vitor sousa - matriz extracelular

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PATOLOGIA MOLECULAR EM MEDICINA CURSO I

MATRIZ EXTRACELULAR

Vitor Sousa IAP FMUC SAP HUC

MATRIZ EXTRACELULAR

Sumrio Definio de matriz extra-celular Composio da matriz Colagnio Polissacardeos Glicosaminoglicanos (GAGs) Protenas de adeso Interaces clula-clula Interaces clula-matriz Clulas epiteliais Clulas no epiteliais Patologia da matriz extracelular Neoplasias e matriz Concluses

MATRIZ EXTRACELULAR INTRODUODefinio: Formada por conjunto variado de molculas localizadas nos espaos intercelulares dos tecidos, com capacidade de interagir formando agregados tridimensionais e ligando-se a receptores celulares especficos. As clulas animais no esto envolvidas por parede celular e esto embebidas na matriz que ocupa os espaos entre as clulas mantendo a ligao entre as clulas e tecidos.

MATRIZ EXTRACELULAR IntroduoFunes: Contribui para a integridade dos tecidos, do rgo e organismo. Funo mecnica / de suporte. Transferncia de sinais do meio extracelular para o intracelular e vice-versa Reservatrio de molculas de sinalizao celular que controlam o crescimento e diferenciao Fornece meio atravs da qual as clulas podem mover-se

MATRIZ EXTRACELULAR IntroduoTodas as clulas so capazes de sintetizar e secretar componentes da matriz. A matriz varia de tecido para tecido qualitativamente e quantitativamente. A matriz mais abundante nos tecidos conjuntivos.

MATRIZ EXTRACELULAR IntroduoA matriz constituda por variedade de protenas e polissacardeos. As clulas interagem com os compartimentos da matriz atravs de receptores de membrana nomeadamente da famlia das integrinas.

MATRIZ EXTRACELULAR IntroduoSo tambm exemplos de matriz extracelular Lminas basais em forma de placa unio entre tecidos conjuntivos e tecidos parnquimatosos como epitliois, endotlios e clulas isoladas (adipcitos e clulas musculares) Gliococlice rico em carbohidratos periferia de quase todas as clulas mais desenvolvido na poro apical de clulas epiteliais Zona pelcida rodeia os ocitos dos mamferos

Lmina basal

Glicoclice

MATRIZ EXTRACELULAR IntroduoDois territrios da matriz Compartimento intersticial Funes estruturais Colagnio e elastina tecido conjuntivo denso Proteoglicanos tecido conjuntivo laxo Compartimento pericelular Modulao do compartimento celular adeso, migrao, proliferao, apoptose e diferenciao celular Presente em todos os tecidos e influencia a expresso gnica Fibronectina, outras protenas e proteoglicanos

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estruturaComposio: Protenas fibrosas embebidas em substncia polissacardea do tipo gel. Contm protenas de adeso que ligam componentes da matriz e estes a clulas.

As diferenas entre matrizes resultam de variaes qualitativas e quantitativas das molculas que a compem bem como de variaes na organizao.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estruturaComposio Fibras de colagnio no ramificadas Fibras elstica ramificas Protenas multiadesivas da matriz Ex: fibronectina Proteoglicanos formam um gel Protenas da lmina basal formam placas

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estruturaA composio da matriz varia consoante o tecido, a localizao anatmica e o estado fisiolgico do tecido. A matriz est em constante remodelao dinmica.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioProtena fibrosa mais abundante. Famlia de 27 membros. 80-90% do colagnio colagnio tipo I, II ou III

Colagenio tipo IX

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioColagnio tipo I Tripla hlice longa (300nm) e fina (1,5nm), constituda por 2 cadeias 1 e uma 2, cada com 1050 aa. Colagnios associados a fibrilhas ligam fibras de colagnio entre si e a outras molculas. Colagnios de ancoramento e formadores de placas Colagnio tipo IV lmina basal Colagnio tipo VII liga lmina basal os tecido conjuntivo adjacente

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioColagnios transmembranares receptores de adeso Colagnios de defesa do hospedeiro reconhecimento e eliminao de patognios Colagnios XV e XVIII protena cerne dos proteoglicanos

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioClasse de colagnio Tipo I II Formador de fibrilhas III V XI XXIV XXVII Distribuio Tecidos conjuntivos Cartilagem e humor vtreo Tec conj extensveis (pele e pulmo) Tec contendo colagnio tipo I Cartilagem Osso e crnea Orelha, olho e pulmo

