIDAD. MUCHOS TEJIDOS COMO LA PIEL, LOS VASOS SANGUINEOS Y LOS PULMONES TIENEN FIBRAS ELASTICAS EN LA MATRIS EXTRACELULAR QUE LES DA LA ELASTICIDAD

Y RESISTENCIA NECESARIA PARA SER FUNCIONALES. TAMBIEN HAY LARGAS

FIBRAS DE COLAGENA

LAS MOLECULAS DE ELASTINA SON SECRETADAS AL ESPACIO EXTRACELULAR Y SE ENSAMBLAN FORMANDO FIBRAS ELASTICAS GENERALMENTE EN INVAGINACIONES DE LA SUPERFICIE CELULAR.

DESPUES LA ELASTINA FORMA NUMEROSOS PUENTES CRUZADOS, DICHOS PUENTES SE FORMAN ENTRE RESIDUOS DE LISINA.

LA ELASTINA ESTA COMPUESTA POR DOS TIPOS DE SEGMENOS CORTOS ALTERNADOS, UNO HIDROFOBICO(ELASTICO) Y SEGMENTOS DE HELICE RICOS EN ALANINA Y LISINA.

FIBRONECTINA

ESTA ES UNA PROTEINA EXTRA CELULAR ADHESIVA QUE CONTRIBUYE A LA ADHESION DE LA CELULA A LA MATRIZ, ESTA ESTA PRESENTE EN TODOS LOS VERTEBRADOS. COMPUESTA POR 2 SUBUNIDADES MUY LARGAS SMEJANTES A RODILLOS SEPARADAS POR REGIONES FLEXIBLES.

LAS DIVERSAS FORMAS DE FIBRONECTINA SON PRODUCTOS DE UNA MADURACION

ALTERNATIVA DEL ARN. ESTAS SE LLAMAN ISOFORMAS INCLUYENDO A LA FIBRONECTINA

PLASMATICA.

EL RESTO SON INSOLUBLES Y SE DEPOSITAN EN LA MATRIZ EXTRA CELULAR COMO FILAMENTOS.

TODAS LAS FORMAS DE FIBRONECTINA ESTAN CODIFICADAS POR UN SOLO GEN, EN HUMANOS

SE PRODUCE ALREDEDOR DE 20 DISTINTAS.

LA FIBRONECTINA NO SOLO ES IMPORTANTE ENLA ADHESION CELULAR A LA MATRIZ SINO QUETAMBIEN ACTUAN COMO GIA DE LASMIGRACIONES CELULARES EN LOS EMBRIONESDE VERTEBRADOS.

COLAGENA TIPO IV Y LA FORMACION DE LA LAMINA BASALEN CIERTOS LUGARES EN LA CERCANIA DE LOS

EPITELIOS, LA MATRIZ EXTRA CELULAR PUEDE ORGANIZARSE COMO UNA DELGADA LAMINA.

LAS MOLECULAS DE COLAGENA IV SON MAS FLEXIBLES LO CUAL PERMITE PLEGAMIENTOS MULTIPLES.

ESTA LAMINA ESTA COMPUESTA PRINCIPALMENTE POR COLAGENA TIPO IV Y PROTEOGLUCANO TIPO HEPARAN SULFATO, LAMININA Y ENTACTINA.

LA LAMINA BASAL ES SINTETIZADA FUNDAMENTALMENTE POR CELULAS QUE SE APOYAN EN ELLA.

EN EL MICROSCOPIO ELECTRONICO DESPUES DE UNA FIJACION Y CONTRASTADO SE OBSERBA NORMALMENTE Q ESTA LAMINA CONSTA DE 2 CAPAS; LA LUCIDA O RARA (CON BAJA ELECTRODENSIDAD) Y OTRA MAS OPACA (LAMINA DENSA).

EN ALGUNOS CASOS PUEDE EXISTIR UNA TERCER CAPA RICA EN FIBRILLAS DE COLAGENA QUE CONECTA LA LAMINA BASAL CON EL TEJIDO CONECTIVO SUBYACENTE LLAMADA LAMINA FIBRORETICULAR