La matriz extracelular, Apuntes de Biología

¡Descarga La matriz extracelular y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity! TEMA 1: LA MATRIZ EXTRACLULAR. 1. Matriz extracelular La matriz extracelular es la sustancia del medio intersticial y por lo tanto el componente básico de los tejidos (sobre todo del tejido conjuntivo). Es un medio de integración fisiológica, de naturaleza bioquímica compleja, en el que las células se encuentran inmersas (es el medio externo que rodea a las células). Las características de la matriz extracelular dependerán del tejido considerado. ORIGEN: es secretada por las células y depositada a su alrededor Las células responsables de mantener la MEC son los fibroblastos, que son unas células del tejido conjuntivo que sintetizan glucosaminoglucanos, glucoproteinas maduras y los precursores de varios tipos de colágeno y elastina. Los fibroblastos derivan de tejido mesenquimal, que está formado por células pluripotenciales indiferenciadas que secretan la MEC durante el desarrollo embrionario. Estas a su vez derivan del mesodermo. COMPOSICIÓN: -matriz amorfa (sustancia fundamental): • H2O, iones, sales, glúcidos… • Glucosaminoglucanos (GAGs) • Proteoglicanos (PGs) y glucoproteinas • Proteínas no estructurales: moléculas de adhesión, hormonas, enzimas, factores de crecimiento… -matriz fibrilar: • Fibras colágenas • Fibras reticulares • Fibras elásticas FUNCIONES: -rellenar los espacios entre las células (mantiene la forma celular y permite su adhesión para formar tejidos) - aporta propiedades mecánicas a los tejidos (permite la compresión y estiramiento de las células) -medio de comunicación intercelular de materia y energía (fuerzas mecánicas a la membrana basal) -modula la diferenciación y fisiología celular -regeneración de tejidos 1.1 Matriz amorfa Está formada principalmente por agregados de proteoglucano y glucoproteinas AGREGADOS DE PROTEOGLUCANO -glucosaminoglucanos (GAGs) Los GAGs son polímeros lineales de disacáridos portadores de residuos sulfato que poseen carga negativa neta. Controlan las funciones biológicas de los proteoglucanos a través del establecimiento de enlaces con componentes de la superficie celular, factores de crecimiento y otros componentes de la MEC. Los GAGs más relevantes son: 1 • Ácido hialurónico (tejido conjuntivo, cordón umbilical, humor vítreo, vasos sanguíneos y cartílagos) • Heparán sulfato (hígado, pulmones y piel) • Condroitín sulfato (tejidos óseos y cartilaginosos) • Queratán sulfato (córnea y discos intervertebrales) -formación de agregados de proteoglucano El componente proteico es sintetizado en los ribosomas y translocado al interior del RER. La glucosilación ocurre posteriormente en el AG. Una vez completado el proceso de formación, el proteoglicano es exportado en vesículas de secreción a la MEC. -características Los GAGs tienen carga superficial negativa neta, por lo que se repelen entre sí, lo que permite la estructura tridimensional del proteoglicano y que provoca que en solución se desplacen unos sobre otros (aspecto mucoso). Además, los GAGs son muy rígidos e hidrofílicos, por lo que tienden a ocupar grandes volúmenes en relación a su masa formando geles: su elevada carga negativa hace que atraiga gran cantidad de cationes, sobretodo el Na+ que, debido a su capacidad osmótica, hace que se retengan grandes cantidades de agua en la MEC, provocando una gran presión de turgencia. -funciones • Mantienen hidratada la MEC • Ayudan a soportar las fuerzas de compresión (debido a la presión de turgencia) • Función amortiguadora (articulaciones): 1. Compresión: expulsa las moléculas de H2O asociadas a los GAGs de las articulaciones 2. Relajación: los GAGs regresan a su forma original 3. Rehidratación: permite que el H2O vuelva a asociarse con los GAGs 2 Los distintos tipos de GAG (excepto el hialuronato) se encuentran unidos covalentemente a una proteína central formando monómeros de proteoglicano. A su vez, los monómeros de proteoglicano se asocian a una molécula de ácido hialurónico a través de una proteína de unión de manera que el hialuronato actúa como un eje en el agregado de proteoglicano. Está presente en la lámina reticular de la membrana basal al formar parte de las fibras reticulares • Colágeno tipo IV: (a1(IV))2 (a2(IV)) Está presente en la lámina basal y no forman haces, sino que las moléculas aisladas se asocian a uno de los sitios de unión del colágeno tipo 4 en la laminina. Forma parte del sistema de filtración de los glomérulos renales. No fibrilares • Colágeno tipo V: En este tipo de colágeno varios segmentos cortos de triple hélice se separan por dominios no helicoidales, y los dominios N- terminal y C-terminal no se escinden durante el procesamiento de la proteína. Está presente en los amnios y el corion de feto y las láminas musculares y tendinosas. RETICULINA Las fibras reticulares son un tipo de fibra del tejido conectivo compuesto por colágeno tipo III. Estas son más delgadas que las fibras colágenas (aunque poseen la misma estructura) y están más glicosiladas (poseen una cubierta de proteoglicano, por lo que son PAS+). Estas se tiñen con técnicas que utilizan la precipitación de sales de plata sobre estructuras tisulares adquiriendo un color negro (mientras que las colágenas se tiñen de marrón). Las fibras reticulares se entrecruzan para formar una malla fina que actúa de soporte en tejidos blandos como el hígado, la médula ósea y los tejidos y