Ya sea un pequeño gusano de tierra o el animal más grande, la ballena azul, todos son organismos complejos compuestos por varias células que están pegadas por adhesivos especiales en un tejido ordenado para realizar funciones biológicas. De lo contrario, los animales multicelulares serían un montón de lodo. Entonces, ¿cómo están pegados, y cuál es el adhesivo entre ellos?
Componente en la matriz extracelular animal (MEC)
MEC animal es una red compleja que está unida por células en todos los tejidos. El "adhesivo" son varias proteínas o proteoglicanos que son sintetizados y secretados al entorno extracelular a través de vesículas en los fibroblastos.
① El proteoglicano está compuesto de glucosaminoglicano y péptido. El 95% es carbohidrato que contiene grupos amino, y resto es péptido. Los carbohidratos están unidos covalentemente a péptidos lineales. Dado que tienen cargas negativas, moléculas de agua son atraídas por ellos para formar un hidrogel acuoso. Por lo tanto, tejido animal se siente suave y es capaz de resistir la compresión.
② Proteínas fibrosas más abundantes en animales son colágeno y elastina. Triple hélice y muchos enlaces de hidrógeno resultan en alta resistencia a la tensión en colágeno. Como bandas elásticas, la elastina hace que tejidos sean elásticos. Las regiones hidrofílicas muy cortas están en ambos extremos del péptido, y en el medio hay una región hidrofóbica muy grande enrollada. Cuando se aplica tensión, la elastina se estira varias veces en longitud. Las áreas que se contraen y extienden con frecuencia tienen mucha elastina, como el corazón, piel, vasos sanguíneos y pulmones.
③ Estructura en forma de malla formada por el colágeno no está conectada directamente a la célula. Se unen a los receptores a través molécula de adhesión celular. Dado que la mayoría de los receptores son proteínas integradas transmembrana que se conectan a microfilamentos intracelulares y filamentos intermedios, MEC y citoesqueleto son esencialmente una estructura unificada.
Funciones de la matriz extracelular animal
Tarea principal es proporcionar soporte físico y fuerza mecánica. Los comportamientos celulares como supervivencia, proliferación, desarrollo y migración están controlados por ella.
Membrana basal proporciona soporte físico y filtración
A veces las sustancias en la MEC se organizan en una forma más ordenada, membrana basal. En la piel, actúan como una cinta adhesiva de doble cara que conecta epidermis y dermis firmemente. Otros tejidos envueltos por membrana basal son los músculos y grasa. Convertirse en una barrera selectiva para controlar el intercambio de materiales es otra función. En los riñones, los desechos metabólicos en la sangre son filtrados por la membrana basal, y nutrientes como proteínas, glucosa y sales inorgánicas son retenidos en la sangre.
Regulación del metabolismo
Las células detectan la rigidez y elasticidad en su entorno circundante a través de MEC. Estas señales mecánicas se convierten en sustancias bioquímicas para alterar el metabolismo. Cuando se adhieren a un sustrato más duro, mitocondrias usan más energía, mientras que en un sustrato más blando, consumen menos energía. Si MEC es hidrolizada por enzimas, la síntesis y secreción de células cartilaginosas se reducen significativamente.
En tejidos dañados, los fibroblastos remodelan rápidamente la MEC donde otras células son reclutadas y adheridas. Los factores de crecimiento son capturados y almacenados en la MEC para regular el comportamiento celular local para reparación y regeneración. La división celular es promovida y apoptosis es inhibida. Las células inmunitarias se reúnen en el sitio de herida donde invasión microbiana es prevenida y matriz dañada es eliminada. Por lo tanto, es crucial construir un entorno extracelular artificial para el crecimiento de heridas en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa. El tejido conectivo natural es a menudo reemplazado temporalmente por gelatina porosa e hidroxiapatita que se consume dentro de seis meses, y la verdadera MEC queda atrás.
También está estrechamente relacionada con la diseminación del cáncer. No pueden adherirse correctamente a las células vecinas o a la MEC debido a las mutaciones en molécula de adhesión celula. Además, se secretan enzimas para degradar MEC. Por lo tanto, las células cancerosas pueden escapar fácilmente del sitio primario, invadir los tejidos circundantes y propagarse a sitios distantes. Esto es tanto un desafío como una oportunidad. Los medicamentos en desarrollo que inhiben estas enzimas degradantes pueden ser una de las perspectivas para derrotar el cáncer.