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Matriz Extracelular

MATRIZ EXTRACELULAR

Red de materiales extracelulares, mezcla amorfa de proteínas y polisacáridos que son secretados por la misma celula, los cuales se acumulan en la superficie de la membrana plasmática permitiendo a las células mantenerse unidas en los tejidos y generan un ambiente intercelular que da protección y firmeza.

PROPIEDADES

MATRIZ

EXTRACELUAR

Propiedad estructural

Extensibilidad del tejido

Influye en la forma y movimiento celular

Rellena espacios entre células, une entre sí a células y tejidos otorgando resistencia a la compresión y al estiramiento (estas propiedades decaen con el envejecimiento).

Células formadoras: células del tejido conectivo (fibroblastos)

PROPIEDADES DE LA

MATRIZ

EXTRACELULAR

• Medio por donde llegan los

nutrientes y se eliminan los desechos celulares (función que se encuentra alterada en la celulitis).

• Proveer a la cèlulas "puntos fijos" donde aferrarse.

• Espacio por donde migran las

células cuando se desplazan de un punto a otro del organismo.

• Medio por el cual arriban a las células las señales bioquímicas (por ejemplo, hormonas, citoquinas).

DIFERENCIA EN CÉLULAS

Matriz extracelular células

animales

Adopta gran variedad de formas

Importancia en procesos celulares,

división, motilidad, diferenciación y

adhesión.

En plantas, hongos, algas y

procariotas, las estructuras

extracelulares se denominan

pared celular

COMPOSICIÓN MEC

ProteinasEstructurales:

Colágeno y elastinas

(resistencia flexibilidad)

Complejos proteína-

polisacaridos:

Proteoglicanos en ella se

insertan moléculas

estructurales.

Glicoproteínas de

Adhesión:fibronectinas y

lamininas

El colágeno es el

componente más

abundante con gran

resistencia por sus

fibras.

25 a 30% de las

proteínas totales del

cuerpo

Capilares (8), GAGs (1), colágeno (2), elastina (3), células del

tejido conectivo ,mastocitos (4), células de defensa (5), fibrocitos (6),

axones terminales (7) y células del parénquima (10) Membrana

basal (9), fibrocito (6) .

Concluimos

Matriz Extracelular

(MEC) • Colección de proteínas y

carbohidratos producida por las células

•Papel importante de forma,

soporte estructural y

propiedades mecánicas de

órganos y tejidos.

•Extensibilidad del tejido, forma

y movimiento celular, y

desarrollo de características

celulares especializadas.

MEC

MEC de la células animales se compone casi

siempre de las tres mismas clases de

moléculas:

(1) Fibras estructurales (proteinas

estructurles):

Colágenos y elastinas, que aportan

resistencia y flexibilid ad a la matriz.

(2) Matriz Hidratada

Fluído Extracelular

Proteoglicanos (Complejos proteína-

polisacárido) que constituyen la

matriz en la que se insertan las

moléculas estructurales.

(3) Glicoproteínas de adhesión (moleculas

Adhesivas)

Fibronectinas y las Lamininas, que

anclan las células a la matriz.

VARIEDAD DE PROPIEDADES DE LA ECM

Se debe a diferencias en los tipos de

proteínas estructurales y proteoglicanos

presentes.

Variaciones en la proporción entre proteínas

estructurales

Colágeno.

Proteoglicanos

Clases y cantidades de glicoproteínas de adhesión

MATRIZ EXTRACELULAR

Diferencias entre distintas matrices:

Tendones: proteínas fibrosas

Cartílago: polisacáridos (compresible)

Hueso: endurecido por depósito de cristales de calcio.

HUESO CARTÍLAGO TENDÓN

MATRIZ ÓSEA

El tejido óseo se componen de una matriz

extracelular de tejido conectivo mineralizado y

células que son osteoblastos, osteocitos, y

osteoclastos.

