Войти

Внеклеточный матрикс

18.09.2025
1 просмотр

Введение

Компоненты внеклеточного матрикса хряща

Неклеточная часть соединительных тканей известна как внеклеточный матрикс (ВКМ), который предоставляет физическую основу для клеток. ВКМ способен удерживать воду, обеспечивая адекватную гидратацию ткани и формируя часть селективного барьера для внешней среды. ВКМ также инициирует важные биохимические и биомеханические сигналы для морфогенеза ткани, дифференцировки и гомеостаза[1][2].

У человека основные компоненты внеклеточного матрикса включают:

  1. Волокнистые элементы (например, коллаген, эластин, ретикулин),
  2. Связующие белки (например, фибронектин, ламинин), и
  3. Заполняющие пространство молекулы (например, протеогликаны, гликозаминогликаны)[3]

Разнообразные Роли ВКМ

Роль ВКМ зависит от его природы и состава. Например, матрикс может быть минерализирован в кости для сопротивления сжатию или быть доминирован коллагеновыми волокнами, устойчивыми к напряжению, в сухожилиях. Ниже приведены различные примеры.

Сухожилие

ВКМ сухожилия состоит в основном из коллагена, который составляет ~ 60–85% сухого веса ткани. Примерно 95% коллагена относится к типу I. Коллаген предоставляет отличную механическую прочность сухожилию вдоль одной оси, позволяя им выдерживать напряжение.[4]

Хрящ

Хондроциты синтезируют хрящевой ВКМ и делают его жестким и эластичным.

  1. В основном состоит из коллагена типа II, до 25 % сухого веса, с присутствием коллагенов типов IX и XI в меньших количествах.
  2. Вторыми по распространенности молекулами являются гликозаминогликаны, такие как гиалуронан и аггрекан, которые соединяются, чтобы образовать макромолекулярные комплексы.

Коллаген противодействует нагрузкам на растяжение, а гликозаминогликаны уменьшают механическое давление.

Кость

Гликозаминогликаны

Остеобласты синтезируют ВКМ кости. Состоит из:

  1. Коллагена типа I, смешанного с матрицей кристаллов фосфата кальция (до 70 % сухого веса). Коллаген делает кости достаточными эластичными, чтобы избежать хрупкости, в то время как кристаллы фосфата кальция придают жесткость и твердость.
  2. Протеогликанов и гликопротеинов, которые менее распространены, но жизненно важны для организации коллагеновых волокон, минерализации и резорбции кости. Хондроитинсульфат составляет 67-97 % гликозаминогликанов кости.[5]

Кожа

Слои кожи

ВКМ кожи состоит из различных полисахаридов, воды и коллагеновых белков, придающих коже ее уникальные свойства, такие как высокая прочность на растяжение, значительная эластичность и сжимаемость. ВКМ молекулы, секретируемые фибробластами и эпидермальными клетками, играют важную роль.

  • Волокнистые структурные белки, такие как коллагены, эластин и ламинин, которые придают ВКМ прочность и устойчивость
    • Протеогликаны, такие как дерматансульфат и гиалуронан, которые являются крупными, сильно гидратированными молекулами, помогающими смягчать клетки в ВКМ[6].

    Кровь

    Внеклеточный матрикс крови называется плазмой, что делает кровь уникальной среди соединительных тканей, потому что она является жидкой. Эта жидкость, состоящая в основном из воды, суспендирует форменные элементы и позволяет им циркулировать по всему телу в пределах сердечно-сосудистой системы.

