Medceličnina

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Jump to navigation Jump to search
Medceličnina
Extracellular Matrix.png
Prikaz medceličnine, ki zajema bazalno membrano in medceličnino vezivnega tkiva.
Latinsko: matrix extracellularis
MeSH: Extracellular+matrix

Mèdceličnína, intercelulárna snóv ali ékstracelulárni mátriks so amorfne in vlaknate zunajcelične strukture, sestavljene iz kompleksnih velemolekul in tekočine, ki jo proizvajajo in v svojo neposredno okolico izločajo celice.[1][2] Dajejo strukturno in biokemijsko podporo celicam, ki jih obdajajo.[3]

K medceličnini spadata intersticijski matriks in bazalna membrana.[4] Intersticijski matriks se nahaja med celicami različnih tkiv in zapolnjuje tako imenovane medcelične prostore. Polisaharidi in vlaknate beljakovine tvorijo gel intersticijskega matriksa, ki blaži pritiske v medceličnih prostorih.[5] Bazalne membrane pa so plasti medceličnine na meji med epitelijskimi, endotelijskimi, mišičnimi ali perifernimi nevroglijskimi celicami na eni strani ter vezivom na drugi strani.[6] Za različne vrste vezivnih tkiv so značilne medceličnine specifične sestave: medceličnino kostnine sestavljajo na primer kolagenska vlakna in minerali, medceličnino rahlega veziva mrežasta vlakna in osnovna snov, v krvi pa krvna plazma.

Pomen[uredi | uredi kodo]

Zaradi raznovrstne sestave lahko medceličnina opravlja različne vloge, na primer dajanje opore celicam, razmejevanje različnih vrst tkiv ter omogočanje medcelične komunikacije. Prav tako predstavlja lokalno mesto skladiščenja različnih celičnih rastnih dejavnikov;[4] spremembe v fizioloških razmerah medceličnine lahko sprožijo dejavnost proteaz, ki omogočijo sprostitev rastnih dejavnikov iz zalog. S tem omogoča hitro in prostorsko omejeno aktivacijo z rastnimi dejavniki posredovanih celičnih funkcij, ne da bi bila potrebna de novo sinteza teh dejavnikov.

Tvorba medceličnine je bistvena pri celični rasti, celjenju ran in tudi nastanku fibroze. Poznavanje strukture in sestave medceličnine pomaga tudi pri razumevanju kompleksnih procesov tumorske invazije in njihovega razsejanja, saj razsejanje rakavih celic običajno spremlja uničenje medceličnine s pomočjo aktivacije encimov, kot so serinske proteaze, treoninske proteaze in matriksnih metaloproteinaz.[4][7]

Togost oziroma prožnost medceličnine je pomembna pri gibanju celic, izražanje genov,[8] in celični diferenciaciji.[9] Celice zaznavajo prožnostne lastnosti medceličnine in migrirajo v smeri bolj rigidnih oziroma togih površin, kar opisuje fenomen tako imenovane durotakse.[10] Vpliv elastičnosti medceličnine na izražanje genov v celicah ter posledično na procese celične diferenciacije in tudi napredovanja tumorjev je predmet številnih raziskav.[11]

Molekulska sestava[uredi | uredi kodo]

Sestavine medceličnine tvorijo celice in jih izločajo v medcelični prostor z eksocitozo.[12] Medceličnino sestavlja mrežje vlaknatih beljakovin in glukozaminoglikanov.

Proteoglikani[uredi | uredi kodo]

Glukozaminoglikani (GAG) so ogljikohidratni polimeri, običajno vezani na zunajcelične matriksne beljakovine, s katerimi tvorijo proteoglikane (pri tem je hialuronska kislina pomembna izjema, kot je pojasnjeno spodaj). Proteoglikani so lahko negativno nabiti in tako privlačijo pozitivno nabite natrijeve ione (Na+), slednji pa z osmozo privlačijo vodo, s čimer se zagotavlja hidriranost medceličnine in okolnih celic. Proteoglikani lahko tudi pomagajo uloviti rastne dejavnike in jih tako shraniti.

Nadalje so opisane različne vrste proteoglikanov, ki tvorijo medceličnino.

Heparan sulfat[uredi | uredi kodo]

Heparan sulfat (HS) je linearni polisaharid, prisoten v vseh živalskih tkivih. Tvori proteoglikane, pri čemer se dve ali tri heparansulfatne verige vežejo na različne beljakovinske ligande na celični površini ali v medceličnini.[13][14] Pomembno vlogo imajo pri uravnavanju različnih bioloških aktivnosti, med drugim razvojnih celičnih procesov, angiogeneze, strjevanja krvi in razsevanja tumorjev.