Más de un 99% en volumen de la matriz ósea se

halla mineralizada por lo que posee un

componente orgánico y otro inorgánico.

El componente orgánico se halla integrado por: colágeno tipo I (85-90%) y una pequeña proporción de otras

proteínas (10-15%):

proteoglicanos (biglicano, decorina),

proteínas implicadas en la adhesión celular (trombospondina,

osteonectina, sialoproteína ósea),

El componente inorgánico de la matriz ósea

está constituido en su mayor parte por fosfato

cálcico en forma de cristales de hidroxiapatita.

Colágeno tipo I

COLÁGENOS SON RESPONSABLES

DE LA RESISTENCIA DE LA

MATRIZ EXTRACELULAR

COLÁGENO

Componente más abundante de la MEC

Proteína más abundante en vertebrados,

representa más del 25-30% de las proteínas

totales del cuerpo.

Es secretado por varios tipos de células del

tejido conectivo, incluyendo los fibroblastos.

Sin colágeno, las células no tendrían la

suficiente fuerza adhesiva

COLAGENO

Formado por fibrillas paralelas

Alta resistencia mecánica

Constituyente principal de los tendones

ESTRUCTURA COLAGENO

Cada fibra de colágeno está

compuesta por numerosas

fibrillas.

Una fibrilla, formada por

muchas moléculas de colágeno,

cada una compuesta de tres

cadenas polipeptídicas cadenas

Las cadenas se enrollan forman

una triple hélice rígida y

dextrógira

Moléculas de colágeno 270 nm

de longitud y 1,5 nm diametro

alineadas paralelamente

ESTRUCTURA COLAGENO

Triple hélice rígida de tres cadenas

de polipéptidos entrelazadas.

Alto contenido de glicina y otros

menos comunes como la

hidroxilisina y la hidroxiprolina.

(raros en otras proteínas).

Enorme resistencia física.

Responsable en gran medida de la

resistencia mecánica de tejidos

protectores y de soporte tales como

la piel, el hueso, los tendones y el

cartílago. COLAGENO

• Triple hélice, a-cadenas

• ~1000 aminoácidos de largo

• Gli-X-Y

Glicina –aa más pequeño

X: Prolina

Y: Hidroxiprolina (vitamina C)

ESTRUCTURA

¿COMO SE GENERA COLAGENO ?

En el lumen de RE se ensamblan 3 cadenas α para

formar una triple helice denominada procolágeno

forma muchos tipos de colágeno tejido-específicos.

Secuencias cortas no-helicoidales de aa extremos de la

estructura triple-helicoidal previene la formación de

fibrillas de colágeno ( en el interior de la celula)

Procolágeno se secreta desde la célula al espacio

intercelular, convirtiendose en colágeno por la

procolágeno peptidasa. ( elimina aa de N y C

terminal sobrantes)

ENSAMBLADO DE COLÁGENO

ENLACES ENTRE LISINAS

Estabilidad fibrillas de colágeno, reforzado por puentes de hidrógeno entre los grupos hidroxilo de residuos de hidroxiprolina e hidroxilisina.

Las fibrillas de colágeno se estabilizan y refuerzan mediante enlaces cruzados entre lisinas

Catalizado por la enzima lisil oxidasa (dependiente de Cu)

ELASTINA

Proteína amorfa

Aporta más elasticidad que el colágeno

Constituyente principal de ligamentos, pulmón, arteria

Enlaces cruzados tropoelastina

MEC

Matriz Hidratada

Fluído Extracelular

Proteoglicanos

Moléculas Adhesivas

Fibronectina

Laminina

FLUÍDO EXTRACELULAR (INTERSTICIAL)

Donde “vive” la célula

Propiedades Casi isosmótico (isotónico)

con el citoplasma

Bajo en proteínas

Bicarbonato (buffer)

Iones principales: Na+ y Cl-

Electrolito Plasma [mM] FluidoInterstitial [mM]

