A matriz extracelular é formada e moldada pelas células que vivem na matriz. Estrutura da matriz extracelular (MEC) e contatos intercelulares Matriz intercelular

A CIÊNCIA

Teoria da matriz intercelular

Todos sabemos que o corpo humano é composto por células, mas poucas pessoas pensam que o seu número é de aproximadamente 20% de todo o corpo. Os 80% restantes consistem em “matriz intercelular”. O que é a “matriz intercelular”? Como você pode ver isso?

O exemplo mais óbvio de matriz intercelular no corpo humano é o tecido ósseo.

A base celular do tecido ósseo é o osteoblasto. Estas são células de 5 a 7 mícrons de tamanho que constroem o tecido ósseo. Seu número é ainda menor em peso que 20%. O osso humano é composto por cristais de hidroxiapatita, colágeno (tipo I), etc. Todo o resto é a matriz intercelular.

Teoria do envelhecimento humano

Mesmo que as células estejam 100% saudáveis, na velhice ocorre primeiro a destruição da matriz intercelular. Como resultado, a pele fica flácida, a matriz intercelular é destruída, a pele “trava” e vemos todos os sinais de envelhecimento da pele a olho nu. Podemos ver a mesma coisa no exemplo dos ossos. As pessoas não ficam doentes porque as suas células se comportam “errado”. A osteoporose faz com que os ossos se tornem frágeis, principalmente devido à destruição da matriz intercelular.

Os mesmos problemas surgem com a calvície. Não existem células no cabelo humano; pelo contrário, o cabelo consiste em resíduos celulares e esta é a matriz intercelular na sua forma pura. Quando a matriz intercelular é destruída, nosso cabelo cai.

OS SEGUINTES FATOS DIZEM A FAVOR DESTA TEORIA:

Tomemos como exemplo a restauração de estruturas, ou o processo de regeneração.

Por exemplo, uma pessoa se cortou. A restauração celular ocorre aproximadamente na mesma velocidade em uma criança e em um idoso. A diferença na taxa de cicatrização de feridas é calculada em porcentagens, mas não em ordem de grandeza. Nas pessoas idosas, as feridas cicatrizam tão rapidamente, a um ritmo comparável, como nas pessoas jovens. Se o corte superficial de um jovem cicatrizar em uma semana, para um idoso levará de 8 a 10 dias. A diferença não é dramática; as células dividem-se e regeneram-se aproximadamente na mesma velocidade ao longo da vida de uma pessoa, se ela for saudável. Isso indica que as células estão em ordem e com a idade não perdem a capacidade de regeneração e divisão.

Durante muitos anos, foi um grande mistério para os principais cientistas do mundo - como é que as células são realmente nutridas? Há muito que está claro para todos que todos os nutrientes penetram nas células com o sangue através dos vasos sanguíneos, através dos capilares. Qual o proximo? Se você pegar um microscópio e observar suas células, descobrirá que os capilares não vão para todas as células do corpo, mas fornecem oxigênio e nutrientes a grupos muito grandes de células. Qual é o próximo?

A matriz intercelular possui uma estrutura muito complexa. Na matriz intercelular formam-se caminhos para o transporte de substâncias úteis e a retirada de resíduos, e esses caminhos nem sempre existem, e dependendo da hora do dia, do estado da pessoa, podem se formar em forma de “túneis ”, rodovias, etc. Eles podem se formar no mesmo lugar. É como a analogia das faixas reversíveis nas estradas, onde as pessoas dirigem em uma direção pela manhã e na direção oposta à noite.

A ESTRUTURA DA MATRIZ INTERCELULAR NÃO É COMPLETAMENTE CONHECIDA.

Mas está absolutamente comprovado: a matriz intercelular consiste em vários componentes principais. É geralmente aceito na comunidade científica que o principal componente da matriz intercelular é o ácido hialurônico. Portanto, está muito na moda e é amplamente utilizado em cremes cosméticos, suplementos dietéticos, etc. Além disso, contém colágeno ou proteína amorfa, condroitina, em particular sulfato de condroitina, que é especialmente abundante nas articulações. Além disso, pesquisas recentes mostram que o elemento mais importante é a sílica. Forma uma estrutura primária, que consiste em compostos de silício (SiO2). Lembra muito os versos da Bíblia, quando “Deus criou o homem do barro”, e o barro, como sabemos, é feito de sílica, óxido de silício.

