کلاژن و الیاف الاستیک
جزء فیبری ماتریکس خارج سلولی عمدتاً از دو سیستم پروتئینی با نقشهای مکانیکی مکمل ساخته شده است. الیاف کلاژن استحکام کششی و مقاومت در برابر کشش را فراهم میکنند، در حالی که الیاف الاستیک به بافتها اجازه کشش و بازگشت به حالت اولیه را میدهند. مقادیر نسبی و آرایش آنها، به همراه شبکه ظریف کلاژن رتیکولار، بخش عمدهای از ویژگی مکانیکی هر بافت همبند را تشکیل میدهد.
Definition
کلاژن و الیاف الاستیک دو سیستم فیبری اصلی ماتریکس خارج سلولی هستند: کلاژن خانوادهای از پروتئینهای سهمارپیچ است که به فیبریلها و الیاف مونتاژ میشوند و استحکام کششی ایجاد میکنند، و الیاف الاستیک شامل الاستین متصل عرضی است که روی داربستی از میکروفیبریلهای فیبریلین رسوب میکند و قابلیت کشش و بازگشت به حالت اولیه را فراهم میآورد.
Scope
این موضوع الیاف اصلی بافت همبند را پوشش میدهد: کلاژن (مولکول سهمارپیچ آن، مونتاژ فیبریل و فیبر، و زیرگروه رتیکولار)، و الیاف الاستیک (الاستین و میکروفیبریلهای فیبریلین که الاستین روی آنها رسوب میکند). این موضوع بر ساختار و مونتاژ تمرکز دارد؛ ماتریکس گستردهتر و ماده زمینهای آن در موضوع ترکیب ماتریکس خارج سلولی مورد بررسی قرار میگیرد. این یک مرجع ساختاری است، نه راهنمای بالینی.
Core questions
- مولکول کلاژن چگونه ساخته میشود و چگونه به فیبریلها و الیاف مونتاژ میگردد؟
- چه چیزی الیاف الاستیک را از کلاژن در ساختار و رفتار مکانیکی متمایز میکند؟
- الیاف رتیکولار چه ارتباطی با الیاف کلاژن معمولی دارند؟
Key concepts
- مولکول کلاژن سهمارپیچ (تکرار Gly-X-Y)
- کلاژنهای فیبریلساز (انواع I، II، III) و مونتاژ فیبریل
- تغییر پساترجمهای و اتصال عرضی
- الیاف رتیکولار (شبکه کلاژن نوع III)
- الاستین و بازگشت الاستیک
- میکروفیبریلهای فیبریلین به عنوان داربست الاستین
Mechanisms
واحد اصلی کلاژن، مولکولی متشکل از سه زنجیره پلیپپتیدی آلفا است که به صورت یک مارپیچ سهگانه در هم پیچیدهاند. این ساختار با توالی تکراری Gly-X-Y امکانپذیر میشود که در آن گلیسین هر موقعیت سوم را اشغال میکند و پرولین و هیدروکسیپرولین رایج هستند. پس از ترشح، کلاژنهای فیبریلساز (مانند انواع I، II و III) به فیبریلهای نواری مونتاژ میشوند که به الیاف تبدیل میگردند؛ پیوندهای عرضی کووالانسی، که پس از تغییر شکل باقیماندههای لیزین و هیدروکسیلیزین تشکیل میشوند، مونتاژ را تثبیت کرده و استحکام آن را تعیین میکنند. الیاف رتیکولار یک شبکه ظریف و منشعب عمدتاً از کلاژن نوع III هستند که از اندامها و بافتهای سلولی حمایت میکنند. الیاف الاستیک به گونهای متفاوت عمل میکنند: الاستین متصل عرضی یک هسته بیشکل را تشکیل میدهد که میتواند مانند لاستیک کشیده شده و به حالت اولیه بازگردد، و این هسته روی داربستی از میکروفیبریلهای غنی از فیبریلین رسوب میکند که فیبر را سازماندهی کرده و برای مونتاژ صحیح آن ضروری است.
Clinical relevance
یکپارچگی کلاژن و الیاف الاستیک تعیین میکند که چگونه پوست، تاندون، دیواره رگها و سایر بافتها در برابر نیرو مقاومت کرده و شکل خود را بازیابی میکنند، بنابراین حقایق ساختاری در اینجا مبنایی برای درک اختلالات ارثی و اکتسابی این الیاف را تشکیل میدهند. این توضیحات در مورد زیستشناسی طبیعی الیاف است و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی در علوم بهداشتی نیست.
History
کلاژن از اولین پروتئینهایی بود که ساختار آن در سطح مولکولی درک شد، با مارپیچ سهگانه که در اواسط قرن بیستم تثبیت شد و خانواده بزرگتر کلاژن با زیستشناسی مولکولی بعدی شناسایی گردید. الیاف الاستیک در ابتدا با رنگآمیزی و رفتار الاستیک خود تعریف شدند؛ کارهای بعدی الاستین را به عنوان هسته بازگشتکننده و میکروفیبریلهای فیبریلین را به عنوان داربستی که الاستین روی آن قرار میگیرد، شناسایی کردند و چگونگی مونتاژ فیبر دو جزئی را روشن ساختند.
Related topics
Seminal works
- shoulders-2009
- ricard-blum-2011
- wagenseil-2007
Frequently asked questions
- تفاوت بین الیاف کلاژن و الیاف الاستیک چیست؟
- الیاف کلاژن قوی هستند و در برابر کشش مقاومت میکنند و به بافتها استحکام کششی میدهند، در حالی که الیاف الاستیک میتوانند کشیده شوند و سپس به حالت اولیه بازگردند و به بافتهایی مانند پوست و شریانها اجازه میدهند پس از تغییر شکل به شکل اولیه خود بازگردند.
- آیا الیاف رتیکولار نوع جداگانهای از الیاف هستند؟
- خیر. الیاف رتیکولار عمدتاً از کلاژن نوع III ساخته شدهاند؛ آنها یک شبکه کلاژنی ظریف و منشعب هستند که یک چارچوب حمایتی ظریف را فراهم میکنند، از نظر ظاهری متمایز اما از نظر شیمیایی نوعی کلاژن هستند.