159. Substancja komórkowa

Substancja komórkowa organizuje poszczególne komórki w tkanki i pomaga regulować funkcje tkanek przez szlaki sygnalizacyjne. ECM bierze udział w rozwoju tkanek i jest konieczna do gojenia się ran. Składa się głównie z trzech typów związków:

• proteoglikanów - lepkich glikoprotein, które działają jako amortyzacja między komórkami oraz wiążą wiele innych czynników międzykomórkowych

• włókien różnych form kolagenu - których głównym zdaniem jest nadawanie wytrzymałości mechanicznej

• multiadhezyjnych białek macierzy, które sieciują inne filamenty i są rozpoznawane przez receptory na powierzchni komórek

Każda tkana ma ECM o innym składzie, różnią się rodzajem proteoglikanów, których jest multum, oraz obecnymi formami kolagenu, które mogą tworzyć dwuwymiarowe, płaskie sieci (np. kolagen IV w blaszce podstawnej) lub długie struktury włókniste ( np. kolagen I, II i III w ECM tkanek łącznych). ECM nabłonka tworzy płaską, cienką blaszkę podstawną, która podtrzymuje nabłonek i pomaga zachować właściwy kształt i integralność narządów. ECM tkanek łącznych zajmuje większość objętości tych tkanek i zawiera hialuronian - wyjątkowy glikozaminoglikan, charakterystyczny tylko dla tej tkanki, spełniający rolę amortyzacji stresów mechanicznych. W tabelce przedstawiono różne formy kolagenu.

160. Blaszka podstawna

Blaszka podstawna to cienka, płaska struktura ECM kontaktująca się z komórkami nabłonka od strony bazalnej. Podtrzymuje ona nabłonek i utrzymuje właściwy kształt tej tkanki oraz bierze udział w kontaktowaniu się komórek nabłonka z leżącą pod spodem tkanką łączną. Komórki nabłonka przyczepione są do składników blaszki podstawnej za pomocą hemidesmosomów. Blaszka podstawna składa się z 4 głównych elementów:

• dwuwymiarowej sieci kolagenu typu IV, składające się potrójnych lewoskrętnych helis kolagenu (trzy cząsteczki kolagenu asocjują bokami alfa helikalnych domen tworząc lewoskrętną potrójną helisę.

• Sieci białek multiadhezyjnych zwanych lamininami, która łączy się z siecią kolagenową. Ponadto lamininy łączą się z integrynami hemidesmosomów.

• Entaktyny, zwanej także nidogenem. Białko to łączy sieci kolagenową i lamininową oraz pomaga włączać inne składniki w strukturę ECM

• Perlekanu - dużego wielodomenowego proteoglikanu, który wiąże się z wieloma składnikami ECM oraz powierzchni komórek i sieciuje wszystko i trzyma w kupie (w sensie, że razem, nie w kale)

Druga strona blaszki podstawnej zakotwiczona jest wystającymi włóknami kolagenu w bogatej w proteoglikany (a więc gęstej i lepkiej) macierzy tkanki łącznej.

161. Fibronektyna

Fibronektyna to powszechnie występujące u wszystkich kręgowców białko multiadhezyjne. Występuje ok 20 jego izoform powstałych na skutek alternatywnego splicingu. Fibronektyna pomaga komórkom wiązać się z ECM, ponieważ wiąże zarówno składniki ECM (włókna kolagenowe i proteoglikany z siarczanem heparanu) jak i integryny na powierzchni komórek. W ten sposób fibronektyna może modulować cytoszkielet i kształt komórek, ale komórki mają też wpływ na ECM. Zaobserwowano, że przy adhezji do ECM z fibronektyną w komórkach następują ruchy integryn związanych z mikrofilamentami. Integryny ciągną cząsteczki fibronektyny, które asocjują w grubsze fibryle, z czasem tworząc stabilne, kowalencyjne połączenia. W ten sposób komórki umacniają swoja pozycję w ECM.