Cationes

Sodio 142 145

Potasio 4 4

Calcio 5 5

Magnesio 2 2

Cationes Totales :

153 156

Aniones

Cloruro 101 114

Bicarbonato 27 31

Fosfato 2 2

Sulfato 1 1

Ácidos Orgánic os

6 7

Proteínas 16 1

Aniones Totales :

153 156

PROTEOGLICANOS

Complejo de “núcleo proteíco”

y glicosaminoglicanos

Algunos sulfatados

Son hidrofílicos y forman una

matriz hidratada

Son proteínas de superficie

celular que interviene en la

adhesión celular

Atrapan agua

Resistentes a compresión y

recuperan rapidamente su

forma al deformarse.

GLUCOSAMINOGLICANOS (GAGS)

DISACÁRIDOS

CARGAS

NEGATIVAS

PROTEOGLICANOS

Funciones

Reducen conductividad

hidráulica

Resisten compresión

Unen cationes

Unen factores de crecimiento

Proteoglicano en

la matríz

Proteoglicano en

la membrana

MEC

Moléculas Adhesivas

Fibronectina

Laminina

FIBRONECTINA

Fibronectina(s) une las células a matriz, y guían el movimiento celular

Poseen sitios de unión para receptores de superficie celulares y para componentes de la matríz Heparina (GAG y anticoagulante)

Fibrina (proteína de coagulación)

Colágeno

FIBRONECTINA

Presente en casi

todos los tejidos,

incluso sangre,

ayuda a la

agregación

plaquetaria para

formar el

coágulo

LAMININA

Otra proteína que conecta las células con componentes de la matriz

Casi exclusiva de la lámina basal

Sitios de unión para Receptores de superficie

celular

Heparina y heparán sulfato

Colágeno Tipo IV

Entactina

LÁMINA BASAL

Capa delgada de

matriz extracelular

especializada que

cubre algunas

células

LÁMINA BASAL

Funciones Soporte

estructural

Barrera

Regulación fenotípica

Contiene Proteoglicanos

Colágeno Tipo IV

Fibronectina

Laminina

PROTEINAS OMOLECULAS DE ADHESION

CELULAR (CAM)

Todas las CAM son proteìnas integrales de

membrana.

Las CAM se dividen en:

La familia de las Selectinas

La familia de las Integrinas Adhesión focal

hemidesmosomas

Las superfamilias de las Inmunoglobulinas (Ig)

Las Cadherinas Unión adherente

Desmosoma

RECEPTORES DE ADHESIÓN

Receptores para proteínas o carbohidratos que tienen

principalmente un papel estructural mas que de señalización

Célula-substrato

Célula-célula

PROTEINAS DE ADHERENCIA

Familia Ligandos reconocidos Uniones celulares

estables

Selectinas Carbohidratos No

Integrinas Matriz extracelular

Miembros de la

superfamilia Ig

Adhesiones focales

y hemidesmosomas

No

Superfamilia

de Ig (ICAMs)

Integrinas

Interacciones homofílicas

(N-CAMs)

No

No

Cadherinas Interacciones homofílicas

(E-cadherinas)

Uniones adherentes

y desmosomas

Celula - Celula Celula -

Matriz

FAMILIA DE INTEGRINAS Moléculas más importantes en la adhesión

de la célula a la matriz extracelular.

Son una gran familia de proteínas transmembrana presentes en prácticamente todos los animales.

Formadas por dos subunidades (alfa y beta), actuan como receptores interactuando señalizacion intracelular.

