Hücre Dışı Matris Bileşimi
Hücre dışı matris (ECM), bağ dokusu hücrelerini ve diğer çoğu dokunun hücrelerini çevreleyen hücresel olmayan bir ağdır. İki ana bileşene sahiptir: matrise mekanik özelliklerini veren lifli proteinler ve kalan boşluğu dolduran, proteoglikanlar ile glikoproteinlerden oluşan hidrate bir temel madde. Bunlar birlikte, matrisin gücünü, esnekliğini ve moleküllerin içinde yayılma şeklini belirlemekte, böylece bileşimi bağ dokularının çeşitliliğinin arkasındaki merkezi değişken haline getirmektedir.
Tanım
Hücre dışı matris, hücreler arasındaki boşluğu kaplayan salgılanmış makromoleküller ağıdır; lifli proteinleri (başlıca kollajenler ve elastin), hidrate bir temel madde oluşturan proteoglikanlar ve glikozaminoglikanları, ayrıca hücre-matris bağlanmasını sağlayan fibronektin ve laminin gibi yapışkan glikoproteinleri içermektedir.
Kapsam
Bu konu, hücre dışı matrisin nelerden oluştuğunu — lifli proteinler, proteoglikanlar ve glikozaminoglikanlardan oluşan temel madde ve hücreleri matrise bağlayan yapışkan glikoproteinler — ve bu bileşenlerin nasıl organize edildiğini ve yenilendiğini açıklamaktadır. Bireysel lif tiplerinin ayrıntılı ele alınışı, kollajen ve elastik lifler konusuna bırakılmıştır. Bu bir yapısal referanstır, klinik bir rehberlik değildir.
Temel sorular
- Hücre dışı matrisi oluşturan başlıca moleküler sınıflar nelerdir?
- Temel madde, yapı ve işlev açısından lifli bileşenden nasıl farklılık göstermektedir?
- Matris sürekli olarak nasıl sentezlenmekte, yeniden şekillendirilmekte ve degrade edilmektedir?
Anahtar kavramlar
- Lifli proteinler (kollajenler, elastin)
- Temel madde
- Proteoglikanlar ve glikozaminoglikanlar (GAG'lar)
- Hidrasyon ve şişme/su bağlama özelliği
- Yapışkan glikoproteinler (fibronektin, laminin)
- Matris metalloproteinazlar ve yeniden şekillenme
- Matrisom (matrisome) (matris moleküllerinin tam envanteri)
Mekanizmalar
Matris, hücrelerin çevreleyen boşluğa salgıladığı moleküllerden oluşmaktadır. Lifli proteinler — başlıca kollajenler, geri çekilmenin gerektiği yerlerde elastin ile birlikte — gerilme mukavemeti ve esneklik sağlamaktadır. Lifler arasındaki boşluğu dolduran temel madde, proteoglikanlardan (hyaluronan, kondroitin sülfat ve heparan sülfat gibi uzun, yüksek derecede negatif yüklü glikozaminoglikan zincirleri taşıyan çekirdek proteinleri) oluşan bir jeldir. Sabit negatif yükler su ve katyonları çekmekte, bu nedenle temel madde yoğun bir şekilde hidrate olmakta ve sıkıştırmaya direnirken besin maddelerinin, gazların ve sinyal moleküllerinin difüzyonuna izin vermektedir. Fibronektin ve laminin gibi yapışkan glikoproteinler, hem matris bileşenlerine hem de hücre yüzeyi integrinlerine bağlanarak hücreleri matrise köprülemekte, mekanik ve kimyasal sinyalleri entegre etmektedir. Matris statik değildir: büyüme, onarım ve yenilenme sırasında matris metalloproteinazlar gibi enzimlerle sürekli olarak sentezlenmekte ve degrade edilmektedir.
Klinik önem
Matris bileşimi, dokuların yükü nasıl taşıdığını, sinyalleri nasıl ilettiğini ve onarım sırasında nasıl yeniden şekillendiğini belirlemektedir; bu nedenle değişmiş ECM, fibrozis, yara iyileşmesi ve doku yaşlanmasında tekrar eden bir tema olarak karşımıza çıkmaktadır. Burada açıklanan liflerin, proteoglikanların ve yapışkan glikoproteinlerin normal envanteri, sağlık bilimlerinde bu tür değişiklikleri yorumlamak için bir referans noktası oluşturmaktadır. Bu girdi tanımlayıcı nitelikte olup, tanı veya tedavi için bir temel teşkil etmemektedir.
Tarihçe
Histologlar, bağ dokusunun 'temel maddesini' kimyası bilinmeden çok önce tanımlamışlardır. Yirminci yüzyıl biyokimyası, onun hidrate, jel benzeri davranışından sorumlu proteoglikanları ve glikozaminoglikanları ile hücreleri bağlayan fibronektin gibi yapışkan glikoproteinleri tanımlamıştır. Daha yakın zamanda matris, hücre dışı matrisi oluşturan veya onunla ilişkili olan birkaç yüz proteinin bir envanteri olan matrisom (matrisome) olarak kapsamlı bir şekilde kataloglanmıştır.
İlgili konular
Temel eserler
- frantz-2010
- hynes-2011
- theocharis-2016
Sıkça sorulan sorular
- Temel madde ile matrisin lifleri arasındaki fark nedir?
- Lifler (kollajen, elastik), matrise güç ve esneklik veren çözünmez yapısal proteinlerdir; temel madde ise lifler ve hücreler arasındaki boşluğu dolduran ve maddelerin difüzyonuna izin veren, proteoglikanlar ve glikoproteinlerden oluşan hidrate bir jeldir.
- Temel madde neden bu kadar çok su tutmaktadır?
- Glikozaminoglikan zincirleri, katyonları ve onlarla birlikte suyu çeken birçok sabit negatif yük taşımaktadır; bu da sıkıştırmaya direnen ve besin maddeleri ile sinyallerin difüzyonuna izin veren hidrate bir jel üretmektedir.