Embora a quantidade de silício nos tecidos do corpo humano não seja grande (apenas 2%), ele desempenha um papel importante. Apesar de existir muito silício na natureza - é o principal elemento da crosta terrestre, existe muito pouco silício biodisponível. A sílica comum (areia, poeira, terra) é uma substância quimicamente muito inerte que não entra em reações químicas. Parece haver muito, mas o corpo praticamente não tem para onde levá-lo.

05.07.2016 aurora

A matriz extracelular (MEC) é um complexo de substâncias secretadas pelas células do nosso corpo e localizadas fora das próprias células. Este complexo serve como meio para o transporte de substâncias entre as células do corpo e seu suporte mecânico. Também forma a base dos tecidos conjuntivos - ossos, cartilagens e gordura.

A matriz extracelular é responsável pelos processos vitais que ocorrem em nosso corpo. Em primeiro lugar, as substâncias são transportadas entre células, tecidos e órgãos através do ambiente intercelular. A matriz também é responsável pela regeneração, crescimento, diferenciação e migração celular. Portanto, o funcionamento normal de todas as nossas células, tecidos, órgãos e sistemas depende do seu estado.

A estrutura da matriz extracelular não é totalmente conhecida, pois está em constante mudança dependendo de muitos fatores: a quantidade e proporção de elementos químicos nas células, o tipo de células em si e fatores físicos externos. Mas sua composição química é bastante estudada.

Composição da matriz extracelular

Além da água, que constitui a maior parte do seu volume, a matriz contém:

Ácido hialurônico(hialuronano) é um polissacarídeo que desempenha um papel fundamental na criação de pressão intracelular devido à sua capacidade de absorver água. O ácido hialurônico é o componente mais importante do líquido sinovial, responsável pela sua viscosidade. Na cartilagem articular, o hialuronano está presente como uma membrana de condrócitos (células do tecido da cartilagem).

Colágeno e elastina. As fibras de colágeno (proteína fibrilar) presentes na matriz extracelular fornecem suporte estrutural às células e tecidos. A elastina, ao contrário, torna a matriz plástica. Juntas, essas substâncias são responsáveis ​​por esticar os tecidos quando necessário e devolvê-los ao seu estado normal. Estas propriedades são muito importantes para a elasticidade dos vasos sanguíneos, pele, ligamentos, músculos e tendões.

Proteoglicanos(sulfato de condroitina, sulfato de heparano, sulfato de queratano) são proteínas complexas que formam a substância intermediária (de volume básico) do tecido conjuntivo. Eles servem como lubrificante nas articulações, ligando a água intercelular.

Sílica considerado o elemento estrutural mais importante da matriz extracelular. É devido ao dióxido de silício (SiO 2) que nele se formam canais para o transporte de nutrientes, bem como para a remoção de resíduos celulares.

Saiba mais sobre a estrutura da matriz extracelular neste vídeo:

A que leva a deficiência nutricional?

Com a falta dessas substâncias no organismo, a matriz extracelular perde suas propriedades. A nutrição celular é perturbada, os tecidos começam a perder elasticidade e a taxa de sua regeneração diminui. E antes de mais nada, o sistema músculo-esquelético sofre: músculos, tendões, ligamentos, tecido ósseo e cartilaginoso. Ao mesmo tempo, a pele perde elasticidade, aparecem rugas - tudo isso que costumamos chamar de envelhecimento natural e desgaste do corpo. Mas a razão desse envelhecimento não é o número de anos vividos, mas sim a falta de nutrientes, o que leva à perda das propriedades da matriz extracelular.

A tarefa da empresa Aurora era encontrar um complexo de nutrientes que melhor atendesse à tarefa de restaurar a matriz extracelular. E criamos um grupo de suplementos biologicamente ativos que não só ajudarão a restaurar o sistema músculo-esquelético, mas também resolverão uma série de problemas de envelhecimento.

Em primeiro lugar, deve ser mencionado o tratamento e prevenção de doenças do sistema músculo-esquelético. Contém ácido hialurônico e sulfato de condroitina - os elementos mais importantes para restaurar a matriz extracelular do tecido conjuntivo. Este creme tem efeito direto nas articulações, tendões e discos intervertebrais: os nutrientes são entregues diretamente pela pele. Além disso, o creme possui poderosas propriedades antioxidantes, aquece e alivia o cansaço.

O tomate liofilizado também contém essas substâncias, mas atua na matriz extracelular por dentro. Seu uso regular promove a produção de líquido sinovial, restauração do tecido cartilaginoso e das articulações, bem como das mucosas, dos sistemas cardiovascular e digestivo. Um efeito externo também é observado - melhora a condição da pele, cabelos e unhas.

