Matriz extracelular, Resúmenes de Biología

¡Descarga Matriz extracelular y más Resúmenes en PDF de Biología solo en Docsity! MATRIZ EXTRACELULAR PANIAGUA Las células establecen relaciones entre sí y también con los componentes del medio en que se encuentran, al que se ha denominado matriz extracelular. En algunos tejidos, como los epitelios o el sistema nervioso central, la matriz extracelular es casi inexistente, pero en otros, como en el tejido conjuntivo, el cartílago y el hueso, las células están embebidas en una matriz que contiene: 1. Líquido tisular, que es un filtrado del plasma san- guíneo. 2. Grandes proteínas hidrocarbonadas de dos tipos: glucoproteínas y proteoglucanos. 3. Fibras (proteínas filamentosas visibles con el mi- croscopio óptico) de dos tipos: colágenas y elásticas. En las descripciones clásicas, los componentes no visibles con el microscopio óptico (todo lo que no son fibras) se engloban como sustancia fundamental. Esta sustancia es de apariencia amorfa y tiene la consistencia de un gel; disminuye con la edad. Con el microscopio electrónico puede apreciarse como grumos de poca densidad, o no apreciarse. Se extrae mediante fijadores acuosos. LÍQUIDO TISULAR Básicamente es un filtrado del plasma sanguíneo que proporciona oxígeno y alimento a las células. Consiste en agua y las sustancias disueltas en ella (como glucosa y sales minerales), proteínas plasmáticas y algunas macromoléculas proteicas en forma coloidal. Estas últimas, a diferencia de las soluciones simples, sólo atraviesan la pared de los capilares en determinadas condiciones. GLUCOPROTEÍNAS Entre las glucoproteínas se encuentran moléculas de tropocolágeno, fibronectina, tenascina, trombospondina, laminina y nidógeno (entactina) Fibronectina La fibronectina es una gran glucoproteína que forma fibras de ahí que algunos autores la in- cluyan entre las fibras del tejido conjuntivo. Consta de dos monómeros fibrosos idénticos, de 250 kDa cada uno, unidos por sus extremos carboxilos mediante en- laces disulfuro. Cada monómero presenta varios dominios globulares separados por regiones flexibles. Uno de los dominios se une al colágeno, otro a la heparina y otro a receptores específicos de la superficie de varios tipos de células. En este último hay varias secuencias de aminoácidos que se repiten. La mayor de ellas (la se- cuencia repetitiva tipo III) posee 90 aminoácidos, se re- pite hasta 15 veces y contiene un triplete específico, de- nominado secuencia RGD (Arg-Gly-Asp); este triplete es reconocido por las integrinas que posee la superficie de muchos tipos celulares, desde las células sanguíneas hasta las células epiteliales y las células del tejido con- juntivo. Esta secuencia también aparece en otras proteí- nas de la matriz extracelular, como el fibrinógeno, y en las desintegrinas, que son proteínas del veneno de al- gunas serpientes. La fibronectina es producida por los fibroblastos, miofibroblastos, condrocitos, células de Schwann, as- trocitos, células epiteliales y endoteliales. También se ha encontrado en los gránulos de las plaquetas, en la san- gre y en otros líquidos corporales. Existen en tres varie- dades de fibronectina 1. Fibronectina plasmática. Se encuentra en forma dimérica soluble en el plasma sanguíneo. Favore- ce la coagulación y la fagocitosis. 2. Fibronectina de la superficie celular. Se encuen- tran en forma oligomérica revistiendo la superficie de los tipos celulares que la producen. 