Главная » Сценарий жизни » Внеклеточный матрикс. Внеклеточный матрикс — состав, структура и свойства Биомедицинское значение внеклеточного матрикса

Внеклеточный матрикс. Внеклеточный матрикс — состав, структура и свойства Биомедицинское значение внеклеточного матрикса

Межклеточный матрикс - это надмолекулярный комплекс, образованный сложной сетью связанных между собой макромолекул.

В организме межклеточный матрикс формирует такие высокоспециализированные структуры, как хрящ, сухожилия, базальные мембраны, а также (при вторичном отложении фосфата кальция) кости и зубы. Эти структуры различаются между собой как по молекулярному составу, так и по способам организации основных компонентов (белков и полисахаридов) в различных формах межклеточного матрикса.

Химический состав межклеточного матрикса

В состав межклеточного матрикса входят: 1). Коллагеновые иэластиновые волокна . Они придают ткани механическую прочность, препятствуя ее растяжению; 2).аморфное вещество в виде ГАГ и протеогликанов. Оно удерживает воду и минеральные вещества, препятствует сдавливанию ткани; 3).неколлагеновые структурные белки - фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин и др. Кроме того, в межклеточном матриксе может присутствоватьминеральный компонент - в костях и зубах: гидроксиапатит, фосфаты кальция, магния и т.д. Он придает механическую прочность костям, зубам, создает запас в организме кальция, магния, натрия, фосфора.

Функция межклеточного матрикса

Межклеточный матрикс выполняет в организме разнообразные функции:

образует каркас органов и тканей;

является универсальным «биологическим» клеем;

участвует в регуляции водно-солевого обмена;

образует высокоспециализированные структуры (кости, зубы, хрящи, сухожилия, базальные мембраны).

окружая клетки, влияет на их прикрепление, развитие, пролиферацию, организацию и метаболизм.

1. Коллаген

Коллаген - фибриллярный белок, основной структурный компонент межклеточного матрикса. Коллаген обладает огромной прочностью (Коллаген прочнее стальной проволоки того же сечения, он может выдерживать нагрузку в 10000 раз большую собственного веса) и практически не растяжим. Это самый распространенный белок организма, на него приходиться от 25 до 33% общего количества белка в организме, т.е. 6% массы тела. Около 50% всех коллагеновых белков содержится в тканях скелета, около 40% - в коже и 10% - в строме внутренних органов.

Строение коллагена

Под коллагеном понимают два вещества: тропоколлаген и проколлаген.

Молекула тропоколлагена состоит из 3 α-цепей. Известно около 30 видов α-цепей, отличающихся между собой аминокислотным составом. Большинство α-цепей содержит около 1000АК. В тропоколлагене содержится 33% глицина, 25% пролина и 4-оксипролина, 11% аланина, есть гидроксилизин, мало гистидина, метионина и тирозина, нет цистеина и триптофана.

Первичная структура α-цепей состоит из повторяющейся аминокислотной последовательности: Глицин- X - Y . ВX положении чаще всего находиться пролин, а вY – 4-оксипролин или 5-оксилизин.

Пространственная структура α-цепи представлена левозакрученной спиралью в витке которой находиться 3 АК.

3 α-цепи скручиваются друг с другом в правозакрученную суперспираль тропоколлагена . Она стабилизируется водородными связями, радикалы АК направлены наружу.

Молекула проколлагена устроена также как и тропоколлагена, но на ее концах находятсяС- и N -пропептиды, образующие глобулы. N-концевой пропептид состоит из 100АК, С-концевой пропептид – из 250АК. С- иN-Протеопептиды содержат цистеин, который через дисульфидные мостики образует глобулярную структуру.

НАУКА

Теория межклеточного матрикса

Все мы знаем, что человеческий организм состоит из клеток, но мало кто задумывается о том, что их количество составляет примерно 20% от всего организма. Остальные 80% состоят из “межклеточного матрикса” . Что такое “межклеточный матрикс”? Как его можно увидеть?

Наиболее наглядным примером межклеточного матрикса в человеческом организме является костная ткань.

Клеточная основа костной ткани это - Остеобласт. Это клетки размером 5-7 микрон, которые строят костную ткань. Количество их еще меньше по массе, чем 20%. Человеческая кость состоит из кристаллов гидроксиапатита, коллагена(тип I) и т.д. Все остальное - это межклеточный матрикс.

Теория старения человека

Даже если клетки будут на 100% здоровыми, в старости разрушение межклеточного матрикса происходит в первую очередь. Как результат, кожа становится дряблой, межклеточный матрикс разрушается, кожа “повисает”, и мы видим все признаки старения кожи невооруженным глазом. То же самое мы можем видеть и на примере костей. Люди болеют не от того, что клетки ведут себя “не так”. От остеопороза кости становятся хрупкими, в первую очередь, по причине разрушения межклеточного матрикса.

