Caracterírticas histológicas de matriz extracelular

1.
MATRIZ
EXTRACELULAR
Dra. Anahí Chavarría Krauser
Medicina Experimental
Facultad de Medicina, UNAM

2. MATRIZ EXTRACELULAR
Es “la sustancia entre las células” o “el material
en el espacio intercelular”
Es una red estructural compleja que rodea y
sostiene a las células en el tejido conectivo.

3. A las células, la matriz extracelular provee:
•Sostén
•Una
mecánico y estructural
barrera bioquímica
•Regula
la interacción de las células con el entorno
•Entramado
migrar
•Un
sobre el cuál las células pueden moverse y
medio para:
•Comunicación
extracelular asistida por moléculas de
adhesión celular
•Un
posicionamiento estable de las células en los
tejidos a través de la adhesión a la matriz
•El
reposicionamiento de las células que han migrado
durante el desarrollo y la reparación de heridas

4. Todas las células producen matriz extracelular,
pero algunas células especializadas producen un
tipo especial de matriz:
•Fibroblastos
conectivo
secretan matriz de tejido
•Osteoblastos
hueso
secretan matriz formadora de
•Condroblastos
cartílago
•Fibroblastos
secretan matriz formadora de
y células epiteliales en conjunto
forman una membrana basal

5. Tejido conectivo: contiene mucha matriz y unas
pocas células
Lámina basal: puede considerarse como la
matriz extracelular de células epiteliales, pero
formada por una gruesa capa conteniendo
muchas fibras de colágeno y laminina, sobre la
que se “sientan” las células epiteliales
Matriz pericelular: con pocas excepciones
todas las células están rodeadas de la matriz
extracelular

6. La matriz extracelular
está compuesta por:
1. Células
2. Moléculas de la
sustancia fundamental
3. Fibras

7. 

Fijas
 Fibroblastos
 Fibrocitos
 Miofibroblastos
 Condroblastos
 Osteoblastos
 Adipocitos
 Células
mesenquimatosas
Móviles
 Macrófagos
 Eosinófilos
 Linfocitos
 Células plasmáticas
 Mastocitos
 Melanocitos
CÉLULAS DE LA
MATRIZ

8. FIBROBLASTOS Y FIBROCITOS

9. Macrófagos y Células Plasmáticas

10. MASTOCITOS Y MELANOCITOS

11. Células Mesenquimatosas y
Adipocitos

12. Moléculas de la sustancia
fundamental



Glucosaminoglicanos (GAG)
Proteoglicanos
Glicoproteínas adhesivas

13. GLUCOSAMINOGLICANOS
•
Heteropolisacáridos más abundantes de la sustancia fundamental
•
Compuestos por disacáridos
AZUCAR ACIDO
• Acido glucurónico
• Acido idurónico
•
•
AMINOAZUCAR
•
•
•
•
Glucosamina
Galactosamina
N-acetilglucosamina
N-Acetilgalactosamina
n
No sulfatados: Ácido hialurónico (ácido glucurónico+N-acetilglucosamina)
Sulfatados: Keratán sulfato, Condroitin sulfato, Heparan sulfato.
•
Forman un gel poroso en el que se insertan proteínas fibrosas y células
•
Retienen gran cantidad de agua: turgencia y capacidad de filtro
•
Se asocian con proteínas estructurales: proteoglicanos

14. GLUCOSAMINOGLICANOS
Acido hialurónico
Dermatán sulfato
Condroitín sulfato
Keratán sulfato

15. PROTEOGLICANOS

Están formados
por GAG unidos
covalentemente a
proteínas
centrales
 Agrecan
 Decorina,
biglicano,
fibromodulina
 Sindecano
 Versicano
 Perlecano