3. Fibronectina de la matriz extracelular. Forma fibri- llas insolubles al unirse los dímeros entre sí por enlaces disulfuro adicionales. La fibronectina se encuentra por toda la matriz del tejido conjuntivo y sobre la superficie de varios tipos celulares como los fibroblastos, favoreciendo la adhesión de éstos a otras células, al colágeno y a diferentes sustratos. Interviene en la migración celular proporcionando una guía a las células emigrantes. Esta guía es particular- mente evidente en el desarrollo embrionario, en el que marca el camino que siguen las células mesodérmicas. Las moléculas de fibronectina adheridas a la superficie de los fibroblastos modifican la disposición de los filamentos de actina de éstos, haciendo que dichos filamentos se orienten igual que la fibronectina. Por su parte, la actina ejerce una acción recíproca sobre la fibronectina: si se destruyen con citocalasina los filamentos de actina de los fibroblastos, la fibronectina se disocia de su superficie celular. Así, se piensa que los microfilamentos de un fi- broblasto orientan las moléculas de fibronectina de la matriz extracelular adyacente. Por su parte estas moléculas, una vez orientadas, orientan los microfilamentos de otros fibroblastos embebidos en la matriz. Esta interrelación entre la fibronectina y la actina está mediada por una proteína quinasa de adhesión focal (FAK), que está presente en los contactos focales (o placas de fijación de los filamentos de actina) y es inducida por el contacto entre integrina y fibronectina. El mecanismo de inducción implica el incremento del Ca2+ intracelular y de segundos mensajeros de inositol, la fosforilación de tirosinas de las proteínas celulares y ciertos cambios en la expresión génica. La quinasa de adhesión focal se encuentra también en la superficie de las plaquetas y favorece que éstas se agreguen en presencia de fibrinógeno. Tenascina La glucoproteína tenascina consta de seis cadenas polipeptídicas, que se unen entre sí por enlaces disulfuro para configurarse radialmente formando un complejo en rueda de carro Cada cadena, de unos 210 kDa, comprende secuencias repetitivas de aminoácidos y presenta varios dominios, uno de los cuales se une a la fibronectina y otro al sindecano (un proteoglucano presente en la superficie de células epiteliales y fibroblastos). La tenascina es menos abundante que la fibronectina en el tejido conjuntivo, y se encuentra sobre todo en los tejidos embrionarios (segregada por las células mesenquimáticas) y en el tejido nervioso (segregada por las células gliales). Se considera que su función consiste en guiar los movimientos celulares durante el desarrollo y promover o inhibir la adhesión celular, dependiendo del tipo de célula. betaglucano y la decorina hacen lo mismo con el factor de crecimiento transformante β (TGF- β ). FIBRAS COLÁGENAS Estructura Las fibras colágenas son flexibles y muy resistentes a la tracción, pues soportan una tensión de varios cientos 2. Dermatán-sulfato (sulfato de condroitina B). 3. Heparán-sulfato (sulfato de heparina). 4. Heparina. 5. Queratánsulfato (sulfato de queratán). Los proteoglucanos más frecuentes se expresan en la Tabla 7.2. El tamaño de estas moléculas es muy variable. Algunos proteoglucanos constan de una pequeña cadena polipeptídica con sólo una cadena de glucosaminoglucano, como es el caso del betaglucano y la de- corina. Otros presentan una cadena proteica algo mayor, con 1-3 (sindecano) o 12-15 (perlecano) cadenas de glucosaminoglucanos. Finalmente, los hay con grandes moléculas proteicas y más de 100 cadenas de glucosa- minoglucanos, como el agrecano El sindecano se une al glucofosfatidil inositol (GPI) de la membrana plasmática de fibroblastos y células epiteliales y facilita la adhesión de estas células a lasde kg/cm2. Al desnaturalizarse por cocción originan ge- latina. Vistas con el microscopio óptico aparecen birrefringentes y acidófilas, aunque pueden quedar enmas- caradas por la sustancia fundamental, que es basófila. Con el tricrómico de Mallory aparecen en azul (por el azul de anilina) y con el tricrómico de Masson, en verde (por el verde luz) Vistas con el microscopio óptico, forman haces de 1 a 13 µm de anchura constituidos