4. MATRIX EXTRACELULAR

4.1. Matriz extracelular en tejidos animales.

En la mayoría de los organismos pluricelulares, las celulas se organizan en conjuntos cooperativos denominados tejidos, que, a su vez, se asocian formando grandes unidades funcionales denominadas órganos. Las células contactan, generalmente con una compleja red de macromoléculas secretadas, denominadas matriz extacelular. Esta participa en el mantenimiento de la estructura tisular y en los animales posee una organización reticular mediante la cual las células pueden migrar e interaccionar. en muchos casos las células integrantes de un tejido también se mantienen en su lugar por medio de adhesiones intercelulares.

En vertebrados los tejidos principales son el nervioso, el muscular, el sanguíneo, el linfoide, el epitelial y el conjuntivo. El tejido conjuntivo y el epitelial representan los dos extremos en los que el papel estructural que juega la matriz y las adhesiones intercelulares son radicalmente diferentes.

En el tejido conjuntivo la matriz extracelular es muy abundante, mientras que las celulas estan un poco representadas. La matriz es rica en polímeros, principalmente colágenasas, siendo la responsable principal de la respuesta a las tensiones a las que esta sujeto el tejido. Las células que se encuentran unidas a diferentes componentes de la matriz, pueden ejercer sobre ésta diversas fue mientras que la contribución de las uniones intercelulares es escasa. Por el contrario, en los tejidos epiteliales las células se encuentran estrechamente unidas formando láminas (denominadas epitelios). La matriz extracelular es escasa y está constituida principalmente por una delgada capa denominda lámina basal que estaá en la base de las células, las cuales ocupan la mayor parte del volumen. es en ésts donde reside, sobre todo, la oposición a las tensiones, mediante filamentos intracelulares de carácter proteico (componentes del citoesqueleto) que se entrecruzan en el citoplasma de la célula epitelial, transmitiendo la tensión de una célula a otra; los filamentos se anclan directamente o indirectamente a proteínas transmembrana de la membrana plasmática,en regiones donde se localizan uniones especializadas con otras células o con la lámina basal.

4.2. Biogenésis de colagena

La colágena se origina por una proteína precursora llamada tropocolágena, está formado por tres cadenas polipeptídicas llamadas cadenas alfa (no hélices alfa). Cada cadena α está constituida por un polipéptido, formado por una repetición en tándem de tres aminoácidos siendo muy ricas en prolina o hidroxiprolina y glicina, las cuales son fundamentales en la formación de la superhélice.

La forma química más abundante de la hidroxiprolina que forma parte de la colágena es la 4-trans-OH-L-prolina. La prolina estabiliza la conformación helicoidal en cada una de sus cadenas α; la glicina, sin embargo, se sitúa ocupando un lugar cada tres residuos localizándose a lo largo de la región central, favorece el empaquetamiento de las tres cadenas α y es necesaria para la formación de la superhélice de la colágena.

Cada una de las cadenas polipeptídicas es sintetizada por los ribosomas unidos a la membrana del retículo endoplásmico y luego son traslocadas al lumen del mismo en forma de grandes precursores (procadenas α), presentando aminoácidos adicionales en los extremos amino y carboxilo terminales. En el retículo endoplásmico los residuos de prolina y lisina son hidroxilados para luego algunos ser glucosilados en el aparato de Golgi; parece ser que estas hidroxilaciones son útiles para la formación de puentes de hidrógeno intercatenarios que ayudan a la estabilidad de la superhélice. Tras su secreción, los propéptidos de las moléculas de procolágena son degradados mediante proteasas convirtiéndolas en moléculas de tropocolágena asociándose en el espacio extracelular formando las fibrillas de colágena.

La formación de fibrillas está dirigida, en parte, por la tendencia de las moléculas de procolágena a autoensamblarse mediante enlaces covalentes entre los residuos de lisina, formando un empaquetamiento escalonado y periódico de las moléculas de colágeno individuales en la fibrilla. Las fibras de colágena forman estructuras que resisten las fuerzas de tracción. Su diámetro en los diferentes tejidos es muy variable y su organización también; en la piel de los mamíferos están organizadas como cestos de mimbre, lo que permite la oposición a las tracciones ejercidas desde múltiples direcciones. En los tendones lo están en haces paralelos que se alinean a lo largo del eje principal de tracción. En el tejido óseo adulto y en la córnea se disponen en láminas delgadas y superpuestas, paralelas entre sí, mientras las fibras forman ángulo recto con las de las capas adyacentes.

Las células interactúan con la matriz extracelular tanto mecánica como químicamente, lo que produce notables efectos sobre la arquitectura tisular. Así, distintas fuerzas actúan sobre las fibrillas de colágena que se han secretado, ejerciendo tracciones y desplazamientos sobre ellas, lo que provoca su compactación y su estiramiento.

4.3. Glucosaminoglicanos (GAGs) y proteoglicanos


Los GAGs son los hetero-polisacáridos más abundantes del cuerpo. Estas moléculas son polisacáridos largos sin rami-ficaciones y contienen repe-ticiones de una unidad de disacáridos. Las unidades de disacáridos contienen una de dos azúcares modificadas, N-acetilgalactosamina (GaINAc) ó N-acetilglucosamina (GlcNAc) y un ácido urónico como el glucuronato ó iduronato. Los GAGs son moléculas negativamente cargadas con una conformación extendida que brinda alta viscosidad a una solución. Los GAGs están principalmente ubicados en la superficie de las células o en la matriz extracelular (MEC). Los GAGs específicos de significancia fisiológica son el ácido hialurónico, dermatan sulfato, condroitin sulfato, heparina, heparan sulfato y queratan sulfato.

La mayoría de los GAGs en el cuerpo están unidos a proteínas centrales y así forman proteoglicanos (también conocidos como mucopolisacáridos). Estos GAGs se extienden perpendicularmente desde el centro como una estructura tipo cepillo. La unión de los GAGs a la proteína central involucra un trisacárido específico compuesto de dos residuos de galactosa y un residuo de xilosa (GAG–GalGalXyl–O–CH2–proteina). El trisacárido de unión está acoplado a la proteína central a través de una unión O-glicosídica a un residuo S en la proteína. Algunas formas de queratan sulfatos están unidos a la proteína central a través de una unión N-asparaginil. Las proteínas centrales de los proteoglicanos son ricas en residuos S y T lo cual permite la adhesión de múltiples GAG.