16. PROTEOGLICANOS

17. PROTEOGLICANOS





Agrecan
 Cartílago
 Condroitin sulfato y Queratan sulfato
 Une agua y pequeños iones
 Da elasticidad y soporte a tensión en el cartílago
Decorina, biglicano, fibromodulina
 Proteoglicanos pequeños
 Unen colágena I, II y III
 Fibomodulina y biglicano unen también fibras elásticas
Sindecano
 Componente de la membrana plasmática
 Une factores de crecimiento
 Participa en la transducción de señales y en la diferenciación
celular
 Facilita la migración celular
Versicano
 En varios tejidos conectivos
 Une hialurano y colágena
Perlecano
 Forma parte de la lámina basal

18. Glicoproteínas
adhesivas


Estabilizan la matriz
extracelular
Vinculan la matriz celular con
la superficie de las células




Fibronectina
Laminina
Tenascina
Osteopontina, osteocalcina,
osteonectina

19. PROTEINAS ADHESIVAS
•
Fibronectinas:
•
Pertenecen a la familia de las Integrinas (moléculas de adhesión)
•
Poseen diferentes dominios de unión a:
•
•
colágeno I, II y III
•
•
otras fibronectinas para formar dímeros
•
•
receptores de membrana en células del tejido conjuntivo
proteoglicanos
Aseguran la estructura de la matriz extracelular
Laminina:
•
Presente en las láminas basales y las láminas externas
•
Poseen diferentes dominios de unión a:
•
colágeno IV
•
proteoglicanos

22. Fibras de la matriz extracelular




En cantidades variables dependiendo de
las necesidades estructurales o
funcionales de cada tejido
Son sintetizadas por fibroblastos
Son proteínas compuestas por cadenas
peptídicas largas
Fibras de colágena, reticulares y
elásticas

23. FIBRAS ELÁSTICAS
•
Permiten que los tejidos respondan al estiramiento y la distensión
•Elastina:
•
•
1-2% del contenido en colágeno
•
Proteína pequeña: forma fibrillas muy insolubles
•
Enlaces covalentes cruzados: desmosina (4 lisinas/lisina oxidasa)
•
•
Tejidos elásticos (vasos)
Cambios conformacionales: elasticidad
Fibrillina:
•
Proteína que forma parte de las microfibrillas
•
Distribución amplia en muchos tejidos conectivos
•
Forma de bastón con cabeza globular: alineación en microfibrillas
•
Las asociadas a elastina participan en la organización

24. ELASTINA

25. FIBRILLINA

26. FIBRAS ELÁSTICAS

27. FIBRAS RETICULARES
•
Proporcionan un armazón de sostén para los constituyentes celulares
de los tejidos y órganos
•
Están compuestas por colágena III
•
Forman una malla o red fina en vez de fascículos

28. En esta imagen de microscopía electrónica de
transmisión de piel humana se observa un fibroblasto
(F) rodeado por fibras elásticas (E) y de colágena (C).

29. COLAGENO
•
Proteína fibrosa altamente insoluble
•
Proteína más abundante del organismo (25% del peso corporal)
•
Soporte ideal para el organismo:
•
•
Flexible
•
Alta versatilidad estructural
•
•
Resistente a la tensión y a la tracción
Termoinestable (gelatiniza por encima de 45ºC)
Estructura característica basada en la unidad de tropocolágeno:
•
•
Triple hélice dextrógira
Biosíntesis compleja:
•
Numerosos tipos (al menos 14)
•
Al menos 25 genes para las cadenas a
•
Modificaciones post-traduccionales importantes

30. ESTRUCTURA DE LA MOLECULA DE
TROPOCOLAGENO
Estructura secundaria de las cadenas a individuales:
• Hélice levógira estirada
• Tres aminoácidos por vuelta
• Composición en aminoácidos:
• Rica en glicina, prolina, hidroxiprolina, hidroxilisina
• Secuencia repetitiva GLY-X-Y-GLY
• X: mayoritariamente Prolina
• Y: mayoritariamente Hidroxiprolina
• Hidroxiprolina: estabiliza la hélice de colágeno
• Hidroxilisina: centro de glicosilación
• Hidroxilación:
• Hidroxilasas específicas: Cofactores (Fe+2, O2, ascorbato)
•
•
Glicosilación:
• Glicosil transferasas