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioClasse de colagnio Tipo IX XII XIV XVI Associado a fibrilhas XIX XX XXI XXII XXVI Cartilagem Tec com colagnio tipo I Tec com colagnio tipo I Vrios tecidos Vrios tecidos Crnea Vrios tecidos Junes celulares Testculo e ovrio Distribuio

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioClasse de colagnio Tipo IV Formador de redes VIII X Distribuio Lmina basal Vrios tecidos Cartilagem

Classe de colagnio Fibras de ancoramento

Tipo VII

Distribuio Ligaes entre lmina basal e tecido conjuntivo adjacente

Classe de colagnio Transmembranares

Tipo XVII XXV

Distribuio Hemidesmossomas da pele Neurnios

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioCoalgnio tipo I 330 repeties de Gly X Y

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioSntese de colagnio tipo I Sintetizado com precursores pr- ribossomas do RE Protocolagnio precursor solvel segmentos no helicoidais nas extremidades Clivagem aps secreo - a formao de fibrilhas ocorre na matriz extracelular peptidases

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioSntese de colagnio tipo I As triplas hlices dispem-se lado a lado com sobreposio de do comprimento. H espao curto entre terminais C e N. Nas extremidades h poro no helicoidal. Oxidases de grupos lisil levam formao de grupos aldedo. Estabelecem ligaes covalentes entre lisina, hidroxilisina e histidina. formao da fibrilha de 50 a 200nm de dimetro.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioSntese de colagnio tipo I As fibrilhas de colagnio organizam-se em feixes maiores fibras de colagnio.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioColagnio tipo IV Constituinte da lmina basal, formando uma rede. Repeties de Gly-X-Y so interrompidas por sequncias no helicoidais Formam redes bidimensionais interligadas mais flexveis.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioColagnio tipo IV Cadeia lateral da glicina H. A nica molcula que se encaixa no centro da tripla hlice. As pontes de H mantm as cadeias ligadas. Estabilidade da tripla hlice dada por ligaes peptidil-prolina ou hidroxiprolina e ligaes hidroxil. Domnios no helicoidais conferem flexibilidade. Associaes entre domnios globulares N e C terminais formao de rede.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura ColagnioDiferenas entre tecidos exemplos: Tendes colagnio tipo I em feixes paralelos colagnio tipo VI liga-se no covalentemente superfcie do colagnio I Osso colagnio tipo I combinado com dalite (cristal) que contm fosfato de clcio Cartilagem colagnio tipo II ligados covalentemente a colagnio tipo IX em intervalos regulares Sulfato de condroitina ligado cadeia 2 e projecta-se para fora da fibrilha

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Fibras elsticasPresentes no tecido conjuntivo. Frequente no pulmo. Constitudas por elastina. Ligadas covalentemente numa rede por ligaes covalentes entre resduos de lisina de cadeias dispostas lado a lado.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizAs protenas fibrosas estruturais esto embebidas em gel constituido por polissacardeos denominados glicosaminoglicanos (GAGs).

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizGAGs repeties de dissacardeos N-acetilglusamina ou galactoseamina + c. glucornico ou idurnico. Modificados pela adio de grupos sulfato ( excepo hialurano) Cargas muito negativas ligam caties - aprisionam gua geles hidratados.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizGAGs Sulfatados Designao Condroitina sulfato Dermatano sulfato Heparano sulfato Queratano sulfato No Sulfatados Hialurano

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizHialurano GAG sopb a forma de longa cadeia polissacaridea. Sintetizada pela hialurano sintetase na membrana plasmtica. Repeties de dissacardeos (cido glicornico e N acetil glicosamina) Principal componente da matriz que circunda clulas em migrao e proliferao, principalmente em tecidos embrionrios.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizHialurano Forma suporte para agregados de proteoglicanos, sendo abundante na cartilagem. Confere flexibilidade e firmeza. Dobra-se e torce-se formando espiral irregular. Muitos resduos aninicos atrai gua formando esfera hidratada com 500nm. As cadeias enrolam-se e formam gel viscoso.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizHialurano Ligado superfcie de clulas em migrao por receptores CD44. Mantm as clulas isoladas umas das outras conferindo liberdade para moverem-se e proliferar.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizProteoglicanos Constitudos por cadeia central proteca qual se ligam 1 a 100 cadeias de GAGs.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizProteoglicanos Cadeia proteca sntese no RE A cadeia proteica varivel. Cadeias GAGs adicionadas no aparelho de Golgi A proporo de polissacardeos muito superior proteica.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizProteoglicanos Maioria de proteoglicanos fazem parte da matriz. Alguns so protenas de superfcie Sindecanos Glipicanos juntamente com as integrinas participam na interaco clula-clula.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizProteoglicanos Vrios proteoglicanos podem interagir com hialurano para formar grande complexos na matriz. Ex: Complexo agrecano /hialurano componente major da cartilagem. Agrecano protena central de 250KDa e + de 100 cadeias de condroitina sulfato. As molculas de agrecano ligam-se ao hialurano e formam macromolculas que aprisonam o colagnio. Ex: Perlecano liga o colagnio IV e a laminina na lmina basal.

