matrica u kavezu. izvanstanični matriks. Što smo naučili o izvanstaničnom matriksu u posljednjih godinu dana

ZNANOST

Teorija izvanstaničnog matriksa

Svi znamo da se ljudsko tijelo sastoji od stanica, ali malo ljudi misli da njihov broj iznosi otprilike 20% cijelog tijela. Preostalih 80% čine "međustanični matriks". Što je "međustanični matriks"? Kako to možete vidjeti?

Najočitiji primjer međustaničnog matriksa u ljudskom tijelu je koštano tkivo.

Stanična osnova koštanog tkiva je osteoblast. To su stanice veličine 5-7 mikrona koje grade koštano tkivo. Njihov broj je čak manji po težini od 20%. Ljudska kost se sastoji od kristala hidroksiapatita, kolagena (tip I) itd. Sve ostalo je međustanični matriks.

Teorija ljudskog starenja

Čak i ako su stanice 100% zdrave, u starijoj dobi prije svega dolazi do razaranja izvanstaničnog matriksa. Kao rezultat toga, koža postaje mlitava, izvanstanični matriks je uništen, koža “visi”, a sve znakove starenja kože vidimo golim okom. Istu stvar možemo vidjeti na primjeru kostiju. Ljudi se ne razboljevaju jer se stanice ponašaju “pogrešno”. Od osteoporoze, kosti postaju krte, prvenstveno zbog razaranja međustaničnog matriksa.

Isti problemi nastaju i kod ćelavosti. U ljudskoj kosi nema stanica, naprotiv - kosa se sastoji od proizvoda vitalne aktivnosti stanica, a to je međustanični matriks u svom najčišćem obliku. Kada je međustanični matriks uništen, naša kosa ispada.

U KORIST OVE TEORIJE GOVORE SLJEDEĆE ČINJENICE:

Uzmimo za primjer restauraciju strukture, odnosno proces regeneracije.

Na primjer, osoba se porezala. Regeneracija stanica odvija se otprilike istom brzinom kao kod djeteta kao i kod starije osobe. Razlika u stopi zacjeljivanja rana izračunava se kao postotak, ali ne kao red veličine. Kod starijih ljudi rane zacjeljuju jednako brzo, jednakom brzinom, kao i kod mladih ljudi. Ako mlada osoba ima plitku posjekotinu koja zacjeljuje u roku od tjedan dana, onda je za stariju osobu potrebno 8-10 dana. Razlika nije kardinalna, stanice se dijele i obnavljaju približno istom brzinom tijekom cijelog života čovjeka, ako je zdrav. To sugerira da su stanice u redu i da s godinama ne gube sposobnost regeneracije, dijeljenja.

Dugi niz godina bila je velika misterija za vodeće znanstvenike svijeta - kako se zapravo odvija prehrana stanica? Odavno je svima jasno da sve hranjive tvari ulaze u stanice krvlju kroz krvne žile, kroz kapilare. I kako onda? Ako uzmete mikroskop i pogledate svoje stanice, otkrit ćete da kapilare ne odgovaraju svakoj stanici u vašem tijelu, ali opskrbljuju kisikom i hranjivim tvarima vrlo velike skupine stanica. Što je sljedeće?

Međustanični matriks ima vrlo složenu strukturu. U međustaničnom matriksu formiraju se putovi za transport korisnih tvari i uklanjanje otpadnih produkata, a ti putovi ne postoje uvijek, a ovisno o dobu dana mogu se formirati ljudska stanja u obliku „tunela“, autocesta i sl. Mogu se formirati na istom mjestu. To je kao analogija traka s obrnutim prometom na cestama, kada ljudi ujutro voze u jednom smjeru, a navečer u suprotnom smjeru.

STRUKTURA MEĐUSTANIČNOG MATRIKSA NIJE POTPUNO POZNATA.