Para restaurar a saúde e a juventude da pele, recomenda-se um creme cosmético. Contém um redutor de matriz extracelular patenteado EMX (Extracelular Matrix Renovator). Estas são partículas ativas de sílica medindo 5 nanômetros de tamanho. Devido ao seu tamanho, bem como ao tratamento químico especial, tornam-se biodisponíveis, embora o SiO 2 seja de natureza biologicamente inerte. Assim, as partículas EMX podem entrar em reações químicas para restaurar a matriz intercelular. Usamos essas propriedades no creme X-Silance para restauração profunda da pele.

Um organismo multicelular é capaz de sintetizar no ambiente intercelular diversas substâncias que formam uma matriz intercelular que desempenha diversas funções. Matriz:

1) separa grupos de células, evitando o contato entre elas;

2) serve como meio para migração celular;

3) pode induzir diferenciação celular.

A matriz extracelular consiste em três componentes principais: colágeno, proteoglicanos e glicoproteínas. A consistência da matriz extracelular depende da proporção de colágeno e proteoglicanos (a predominância de colágeno cria rigidez). A matriz extracelular também inclui muitos outros componentes: - fibrina, elastina, fibronectinas, lamininas e nidógenos; minerais como hidroxilapatita; líquidos - linfa, plasma sanguíneo contendo antígenos livres. A matriz extracelular constitui uma porção maior de tecidos conjuntivos do que as células que envolve e determina as propriedades físicas do tecido, como a matriz calcificada dos ossos e a matriz dos dentes; matriz córnea transparente; matriz de tendão semelhante a uma corda que pode suportar enormes forças de tração. A matriz extracelular também participa da regulação do comportamento das células em contato com ela: seu desenvolvimento, migração, reprodução, forma e funcionamento. No espaço entre os tecidos epitelial e conjuntivo, a matriz forma a matriz basal, um revestimento fino mas rígido que desempenha um papel importante no controle do comportamento celular. Weinberg (R. A. Weinberg, 1989) sugeriu que o tecido normal circundante inibe o crescimento das células tumorais, como se as normalizasse e evitasse a ocorrência de crescimento descontrolado. Tais fatores de “normalização”, segundo Weinberg, podem ser a interação da célula com a matriz extracelular, comunicações intercelulares através de junções comunicantes e citocinas secretadas por células normais. O microambiente normal é a primeira barreira que um clone transformado deve superar antes de se transformar em um tumor de crescimento autônomo.

O conhecimento sobre a composição, propriedades e funcionamento da matriz extracelular é muito importante para o desenvolvimento de novos fármacos baseados em , pois as primeiras barreiras que precisam superar no caminho até a célula alvo são o sangue e a matriz extracelular. Os elementos estruturais da matriz (por exemplo, colágeno) geralmente possuem uma organização em nanoescala e são utilizados nas abordagens. Assim, matrizes de colágeno com colocação controlada de fibras nanométricas podem ser utilizadas para cultivo de células e criação de implantes.

Autores

• Naroditsky Boris Savelyevich
• Nesterenko Lyudmila Nikolaevna

Fontes

1. Matriz // Recurso de informação e referência em biologia. -www.cellbiol.ru/book/kletka/matriks
2. ECM (matriz extracelular, ECM) // Base de conhecimento em biologia humana. -

Os contatos intercelulares são complexos proteicos especializados através dos quais as células vizinhas entram em contato mútuo e se comunicam entre si.

A matriz extracelular é uma densa rede de proteínas localizada entre e formada por células

As células expressam receptores para proteínas da matriz extracelular

As proteínas da matriz extracelular e as junções célula-célula controlam a organização tridimensional das células no tecido, bem como o seu crescimento, motilidade, forma e diferenciação.

Um dos eventos mais importantes na evolução dos seres vivos foi o aparecimento organismos multicelulares. À medida que as células evoluíram para se agrupar, elas adquiriram a capacidade de formar comunidades nas quais diferentes células se especializaram em funções. Se, por exemplo, dois organismos unicelulares “unirem forças”, pode-se imaginar que cada um se especializaria no desempenho de certas funções necessárias ao crescimento e à reprodução bem-sucedidos, deixando o resto para o seu parceiro.

