एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स की संरचना

एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स (ECM) एक गैर-कोशिकीय नेटवर्क है जो संयोजी ऊतक और अधिकांश अन्य ऊतकों की कोशिकाओं को घेरे रहता है। इसके दो व्यापक घटक होते हैं: रेशेदार प्रोटीन जो मैट्रिक्स को उसके यांत्रिक गुण प्रदान करते हैं, और प्रोटियोग्लाइकेन्स तथा ग्लाइकोप्रोटीन का एक हाइड्रेटेड ग्राउंड सब्सटेंस जो शेष स्थान को भरता है। ये मिलकर मैट्रिक्स की शक्ति, लचीलापन और अणुओं के इसमें से विसरित होने के तरीके को निर्धारित करते हैं, जिससे संयोजी ऊतकों की विविधता के पीछे संरचना केंद्रीय चर बन जाती है।

Definition

एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स कोशिकाओं के बीच के स्थान पर कब्जा करने वाले स्रावित मैक्रोमोलेक्यूल्स का नेटवर्क है, जिसमें रेशेदार प्रोटीन (विशेष रूप से कोलेजन और इलास्टिन), प्रोटियोग्लाइकेन्स और ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स शामिल हैं जो एक हाइड्रेटेड ग्राउंड सब्सटेंस बनाते हैं, और फाइब्रोनेक्टिन और लैमिनिन जैसे आसंजक ग्लाइकोप्रोटीन जो कोशिका-मैट्रिक्स लगाव को मध्यस्थ करते हैं।

Scope

यह विषय बताता है कि एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स किससे बना है — रेशेदार प्रोटीन, प्रोटियोग्लाइकेन्स और ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स का ग्राउंड सब्सटेंस, और आसंजक ग्लाइकोप्रोटीन जो कोशिकाओं को मैट्रिक्स से जोड़ते हैं — और ये घटक कैसे व्यवस्थित और परिवर्तित होते हैं। व्यक्तिगत फाइबर प्रकारों का विस्तृत विवरण कोलेजन-और-इलास्टिक-फाइबर विषय के लिए छोड़ दिया गया है। यह एक संरचनात्मक संदर्भ है, नैदानिक ​​मार्गदर्शन नहीं।

Core questions

• एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स बनाने वाले प्रमुख आणविक वर्ग क्या हैं?
• संरचना और कार्य में ग्राउंड सब्सटेंस रेशेदार घटक से कैसे भिन्न होता है?
• मैट्रिक्स को लगातार कैसे संश्लेषित, नया रूप दिया और अवक्रमित किया जाता है?

Key concepts

• रेशेदार प्रोटीन (कोलेजन, इलास्टिन)
• ग्राउंड सब्सटेंस
• प्रोटियोग्लाइकेन्स और ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स (GAGs)
• जलयोजन और सूजन/पानी-बांधने वाला गुण
• आसंजक ग्लाइकोप्रोटीन (फाइब्रोनेक्टिन, लैमिनिन)
• मैट्रिक्स मेटालोप्रोटीनेज और रीमॉडलिंग
• मैट्रिसोम (मैट्रिक्स अणुओं की पूरी सूची)