Ali jasno je dokazano da se izvanstanični matriks sastoji od nekoliko glavnih komponenti. Opće je prihvaćeno u znanstvenoj zajednici da je glavna komponenta izvanstaničnog matriksa hijaluronska kiselina. Stoga je sada vrlo moderan, naširoko se koristi u kozmetičkim kremama, dodacima prehrani itd. Osim toga, uključuje kolagen ili amorfni protein, kondroitin, posebno kondroitin sulfat, koji je posebno bogat u zglobovima. A osim toga, nedavna istraživanja pokazuju da je najvažniji element silicij. Tvori primarnu strukturu koja se sastoji od spojeva silicija (SiO2). To jako podsjeća na retke iz Biblije, kada je "Bog stvorio čovjeka od gline", a glina se, kao što znamo, sastoji od silicija, silicijevog oksida.

Iako količina silicija u tkivima ljudskog tijela nije velika (samo 2%), ali igra veliku ulogu. Unatoč činjenici da u prirodi ima puno silicija - to je glavni element u zemljinoj kori, bioraspoloživog silicija ima vrlo malo. Obični silicij (pijesak, prašina, zemlja) je vrlo kemijski inertna tvar koja ne ulazi u kemijske reakcije. Čini se da ga ima puno, ali tijelo ga praktički nema gdje uzeti.

Višestanični organizam sposoban je sintetizirati različite tvari u međustaničnom okolišu koje tvore međustanični matriks koji obavlja različite funkcije. Matrica:

1) odvaja skupine stanica, sprječavajući kontakt između njih;

2) služi kao medij za migraciju stanica;

3) može potaknuti diferencijaciju stanica.

Izvanstanični matriks sastoji se od tri glavne komponente: kolagena, proteoglikana i glikoproteina. Konzistencija izvanstaničnog matriksa ovisi o omjeru kolagena i proteoglikana (prevladavanje kolagena stvara krutost). Također, sastav izvanstaničnog matriksa uključuje mnoge druge komponente: - fibrin, elastin, fibronektine, laminine i nidogene; minerali kao što je hidroksiapatit; tekućine - limfa, krvna plazma koja sadrži slobodne antigene. Izvanstanični matriks čini više vezivnih tkiva nego stanice koje ga okružuju i određuje fizička svojstva tkiva, kao što je kalcificirani matriks kostiju i matriks zuba; prozirna matrica rožnice; matrica tetive nalik užetu koja može izdržati ogromne vlačne sile. Izvanstanični matriks također sudjeluje u regulaciji ponašanja stanica u kontaktu s njim: njihov razvoj, migracija, razmnožavanje, oblik i funkcioniranje. U procjepu između epitelnog i vezivnog tkiva, matriks tvori bazalni, tanki, ali kruti sloj koji igra važnu ulogu u kontroli ponašanja stanica. Weinberg (R. A. Weinberg, 1989) sugerirao je da okolno normalno tkivo inhibira rast tumorskih stanica, kao da ih normalizira i sprječava nekontrolirani rast da se manifestira. Takvi "normalizirajući" čimbenici, prema Weinbergu, mogu biti interakcija stanice s izvanstaničnim matriksom, međustanične veze kroz praznine i citokini koje izlučuju normalne stanice. Normalno mikrookruženje prva je prepreka koju transformirani klon mora svladati prije nego što postane tumor koji autonomno raste.

Poznavanje sastava, svojstava i funkcioniranja izvanstaničnog matriksa vrlo je važno za razvoj novih lijekova temeljenih na , budući da su prve barijere koje oni trebaju savladati na putu do ciljne stanice krv i izvanstanični matriks. Strukturni elementi matrice (primjerice, kolagen) obično imaju organizaciju nanoskale i koriste se u pristupima. Na primjer, kolagene matrice s kontroliranim pakiranjem vlakana nano veličine mogu se koristiti za uzgoj stanica i izradu implantata.

Autori

Naroditsky Boris Savelievich
Nesterenko Ljudmila Nikolaevna

Izvori

Matrica // Informacijski i referentni izvor iz biologije. -www.cellbiol.ru/book/kletka/matriks
ECM (izvanstanični matriks, ECM) // Baza znanja za ljudsku biologiju. -

osteoklasti

Osteociti

osteoblasti

KOŠTANE STANICE

FUNKCIJE KOSTIJU

PREDAVANJE #

Tema: Biokemija koštanog tkiva

Fakulteti: Stomatološki.