Perlecano com 4 cadeias globulares e 3 cadeias de sulfato de heparano

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Polissacardeos da matrizProteoglicanos Sindecanos proteoglicanos da superfcie celular. Ligam-se a colagnio e protenas mutiaderentes da matriz fibronectinas. O domnio citoslico interage com a actina e com molculas reguladoras intracelulares. Os domnios extracelulares receptores de factores de crescimento e de hormonas.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Protenas de adeso / multiadesivasResponsveis pela ligao dos componentes da matriz entre si e com a superfcie celular. Interagem com colagnio e proteoglicanos e constituem os principais pontos de ligao para integrinas. Fibronectina Laminina

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Protenas de adeso / multiadesivasFibronectina glicoprotena dimrica constituda por 2 cadeias polipeptdicas cada com cerca de 2500aa. Estabelecem ligaes cruzadas formando fibrilhas.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Protenas de adeso / multiadesivasFibronectina tem locais de ligao a colagnio e GAGs pontes cruzadas. Tem locais de ligao a receptores de superfcie (integrinas). Tipos diferentes em tecidos diferentes Slicing alternativo.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Protenas de adeso / multiadesivasFibronectina FunesEssenciais para a migrao e duiferenciao de muitos tipos celulares. Importantes na cicatrizao pois promovem a coagulao e a migrao de macrfagos e outras clulas. Auxiliam a ligao de clulas com a MEC ligando-se a colagnio, proteoglicanos de sulfato de heparano com integrinas. Interaco com integrina 51 alteraes da forma e movimento celular e organizao do citoesqueleto. Receptores de fibronectina e outras protenas da matriz permitem s clulas modular o ambiente extracelular. A ligao de fibronectinas com integrinas induz o movimento dependente de actina de molculas de integrinas na membrana a tenso mecnica estica a fibronectina o que promove aligao a fibrilhas multimricas. A fora do citoesqueleto transmitida MEC.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Protenas de adeso / multiadesivasLaminina Protena de adeso da lmina basal. Heterodmeros de subunidades , e . Tem locais de ligao a receptores de superfcie (integrina), colagnio tipo IV, heparano sulfato e perlecano. Esto fortemente associadas a outras molculas de adeso como a entactina que por sua vez se liga ao colagnio tipo IV.

Laminina forma rede tridimensional na lmina basal, em conjunto com entactina, colagnio tipo IV e perlecan.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Matriz das camadas epiteliaisLmina basal um dos componentes da matriz extracelular. Placa / rede de componentes da matriz com 60 a 120 nm de espessura. Varia de tecido para tecido. Papel na regenerao, suporte e organizao das clulas nos tecidos.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Matriz das camadas epiteliaisLmina basal composio: Colagnio tipo IV molculas trimricas com domnios globulares em forma de basto que formam rede bidimensional. Lamininas Forma rede bidimensional com o colagnio IV e liga-se a integrinas. Entactina Forma de basto e liga colagnio IV e laminina. Perlecano Grande proteoglicano com mltiplos domnios ligaes cruzadas.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Matriz das camadas epiteliaisLmina basal composio: Laminina molcula longa e flexvel com mltiplos domnios de ligao a colagnio, protenas da matriz e molculas de sinalizao extracelular (factores de crescimento e hormonas). Liga-se a Integrina 64.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Matriz das camadas epiteliaisLmina basal composio: Perlecano principal proteoglicano na lmina basal. Ligao cruzada dos componentes da MEC com as molculas da superfcie.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Matriz das camadas epiteliaisLmina basal composio: Sindecano proteoglicanos da superfcie celular. Ligam-se a colagnio e protenas multiadesivas da matriz (fibronectina) Liga-se a actina pelo domnio citoslico.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Matriz das camadas epiteliaisLmina basal composio: Integrina 64 um receptor da superfcie celular que se liga laminina.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Matriz das camadas epiteliaisLmina basal composio: Fibras de colagnio e proteoglicanos ligam a lmina basal ao tecido conjuntivo adjacente. Ex: Colagnio tipo VII na pele.

Lmina basal + camada contendo colagnio = Membrana basal.