Те же проблемы возникают при облысении. В человеческом волосе нет клеток, наоборот - волосы состоят из продуктов жизнедеятельности клеток, а это - межклеточный матрикс в чистом виде. Когда разрушается межклеточный матрикс - наши волосы выпадают.

В ПОЛЬЗУ ЭТОЙ ТЕОРИИ ГОВОРЯТ СЛЕДУЮЩИЕ ФАКТЫ:

Возьмем восстановление структуры в качестве примера, или процесс регенерации.

Например, человек порезался. Восстановление клеток идет примерно с одинаковой скоростью, что у ребенка, что у пожилого человека. Разница в скорости зарастания ран исчисляется процентами, но никак не на порядок. У пожилых людей раны зарастают так же быстро, с соизмеримой скоростью, что и у молодых. Если у молодого человека неглубокий порез затягивается в течение недели, то у пожилого - 8-10 дней. Разница не является кардинальной, клетки делятся и регенерируются примерно с одинаковой скоростью на протяжении всей жизни человека, если он здоров. Это говорит о том, что клетки в порядке, и с возрастом они не теряют своей способности к регенерации, к делению.

Долгие годы для ведущих ученых мира было большой загадкой - как происходит питание клеток на самом деле? Всем давно понятно, что все питательные вещества проникают в клетки с кровью по кровеносным сосудам, по капиллярам. А дальше как? Если вы возьмете микроскоп и посмотрите на ваши клетки - вы обнаружите, что капилляры не подходят к каждой клетке вашего организма, а снабжает кислородом и питательными веществами очень большие группы клеток. Что дальше?

Межклеточный матрикс имеет очень сложное строение. В межклеточном матриксе образуются пути для транспортировки полезных веществ и вывода отработанных продуктов, причем эти пути не всегда существуют, а в зависимости от времени суток, состояния человека могут образовываться в виде “туннелей”, шоссе и т.д. Они могут образовываться на одном и том же месте. Это как аналогия полос с реверсивным движением на дорогах, когда люди едут в одном направлении утром и в противоположном вечером.

СТРУКТУРА МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА ДО КОНЦА НЕ ИЗВЕСТНА.

Но совершенно четко доказано: межклеточный матрикс состоит из нескольких основных компонентов. В научном сообществе общепринято, что основной составляющей межклеточного матрикса является - гиалуроновая кислота. Поэтому она сейчас очень модна, повсеместно применяется в косметических кремах, БАДах и тд. Кроме того, в него входит коллаген или аморфный белок, хондроитин, в частности, хондроитин-сульфат, которого особенно много в суставах. И кроме этого последние исследования показывают, что наиболее важным элементом является кремнезем. Он образует первичную структуру, которая состоит из соединений кремния (SiO2). Очень напоминает строки из Библии, когда «Бог создал человека из глины», а глина как мы знаем, состоит из кремнезема, оксида кремния.

Хотя количества кремния в тканях человеческого организма не большое (всего 2%), но он играет огромную роль. Несмотря на то, что кремния очень много в природе - это основной элемент в земной коре, биодоступного кремния очень мало. Обычный кремнезем (песок, пыль, земля) очень химически инертное вещество, которое не вступает в химические реакции. Вроде бы его много, а взять его организму практически негде.

Высказанная точка зрения может быть дополнена положениями теории внеклеточного матрикса, разработанной в 80-х годах XX в. австрийскими учёными А. Пишингером и Х. Хайне на основании электронно-микроскопических исследований. Они пришли к выводу, что разветвлённая в межклеточном пространстве система соединительной ткани выполняет в организме многообразную (в том числе и информационную) роль.

В современной литературе данный феномен имеет несколько синонимов: внеклеточный матрикс, межуточное вещество, матрица, основная субстанция, пишингерово пространство.

Основная субстанция может быть образована собственно кожей (дермой), рыхлой соединительной тканью, типичной для подкожно-жировой клетчатки, сухожилиями и мышечно-фасциальными прослойками, внутриорганной стромой паренхиматозных органов, нейроглией, брюшиной и даже компактной костью. В сущности, внеклеточный матрикс является отдельным органом, но не локализованным, а диффузно распределенным по всему организму. Его можно представить как сеть, обеспечивающую связь и единство всех прочих анатомических структур.

С биохимической точки зрения межуточное вещество состоит из высокополимерных гликопротеиновых комплексов, образующих молекулярную решетку матрикса. Ячейки этой матрицы заполнены коллоидным раствором, консистенция которого может менять своё агрегатное состояние (гель – золь) в зависимости от деятельности нервных и эндокринных медиаторов, а также биологически активных веществ (гистамин, серотонин, кинины), выделяемых лейкоцитами, тучными или плазматическими клетками, особенностей электролитного состава и электрического заряда окружающих тканей и т.д.

