Composição da Matriz Extracelular

A matriz extracelular (MEC) é a rede não celular que envolve as células do tecido conjuntivo e da maioria dos outros tecidos. Possui dois componentes amplos: proteínas fibrosas que conferem à matriz suas propriedades mecânicas e uma substância fundamental hidratada de proteoglicanos e glicoproteínas que preenche o espaço restante. Juntos, estes determinam a força, a resiliência e a forma como as moléculas se difundem através da matriz, tornando a composição a variável central por trás da diversidade dos tecidos conjuntivos.

Definition

A matriz extracelular é a rede de macromoléculas secretadas que ocupa o espaço entre as células, compreendendo proteínas fibrosas (notavelmente colágenos e elastina), proteoglicanos e glicosaminoglicanos que formam uma substância fundamental hidratada, e glicoproteínas adesivas como fibronectina e laminina que medeiam a ligação célula-matriz.

Scope

Este tópico descreve do que é feita a matriz extracelular — as proteínas fibrosas, a substância fundamental de proteoglicanos e glicosaminoglicanos, e as glicoproteínas adesivas que ligam as células à matriz — e como esses componentes são organizados e renovados. O tratamento detalhado dos tipos de fibras individuais é deixado para o tópico de fibras de colágeno e elásticas. É uma referência estrutural, não uma orientação clínica.

Core questions

• Quais são as principais classes moleculares que compõem a matriz extracelular?
• Como a substância fundamental difere do componente fibroso em estrutura e função?
• Como a matriz é continuamente sintetizada, remodelada e degradada?

Key concepts

• Proteínas fibrosas (colágenos, elastina)
• Substância fundamental
• Proteoglicanos e glicosaminoglicanos (GAGs)
• Hidratação e a propriedade de inchaço/ligação à água
• Glicoproteínas adesivas (fibronectina, laminina)
• Metaloproteinases de matriz e remodelação
• Matrisoma (o inventário completo de moléculas da matriz)

Mechanisms

A matriz é construída a partir de moléculas que as células secretam para o espaço circundante. Proteínas fibrosas — principalmente os colágenos, com elastina onde a retração é necessária — fornecem resistência à tração e elasticidade. Preenchendo o espaço entre as fibras está a substância fundamental, um gel de proteoglicanos (proteínas centrais que contêm longas cadeias de glicosaminoglicanos altamente carregadas negativamente, como hialuronano, sulfato de condroitina e sulfato de heparano). As cargas negativas fixas atraem água e cátions, de modo que a substância fundamental é fortemente hidratada e resiste à compressão, ao mesmo tempo que permite a difusão de nutrientes, gases e moléculas sinalizadoras. Glicoproteínas adesivas como fibronectina e laminina ligam as células à matriz, unindo tanto os componentes da matriz quanto as integrinas da superfície celular, integrando sinais mecânicos e químicos. A matriz não é estática: é continuamente sintetizada e degradada, com enzimas como as metaloproteinases de matriz remodelando-a durante o crescimento, reparo e renovação.

Clinical relevance

A composição da matriz molda como os tecidos suportam carga, transmitem sinais e se remodelam durante o reparo, de modo que a MEC alterada é um tema recorrente na fibrose, cicatrização de feridas e envelhecimento tecidual. O inventário normal de fibras, proteoglicanos e glicoproteínas adesivas aqui descrito é o ponto de referência para interpretar tais mudanças nas ciências da saúde. Esta entrada é descritiva e não constitui base para diagnóstico ou tratamento.

History

Os histologistas descreveram por muito tempo a 'substância fundamental' do tecido conjuntivo antes que sua química fosse conhecida. A bioquímica do século XX identificou os proteoglicanos e glicosaminoglicanos responsáveis por seu comportamento hidratado e semelhante a gel, e as glicoproteínas adesivas como a fibronectina que ancoram as células. Mais recentemente, a matriz foi catalogada de forma abrangente como o matrisoma, um inventário das várias centenas de proteínas que constituem ou se associam à matriz extracelular.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Qual é a diferença entre a substância fundamental e as fibras da matriz?

As fibras (colágeno, elásticas) são proteínas estruturais insolúveis que conferem força e resiliência à matriz, enquanto a substância fundamental é o gel hidratado de proteoglicanos e glicoproteínas que preenche o espaço entre as fibras e as células e através do qual as substâncias se difundem.

Por que a substância fundamental retém tanta água?

Suas cadeias de glicosaminoglicanos carregam muitas cargas negativas fixas que atraem cátions e, com eles, água, produzindo um gel hidratado que resiste à compressão e permite a difusão de nutrientes e sinais.