MATRIZ EXTRACELULAR Composio e estrutura Matriz dos tecidos no epiteliaisGrande parte do volume de tecidos conjuntivos com tendes, osso e cartilagem devido matriz extracelular. Composio: Fibras proteicas insolveis colagnio Protenas multiaderentes fibronectinas Proteoglicanos Hialurano

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula matrizIntegrinas Principais receptores de superfcie responsveis pela ligao entre as clulas e a matriz. Integrinas Famlia de protenas transmembranares 2 subunidades e . + de 24 integrinas diferentes ( combinao de 18 subunidades e 8 diferentes). liga-se a sequncias curtas de aa presentes no colagnio, fibronectina e laminina. Ex: Arg Gly Asp

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula matrizIntegrinas Serve de ancoramento no citoesqueleto o que confere estabilidade s junes clula matriz. Integrinas participam nas: Adeses focais Hemidesmossomas

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula matrizIntegrinas Adeses focais

O domnio citoplasmtico da subunidade liga-se actina, talina e vinculina.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula matrizIntegrinas Adeses focais As adeses focais desenvolvem-se a a partir de pequenos clusters de integrinas designados como complexos focais. Ocorre recrutamento sequencial de talina, vinculina e actina. As ligaes iniciais actina recrutam formina que inicia a ligao. A formao de novas adeses focais na frente de avano da clula leva perda de tenso nas velhas - inactivao da ligao da integrina matriz deslocamento da clula.

Integrina muda a conformao de estado activo e inactivo ( os grupos da cabea com capacidade de ligao est virado para a membrana). Sinais citoslicos alteram a conformao da cabea da integrina.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula matrizIntegrinas Hemidesmossomas As integrinas 64 interagem atravs da plectina e BP230 com os filamentos intermedirios e no com a actina. A plectina mantm-se ancorada na membrana por ligao protena transmembranar BP180. Confere estabilidade ao hemidesmossoma.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula matrizIntegrinas Hemidesmossomas A integrina 64 liga-se a laminina, ligando as clulas lmina basal. A protena BP180 confere estabilidade ao hemidesmossoma.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaProcesso selectivo no qual as clulas aderem entre si. Mediadas por molculas de adeso celular (CAMs): 4 grupos Selectinas Integrinas Caderinas Superfamlia das imunoglobulinas

As adeses celulares mediadas por selectinas, integrinas e caderinas dependem de ies de clcio, magnsio e mangansio.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaSelectinas interaces entre leuccitos e clulas endoteliais e plaquetas. 3 tipos: L selectina (leuccitos) E selectina (cl endoteliais) P selectina (plaquetas)

Reconhecem carbohidratos na superfcie celular, permitindo a adeso inicial dos leuccitos s cl endoteliais, seguida da formao de ligaes mais estveis ( integrinas dos leuccitos ligam-se a Igs expressas nas cl endoteliais). Os leuccitos insinuam-se ento na parede dos vasos.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaSelectinas interaces entre leuccitos e clulas endoteliais e plaquetas. 3 tipos: L selectina (leuccitos) E selectina (cl endoteliais) P selectina (plaquetas)

As ligaes ICAMs podem ser de tipo heteroflico (outras integrinas) ou homoflicas com molculas idnticas, as NCAMs (nerve cell adesion molecules)

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaCaderinas envolvidas na adeso selectiva de cl embrionrias, formao de sinapses especficas e mna manuteno de junes estveis. Grande famlia de protenas (mais de 100) que partilham domnio extracelular altamente conservado, o que permite interaces homoflicas.

Ex: E caderina (cl epiteliais); N caderinas (neurnios); P caderinas (placenta)

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaCaderinas H vrias sub-famlias. Caderinas clssicas Caderinas de desmossomas Caderinas tipo gordura 7 domnios transmembranares de caderinas

Ex: E caderina (cl epiteliais); N caderinas (neurnios); P caderinas (placenta)

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaProcesso selectivo no qual as clulas aderem entre si. Mediadas por molculas de adeso celular (CAMs): 4 grupos Selectinas Integrinas Caderinas Superfamlia das imunoglobulinas

As adeses celulares mediadas por selectinas, integrinas e caderinas dependem de ies de clcio, magnsio e mangansio. Papel na adeso celular, sinalizao celular e diferenciao de tecidos.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaInteraces entre CAMs: Homoflicas entre molculas do mesmo tipo. Heteroflicas entre molculas de tipos diferentes.