por haces menores (de 0.3-0.5 µm) Con el microscopio electrónico se aprecia que estos haces se resuelven en haces de fibrillas elementales de entre 30 y 150 nm de calibre, con una estriación periódica transversal de 64 nm Las fibrillas de los haces no se interconectan, sino que están siempre paralelas, aunque su trayecto es ondulado. Las fibras colágenas están constituidas por moléculas de la glucoproteína llamada tropocolágeno o, simplemente, colágeno. Cada molécula mide 280 nm de longitud y 1.5 nm de espesor y está formada por tres cadenas polipeptídicas (cadenas α ). En cada cadena se repite una secuencia de tres aminoácidos (secuencia Gly-X-Y). El primero de estos aminoácidos es la glicina, que constituye, por tanto, un tercio de los aminoácidos. Los otros dos aminoácidos varían según el tipo de cadena, pero un tercio lo constituyen siempre la prolina y la alanina, y el tercio restante lo forman la hidroxiprolina y otros aminoácidos variables. Las tres cadenas se enrollan en una triple hélice dextrógira Las moléculas de colágeno se unen entre sí por enlaces covalentes cruzados entre glicina y prolina. Las moléculas de colágeno (a 37 °C) se disponen en forma escalonada, constituyendo las típicas fibras colágenas. Para explicar la estriación transversal de estas fibras se han propuesto diversos modelos de disposición de las moléculas de colágeno. Según el modelo de Hodge y Petruska las moléculas de colágeno (cada una de 280 nm de longitud) formarían hileras, dejando una distancia de 37.5 nm en- tre la terminación de una molécula y el comienzo de la siguiente. Al disponerse varias hileras en paralelo para formar un haz, las moléculas de una hilera no estarían dispuestas al mismo nivel que las de la hilera paralela (en registro), sino desfasadas 64 nm. Las estriaciones transversales menores que se observan en el interior de los segmentos claros u oscuros se deben al escalona- miento de las subunidades repetitivas de las moléculas de colágeno. Cada cinco hileras se repite la posición de las moléculas. Síntesis El colágeno se sintetiza en los fibroblastos En el retículo endoplasmático rugoso se inicia la síntesis en forma de procadenas α , precursoras del colágeno. Cada procadena presenta dos péptidos terminales (uno en cada extremo), que faltan en las cadenas definitivas de la molécula de tropocolágeno. Estos péptidos dirigen la formación del triple helicoide e impiden el autoensamblaje del colágeno. Mientras todavía están en el retículo endoplasmático rugoso, los residuos de prolina y lisina son hidroxilados. La carencia de vitamina C inhibe la hidroxilación de la prolina, de modo que las procadenas α se malogran. En el complejo de Golgi las hidroxilisinas son glucosiladas y las procadenas α se unen formando triples helicoides. Éstos conservan aún los péptidos terminales y se denominan moléculas de procolágeno. Pueden observarse con el microscopio electrónico como finos filamentos paralelos en el interior del complejo de Golgi. Cada filamento tiene 1.5 nm de grosor; su longitud es, aproximadamente, la de la molécula de tropocolágeno (unos 280 nm), pero presenta un engrosamiento adicional, a modo de cola, de 13 nm de longitud, que corresponde probablemente a los péptidos terminales de uno u otro extremo. Las moléculas de procolágeno son segregadas al espacio extracelular, donde los péptido terminales son elimina- dos por enzimas proteolíticas y las moléculas de pro- colágeno se convierten en moléculas de colágeno. La polimerización del colágeno en fibras colágenas se debe a la tendencia de las moléculas de colágeno a autoensam- blarse, aunque es posible que el citoesqueleto también intervenga en la orientación de las fibras. La unión entre hileras de moléculas se produce mediante puentes de hidrógeno cruzados entre los residuos de lisina. Con el microscopio electrónico