Kost je vrsta vezivnog tkiva s visokom mineralizacijom međustanične tvari.

1. Oblikovanje

2. Potpora (fiksacija mišića, unutarnjih organa)

3. Zaštitna (prsa, lubanja, itd.)

4. Skladištenje (depo minerala: kalcija, magnezija, fosfora, natrija itd.).

5. Regulacija CBS (odaje Na +, Ca 3 (PO 4) 2 u acidozi)

U ljudskom tijelu razlikuju se 2 vrste koštanog tkiva: retikulofibrozno (spužvasta koštana tvar) i lamelarna (kompaktna koštana tvar). Od njih se formiraju različite vrste kostiju: cjevaste, spužvaste itd.

Kao i svaka tkanina kost sastoji se od stanica i izvanstaničnog matriksa.

U koštanom tkivu razlikuju se 2 vrste stanica mezenhimalnog podrijetla.

1 vrsta:

a) osteogene matične stanice;

b) polustamične stromalne stanice;

c) osteoblasti (od kojih nastaju osteociti);

d) osteociti;

2 vrsta:

a) hematopoetske matične stanice;

b) polustabljične hematopoetske stanice (tvore mijeloične stanice, makrofage);

c) monocitna stanica koja stvara kolonije unipotentna (iz nje nastaje monoblast → promonocit → monocit → osteoklast);

Mlade stanice koje se ne dijele stvaraju koštano tkivo. Imaju drugačiji oblik: kubični, piramidalni, kutni. Sadrži 1 jezgru. U citoplazmi su dobro razvijeni široki ER, mitohondriji i Golgijev kompleks. U stanici ima puno RNA, visoka aktivnost alkalne fosfataze, aktivna je biosinteza proteina (kolagen, proteoglikani, enzimi).

Nalaze se samo u dubokim slojevima periosta i na mjestima regeneracije koštanog tkiva. Pokrijte cijelu površinu koštane grede u razvoju.

Pretežne stanice koštanog tkiva nastaju iz osteoblasta. Nisu sposobni za diobu, imaju procesni oblik, veliku jezgru u središtu stanice, sadrže malo organela i nemaju centriole. Nalaze se u prazninama, proizvode komponente međustanične tvari.

Divovske višejezgrene hematogene stanice. U ćeliji postoje 2 zone. U stanici postoji mnogo vakuola, mitohondrija i lizosoma. Malo ribosoma, slabo razvijen grubi ER.

Aktivnost osteoklasta reguliraju T-limfociti putem citokina. Osteoklasti su sposobni uništiti kalcificiranu hrskavicu ili kost. Izlučuju CO 2 i karboanhidrazu u međustaničnu tekućinu. H 2 O + CO 2 \u003d H 2 CO 3 Akumulacija kiselina dovodi do razaranja kalcijevih soli i organske matrice.

Sastav međustaničnog matriksa koštanog tkiva uključuje organske i anorganske tvari. U kompaktnoj kosti anorganska komponenta čini 70% koštane mase, organska komponenta 20% koštane mase, a voda 10% koštane mase. U isto vrijeme, volumen anorganske komponente čini samo oko ¼ kosti; ostatak zauzimaju organska komponenta i voda.

U spužvastom koštanom tkivu anorganska komponenta čini 33-40% koštane mase, organska komponenta - 50% koštane mase, voda - 10% koštane mase.

Organska komponenta koštanog tkiva sastoji se uglavnom (90-95%) od kolagenskih vlakana (kolagen tipa 1), koja sadrže mnogo hidroksiprolina, lizina, fosfata povezanog sa serinom i malo hidroksilizina.

Organska komponenta koštanog tkiva sadrži malu količinu proteoglikana i GAG. Glavni predstavnik je kondroitin-4-sulfat, malo hondroitin-6-sulfat, keratan sulfat, hijaluronska kiselina.