Hondroitin sulfat[uredi | uredi kodo]

Hondroitin sulfati dajejo natezno odpornost hrustancu, kitam, vezem in žilni steni aorte. Kaže, da imajo vlogo tudi pri nevroplastičnosti.[15]

Keratan sulfat[uredi | uredi kodo]

Keratan sulfati vsebujejo različne deleže sulfata in za razliko od številnih drugih glikozaminoglikanov ne vsebujejo uronske kisline. Prisotni so v roženici, hrustancu, kostnini ter pri živalih v roženem tkivu.

Neproteoglikanski polisaharidi[uredi | uredi kodo]

Hialuronska kislina[uredi | uredi kodo]

Hialuronska kislina je polisaharid, sestavljen iz D-glukuronske kisline in N-acetilglukozamina, za razliko od številnih drugih glukozaminoglikanov pa se ne povezuje z beljakovinami in tvori proteoglikanov. Veže lahko velike količine vode, kar daje medceličnini turgor in s tem celice zašči pred silami ob stiskanju tkiva. V velikih količinah je zato prisotna v tkivih tistih sklepov, ki so izpostavljeni velikim obremenitvam. Prav tako predstavlja poglavitno sestavino intersticijskega gela. Hialuronska kislina setvori v celicah ob celični membrani ter se tekom biosinteze s translokacijo prenese na drugo stran celične membrane v zunajcelični prostor.[16] Pomembna je pri uravnavanju celičnega razvoja pri zarodku, celjenja ran, vnetnih procesov in razvoja tumorjev. Deluje na specifični transmembranski receptor CD44.[17]

Vlakna[uredi | uredi kodo]

Kolagen[uredi | uredi kodo]

Kolagen je najbolj zastopana beljakovina v medceličnini in v človeškem telesu nasploh,[18][19] v medceličnini kostnine pa predstavlja kar 90 % vseh beljakovin.[20] V medceličnini se nahaja v obliki vlaknatih beljakovin ter daje okolnim celicam strukturno podporo. Celice ga izločajo z eksocitozo v obliki predhodniške oblike, protokolagena, ki ga nato cepijo encimi protokolagenske proteaze. Bolezni, kot so Ehlers-Danlosov sindrom, imperfektna osteogeneza in bulozna epidermoliza so povezane z genetskimi napakami v genih, ki zapisujejjo kolagenske beljakovine.[12] Poznamo več družin kolagenskih beljakovin, glede na to, kakšne strukture tvorijo:

  1. vlaknasti (fibrilarni) kolageni (kolageni tipov I, II, III, V, XI)
  2. kolageni FACIT (kolageni tipov IX, XII, XIV)
  3. kratkoverižni kolageni (kolageni tipov VIII, X)
  4. kolageni bazalne membrane (kolagen tipa IV)
  5. drugi kolageni (kolageni tipov VI, VII, XIII)

Elastin[uredi | uredi kodo]

Elastini dajejo tkivom prožnost – omogočajo, da se raztezajo in se nato povrnejo v prvotno stanje. Prožnost je pomembna zasti za tkiva v krvnih žilah, pljučih, koži, zatilni vezi, zato ta vebujejo veliko količino elastina. Elastine proizvajajo fibroblasti in celice gladke mišičnine. So zelo slabo topni. Celice jih izločajo v vodotopni obliki, imenovani tropoelastini. V tkivu nato poteče deaminacija tropoelastinov, ki se nato vgradijo v elastinska vlakna. Pomanjkanje ali odsotnost elatinskih vlaken v medceličnini je vzrok redkim boleznim, imenovanim s skupnim izrazom cutis laxa, ter williamsonovega sindroma.[12]

Druge sestavine[uredi | uredi kodo]

Fibronektin[uredi | uredi kodo]

Fibronektini so glikoproteini, pomembni za migracijo celic po medceličnini. Na fibronektine se namreč vežejo kolagen in integrini na celičnih površinah, kar povzroči, da se citoskelet reorganizira in pospeši gibanje celic. Celice v medceličnini izločajo fibronektine v neaktivni nezviti obliki. Vezava integrinov na fibronektinske molekule omogoči, da slednje tvorijo dimere in posledično postanejo aktivne. Fibronektini so pomembni tudi na mestu poškodbe tkiva, ker ob poškodbi vežejo krvna ploščica|krvne ploščice ter pospešijo, da v poškodovani predel tkiva pridejo celice, pomembne za proces celjenja.[12]

Laminin[uredi | uredi kodo]

Laminini so beljakovine v bazalni lamini tkiv pri pravzaprav vseh živalskih vrstah. Tvorijo mrežaste strukture, ki dajejo bazalnim laminam odpornost proti nateznim silam, omogočajo pa tudi adhezijo celic. Nase vežejo druge sestavine medceličnine, kot so kolageni in nidogeni.[12]

