Matriz extracelular: función, componentes y definición

La matriz extracelular

Los tejidos vivos no son solo acumulaciones de células compactas. Gran parte del volumen de un tejido está formado por espacio extracelular (“extra-” significa “fuera” o “más allá”, como en “extraterrestre”). Este vacío se llena con una red compleja llamada matriz extracelular .

En lugar de ser un material de relleno inerte, como la espuma de poliestireno que envuelve un envío de cristalería, la matriz extracelular es un componente dinámico y fisiológicamente activo de todos los tejidos vivos. Además de proporcionar soporte estructural para las células incrustadas dentro de un tejido, la matriz extracelular guía su división, crecimiento y desarrollo. En otras palabras, la matriz extracelular determina en gran medida cómo se ve y funciona un tejido.

La matriz extracelular está formada por proteoglicanos, agua, minerales y proteínas fibrosas. Un proteoglicano está compuesto por un núcleo de proteína rodeado por largas cadenas de moléculas similares al almidón llamadas glicosaminoglicanos.

Producción y componentes

Los componentes de la matriz extracelular son producidos y organizados por las células que viven dentro de ella. En la mayoría de los tejidos, los fibroblastos o células productoras de fibras tienen esta responsabilidad.

En ningún tejido la matriz extracelular está tan bien definida – o tan fácilmente estudiada – como en el tejido conectivo , donde la matriz extracelular es frecuentemente más abundante que las células. El tejido conectivo, que se encuentra en todo el cuerpo, sirve como andamio para todos los demás tejidos. Las variaciones en los tipos y números de moléculas en la matriz extracelular del tejido conectivo explican la increíble diversidad de tejidos y órganos del cuerpo humano.

Un ejemplo vívido de cómo la matriz extracelular influye en la función del tejido se puede ver en las diferencias entre el hueso y la córnea del ojo. En el hueso, la matriz extracelular es gruesa y altamente mineralizada, proporcionando un tejido que es duro, inflexible y opaco, justo lo que necesita para construir un esqueleto. Por el contrario, la matriz extracelular de la córnea consiste en un gel flexible, transparente y rico en agua, ideal para transmitir luz al globo ocular.

Se pueden encontrar dos clases principales de moléculas en la matriz extracelular: proteínas fibrosas y proteoglicanos.

Proteínas fibrosas

Varios tipos de proteínas fibrosas , que incluyen colágeno, elastina, fibronectina y laminina, se encuentran en cantidades variables dentro de la matriz extracelular de diferentes tejidos. Estas proteínas son producidas por fibroblastos, pero no se secretan en su forma final. Más bien, se liberan como moléculas “precursoras”; su posterior incorporación a la matriz extracelular está guiada por los fibroblastos de acuerdo con las necesidades funcionales de un tejido particular.

El colágeno es una fibra fuerte y resistente al estiramiento que proporciona resistencia a la tracción a los tejidos. Es la proteína más abundante del cuerpo humano. El colágeno es el componente principal de sus tendones y ligamentos y brinda apoyo a su piel. Cuando sufre una lesión en la piel, el colágeno es el material que cura la herida y forma la cicatriz. Hay al menos una docena de tipos diferentes de colágeno en su cuerpo, todos adaptados a las necesidades específicas de los tejidos donde se encuentran.

La elastina es una proteína elástica y resistente. Al igual que una banda de goma, la elastina permite que los tejidos vuelvan a su forma original después de haber sido estirados. La luz ultravioleta daña las fibras de elastina e interfiere con su reconstrucción, lo que explica la flacidez y las arrugas que se observan en la piel que ha estado expuesta crónicamente a la luz solar.

La fibronectina se secreta de los fibroblastos en una forma soluble en agua, pero se ensambla rápidamente en una red insoluble, que cumple varias funciones. Otras células usan la matriz de fibronectina para migrar a través de un tejido, lo cual es particularmente importante durante el desarrollo embrionario; la fibronectina ayuda a colocar las células dentro de la matriz extracelular; y la fibronectina es necesaria para la división y especialización celular en muchos tejidos.