As CAMs esto distribuidas ao longo das regies da membrana que contacta com outras clulas, agrupadas nas junes celulares. As adeses entre clulas podem ser firmes e permanentes neurnios na medula e hepatcitos fracas e transitrias clulas do sistema imunitrio

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaInteraces entre CAMs: 1 - Interaces laterais ou cis. CAMs de uma clula associam-se bilateralmente pelos domnios citoslicos, extracelulares ou ambos formam dmeros ou oligmeros. 2 - Interaces intercelulares ou trans. Os oligmeros de CAMs ligam-se s CAMs de clulas adjacentes. As interaces trans induzem mais interaces cis.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaInteraces entre CAMs variveis que determinam a adeso entre clulas: Afinidade de ligao entre CAMs (propriedades termodinmicas) Taxas de associao e dissociao de cada clula (propriedades cinticas) Estado activo / inactivo das CAMs Foras externas Fluxo turbulento ou laminar (propriedades mecnicas)

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaCaderinas Caderinas E e P medeiam ligaes homoflicas. A adesividade depende do clcio extracelular. Trs domnios A adeso pelas caderinas requer interaes cis e trans.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaClulas epiteliais So polarizadas. Membrana organizada em: Polo apical Polo basal contacta com a lmina basal Superfcie lateral As superfcies basal e lateral podem ser similares superfcie basolateral.

Clulas endoteliais superfcie luminal e adluminal.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaAs interaces clula clula mediada por selectinas, integrinas e Igs so transitrias e nestas o citoesqueleto das duas clulas no estabelecem ligaes. As junes estveis envolvem o citoesqueleto das duas culas e incluem: Junes aderentes Desmossomas Junes oclusivas / ocludentes junes tipo fenda / comunicantes

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaDesmossomas e junes aderentes Manuteno das clulas nos tecidos 3 partes protenas CAMs protenas adaptadoras - ligao das CAMs ao citoesqueleto e molculas de sianalizao filamentos do citoesqueleto

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes aderentes Ligam a membrana lateral de clulas epiteliais adjacentes Prximo da superfcie apical, abaixo das junes olusivas Juntamente com a rede de actina funcionam como um cabo de tenso que envolve a clula, controlando a forma e movimentos

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes comunicantes Permitem a rpida difuso de pequenas molculas e gua entre o citoplasma de clulas adjacentes. Presentes sobretudo em clulas epiteliais.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes aderentes O domnio C terminal de caderinas esto ligados actina do citoesqueleto por protenas adaptadoras. Cateninas e ligam actina A catenina liga-se directamente caderina. A catenina liga-se e actina e vinculina Cateninas e p120 so protenas de sinalizao celular. A p120 confere estabilidade. A nectina 2 protena de adeso presente na juno aderente, membro da famlia de Igs. Tambm se ligam a actina. As nectinas so responsveis pelo recrutamento das caderinas para a juno.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaDesmossomas Permitem a ligao a filamentos intermedirios do citoesqueleto de clulas vizinhas. Desmoglena e desmocolina caderinas transmembranares que se ligam por interaces heteroflicas na juno. Placofilina e Placoglobina Ligam-se na cauda citoslica e permitem a ligao protena de ligao a filamentos intermedirios Desmoplaquina. A fora de ligao dos desmossomas conferida pelos filamentos intermedirios e mltiplas interaces entre placoglobina, placofilina e desmoplaquina.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaDesmossomas Caderinas desmossmicas Desmoglena Desmocolina Os domnios citoslicos interagem com placofilinas e formam uma placa citoplasmtica espessa.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes oclusivas / ocludentes / tight junctions Funes: Criam barreiras, por selagem de espaos, ao movimento de ies e molculas Criam barreiras difuso de lipidos e protenas de membrana separando os domnios apical do basolateral. Sistemas de transporte espcializados nos domnios apicas e basolateral controlam o trfego de molculas entre os compartimentos.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes oclusivas / ocludentes / tight junctions Muito oclusivas mas pouca fora de adeso. Esto frequentemente associadas a junes aderentes e desmossomas. Permitem grande aproximao entre as clulas, sem fuso membranar.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes oclusivas / ocludentes / tight junctions Rede / cintures de interaes de protenas transmembranares contnua por toda a circunferncia da clula. Esto em contacto com redes idnticas de clulas vizinhas.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes oclusivas / ocludentes / tight junctions Linhas de partculas proteicas com 3-4nm de dimetro. 3 protenas transmembranares que se ligam a protenas idnticas na outra clula Ocludina Claudina JAM molcula de adeso funcional

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes oclusivas / ocludentes / tight junctions Ligam-se a protenas da zonula occludens que se liga a actina. Ligam-se a protenas sinalizadoras. As nectinas podem estar presentes recrutam as claudinas iniciando a formao da juno. Importncia do clcio Diminuio do clcio diminuio das junes oclusivas Concentrao adequada formao de junes oclusivas

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes comunicantes / Gap junctions Funes: Permitem a coordenao de actividades metablicas e respostas elctricas entre clulas Permitem passagem de molculas de sinalizao (AMPc) Canais abertos que permitem a difuso de ies e molculas pequenas (< 1000Da). Previnem a passagem de protenas e cidos nucleicos.