Para educação organismo multicelular simples ou tecidos de um organismo mais complexo, as células devem estar firmemente ligadas umas às outras. Conforme mostrado na figura abaixo, para células animais esta ligação pode ser conseguida de três maneiras. Primeiro, as células ligam-se diretamente umas às outras através da formação de junções intercelulares, que são modificações especiais da superfície celular das células vizinhas. Esses contatos são visíveis em um microscópio eletrônico. Em segundo lugar, as células podem interagir umas com as outras sem formar contactos, utilizando proteínas que não formam tais regiões especializadas. Terceiro, as células se conectam umas às outras indiretamente, ligando-se a uma rede de matriz extracelular (MEC), que contém moléculas localizadas no ambiente intercelular.

Anexo celular ocorre devido à formação de contatos de sua superfície com a matriz extracelular.

Porém, a formação organismo multicelular não é uma tarefa tão simples quanto anexar várias células umas às outras. O bom funcionamento de tais comunidades celulares é garantido pela interação efetiva e divisão de trabalho entre elas. As junções célula-célula são áreas altamente especializadas nas quais as células estão conectadas umas às outras por meio de complexos proteicos ligados à membrana. Existem vários tipos diferentes de contatos intercelulares, cada um dos quais desempenha um papel específico na comunicação das células entre si.

Esquilos, formando junções comunicantes, permitem que as células se comuniquem diretamente entre si, formando canais através dos quais pequenas moléculas citoplasmáticas são trocadas. As proteínas que formam junções estreitas servem como uma barreira seletiva que regula a passagem de moléculas através da camada celular e impede a difusão de proteínas na membrana plasmática. As junções adesivas e os desmossomos proporcionam estabilidade mecânica ao ligar o citoesqueleto das células em contato, permitindo que a camada de células funcione como uma unidade única. Essas junções podem servir como transmissores de sinais, traduzindo alterações na superfície celular em sinais bioquímicos que se propagam por toda a célula.

Vários tipos de proteínas também são conhecidos por estarem envolvidos em interação celular sem contato. Essas proteínas incluem integrinas, caderinas, selectinas e moléculas relacionadas à imunoglobulina que medeiam a adesão celular.

Todas as células, mesmo as mais organismos unicelulares primitivos, têm as funções de reconhecer o ambiente externo e interagir com ele. Mesmo antes do advento das comunidades celulares, as células tinham de se fixar e movimentar-se em superfícies. Assim, as estruturas adesivas da matriz celular formaram-se no início da evolução. Conforme mostrado na figura abaixo, em organismos multicelulares, o espaço entre as células é preenchido com uma estrutura densa feita de proteínas e açúcares chamada matriz extracelular. A matriz extracelular está organizada em fibras, camadas e estruturas de filme.

Em alguns tecidos Matriz extracelular está na forma de camadas complexas chamadas lâmina basal e está em contato direto com as células. As proteínas que constituem a matriz extracelular são de dois tipos: glicoproteínas estruturais, como colágeno e elastina, e proteoglicanos. Essas proteínas conferem força e elasticidade aos tecidos e também servem como filtro seletivo que controla o fluxo de componentes insolúveis entre as células. Os proteoglicanos exibem propriedades hidrofílicas e mantêm um ambiente aquoso entre as células. Quando as células migram, a matriz extracelular funciona como uma estrutura de suporte para permitir o seu movimento.

As células secretam componentes da matriz extracelular. Eles próprios formam este sistema de suporte externo e, se necessário, podem alterar a sua forma devido à degradação e substituição das áreas circundantes da matriz. Atualmente, as questões de controle da montagem e degradação da matriz extracelular são de grande interesse, pois desempenham um papel importante no desenvolvimento de organismos multicelulares, na cicatrização de feridas e na formação de tumores malignos.

Contatos celulares com a matriz extracelular são formados devido a proteínas receptoras de superfície celular, que, quando coletadas juntas, formam estruturas do tipo ilha (remendo) na superfície das células e que conectam a matriz extracelular localizada na parte externa da membrana plasmática com o citoesqueleto no lado do citosol. Tal como acontece com alguns contactos célula-célula, algumas destas proteínas formam complexos ordenados que ligam a superfície celular ao citoesqueleto. Estas proteínas têm funções muito mais amplas do que apenas “sugadores de células”; eles também estão envolvidos em muitos processos de transdução de sinal e fornecem às células a capacidade de se comunicarem entre si.