Cząsteczka fibronektyny składa się z dwóch podobnych łańcuchów polipeptydowych (długich na 60nm, grubych na 2-3nm) połączonych dwoma mostkami disiarczkowymi na C-końcach. Każdy taki polipeptyd składa się z 6 domen które zwierają powtórzenia fibronektynowe typu I, II i III. Różne kombinacje takich powtórzeń dają rożną specyficzność fibronektyn. Powtórzenia typu III wiążą integryny i zawierają specyficzne wobec niej sekwencje RGD.

162. Laminina

Laminina to główne białko multiadhezyjne blaszki podstawnej. To długie i elastyczne białko wiąże i sieciuje pozostałe składniki blaszki oraz integryny na powierzchni komórek. Laminina jest timerem w kształcie krzyża (masa 820kDa), a podjednostki nawijaj się na siebie w centralnej części tworząc coiled-coil. Ramiona krzyża to domeny wiążące różne składniki ECM. Domeny LG na C-końcu łańcucha alfa łączą się z integrynami i różnymi glikanami przyczepionymi do białek membran komórkowych.

163. Glikozaminoglikany.

Glikozaminoglikany to długie cukrowe łańcuchy dołączone do proteoglikanów, składające się z wielokrotnie powtórzonych dwucukrów. Jeden z cukrów w dwucukrze to zwykle kwas uronowy (G-glukuronowy albo L-iduronowy) a drugi to N-acetyloglukozoamina albo N-acetylogalaktozoamina. Jeden lub oba z nich posiadają dodatkowo grupę sulfonowa albo karboksylową, a więc cały proteoglikan ma spory ładunek ujemny. Ze względu na rodzaj powtarzającego się dwucukry wydziela się: sulfoniany heparanu, chondroityny, dermatanu, keratanu i hialuronian. Wszystkie z wyjątkiem hialuronianu są naturalnymi łańcuchami proteoglikanów dołączonymi wiązanie O lub N glikozydowym. Hialuronian występuje w macierzy tkanki łącznej i agreguje na sobie wiele proteoglikanów tworząc lepkie i absorbujące stresy mechaniczne agregany.

Proteoglikany są tak różnorodną grupą, że ciężko określić ładunki czy masy poszczególnych typów, bo mogą się różnic z cząstki na cząstkę.

Proteoglikany mogą także być glikoproteinami błonowymi.

Mają wiele różnorodnych zadań. Łączą i sieciują różne elementy ECM, zapewniają amortyzacje drgań, uderzeń i zgniatania w ECM, a także pomagają w adhezji komórek do ECM. Proteoglikany błonowe połączone są ze szkieletem aktynowym i mogą brać udział w przekazywaniu sygnałów do komórek. Zaangażowane są na przykład w regulację głodu i sytości w mózgu. Hiper sulfonowany heparan, czyli heparyna, ma zdolność przeciwdziałaniu krzepnięcia krwi i wykorzystuje się go jako lek przeciwzakrzepowy.

164. Połączenia zwarte

Połączenia zwarte - ang. tight junctions to wyjątkowo mocne i szczelne połączenia między komórkami nabłonka. Występują w wiązkach dookoła strony lateralnej komórek nabłonka tak, że praktycznie uniemożliwiają dyfuzję i przepływ płynu okołokomorkowego pomiędzy komórkami nabłonka. Powoduje to, że nabłonek jest szczelną powłoką dla narządów. Jest to szczególnie ważne np. w jelicie, które może mieć kontakt z substancjami toksycznymi.

Połączenia zwarte tworzą okalające komórkę pierścienie okludyn, klaudyn i białek JAM (te ostatnie z superrodziny IgGlobulin). Łączą się one z odpowiednimi rządkami w sąsiednich komórkach przez domeny zewnątrzkomórkowe, a wiązania te choć pojedynczo dość słabe, są tak liczne, że wystarczą do ciasnego spięcia błon komórkowych w miejscu połączenia. Między strona apikalną a bazolateralną występuje kilka rzędów połączeń zwartych co dodatkowo zwiększa szczelność.

Obrazki były przy cząsteczkach białkowych związanych z adhezja komórkową.

---