27.1: A Matriz Extracelular

visão geral

Para manter a organização dos tecidos, muitas células animais são cercadas por moléculas estruturais que compõem a matriz extracelular (MEC). Juntas, as moléculas na ECM mantêm a integridade estrutural do tecido, bem como as notáveis propriedades específicas de certos tecidos.

Composição da matriz extracelular

A matriz extracelular (MEC) é comumente composta de substância fundamental, um fluido semelhante a um gel, componentes fibrosos e muitas moléculas estrutural e funcionalmente diversas. Essas moléculas incluem polissacarídeos chamados glicosaminoglicanos (GAGs). Os GAGs ocupam a maior parte do espaço extracelular e geralmente ocupam um grande volume em relação à sua massa. Isso resulta em uma matriz que pode suportar tremendas forças de compressão. A maioria dos GAGs está ligada a proteínas - criando proteoglicanos. Essas moléculas retêm íons de sódio com base em sua carga positiva e, portanto, atraem água, o que mantém a ECM hidratada.

A ECM também contém fibras rígidas, como colágenos - o principal componente proteico da ECM. Os colágenos são as proteínas mais abundantes nos animais, representando 25% da proteína em massa. Uma grande diversidade de colágenos com semelhanças estruturais fornece resistência à tração para muitos tecidos.

Notavelmente, tecidos como pele, vasos sanguíneos e pulmões precisam ser fortes e elásticos para desempenhar seu papel fisiológico. Uma proteína chamada elastina dá a fibras específicas a capacidade de esticar e retrair. A fibronectina é uma glicoproteína importante na adesão celular, pois se liga diretamente às proteínas que atravessam a membrana das células, especificamente as integrinas, ligando a membrana à MEC. A integrina também interage com o colágeno, o que pode provocar respostas intracelulares.

A composição da matriz extracelular é dependente do tipo de tecido e célula

A composição e a proporção relativa de cada uma dessas moléculas são determinadas pela localização, função fisiológica e tipos de células vizinhas do tecido em que as células residem. Essa composição molecular específica da ECM é chamada de microambiente local. As células de um determinado tecido secretam moléculas que determinam a ECM circundante. Por exemplo, as células intestinais sintetizam, modificam e secretam as moléculas necessárias para a matriz que as envolve, enquanto os osteoblastos geram as moléculas da ECM rígida do osso humano. Essa diversidade na composição da ECM em diferentes tecidos cria propriedades particulares de acordo com seu papel e função únicos.

Matriz extracelular pode estar envolvida na comunicação celular

A interação entre as células e a ECM local também demonstrou ter um impacto intracelular. Por exemplo, forças nas moléculas de integrina transmembrana podem resultar na ativação da rede de actomiosina intracelular. Isso pode promover a migração celular, divisão e outras respostas celulares. Algumas dessas respostas incluem mudanças na expressão gênica e cascatas de sinalização celular. Da mesma forma, a integrina pode comunicar informações intracelulares para o exterior da célula. Além disso, a ECM é conhecida por ligar moléculas de sinalização, que podem ser liberadas após a degradação da ECM.

Remodelação da Matriz Extracelular

As células animais precisam ter a capacidade de degradar e remodelar a MEC. Isso é particularmente verdadeiro em casos de reparo e crescimento de tecidos. Consequentemente, as células normalmente possuem as enzimas necessárias para quebrar a MEC. Essas enzimas incluem metaloproteases de matriz (MMPs) que trabalham com outras enzimas para degradar proteínas como colágeno e fibronectina. A degradação e remodelação da MEC são importantes no crescimento de tecidos saudáveis, incluindo a ramificação dos vasos sanguíneos. No lado negativo, a remodelação da ECM também contribui para a metástase de células cancerígenas à medida que se espalham pelo corpo.

A matriz extracelular, ou MEC, é uma rede interconectada composta de fibras e substância fundamental, que é principalmente fluido intersticial que preenche o espaço entre as células, fibras do tecido conjuntivo e capilares.

A composição molecular de cada microambiente é secretada por células locais, variando de fibroblastos a macrófagos, resultando em diferenças na composição exata e nas propriedades físicas.

Por exemplo, as matrizes são preenchidas com glicosaminoglicanos polimerizados ou GAGs. Eles se ligam à água e outras proteínas, formando proteoglicanos. Os mais comuns, os sulfatos de condroitina, são vitais para a cartilagem e os ossos, e sua perda gradual leva à osteoartrite.

Outra proteína chamada elastina contribui para a elasticidade, permitindo que os músculos e a pele sejam flexíveis, enquanto a rigidez é fornecida por glicoproteínas fibrosas longas e espessas chamadas colágenos. Embora onipresentes, eles são especialmente importantes para tecidos fortes e extremamente resistentes, como tendões, que unem os músculos aos ossos.

A cola é fibronectina, uma proteína de adesão celular que permite que as células se liguem aos diferentes elementos da matriz, incluindo colágeno, GAGs e integrinas, proteínas de membrana que conectam as células ao ambiente e desempenham um papel importante na sinalização de cascatas.