Способность межуточного вещества трансформироваться в гели обусловлена глюкозаминогликанами и гиалуроновой кислотой, связывающих воду. По-видимому, подвижные клетки способны перемещаться во внеклеточном матриксе, продавливаясь сквозь этот гель.

Согласно Пишингеру активная соединительная ткань необходима для локализации общей информации. Полисахаридные структуры основного матрикса обладают выраженной способностью к конформационной изменчивости и в силу этого обладают пространственной памятью, являясь эффективными носителями информации. Так, например, 4 простых молекулы углеводов теоретически могут образовывать 35560 различных тетрасахаридов. Это позволяет восстанавливать индивидуальный гомеостаз даже при существенном отклонении системы от исходного равновесия.

Органоспецифические клетки не имеют непосредственных контактов с нервными проводниками и сосудистой сетью. Все их нервно-гуморальные связи опосредуются через окружающий их матрикс (пишингерово пространство). На поверхности клеток компоненты матрикса связываются с липидами и протеинами клеточной мембраны, а также с её рецепторами, являющимися важными компонентами передачи информации внутрь клетки.

Называют неклеточные структуры ткани. Внеклеточный матрикс составляет основу соединительной ткани , и образуется её клетками. Обеспечивает механическую поддержку тканей.

Основные компоненты внеклеточного матрикса - гликопротеины , протеогликаны и гиалуроновая кислота . Коллаген является превалирующим гликопротеином внеклеточного матрикса у большинства животных. В состав внеклеточного матрикса входит множество других компонентов: белки фибрин , эластин , а также фибронектины , ламинины, и нидогены ; минералы, такие как гидроксилапатит; жидкости - плазма крови и сыворотка, содержащие свободные антигены .

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Межклеточный матрикс" в других словарях:

Матрикс - все актуальные промокоды на скидку Матрикс в категории Парикмахерские принадлежности и косметика для волос

Термин матрикс, внеклеточный Термин на английском matrix extracellular Синонимы Аббревиатуры Связанные термины биологические нанообъекты, биосовместимые покрытия, клетка, протеом, протеомика Определение В биологии внеклеточные структуры ткани.… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Это ткань живого организма, не отвечающая непосредственно за работу какого либо органа или системы органов, но играющая вспомогательную роль во всех органах, составляя 60 90 % от их массы. Выполняет опорную, защитную и трофическую функции.… … Википедия

Соединительная ткань это ткань живого организма, не относящаяся к собственным функциям каких либо органов, но присутствующая на вспомогательных ролях во всех них, составляя 60 90 % их массы. Выполняет опорную, защитную и трофическую функции.… … Википедия

Это статья о неакадемическом направлении исследований. Пожалуйста, отредактируйте статью так, чтобы это было ясно как из её первых предложений, так и из последующего текста. Подробности в статье и на странице обсуждения … Википедия

- (кератоз) это патологическое состояние кожи невоспалительного характера, характеризующееся значительным утолщением рогового слоя или задержкой его нормального отторжения. Может быть наследственным, приобретенным и симптоматическим. Даже у… … Википедия

Схематическая структура плазмодесмы. 1 клеточная стенка 2 плазмолемма 3 десмотубула 4 эндоплазматический ретикулум 5 белки плазмодесмы Плазмодесмы (от греч … Википедия

Внеклеточный матрикс составляет основу соединительной ткани , обеспечивает механическую поддержку клеток и транспорт химических веществ. Кроме того, клетки соединительной ткани образуют с веществами матрикса межклеточные контакты (гемидесмосомы, адгезивные контакты и др.), которые могут выполнять сигнальные функции и участвовать в локомоции клеток. Так, в ходе эмбриогенеза многие клетки животных мигрируют, перемещаясь по внеклеточному матриксу, а отдельные его компоненты играют роль меток, определяющих путь миграции.

Основные компоненты внеклеточного матрикса - гликопротеины , протеогликаны и гиалуроновая кислота . Коллаген является превалирующим гликопротеином внеклеточного матрикса у большинства животных. В состав внеклеточного матрикса входит множество других компонентов: белки фибрин , эластин , а также фибронектины , ламинины и нидогены ; в состав внеклеточного матрикса костной ткани входят минералы, такие как гидроксиапатит; можно считать внеклеточным матриксом и компоненты жидких соединительных тканей - плазму крови и лимфатическую жидкость.

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Внеклеточный матрикс" в других словарях:

Внеклеточным матриксом (англ. extracellular matrix, ECM) в биологии называют неклеточные структуры ткани. Внеклеточный матрикс составляет основу соединительной ткани, и образуется её клетками. Обеспечивает механическую поддержку тканей. Основные… … Википедия

Биоплёнка множество (конгломерат) микроорганизмов, расположенных на какой либо поверхности, клетки которых прикреплены друг к другу. Обычно клетки погружены в выделяемое ими внеклеточное полимерное вещество (внеклеточный матрикс) … … Википедия