U koštanom tkivu postoje nekolagenski strukturni proteini osteokalcin, osteonektin, osteorontin i dr. Osteonektin je posrednik kalcifikacije, veže kalcij i fosfor na kolagen. Peptid (49AK) koji sadrži 3 ostatka γ-karboksiglutaminske kiseline. Vitamin K je uključen u sintezu ovog peptida, osigurava karboksilaciju glutaminske kiseline.

Koštano tkivo sadrži enzime: alkalnu fosfatazu (mnogo u rastućim kostima), kiselu fosfatazu (malo), kolagenazu, pirofosfatazu. Fosfotaze oslobađaju fosfat iz organskih spojeva. Pirofosfataza uništava pirofosfat, koji je inhibitor kalcifikacije.

Također, organsku komponentu predstavljaju razne organske kiseline, fumarna, jabučna, mliječna itd. Lipidi su prisutni.

Mineralna komponenta koštanog tkiva odrasla osoba sastoji se uglavnom od hidroksiapatita (približan sastav Ca 10 (RO 4) 6 (OH) 2), osim toga, uključuje kalcijeve fosfate (Ca 3 (RO 4) 2), magnezij (Mg 3 (RO 4) 2) , karbonati, fluoridi, hidroksidi, citrati (1%) itd. Sastav kostiju uključuje najveći dio Mg 2+, oko četvrtinu Na + i manji dio K + sadržanog u tijelu. U male djece u mineralnoj komponenti koštanog tkiva prevladava amorfni kalcijev fosfat (Ca 3 (PO 4) 2), labilna je rezerva kalcija i fosfora.

Kristali hidroksiapatita su u obliku ploča ili štapića debljine oko 8-15Å, širine 20-40Å, dužine 200-400Å. U kristalnoj rešetki hidroksiapatita, Ca 2+ može biti zamijenjen drugim dvovalentnim kationima. U rastuću kristalnu rešetku hidroksiapatita mogu se unijeti ioni teških metala: olova, radija, urana i teških elemenata koji nastaju tijekom raspada urana, poput stroncija.

Anioni osim fosfata i hidroksila su ili adsorbirani na velikoj površini formiranoj od malih kristala ili otopljeni u hidratnoj ljusci kristalne rešetke. Ioni Na + adsorbirani su na površini kristala.

Kristali hidroksiapatita međusobno su povezani preko Ca 2+ pomoću ostataka γ-karboksiglutaminske kiseline peptida (49 AA).

Zbog kristalne strukture koju čine organske i anorganske komponente, modul elastičnosti kosti sličan je onom betona.

Uvod

Glavna tkiva kralješnjaka su živčano, mišićno, epitelno i vezivno. Stanice u tkivima su u kontaktu s velikim brojem izvanstaničnih makromolekula, objedinjenih u konceptu izvanstaničnog matriksa. U nekim tkivima stanice međusobno djeluju kroz izravni međusobni kontakt.

Epitelna i vezivna tkiva su polarna, sudeći prema vrsti odnosa stanica i matriksa. U vezivnim tkivima značajan dio volumena zauzima izvanstanični prostor ispunjen molekulama izvanstaničnog matriksa. Međustanična tvar vezivnog tkiva određuje njegova glavna svojstva.

U epitelu stanice zauzimaju većinu volumena tkiva, tvoreći guste slojeve. Njihov izvanstanični matriks je siromašan i tanka je baza koja se naziva bazalna membrana. Nalazi se na granici između epitela i vezivnog tkiva i ima važnu ulogu u kontroli aktivnosti stanica. Tanki unutarstanični filamenti prolaze kroz citoplazmu svake epitelne stanice. Ti se filamenti povezuju izravno ili neizravno s transmembranskim proteinima u plazma membrani i tako tvore specifične veze između stanica i temeljne membrane.

Biomedicinski značaj izvanstaničnog matriksa

Napredovanje stanica tijekom embriogeneze ovisi o molekulama matrice
Akutne i kronične upale odvijaju se u tkivima uz aktivno posredovanje molekula matriksa.
Problem metastaziranja tumorskih stanica usko je povezan s izvanstaničnim matriksom.
Najčešće bolesti - reumatoidni artritis, osteoartritis, ateroskleroza - javljaju se uz sudjelovanje molekula izvanstaničnog matriksa.
Širok raspon kolagenskih bolesti povezan je s genetskim poremećajima metabolizma molekula matriksa.
Defekti lizosomalnih hidrolaza dovode do teških posljedica (mukopolisaharidoze).
Starenje i kozmetički problemi usko su povezani s mogućnostima utjecaja na izmjenu molekula matriksa.