La laminina forma redes en forma de láminas que sirven como “pegamento” entre tejidos diferentes. Es la proteína principal en las membranas basales , que están presentes donde el tejido conectivo entra en contacto con el tejido muscular, nervioso o epitelial.

Proteoglicanos

A diferencia de las proteínas fibrosas, que brindan resistencia a las fuerzas de estiramiento, los proteoglicanos brindan resistencia a las fuerzas de compresión o “aplastamiento”. Esta propiedad proviene principalmente de la porción de glicosaminoglicanos de los proteoglicanos.

Los glicosaminoglicanos , o GAG, son polisacáridos de cadena larga (‘poli’ significa ‘muchos’ y ‘sacárido’ significa ‘azúcar’). Hay varias clases de GAG ​​cuyas propiedades químicas están determinadas por los tipos de azúcares que se encuentran en sus cadenas de polisacáridos. De manera similar, existen varias clases de proteoglicanos, que se forman cuando los GAG se unen a proteínas.

Los GAG son moléculas con una carga muy negativa. De hecho, los GAG son las moléculas con mayor carga negativa producidas por las células animales. Esta propiedad los hace muy atractivos para moléculas cargadas positivamente, como los iones de sodio. En los tejidos vivos, el agua tiende a ir donde van los iones de sodio, por lo que los GAG también son muy atractivos para el agua. Dado que el agua es resistente a la compresión, también lo es la matriz extracelular.

Los GAG y los proteoglicanos son resistentes al plegado. Por tanto, los proteoglicanos se encuentran fácilmente junto a las proteínas fibrosas largas que se encuentran en la matriz extracelular. Los proteoglicanos también forman complejos con otros proteoglicanos para formar fluidos viscosos en forma de gel. Esta disposición contribuye a la resistencia estructural general de un tejido, pero también permite que la matriz extracelular realice otras funciones importantes, como proporcionar canales para la migración de células, dirigir el flujo de factores de crecimiento y regular la inflamación.

Resumen de la lección

La matriz extracelular es una red de proteínas fibrosas y proteoglicanos que llena el espacio entre las células dentro de sus tejidos. Los componentes de la matriz extracelular suelen ser productos de fibroblastos, que no solo sintetizan los diversos elementos de la matriz, sino que también dirigen su organización y renovación.

La composición de la matriz extracelular determina la forma y función de un tejido. Por ejemplo, la matriz extracelular del hueso difiere notablemente de la que se encuentra en la córnea, y esas diferencias explican la diversidad de tejidos en todo el cuerpo humano.

El colágeno, elastina, fibronectina y laminina son las cuatro clases principales de proteínas fibrosas que se encuentran en la matriz extracelular. Las proteínas fibrosas añaden resistencia a la tracción a los tejidos, pero también proporcionan gran parte de su elasticidad. Las proteínas fibrosas, en particular la laminina, también sirven como “interfaz” entre tejidos adyacentes diferentes. El colágeno es la proteína más abundante en su cuerpo.

Los proteoglicanos aportan fuerza compresiva a la matriz extracelular y representan muchas de sus funciones fisiológicas, como dirigir el flujo de factores de crecimiento, facilitar la migración celular y regular la inflamación. Los proteoglicanos son combinaciones de proteínas y glicosaminoglicanos , que son moléculas de polisacáridos de cadena larga que atraen iones de sodio y agua hacia la matriz extracelular.

Los resultados del aprendizaje

Cuando haya absorbido esta información en la matriz extracelular, determine si puede:

• Proporcionar la definición de la matriz extracelular.
• Indique su función y componentes
• Nombrar los dos tipos de moléculas que se encuentran en la matriz extracelular y describir sus propósitos.
• Indique las cuatro clases principales de proteínas fibrosas.