Внеклеточный матрикс определяет структуру и функции ткани через сложную сеть макромолекул.

Состав внеклеточного матрикса различается в зависимости от типа ткани. Хотя его основная функция заключается в обеспечении необходимого каркаса для клеток, внеклеточный матрикс также регулирует процессы, контролируя клеточную коммуникацию.

Взаимодействия клетка-внеклеточный матрикс жизненно важны для структуры ткани, и им способствуют гетеродимерные молекулы. Более того, внеклеточный матрикс играет важную роль в восстановлении тканей, которые могут быть использованы в качестве терапевтической мишени.

Структура и функции внеклеточного матрикса

Внеклеточный матрикс состоит из неклеточных компонентов в тканях, которые образуют необходимый каркас для клеточных компонентов. Структура внеклеточного матрикса различается по составу в зависимости от типа ткани, но в основном состоит из коллагеновых волокон, протеогликанов и белков мультиадгезивного матрикса, которые секретируются клетками.

Функции внеклеточного матрикса включают:

1. Образует важную опорную структуру для клеток.
2. Контролирующий связь между клетками.
3. Разделяющие ткани.
4. Регулирует клеточные процессы, такие как рост, миграция и дифференцировка.

Внеклеточный матрикс можно разделить на две группы, каждая из которых имеет определенную структуру. Первые называются интерстициальными матрицами и окружают клетки, в то время как вторые называются перицеллюлярными матрицами и связаны с клетками.

Базальная мембрана является важным примером перицеллюлярного матрикса, находящегося между функциональной и соединительной тканями. Структура обеспечивает фиксирующий слой, который удерживает клетки функциональной ткани вместе. Клетки, встроенные во внеклеточный матрикс, взаимодействуют через поверхностные рецепторы и интегрируют сигналы от матрицы, которые связаны с их функцией.

Кроме того, клетки участвуют в формировании внеклеточного матрикса посредством секреции макромолекул матрикса. Это означает, что различия в структуре внеклеточного матрикса влияют на биомеханические свойства всей сети в дополнение к сигналам, которые трансформируют реакцию клеток.

Взаимодействие клетки и внеклеточного матрикса

Адгезия клетка-внеклеточный матрикс устанавливается посредством взаимодействия молекул клеточной адгезии, связывающихся с клеточной поверхностью внеклеточного матрикса. Интегрины — это гетеродимерные молекулы, которые образуют соединения между клеточной поверхностью и внеклеточным матриксом.

Интегрины имеют слабые взаимодействия с лигандами, что означает, что требуются множественные адгезии к участкам связывания белков внеклеточного матрикса. Такая слабая сила взаимодействия особенно выгодна для мигрирующих клеток.

Адгезии клетка-внеклеточный матрикс образуются в двух типах интегрин-зависимого соединения: фокальных адгезиях и гемидесмосомах. Очаговые спайки возникают в месте прикрепления клеточного цитоскелета и гликопротеина фибронектина внеклеточного матрикса.

Этот тип прикрепления закрепляет клетку и облегчает передачу сигналов через плазматическую мембрану. Гемидесмосомы соединяют промежуточные нити с базальными пластинками эпителиальных клеток, таким образом обеспечивая жесткую структуру эпителиальной ткани.

Внеклеточный матрикс и восстановление тканей

Механизм восстановления поврежденной ткани зависит от внеклеточного матрикса. Регуляция типов клеток во внеклеточном матриксе обеспечивает мобилизацию в областях, требующих восстановления ткани.

Белки внеклеточного матрикса фибрин, фибронектин и коллаген обеспечивают структурную целостность во время восстановления, а фибрин-фибронектиновые взаимодействия служат основой для адгезии и миграции клеток. Свежеотложенный внеклеточный матрикс может быть реконструирован с образованием нормальной ткани путем сшивания коллагеновых фибрилл.

Взаимодействие между клеткой и внеклеточным матриксом также влияет на уровень острого воспаления, реэпителизацию и сокращение при повреждении ткани. Эти факторы способствуют быстрому закрытию раны, а это означает, что важные биологические реакции для минимизации риска инфицирования зависят от внеклеточного матрикса.

Способность локально контролировать взаимодействия клетки и внеклеточного матрикса также является привлекательной терапевтической мишенью. Матриклеточные белки, обнаруженные во внеклеточном матриксе, являются примером жизнеспособной мишени. Они обеспечивают сигналы, которые запускают специфическую клеточную активность в ране, и экспрессируются на высоких частотах во время развития, но отсутствуют в нормальной взрослой ткани. Следовательно, контролируемая экспрессия матриклеточных белков во время заживления раны может обеспечивать локализованное нацеливание.