órganos del sistema linfático. Además, las redes que forman rodean las células musculares lisas y los adipocitos y se encuentran también debajo del endotelio de capilares. Por último, tienen una fundamental importancia en la formación de la lámina reticular de la membrana basal ELASTINA Las fibras elásticas son agregados insolubles de proteínas formados por hebras delgadas que se ramifican y anastomosan formando una red. Estas tienen la capacidad de estirarse en respuesta a las tensiones mecánicas y de contraerse para recuperar su longitud inicial en reposo, por lo que la elasticidad de nuestros tejidos depende de las fibras elásticas. Se encuentran sobre todo en la dermis, en el cartílago elástico, en las paredes de las arterias y en el tejido conectivo de los pulmones. Estas fibras adquieren una tonalidad negra o azul oscuro en la tinción con orceína (colorante natural procedente de los líquenes) y son refringentes (poseen la capacidad de refractar la luz). 5 1. Retículo endoplásmico rugoso: tiene lugar la síntesis de los tres componentes de una fibra elástica • Tropoelastina, que posee desmosina (proporciona propiedades elásticas), un aminoácido formado en el espacio extracelular por oxidación de dos lisinas. • Fibulina 1 • Fibrilinas 1 y 2: glucoproteinas constituyentes de las microfibrillas que forman una vaina rodeando la elastina amorfa. 2. Aparato de Golgi: tiene lugar el empaquetamiento y secreción de la proelastina, que se escinde para dar lugar a la tropoelastina 3. Espacio extracelular: coensamblaje de fibulina 1, fibrilinas y tropoelastina para producir fibras elásticas • La lisil-oxidasa lleva a cabo la oxidación de dos residuos de tropoelastina (hidroxilación de la lisina utilizando vitamina C como co-sustrato) para generar un anillo de desmosina que forma enlaces cruzados. El entrecruzamiento permite la distensión y recuperación de las moléculas. • Las microfibrillas se encuentran asociadas: la fibrilina 1 aporta resistencia impidiendo la separación de las fibras y la fibrilina 2 regula el ensamblaje de la fibra elástica. • La fibulina 1 colabora en el coensamblaje de las microfibrillas y las subunidades de elastina -síntesis, secreción y ensamblaje Las fibras elásticas son sintetizadas durante el desarrollo embrionario y la adolescencia mientras que en el adulto son producidas en cantidades muy reducidas. A pesar de que estas fibras perduran toda la vida, la elasticidad de muchos tejidos decrece con el tiempo (especialmente en la piel, donde aparecen arrugas. La producción de fibras elásticas es llevada a cabo por fibroblastos (en la piel y tendones), condroblastos, condrocitos (pabellón auricular, epiglotis, laringe y la trompa de Eustaquio) y las células del músculo liso (vasos sanguíneos de gran calibre como la aorta, y el árbol respiratorio). IMPORTANCIA CLÍNICA: PATOLOGÍAS ASOCIADAS AL COMPONENTE FIBRILAR -Escorbuto: avitaminosis producida por la deficiencia de vitamina C. La síntesis normal del colágeno depende de la hidroxilación correcta de la lisina y la prolina (para obtener hidroxiprolina e hidroxilisina) en el retículo endoplasmático. Dicha hidroxilación la llevan a cabo la lisil y prolil hidroxilasa, enzimas que necesitan el ácido ascórbico (vitamina C) como coenzima. La deficiencia de ácido ascórbico impide la correcta hidroxilación de éstos, por tanto se obtienen cadenas de procolágeno defectuosas y la síntesis no puede finalizarse correctamente. 6 -Síndrome de Ehlers-Danlos: alteración genética (autosómico dominante) que causa defectos en la estructura, producción o procesamiento del colágeno. El colágeno anómalo carece de la resistencia a la tensión, de manera que la piel es hiperextensible y susceptible a traumatismos y las articulaciones presentan hipermovilidad. Estas alteraciones también afectan a los vasos sanguíneos y los órganos internos, lo que da lugar a roturas o desprendimientos tisulares (alteración en la síntesis de colágeno tipo III). -Osteogénesis imperfecta: trastorno congénito provocado por la mutación del gen que expresa para la síntesis del colágeno tipo I (necesario para una osificación normal) que provoca una fragilidad y debilidad de hueso excesiva. 1.3 Degradación de la matriz extracelular La MEC está en constante renovación mediante la degradación y la producción de sus componentes por parte de las células. La degradación de la MEC suele producirse en el transcurso del desarrollo, del crecimiento y de la reparación de tejidos. No obstante, en ciertas enfermedades como la artrosis, se observa una degradación patológica de la MEC. La invasión tumoral y la metástasis también dependen de la degradación de la matriz (la expresión de las metaloproteinasas aumenta durante la carcinogenia). Así la MEC puede ser degradada por las metaloproteinasas de matriz, una familia de proteasas dependientes del cinc que se secretan en forma de precursores latentes (cimógenos) y se activan por acción de proteasas en la MEC. Dentro de la familia de las metaloproteinasas podemos encontrar: colagenasas (degradan diferentes tipos de colágeno, laminina y fibronectina), estromelisinas (degradan la membrana basal y elastina), gelatinasas A y B (degradan colágeno tipo I) y las metaloproteinasas de matriz de tipo membrana (sintetizadas por las células tumorales). La actividad de las metaloproteinasas de matriz en el espacio extracelular puede ser inhibida por los TIMP (inhibidores tisulares de las metaloproteinas)[ 7