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. http://www.termania.net/slovarji/slovenski-medicinski-slovar/5526039/medcelicnina?query=medceli%C4%8Dnina&SearchIn=All, Slovenski medicinski e-slovar, vpogled: 6. 9. 2016.
  2. Farmacevtski terminološki slovar, Ljubljana, Založba ZRC, ZRC SAZU, 2011.
  3. Michel, Gurvan; Thierry Tonon; Delphine Scornet; J. Mark Cock; Bernard Kloareg (October 2010). "The cell wall polysaccharide metabolism of the brown alga Ectocarpus siliculosus. Insights into the evolution of extracellular matrix polysaccharides in Eukaryotes". New Phytologist 188 (1): 82–97. doi:10.1111/j.1469-8137.2010.03374.x. 
  4. 4,0 4,1 4,2 Kumar; Abbas; Fausto. Robbins and Cotran: Pathologic Basis of Disease (7. izd.). Philadelphia: Elsevier. ISBN 0-7216-0187-1. 
  5. Alberts B, Bray D, Hopin K, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2004). "Tissues and Cancer". Essential cell biology. New York and London: Garland Science. ISBN 0-8153-3481-8. 
  6. http://www.termania.net/slovarji/slovenski-medicinski-slovar/5526338/membrana?query=membrana&SearchIn=All, Slovenski medicinski slovar, vpogled: 6. 9. 2016.
  7. Liotta LA, Tryggvason K, Garbisa S, Hart I, Foltz CM, Shafie S (1980). "Metastatic potential correlates with enzymatic degradation of basement membrane collagen". Nature 284 (5751): 67–68. PMID 6243750. doi:10.1038/284067a0. Zaprti dostop
  8. Wang JH, Thampatty BP, Lin JS, Im HJ (2007). "Mechanoregulation of gene expression in fibroblasts". Gene 15 (391): 1–15. PMID 17331678. doi:10.1016/j.gene.2007.01.014. Zaprti dostop
  9. Engler AJ, Sen S, Sweeney HL, Discher DE (2006). "Matrix elasticity directs stem cell lineage specification". Cell 126 (4): 677–689. PMID 16923388. doi:10.1016/j.cell.2006.06.044. Zaprti dostop
  10. Lo CM, Wang HB, Dembo M, Wang YL (2000). "Cell movement is guided by the rigidity of the substrate". Biophys J 79 (1): 144–152. PMC 1300921. PMID 10866943. doi:10.1016/S0006-3495(00)76279-5. Zaprti dostop
  11. Provenzano PP; Inman DR; Eliceiri KW; Keely PJ (2009). "Matrix density-induced mechanoregulation of breast cell phenotype, signaling and gene expression through a FAK-ERK linkage". Oncogene 28 (49): 4326–4343. PMID 19826415. doi:10.1038/onc.2009.299. Zaprti dostop
  12. 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 Plopper G (2007). The extracellular matrix and cell adhesion, in Cells (eds Lewin B, Cassimeris L, Lingappa V, Plopper G). Sudbury, MA: Jones and Bartlett. ISBN 0-7637-3905-7. 
  13. Gallagher, J.T.; Lyon, M. (2000). "Molecular structure of Heparan Sulfate and interactions with growth factors and morphogens". V Iozzo, R. V. Proteoglycans: structure, biology and molecular interactions. Marcel Dekker Inc. New York, New York. str. 27–59. ISBN 9780824703349. 
  14. Iozzo, R. V. (1998). "Matrix proteoglycans: from molecular design to cellular function". Annu. Rev. Biochem. 67 (1): 609–652. PMID 9759499. doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.609. Zaprti dostop
  15. Hensch TK (2005). "Critical period mechanisms in developing visual cortex". Curr. Top. Dev. Biol. 69: 215–237. PMID 16243601. doi:10.1016/S0070-2153(05)69008-4. Zaprti dostop
  16. Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. "Integrating Cells Into Tissues". Molecular Cell Biology (5th izd.). New York: WH Freeman and Company. str. 197–234. 
  17. Peach RJ, Hollenbaugh D, Stamenkovic I, Aruffo A (July 1993). "Identification of hyaluronic acid binding sites in the extracellular domain of CD44". J. Cell Biol. 122 (1): 257–264. PMC 2119597. PMID 8314845. doi:10.1083/jcb.122.1.257. prostodostopna publikacija
  18. Di Lullo GA, Sweeney SM, Korkko J, Ala-Kokko L, San Antonio JD (2002). "Mapping the ligand-binding sites and disease-associated mutations on the most abundant protein in the human, type I collagen". J. Biol. Chem. 277 (6): 4223–4231. PMID 11704682. doi:10.1074/jbc.M110709200. prostodostopna publikacija
  19. Karsenty G, Park RW (1995). "Regulation of type I collagen genes expression". Int. Rev. Immunol. 12 (2–4): 177–185. PMID 7650420. doi:10.3109/08830189509056711. Zaprti dostop
  20. Kern B, Shen J, Starbuck M, Karsenty G (2001). "Cbfa1 contributes to the osteoblast-specific expression of type I collagen genes". J. Biol. Chem. 276 (10): 7101–7107. PMID 11106645. doi:10.1074/jbc.M006215200. prostodostopna publikacija