Composición de la Matriz Extracelular

La matriz extracelular (MEC) es la red no celular que rodea las células del tejido conectivo y la mayoría de los demás tejidos. Consta de dos componentes principales: proteínas fibrosas que confieren a la matriz sus propiedades mecánicas y una sustancia fundamental hidratada de proteoglicanos y glicoproteínas que rellena el espacio restante. Conjuntamente, estos determinan la resistencia, la resiliencia y la forma en que las moléculas se difunden a través de ella, lo que convierte a la composición en la variable central detrás de la diversidad de los tejidos conectivos.

Definition

La matriz extracelular es la red de macromoléculas secretadas que ocupa el espacio entre las células, compuesta por proteínas fibrosas (notablemente colágenos y elastina), proteoglicanos y glicosaminoglicanos que forman una sustancia fundamental hidratada, y glicoproteínas adhesivas como la fibronectina y la laminina que median la unión célula-matriz.

Scope

Este tema describe de qué está compuesta la matriz extracelular —las proteínas fibrosas, la sustancia fundamental de proteoglicanos y glicosaminoglicanos, y las glicoproteínas adhesivas que unen las células a la matriz— y cómo se organizan y renuevan estos componentes. El tratamiento detallado de los tipos de fibras individuales se aborda en el tema de las fibras de colágeno y elásticas. Es una referencia estructural, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cuáles son las principales clases moleculares que componen la matriz extracelular?
• ¿En qué se diferencia la sustancia fundamental del componente fibroso en estructura y función?
• ¿Cómo se sintetiza, remodela y degrada continuamente la matriz?

Key concepts

• Proteínas fibrosas (colágenos, elastina)
• Sustancia fundamental
• Proteoglicanos y glicosaminoglicanos (GAGs)
• Hidratación y la propiedad de hinchamiento/unión al agua
• Glicoproteínas adhesivas (fibronectina, laminina)
• Metaloproteinasas de la matriz y remodelación
• Matrisoma (el inventario completo de moléculas de la matriz)

Mechanisms

La matriz se construye a partir de moléculas que las células secretan al espacio circundante. Las proteínas fibrosas —principalmente los colágenos, con elastina donde se necesita elasticidad— proporcionan resistencia a la tracción y elasticidad. El espacio entre las fibras está ocupado por la sustancia fundamental, un gel de proteoglicanos (proteínas centrales que portan largas cadenas de glicosaminoglicanos altamente cargadas negativamente, como el hialuronano, el condroitín sulfato y el heparán sulfato). Las cargas negativas fijas atraen agua y cationes, por lo que la sustancia fundamental está fuertemente hidratada y resiste la compresión, al tiempo que permite la difusión de nutrientes, gases y moléculas de señalización. Las glicoproteínas adhesivas como la fibronectina y la laminina unen las células a la matriz al unirse tanto a los componentes de la matriz como a las integrinas de la superficie celular, integrando señales mecánicas y químicas. La matriz no es estática: se sintetiza y degrada continuamente, y enzimas como las metaloproteinasas de la matriz la remodelan durante el crecimiento, la reparación y el recambio.

Clinical relevance

La composición de la matriz determina cómo los tejidos soportan cargas, transmiten señales y se remodelan durante la reparación, por lo que la alteración de la MEC es un tema recurrente en la fibrosis, la cicatrización de heridas y el envejecimiento tisular. El inventario normal de fibras, proteoglicanos y glicoproteínas adhesivas aquí descrito es el punto de referencia para interpretar dichos cambios en las ciencias de la salud. Esta entrada es descriptiva y no constituye una base para el diagnóstico o tratamiento.

History

Los histólogos describieron durante mucho tiempo la 'sustancia fundamental' del tejido conectivo antes de que se conociera su química. La bioquímica del siglo XX identificó los proteoglicanos y glicosaminoglicanos responsables de su comportamiento hidratado y similar a un gel, y las glicoproteínas adhesivas como la fibronectina que anclan las células. Más recientemente, la matriz ha sido catalogada de forma exhaustiva como el matrisoma, un inventario de los varios cientos de proteínas que constituyen o se asocian con la matriz extracelular.

Seminal works

• frantz-2010
• hynes-2011
• theocharis-2016

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre la sustancia fundamental y las fibras de la matriz?

Las fibras (colágeno, elásticas) son proteínas estructurales insolubles que confieren a la matriz resistencia y resiliencia, mientras que la sustancia fundamental es el gel hidratado de proteoglicanos y glicoproteínas que rellena el espacio entre las fibras y las células y a través del cual se difunden las sustancias.

¿Por qué la sustancia fundamental retiene tanta agua?

Sus cadenas de glicosaminoglicanos portan muchas cargas negativas fijas que atraen cationes y, con ellos, agua, produciendo un gel hidratado que resiste la compresión y permite la difusión de nutrientes y señales.