ترکیب ماتریکس خارج سلولی
ماتریکس خارج سلولی (ECM) شبکه غیرسلولی است که سلولهای بافت همبند و بیشتر بافتهای دیگر را احاطه کرده است. این ماتریکس دو جزء اصلی دارد: پروتئینهای رشتهای که خواص مکانیکی را به ماتریکس میدهند و ماده زمینهای آبدار متشکل از پروتئوگلیکانها و گلیکوپروتئینها که فضای باقیمانده را پر میکنند. این اجزا در کنار هم، استحکام، انعطافپذیری و نحوه انتشار مولکولها در ماتریکس را تعیین میکنند و ترکیب آن را به متغیر اصلی در تنوع بافتهای همبند تبدیل مینمایند.
Definition
ماتریکس خارج سلولی شبکهای از ماکرومولکولهای ترشحشده است که فضای بین سلولها را اشغال میکند و شامل پروتئینهای رشتهای (بهویژه کلاژنها و الاستین)، پروتئوگلیکانها و گلیکوزآمینوگلیکانها که یک ماده زمینهای آبدار را تشکیل میدهند، و گلیکوپروتئینهای چسبنده مانند فیبرونکتین و لامینین است که واسطه اتصال سلول به ماتریکس هستند.
Scope
این موضوع به بررسی اجزای تشکیلدهنده ماتریکس خارج سلولی — پروتئینهای رشتهای، ماده زمینهای متشکل از پروتئوگلیکانها و گلیکوزآمینوگلیکانها، و گلیکوپروتئینهای چسبنده که سلولها را به ماتریکس متصل میکنند — و نحوه سازماندهی و بازسازی این اجزا میپردازد. بررسی دقیق انواع فیبرهای منفرد به موضوع کلاژن و فیبرهای الاستیک موکول میشود. این یک مرجع ساختاری است، نه راهنمای بالینی.
Core questions
- دستههای مولکولی اصلی که ماتریکس خارج سلولی را تشکیل میدهند کدامند؟
- ماده زمینهای از نظر ساختار و عملکرد چه تفاوتی با جزء رشتهای دارد؟
- ماتریکس چگونه به طور مداوم سنتز، بازسازی و تخریب میشود؟
Key concepts
- پروتئینهای رشتهای (کلاژنها، الاستین)
- ماده زمینهای
- پروتئوگلیکانها و گلیکوزآمینوگلیکانها (GAGs)
- آبرسانی و خاصیت تورم/اتصال به آب
- گلیکوپروتئینهای چسبنده (فیبرونکتین، لامینین)
- متالوپروتئینازهای ماتریکس و بازسازی
- ماتریسوم (فهرست کامل مولکولهای ماتریکس)
Mechanisms
ماتریکس از مولکولهایی ساخته شده است که سلولها به فضای اطراف ترشح میکنند. پروتئینهای رشتهای — عمدتاً کلاژنها، و الاستین در جایی که نیاز به بازگشتپذیری است — استحکام کششی و خاصیت ارتجاعی را فراهم میکنند. فضای بین فیبرها را ماده زمینهای پر میکند، که ژلی از پروتئوگلیکانها (پروتئینهای مرکزی حاوی زنجیرههای بلند و بسیار منفی گلیکوزآمینوگلیکان مانند هیالورونان، کندرویتین سولفات و هپاران سولفات) است. بارهای منفی ثابت، آب و کاتیونها را جذب میکنند، بنابراین ماده زمینهای به شدت آبدار است و در برابر فشردهسازی مقاومت میکند، در حالی که امکان انتشار مواد مغذی، گازها و مولکولهای سیگنالدهنده را فراهم میآورد. گلیکوپروتئینهای چسبنده مانند فیبرونکتین و لامینین با اتصال به اجزای ماتریکس و اینتگرینهای سطح سلول، سلولها را به ماتریکس متصل میکنند و سیگنالهای مکانیکی و شیمیایی را یکپارچه میسازند. ماتریکس ثابت نیست: به طور مداوم سنتز و تخریب میشود، و آنزیمهایی مانند متالوپروتئینازهای ماتریکس آن را در طول رشد، ترمیم و بازسازی تغییر شکل میدهند.
Clinical relevance
ترکیب ماتریکس شکلدهنده نحوه تحمل بار، انتقال سیگنالها و بازسازی بافتها در طول ترمیم است، بنابراین تغییرات در ECM یک موضوع تکراری در فیبروز، بهبود زخم و پیری بافت است. فهرست طبیعی فیبرها، پروتئوگلیکانها و گلیکوپروتئینهای چسبنده که در اینجا توضیح داده شده است، نقطه مرجعی برای تفسیر چنین تغییراتی در علوم بهداشتی است. این مدخل توصیفی است و مبنایی برای تشخیص یا درمان نیست.
History
هیستولوژیستها مدتها قبل از اینکه شیمی آن شناخته شود، «ماده زمینهای» بافت همبند را توصیف میکردند. بیوشیمی قرن بیستم پروتئوگلیکانها و گلیکوزآمینوگلیکانهای مسئول رفتار آبدار و ژلمانند آن و گلیکوپروتئینهای چسبنده مانند فیبرونکتین را که سلولها را لنگر میاندازند، شناسایی کرد. اخیراً ماتریکس به طور جامع به عنوان ماتریسوم (matrisome) طبقهبندی شده است، که فهرستی از چند صد پروتئین است که ماتریکس خارج سلولی را تشکیل میدهند یا با آن مرتبط هستند.
Related topics
Seminal works
- frantz-2010
- hynes-2011
- theocharis-2016
Frequently asked questions
- تفاوت بین ماده زمینهای و فیبرهای ماتریکس چیست؟
- فیبرها (کلاژن، الاستیک) پروتئینهای ساختاری نامحلول هستند که به ماتریکس استحکام و انعطافپذیری میدهند، در حالی که ماده زمینهای ژل آبدار پروتئوگلیکانها و گلیکوپروتئینها است که فضای بین فیبرها و سلولها را پر میکند و مواد از طریق آن منتشر میشوند.
- چرا ماده زمینهای اینقدر آب نگه میدارد؟
- زنجیرههای گلیکوزآمینوگلیکان آن دارای بارهای منفی ثابت زیادی هستند که کاتیونها و به همراه آنها آب را جذب میکنند و یک ژل آبدار تولید میکنند که در برابر فشردهسازی مقاومت کرده و امکان انتشار مواد مغذی و سیگنالها را فراهم میآورد.