U većini organa molekule matriksa tvore stanice koje se nazivaju fibroblasti ili stanice ove obitelji (hondroblasti u hrskavici i osteoblasti u koštanom tkivu). Zovu se trajnog Stanice. U ovu vrstu stanica također spadaju makrofagi (histiociti), bazofili tkiva (mastociti, labrociti, heparinociti), adipociti (lipociti), mezenhimalne stanice, periciti.

Na molekularni sastav međustanične tvari također utječu stanice rendžera. Te stanice migriraju u vezivno tkivo iz krvi kao odgovor na određeni podražaj. Tu spadaju limfociti, plazma stanice, eozinofili, neutrofili, bazofili itd.

Sastav izvanstaničnog matriksa uključuje 3 glavne klase proteinskih molekula:

proteoglikani (PG) - predstavljeni su proteinima povezanim s polisaharidima - glikozaminoglikanima (GAG)
fibrilarni proteini dva funkcionalna tipa: pretežno strukturalni(porodice kolagena i elastina) i pretežno ljepilo(obitelji fibronektina ili laminina).

Svi ovi proteini pripadaju skupini proteinsko-ugljikohidratnih kompleksa.

Nazivaju se strukturama nestaničnog tkiva. Izvanstanični matriks je osnova vezivnog tkiva, a tvore ga njegove stanice. Pruža mehaničku potporu tkivima.

Glavne komponente izvanstaničnog matriksa su glikoproteini, proteoglikani i hijaluronska kiselina. Kolagen je dominantni glikoprotein izvanstaničnog matriksa kod većine životinja. Sastav izvanstaničnog matriksa uključuje mnoge druge komponente: proteine fibrin, elastin, kao i fibronektine, laminine i nidogene; minerali kao što je hidroksiapatit; tekućine - krvna plazma i serum koji sadrže slobodne antigene.

Zaklada Wikimedia. 2010. godine.

Pogledajte što je "međustanični matriks" u drugim rječnicima:

Matrix - svi aktualni Matrix promo kodovi za popust u kategoriji Frizerski pribor i kozmetika za kosu

Pojam matrix, extracellular Engleski pojam matrix extracellular Sinonimi Kratice Povezani pojmovi biološki nano-objekti, biokompatibilne prevlake, stanica, proteom, proteomika Definicija U biologiji, strukture izvanstaničnog tkiva.… … Enciklopedijski rječnik nanotehnologije

To je tkivo živog organizma koje nije izravno odgovorno za funkcioniranje bilo kojeg organa ili organskog sustava, ali igra pomoćnu ulogu u svim organima, čineći 60-90% njihove mase. Obavlja potporne, zaštitne i trofičke funkcije. ... ... Wikipedia

Vezivno tkivo je tkivo živog organizma koje nije vezano za pravilnu funkciju nijednog organa, već je u svima njima prisutno u pomoćnoj ulozi i čini 60-90% njihove mase. Obavlja potporne, zaštitne i trofičke funkcije. ... ... Wikipedia

Ovaj članak govori o neakademskoj liniji istraživanja. Uredite članak tako da bude jasan i iz prvih rečenica i iz daljnjeg teksta. Detalji u članku i na stranici za razgovor ... Wikipedia

- (keratoza) je patološko stanje kože neupalne prirode, karakterizirano značajnim zadebljanjem stratum corneuma ili kašnjenjem u njegovom normalnom odbacivanju. Može biti nasljedna, stečena i simptomatska. Čak i na ... ... Wikipediji

Shema strukture plazmodezmata. 1 stanična stijenka 2 plazmolema 3 dezmotubul 4 endoplazmatski retikulum 5 proteini plazmodezma Plazmodezma (od grčkog ... Wikipedia