se observan fibrillas de unos 10 nm sobre la superficie de la célula y en sus inmediaciones Estas fibrillas constituyen la forma más simple de fibras colágenas (si se exceptúan las de las láminas basales), y se denominan fibras precolágenas. La polimerización puede continuar para formar fibras más gruesas, de hasta 100 nm. El grosor que llega a alcanzar una fibra depende del momento en que se rodeen de una sustancia que impide que se puedan añadir nuevas moléculas de tropocolágeno a la fibra. Las fibras colágenas están sometidas a recambio. Se degradan por colagenasas y las vuelven a sintetizar los fibroblastos. Este recambio es casi continuo en los tejidos embrionarios, y muy lento en los adultos, donde una molécula de colágeno puede permanecer hasta 10 años. Tipos de colágeno No todas las moléculas de colágeno son iguales. Inicial- mente se distinguió entre dos tipos de cadenas α1 y α2. Después se identificaron cuatro subtipos de cadenas dentro del tipo α1, por lo que las cadenas se denominaron α1I, α1II, α1III y α1IV. Más tarde se distinguieron nuevos subtipos de cadenas α1 (hasta α1XII). Por último, se descubrieron varios subtipos de cadenas α2 y las cadenas α3. Las diferentes combinaciones entre los distintos tipos de cadenas producen diversas configuraciones de colágeno. Estas configuraciones originan, al menos, 20 variedades de fibras colágenas. Los cuatro tipos más frecuentes son: Tipo I: (α1I)2α2I. Presenta un escaso contenido de hidroxilisina e hidratos de carbono. Forma gruesas fibrillas (hasta 100 nm). Es el tipo más frecuente y abundante: constituye hasta el 90% de todo el colágeno en los mamíferos. Está presente en la dermis, los tendones, los ligamentos, el hueso, la dentina, la córnea y el tejido conjuntivo de la cápsula y armazón de muchos órganos Tipo II: (α1II)3. Tiene gran contenido de hidroxilisina e hidratos de carbono. Forma finas fibrillas (de 10 nm). Está presente en el cartílago, los discos intervertebrales, la notocorda y el cuerpo vítreo. Tipo III: (α1III)3. Tiene gran contenido de hidroxiprolina y poco de hidroxilisina e hidratos de carbono. Forma las llamadas fibras reticulares o de reticulina, de 30 a 50 nm de espesor Se encuentra en la variedad de tejido conjuntivo denominado reticular, la dermis, los vasos sanguíneos, la lámina propia de las mucosas, el tejido conjuntivo intersticial de muchos órganos y el tejido conjuntivo del músculo. Tipo IV: (α1IV)2α2IV. Posee abundante contenido de hidroxilisina e hidratos de carbono. La secuencia Gly-X-Y se interrumpe en 26 regiones, en las que se desorganiza la triple hélice. Las moléculas de tropocolágeno mantienen las secuencias peptídicas terminales en ambos extremos (no son eliminadas en la síntesis de las fibras, a diferencia de lo que ocurre en los otros tipos de colágeno). A través de estos péptidos se relacionan las molé- culas de tropocolágeno, que forman una red tridimensional en la que los péptidos carboxiterminales se asocian cabeza con cabeza. Las uniones están reforzadas por puentes disulfuro y otros enlaces covalentes. Este tipo de fibras colágenas se encuentra en las láminas basales, donde forma finos filamentos de 1.5 nm de espesor Otros tipos de fibras colágenas menos frecuentes son los siguientes: Tipo V: (α1V)2(α2V) o (α1V)(α2V)(α3V). Mantiene el propéptido aminoterminal. Forma fibrillas de algunos nanómetros de espesor que acompañan al colágeno del tipo I. También se localiza en la membrana basal de los epitelios y de las células musculares. Tipo VI: (α1VI)(α2VI)(α3VI). Mantiene ambos propéptidos terminales y polimeriza lateralmente. A veces también lo hace terminalmente para formar fibrillas, de 5 a 10 nm de diámetro, con abultamientos periódicos (cada 110 nm) en toda su longitud. Este tipo de colágeno se encuentra en los tejidos con colágeno de los tipos I o II.