    Нервная ткань

    Глиальные клетки, нейрон синий

    Макроглия обеспечивает большую часть внеклеточного матрикса (ВКМ) в нервной системе, причем ВКМ играет важную роль в поддержке и сигнализации. Компоненты ВКМ являются ключевыми медиаторами активации глии и могут вызывать как регенеративные, так и дегенеративные эффекты на глию и нейроны. Производство компонентов ВКМ значительно изменяется во время реактивного глиоза, реакции, которая происходит в ответ на повреждение нервной ткани. В нервной ткани имеется лишь небольшое количество внеклеточного матрикса.[7]

    Клиническое значение ВКМ и практика физиотерапии

    В то время как знания о ВКМ важны для физиотерапии, его клиническое применение в мануальной терапии и заживлении ран сложно переоценить. Компоненты ВКМ, имеющие клиническое значение для физиотерапевтов, включают

    1. Гликозаминогликаны, ГАГ, (называемые протеогликанами при присоединении к белковому ядру)
    2. Гликопротеин
    3. Фиброзные белки

    Некоторые важные примеры значимости ВКМ включают:

    1. ВКМ зависит от движения (ВКМ требует движения для своего производства)
    2. Период полураспада ГАГ и протеогликанов составляет от 1,7 до 7 дней.
    3. Изометрические сокращения на ранней стадии реабилитации пациентов с боле-индуцированным ограничением движения важны для сохранения смазывания плотной соединительной ткани.
    4. В период более месяца потеря веса и движения на сустав может снизить содержание протеогликанов на 40%
    5. Гиалуронан или гиалуроновая кислота является формой ГАГ, которая отвечает за сопротивление механическим нагрузкам в хряще, а также она способствует заживлению ран при хорошем присутствии.
    6. На заключительном этапе заживления сухожилий (стадия ремоделирования) доминирует синтез фиброзного белка, коллагена I, и ВКМ становится более согласованным. Это важное время для применения соответствующих нагрузок на новую ткань. Узнайте больше о анатомии сухожилий. Эта фаза начинается через 1–2 месяца после травмы и может продолжаться более года. Эта восстановленная ткань имеет вид рубца и никогда полностью не восстанавливает биомеханические свойства, которые имела до травмы.[8] [9].

    Заключение

    Как показано выше, ВКМ также является резервуаром биологически активных молекул, будучи высокодинамичной сущностью, имеющей большое значение, определяющей и контролирующей самые фундаментальные поведения и характеристики клеток, такие как размножение, адгезия, миграция, полярность, дифференцировка и апоптоз.[3]

    Ссылки

    1. ↑ Симона Помпили, Джованни Лателла, Эудженио Гаудио, Роберта Сферраи Антонелла Ветусчи Очаровательный мир внеклеточного матрикса: динамичная и защитная сеть стенки кишечника Доступно: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmed.2021.610189/full (доступно 28.6.2022)
    2. ↑ Кристиан Франц,Кэтлин М. Стюарт,Валери М. Уивер Внеклеточный матрикс вкратце Доступно: https://journals.biologists.com/jcs/article/123/24/4195/31378/The-extracellular-matrix-at-a-glance (доступно 28.7.2022)
    3. ↑ 3.0 3.1 Biology on line Extracellular matrix Available: https://www.biologyonline.com/dictionary/extracellular-matrix (доступно 28.6.22)
    4. ↑ H.R.C. Screen, D.E. Birk, [...], and M.F. Young Функциональный внеклеточный матрикс сухожилия Доступно: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4507431/ (доступно 28.6.2022)
    5. ↑ Mmegias ECM Доступно: https://mmegias.webs.uvigo.es/02-english/5-celulas/2-tipos_mat_met.php (доступно 28.6.2022)
    6. ↑ World wide wounds ECM Доступно: http://www.worldwidewounds.com/2005/august/Schultz/Extrace-Matric-Acute-Chronic-Wounds.html (доступно 29.6.2022)
    7. ↑ Елена Vecino и Джессика C. F. Kwok Внеклеточный матрикс в нервной системе: хорошие и плохие аспекты Доступно:https://www.intechopen.com/chapters/50300 (доступно 28.6.2022)
    8. ↑ Pramod B. Voleti,* Mark R. Buckley,* and Louis J. Soslowsky Заживление сухожилий: ремонт и регенерация Доступно: https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-bioeng-071811-150122 (доступно 30.6.2022)
    9. ↑ Дарлин Hertling, Рэндольф Kessler. Управление общими болезнями опорно-двигательного аппарата, Принципы и методы физиотерапии, JB Lippincott, Филадельфия (1990), 679 стр. 39.95 долларов.