Presentes em clulas epiteliais, endoteliais, fgado e msculo cardaco.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes comunicantes / Gap junctions Conexo constitudo por 6 protenas transmembranares (conexinas) que forma um cilindro com um poro aquoso no centro. O conexo de uma clula liga-se ao de outra clula.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaJunes comunicantes / Gap junctions Diferentes conexinas diferentes conexes e junes com propriedades distintas.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clulaIntegrinas e controle celular A ligao de integrinas MEC estimula a FAK e src (protena tirosian cinase) com activao de fosfolipas C, PI3K e via Ras/Raf/ERK. Sinais das integrinas e de receptores de factores de crescimento induzem alterraes nos movimentos e forma celular por remodelao do citoesqueleto de actina. So mediadas por membros da subfamlia de protena Rho e d eproteinas de ligao do GTP (Rho, Rac, cdc42). Sinalizao de fora para dentro influencia o citoesqueleto e sinalizao celular. Sinalizao de dentro para fora as alteraes do citoesqueleto e das integrinas alteram as interaces clula-clula e clula-matriz.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces clula clula

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces aderentes e clulas no epiteliaisAs interaes aderentes entre clulas epiteliais so estveis e podem durar toda a vida das clulas ou at que as clulas sofram diferenciao e se tornem clulas mesenquimatosas, a transio entre clulas mesenquimatosas e epiteliais.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces aderentes e clulas no epiteliaisEstruturas de adeso contendo integrinas Adeses focais, contactos focais, complexos focais, adeses fibrilhares, adeses 3D e circulares (podossomas) Integrinas que ligam fibronectina (51) Integrinas que ligam laminina (11, 21 e 64) Contm domnios de ligao a colagnio e molculas de adeso celular da famlia de Igs ICAM e VCAM.Integrina 11 21 41 51 L2 M2 IIb3 64 Distribuio Muitos tipos celulares Muitos tipos celulares Clulas hematopoiticas Fibroblastos Linfcitos T Moncitos Plaquetas Clulas epiteliais Ligantes Colagnio e Lamininas Colagnio e Lamininas Fibronectina e VCAM Fibronectina ICAM-1 e ICAM-2 Protenas sricas e ICAM-1 Fibronectina e protenas sricas Laminina

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces aderentes e clulas no epiteliaisEstruturas de adeso contendo integrinas As clulas podem controlar a fora das interaces regulando a actividade da integina, do ligante ou a sua expresso. Integrinas duas conformaes activa (alta afinidade) e inactiva Na forma inactiva a integrina est dobrada Ligaes ao ligando tornam-na activa e levam a interaces nos domnios citoslicos que podem activar vias de sinalizao.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces aderentes e clulas no epiteliaisAdeses mediadas por CAMs da famlia das Igs (IgCAMs) NCAMs neurais ICAMs CAMs intracelulares JAMs molculas de adeso de junes junes oclusivas NCAMs importantes no tecido nervoso adeses celulares controle de diferenciao celular

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces aderentes e clulas no epiteliaisMovimento de leuccitos para os tecidos Depende de sequncia precisa de diversas interaces adesivas Mediadas por Selectinas (famlia das CAMs) Selectina P cl endoteliais As selectinas tm domnio lecitina dependente de clcio na extremidade extracelular reconhece glicoprotenas e glicolipidos.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces aderentes e clulas no epiteliaisMovimento de leuccitos para os tecidos Depende de sequncia precisa de diversas interaces adesivas 1 - Citocinas activam as clulas endoteliais a selectina P liga-se de forma fraca ao leuccito. Devido ao fluxo sanguneo os leuccitos rolam e desaceleram na superfcie da clula endotelial.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces aderentes e clulas no epiteliaisMovimento de leuccitos para os tecidos Depende de sequncia precisa de diversas interaces adesivas 2 - Citocinas e PAF (factor activador de plaquetas) activam integrinas contendo 2 dos leuccitos. As integrinas ligam-se a ICAM-1 e ICAM-2. As fortes ligaes com as ICAMs no dependem de clcio e levam interrupo do rolamento. As clulas passam entre as clulas endoteliais.

CAMs diferentes em leuccitos diferentes permitem distribuio tecidular diferente para os leuccitos.

MATRIZ EXTRACELULAR Interaces aderentes e clulas no epiteliaisJunes tipo fenda - Conexinas Exemplos: Alguns neurnios transmisso de sinais elctricos 1000xs mais rpida. Clulas musculares cardacas Ondas peristlticas do intestino e passagem de clcio e AMPc entre as clulas musculares.