Vários células juntamente com sua matriz extracelular, formam tecidos que se caracterizam por um alto grau de especialização. Cartilagem, ossos e outros tipos de tecido conjuntivo podem suportar fortes tensões mecânicas, enquanto outros, como o tecido que forma os pulmões, não são fortes, mas são altamente elásticos. O equilíbrio entre resistência, elasticidade e estrutura tridimensional é cuidadosamente ajustado, e os componentes de cada tecido desempenham suas funções em interação entre si. Assim, a organização e composição do tecido correspondem à função desempenhada pelo órgão; por exemplo, os músculos são completamente diferentes da pele, e graças a Deus!

Contatos intercelulares e a ligação celular à matriz não está limitada à superfície celular. Em muitos casos, as proteínas devem estar ancoradas na membrana com força suficiente para resistir às forças mecânicas. Isto requer a sua associação com o citoesqueleto, que essencialmente fornece suporte estrutural à célula. A presença do citoesqueleto também evita o deslocamento lateral dos receptores no plano da membrana, “mantendo-os” no lugar. Junto com isso, os processos de transdução de sinal regulam a montagem dos contatos intercelulares e os mantêm. O citoesqueleto e os mecanismos de sinalização desempenham um papel essencial na adesão celular.

Matriz intercelular é um complexo supramolecular formado por uma rede complexa de macromoléculas interligadas.

No corpo, a matriz intercelular forma estruturas altamente especializadas como cartilagens, tendões, membranas basais e também (com deposição secundária de fosfato de cálcio) ossos e dentes. Essas estruturas diferem entre si tanto na composição molecular quanto nas formas de organização dos principais componentes (proteínas e polissacarídeos) nas diversas formas da matriz intercelular.

Composição química da matriz intercelular

A composição da matriz intercelular inclui: 1). Colágeno E fibras de elastina . Conferem resistência mecânica ao tecido, evitando que ele estique; 2). substância amorfa na forma de GAGs e proteoglicanos. Retém água e minerais e evita a compressão dos tecidos; 3). proteínas estruturais não colágenas - fibronectina, laminina, tenascina, osteonectina, etc. Além disso, pode estar presente na matriz intercelular componente mineral - nos ossos e dentes: hidroxiapatita, fosfatos de cálcio, magnésio, etc. Dá resistência mecânica aos ossos, dentes e cria uma reserva de cálcio, magnésio, sódio e fósforo no corpo.

Função da matriz intercelular

A matriz intercelular desempenha várias funções no corpo:

forma a estrutura de órgãos e tecidos;

é uma cola “biológica” universal;

participa da regulação do metabolismo água-sal;

forma estruturas altamente especializadas (ossos, dentes, cartilagens, tendões, membranas basais).

células circundantes, afeta sua fixação, desenvolvimento, proliferação, organização e metabolismo.

1. Colágeno

Colágeno - proteína fibrilar, principal componente estrutural da matriz intercelular. O colágeno tem enorme resistência (o colágeno é mais forte que o fio de aço da mesma seção transversal; pode suportar uma carga 10.000 vezes o seu próprio peso) e é praticamente inextensível. É a proteína mais abundante no corpo, representando 25 a 33% da quantidade total de proteínas do corpo, ou seja, 6% do peso corporal. Cerca de 50% de todas as proteínas de colágeno são encontradas nos tecidos esqueléticos, cerca de 40% na pele e 10% no estroma dos órgãos internos.

A estrutura do colágeno

Colágeno refere-se a duas substâncias: tropocolágeno e procolágeno.

Molécula tropocolágeno consiste em 3 cadeias α. São conhecidos cerca de 30 tipos de cadeias α, diferindo na composição de aminoácidos. A maioria das cadeias α contém cerca de 1000 AA. O tropocolágeno contém 33% de glicina, 25% de prolina e 4-hidroxiprolina, 11% de alanina, hidroxilisina, pouca histidina, metionina e tirosina, sem cisteína e triptofano.

A estrutura primária das cadeias α consiste em uma sequência repetida de aminoácidos: Glicina- X - S . EM X a posição geralmente contém prolina e em S– 4-hidroxiprolina ou 5-hidroxilisina.

A estrutura espacial da cadeia α é representada por uma hélice canhota na qual existem 3 AA por volta.

3 cadeias α se torcem juntas em uma superhélice destra tropocolágeno . É estabilizado por ligações de hidrogênio e os radicais AA são direcionados para fora.

Molécula procolágeno estruturado da mesma forma que o tropocolágeno, mas em suas extremidades existem Si N -propeptídeos, formando glóbulos. O propeptídeo N-terminal consiste em 100 AA, o propeptídeo C-terminal consiste em 250 AA. Os proteopeptídeos C e N contêm cisteína, que forma uma estrutura globular através de pontes dissulfeto.