Mechanisms

मैट्रिक्स उन अणुओं से बनता है जिन्हें कोशिकाएं आसपास के स्थान में स्रावित करती हैं। रेशेदार प्रोटीन — मुख्य रूप से कोलेजन, और इलास्टिन जहाँ प्रत्यास्थता की आवश्यकता होती है — तन्य शक्ति और लोच प्रदान करते हैं। रेशों के बीच के स्थान को ग्राउंड सब्सटेंस भरता है, जो प्रोटियोग्लाइकेन्स (कोर प्रोटीन जिनमें हाइल्यूरोनन, कॉन्ड्रोइटिन सल्फेट और हेपरान सल्फेट जैसी लंबी, अत्यधिक नकारात्मक रूप से चार्ज की गई ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन श्रृंखलाएं होती हैं) का एक जेल होता है। निश्चित नकारात्मक आवेश पानी और धनायनों को आकर्षित करते हैं, इसलिए ग्राउंड सब्सटेंस अत्यधिक हाइड्रेटेड होता है और संपीड़न का प्रतिरोध करता है जबकि पोषक तत्वों, गैसों और सिग्नलिंग अणुओं के प्रसार की अनुमति देता है। फाइब्रोनेक्टिन और लैमिनिन जैसे आसंजक ग्लाइकोप्रोटीन मैट्रिक्स घटकों और कोशिका-सतह इंटीग्रिन दोनों को बांधकर कोशिकाओं को मैट्रिक्स से जोड़ते हैं, यांत्रिक और रासायनिक संकेतों को एकीकृत करते हैं। मैट्रिक्स स्थिर नहीं होता है: इसे लगातार संश्लेषित और अवक्रमित किया जाता है, जिसमें मैट्रिक्स मेटालोप्रोटीनेज जैसे एंजाइम वृद्धि, मरम्मत और परिवर्तन के दौरान इसे नया रूप देते हैं।

Clinical relevance

मैट्रिक्स की संरचना यह निर्धारित करती है कि ऊतक भार कैसे सहन करते हैं, संकेतों को कैसे प्रसारित करते हैं, और मरम्मत के दौरान कैसे नया रूप लेते हैं, इसलिए परिवर्तित ECM फाइब्रोसिस, घाव भरने और ऊतक की उम्र बढ़ने में एक आवर्ती विषय है। यहां वर्णित रेशों, प्रोटियोग्लाइकेन्स और आसंजक ग्लाइकोप्रोटीन की सामान्य सूची स्वास्थ्य विज्ञान में ऐसे परिवर्तनों की व्याख्या के लिए संदर्भ बिंदु है। यह प्रविष्टि वर्णनात्मक है और निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

हिस्टोलॉजिस्टों ने लंबे समय तक संयोजी ऊतक के 'ग्राउंड सब्सटेंस' का वर्णन किया, इससे पहले कि इसकी रसायन विज्ञान ज्ञात हो। बीसवीं सदी के जैव रसायन ने प्रोटियोग्लाइकेन्स और ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स की पहचान की जो इसके हाइड्रेटेड, जेल-जैसे व्यवहार और फाइब्रोनेक्टिन जैसे आसंजक ग्लाइकोप्रोटीन के लिए जिम्मेदार हैं जो कोशिकाओं को लंगर डालते हैं। हाल ही में मैट्रिक्स को मैट्रिसोम के रूप में व्यापक रूप से सूचीबद्ध किया गया है, जो कई सौ प्रोटीनों की एक सूची है जो एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स का गठन करते हैं या उससे जुड़े होते हैं।

Seminal works

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

Frequently asked questions

ग्राउंड सब्सटेंस और मैट्रिक्स के रेशों में क्या अंतर है?

रेशे (कोलेजन, इलास्टिक) अघुलनशील संरचनात्मक प्रोटीन होते हैं जो मैट्रिक्स को शक्ति और लचीलापन देते हैं, जबकि ग्राउंड सब्सटेंस प्रोटियोग्लाइकेन्स और ग्लाइकोप्रोटीन का हाइड्रेटेड जेल होता है जो रेशों और कोशिकाओं के बीच के स्थान को भरता है और जिसके माध्यम से पदार्थ विसरित होते हैं।

ग्राउंड सब्सटेंस इतना पानी क्यों रखता है?

इसकी ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन श्रृंखलाओं में कई निश्चित नकारात्मक आवेश होते हैं जो धनायनों को आकर्षित करते हैं और उनके साथ पानी को भी, जिससे एक हाइड्रेटेड जेल बनता है जो संपीड़न का प्रतिरोध करता है और पोषक तत्वों और संकेतों के प्रसार की अनुमति देता है।