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularAlteraes da quantidade / qualidade da MEC Congnitas Adquiridas (maioria)

Hialina no substncia mas siom um adjectivo envidraado/brilhante Fibrina Colagnio Membrana basal GAGs Amiloide

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia do colagnio Defeitos congnitos Alteraes dos genes que codificam o colagnio Alteraes de enzimas que participam nos mecanismos pstranslaccionais Orgos mais afectados os que dependem mais do colagnio Osso, ligamentos, articulaes, pele, grandes artrias, vlvula mitral e olho. Fibras de colagnio mais finas ou espessas ou mais irregulares. Exemplos: Sndrome de Marfan Sndrome de Ehler-Danlos Osteognese imperfeita

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia do colagnio Defeitos congnitos Osteognese imperfeita Mutao num dos 2 genes de protocolagnio ( cerca de 70 mutaes) Casos severos morte in tero. Deformaes de ossos longos Esclera azulada semitransparente Dentes opalescentes

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia do colagnio Defeitos congnitos Ehler-Danlos Mutaes de genes de enzimas que processam o colagnio tipo I e III Articulaes laxas Pele fina e hiperextensvel Rotura da aorta Rotura de vsceras ocas intestino.

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia do colagnio Defeitos congnitos Dermatosparaxis Defeito na montagem extracelular por ausncia de remoo dos polipeptdeos terminais. Animais com pele frgil. Heterozigticos carne mais tenra.

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia do colagnio Defeitos adquiridos Exemplo: Escorbuto Deficit de vitamina C. Defeito de hidroxilao nos fibroblastos de resduos de prolina e lisina com diminuio das ligaes cruzadas. Fragilidade de MB microvasculares hemorragias Menor durao de vida do colagnio dos ligamentos periodontais queda de dentes e hemorragias gengivais.

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia do colagnio Defeitos adquiridos Outros exemplos Dficit de cobre deformaes e fragilidade sseas. Colagenases produzidas por bactrias, fibroblastos da crnea e clulas inflamatrias ostoartrite e doenas da crnea. Calcificao cristais de apatite ocorre com o envelhecimento Encurtamento pelo calor forma-se uma gelatina Epidermlise bolhosa bolhas com colagenase acima e abaixo da MB por dficit de colagnio VII ligao da derme MB. Alcaptonria deficit de oxidase de cido homogentsico (metabolismo de fenilalanina e tirosina) acumula-se urina escura e pigmentao do colagnio que sofre quebras.

Epidermlise bolhosa

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia da elastina Defeitos congnitos Sndrome de Marfan alteraes de genes de fibrilina (glicoprotena associada a elastina) (cromossomas 5 e 15) 1/10000 Elevada estatura Aracnodactilia Deformaes da coluna Insuficincia mitral Descolamento do cristalino Risco: Morte sbita por rotura da aorta

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia da elastina Defeitos congnitos Cutis laxa Poucas fibras elsticas Pele laxa Hrnias Luxao da anca Ureteres dilatados Enfisema Defeitos da aorta

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia da elastina Defeitos adquiridos Envelhecimento Aumento de ligaes cruzadas, aumento de clcio e cristais de apatite. Elastose solar Acumulao de fibras de elastina finas, anormais. Digesto por enzimas Elastase neutrfilos, macrfagos e bactrias (closridium histolyticum e pseudomonas) Enfisema desequilbrio entre elastase e antielastase (1 antitripsina) rotura de septos inter-alveolares.

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia da membrana basal Espessamento da MB estimulao crnica de cl epiteliais e endoteliais. Diabetes Hiperglicmia ligaes cruzadas entre protenas produo de AGE (produtos terminais da glicosilao avanada) Interfere com a formao da MB Reduz susceptibilidade digesto enzimtica Aprisiona protenas do plasma Liga-se a receptores de macrfagos - TNF e IL-1 Aumenta a sntese de matriz Hipertrofia/hiperplasia de cl endoteliais Alt procoagulantes na superfcie das cl endoteliais Sndrome de Goodpasture doena auto-imune. Acs anti-MB glomrulos renais e dos capilares pulmonares.

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularPatologia de proteoglicanos Artrites degenerativas diminuio de proteoglicanos na cartilagem. Mixedema Acumulao de proteoglicanos (cido hialurnico) por reduo da degradao. Hipotiroidismo. Face de lua cheia, pele espessa e fria, edema da lngua.