Las dos subunidades determinan el ligando específico al que se unen (e.g. α5β1 se une a fibronectina)

Los ligandos tienen frecuentemente la secuenciaRGD (arginina-glicina-aspartato)

FAMILIA DE LAS INTEGRINAS

Median interacciones débiles entre las células y la

matriz, dependiente de Ca+2 y Mg+2

Distintos tipos de interacciones entre las integrinas y

el citoesqueleto se encuentran en dos tipos de

contactos

Célula-matriz:

ADHESIONES O CONTACTOS

FOCALES

Conexión entre el citoesqueleto y MEC

“exoesqueleto” celular

Integrinas se unen a haces de

filamentos de actina, mediante sus

dominios citoplásmicos

La mayoría de células no crecerían si

no están adheridas (crecimiento

dependiente de Anclaje). Células

cancerígenas pierden esta restricción.

HEMIDESMOSOMAS

Integrinas pueden

estar unidas a la red

de filamentos

intermedios del

citoesqueleto

Estas agrupaciones de

integrinas se llaman

hemidesmosomas.

CONTACTO FOCAL Y HEMIDESMOSOMA

PROTEÍNAS DE ADHERENCIA Superfamilia de Inmunoglobulinas (N-

CAM) Asociación Homofílica N-CAM = molécula de adhesión de células

neuronales

Cadherinas

Asociación Homofílica Compuesta de serie subunidades

repetitivas Dependiente de Calcio Su estructura permite unirse como

cremallera

Lectinas

Se une a los oligosacáridos de las glucoproteínas

Asociación heterofilica

Integrinas

Pueden unir células entre sí, o a la matriz Unión heterofílica

LA FAMILIA DE LAS SELECTINAS:

1. Participan en la extravasación de los leucocitos hacia los

tejidos. Los ligandos son los carbohidratos de las membranas.

La unión es dependiente de Ca+2 y Mg+2.

LECTINAS, INTEGRINAS Y

RECONOCIMIENTO DE LEUCOCITOS

Durante la inflamación, las

células endoteliales cercanas

expresan selectinas cuyos

ligandos son oligosacáridos de

las glucoproteínas de los

leucocitos

Se unen y separan

rápidamente, haciendo que la

célula ruede

LECTINAS, INTEGRINAS Y

RECONOCIMIENTO DE LEUCOCITOS

La célula desacelera, permitiendo a las integrinas formar una unión más firme

La célula migra por el endotelio

El leucocito llega al sitio de inflamación

UNIONES ENTRE CADHERINAS

Unión Adherente Cadherinas median

unión entre filamentos de actina de una célula y la otra

e.g. Corazón

Desmosomas Cadherinas median

unión entre filamentos intermedios de una célula y la otra

e.g. piel

UNIONES ENTRE CADHERINAS UNIÓN ADHERENTE DESMOSOMA

UNIÓN ADHERENTE

Formada entre cadherinas, y proteinas de anclaje intracelular.

Unidas a microfilamentos de actina (actina F)

Proteínas adaptadoras: cateninas a y b, p120

Llamada tambien zonula adherens

UNIÓN ADHERENTE

Forman bandas o

cinturones entre las

células

Epitelio y músculo

cardiaco

DESMOSOMA Puntos de fuerte adhesion con forma

de botón.

Formada entre cadherinas (desmogleínas y desmocolinas)

Unidas a filamentos intermedios (queratina, vimentina)

Proteínas adaptadoras: desmoplaquina

Llamada macula adherens

Abundantes en piel musculo casdiaco y utero.

UNIONES HERMÉTICAS U

OCLUYENTES

Formadas por las proteínas Ocludina y

Claudina

Entre células epiteliales vecinas forman puntos

de contacto

Barrera continua que sella espacio entre

células

Barrera hematoencefálica

UNIÓN OCLUYENTE O HERMÉTICA

UNIONES COMUNICANTES

De abertura comunicante, de hendidura, de abertura, GAP

6 Conexina conexón

Sitios de comunicación entre citoplasmas de células adyacentes

Son abundantes en tejido cardiaco y nervioso

UNIONES COMUNICANTES

RESUMEN DE UNIONES INTERCELULARES

RESUMEN DE UNIONES Y MECANISMOS

DE ADHESIÓN