31. UNIDAD DE TROPOCOLÁGENO

33. ESTRUCTURA DEL COLAGENO

34. Fibrillas de Colágena

35. ESTRUCTURA DEL COLAGENO

36. AMINOACIDOS Y ESTRUCTURA DE
COLAGENO
Prolina e Hidroxiprolina:
• Repulsiones estéricas
• Pocas posibilidades conformacionales
• Estiramiento de la hélice
• Glicina-X-Y-Glicina:
• Pequeño tamaño
• Acercamiento y ensamblaje de las tres cadenas a
• Estabilización de la triple hélice de tropocolágeno:
• Puentes de hidrógeno intercatenarios
• Enlaces covalentes cruzados:
• Entre resíduos de Lys oxidados: Lisil oxidasa
• Estabilización de las fibras de colágeno:
• Enlaces covalentes entre moléculas adyacentes
• Lisil oxidasa
• El número de enlaces determina la resistencia a la
tensión
•

37. TIPOS DE COLAGENO
Tipo
Localización
Estructura
I
Piel, huesos, tendones,ligamentos, cornea
Fibrillas estriadas
II
Cartilago, discos intervertebrales, humor vítreo del ojo
Fibrillas estriadas
III
Piel, tendones, vasos sanguíneos, pared del utero
Fibrillas estriadas
IV
Lámina Basal
Fibrillas finas lisas
V
Cornea, tejidos intersticiales
Fibrillas estriadas
VI
Nervios y vasos sanguíneos
Fibrillas finas lisas
VII-XV
Según el tipo. La mayoría son componentes minoritarios de cartílago y tendones
Fibrillas finas lisas

38. SINTESIS Y DEGRADACION DE
COLAGENO
1
2
25 GENES
3
Procolágeno
4
Procolágeno
5
• •1:
Tropocolágeno
6
7
Colágeno
Péptidos
1:Hidroxilación
Hidroxilación
• •2: Glicosilación
2: Glicosilación
• •3: Ensamblaje
3: Ensamblaje
• •4: Liberación vesicular
4: Liberación vesicular
• •5: Proteolisis limitada
5: Proteolisis limitada
• •6: Unión covalente
6: Unión covalente
• •7: Degradación
7: Degradación

39. SINTESIS Y DEGRADACION DE
COLAGENO
1: Hidroxilación:
• Modificación post-traduccional
• Prolina hidroxilasa (3-OH Pro y 4-OH Pro)
• Lisina hidroxilasa (5-OH Lys)
• Cofactores: Fe2+, a-cetoglutarato, O2, ácido ascórbico
(vitC)
• 2: Glicosilación:
• Glicosil transferasa
• Añade Glucosa, Galactosa o Glucosa-Galactosa a resíduos
de Ser, Thr o OH-Lys
• Varia según tejido (6 -120 unidades/molécula)
• 3: Ensamblaje:
• Unión de las tres hélices a para dar lugar al procolágeno
(tropocolágeno con dominios globulares)
• 4: Liberación vesicular:
•

40. SINTESIS Y DEGRADACION DE
COLAGENO
•5:
Proteolisis limitada:
• Endopeptidasas extracelulares específicas
• Hidrólisis de los extremos globulares
• Conduce a la formación de tropocolágeno
•
6: Unión covalente de unidades de tropocolágeno:
• Lisina oxidasa (extracelular)
• Requiere Cu2+
• Transforma el grupo amino de lisinas en grupo aldehído
• Formación de bases de Schiff entre moléculas distintas
•
7: Renovación del colágeno:
• Colagenasas extracelulares: Formación de péptidos
• Fagocitosis por macrófagos