MATRIZ EXTRACELULAR Patologia da matriz extracelularAmiloidose - Substncia proteincia patolgica , depositada entre as clulas de tecidose rgos. Extracelular, hialina , eosinfila e amorfa.

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstases A cascata metasttica pode ser dividida em duas fases: Invaso da matriz Disseminao vascular e implantao das clulas tumorais

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstases As clulas tumorais separam-se entre si. Diminuio de expresso de E-caderinas C. lobular da mama, carcinomas gstricos e adenocarcinomas do intestino. Mutaes de genes de catenina.

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstases As clulas tumorais exprimem receptores de laminina e fibronectina e colagnio. Aumento do n de receptores. Receptores distribudos por toda a superfcie. Receptores com alta afinidade.

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstases As clulas tumorais secretam ou induzem as clulas do hospedeiro (fibroblastos e leuccitos) a secretar proteinases. A actividade de proteinases controlada por anti-proteinases.Classes de proteinases conhecidas: Serinoproteinases Asparticoproteinases Cistenoproteinases Metaloproteinases (MMP) Inibidores - TMP-1, TMP-2, TMP-3, TMP-4

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstasesMetaloproteinases (MMP) Capazes de degradar todos os tipos de protenas da matriz extracelular e membrana basal Clivar receptores celulares de superfcie Libertar ligandos apoptticos In/activao de quimiocinas Proliferao Migrao (adeso / disperso) Diferenciao Angiognese Regulao por: expresso gnica induzida por factores de crescimento, clula-clula e clula-matriz activao da pr-enzima inactivao da enzima activa, por tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMPs)

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstasesMetaloproteinases (MMP)

Participam em processos fisiolgicos:Cicatrizao reabsoro ssea involuo mamria gravidez e parto

Associaes patolgicas:doena periodontal alteraes hematolgicas doenas cardiovasculares artrite reumatide esclerose mltipla Cancrodegradao das protenas da MEC promoo da motilidade e solubilizao de factores de crescimento ligados MEC promoo da angiognese apoptose

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstasesMetaloproteinases (MMP) Colagenases (MMP1, MMP8 e MMP13) Gelatinases (MMP2 e MMP9) Estromalisinas (MMP3, MMP7, MMP10, MMP11 e MMP26) Metaloprotenas de membrana (MMP14, MMP15, MMP16, MMP17, MMP24 e MMP25, tambm conhecidas como MT1-MMP a MT6-MMP, respectivamente)

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstasesAs clulas tumorais migram atravs da matriz. Factores de motilidade Derivados das clulas tumorais Factores de motilidade autcrinos , timosina15 e factor de crescimento de hepatcitos Produtos de degradao da matriz

MATRIZ EXTRACELULAR Neoplasias e matriz Mecanismos de invaso e metstasesNos vasos sanguneos as clulas tumorais aderem entre si em grupos. So recobertas por agregados de plaquetas. Aumenta a sobrevida das clulas tumorais em circulao e facilita a sua implantao Participam: Integrinas Receptores de laminina CD44 molcula de adeso expressa em linfcitos T normais.

MATRIZ EXTRACELULAR ConclusesA matriz extracelular constituda por macromolculas extracelulares em contacto ntimo com a clula. As diferenas entre a MEC de diversos tecidos reside em variaes qualitativas e quantitativas das molculas que as constituem. As clulas estabelecem interaces dinmicas com a MEC nas quais as integrinas desempenham papel importante. As interaces clula-clula so mediadas por molculas de adeso celular (CAMs) que incluem a famlia de selectinas, integrinas, caderinas e a superfamlia de imunoglobulinas. As junes celulares incluem as junes desmossomas e junes comunicantes. aderentes, oclusivas/ocludentes,

MATRIZ EXTRACELULAR ConclusesAs patologias que afectam a MEC podem ser de natureza congnita ou adquirida e afectam os distintos constituintes da mesma. Os mecanismos de invaso e metastizao das neoplasias depende da perda de adeso celular, da capacidade de ligao matriz, da capacidade de remodelao /degradao dos componentes da matriz bem como da capacidade de locomoo. A MEC desempenha por conseguinte mltiplas funes como: Funo mecnica / de suporte Contribui para a integridade dos tecidos, do rgo e organismo. Transferncia de sinais do meio extracelular para o intracelular e vice-versa Reservatrio de molculas de sinalizao celular que controlam o crescimento e diferenciao Fornece meio atravs da qual as clulas podem mover-se Interaces clula-clula (adeso, proliferao e migrao) Processos cicatrizao de ferimentos Invaso tumoral e metstases..

PATOLOGIA MOLECULAR EM MEDICINA CURSO I

MATRIZ EXTRACELULAR

Vitor Sousa IAP FMUC SAP HUC