Від позаклітинного матриксу до постави. Чи сполучна система - це наш справжній Deus ex machina?

Під редакцією доктора Джованні Четти

ECM зазвичай описується як складається з кількох великих класів біомолекул:

• Структурні білки (колаген та еластин)
• Спеціалізовані білки (фібрилін, фібронектин, ламінін тощо)
• Протеоглікани (агрегани, синдекани) та глузаміноглікани (гіалуронани, хондроїтину сульфати, гепаран сульфати тощо)

Структурні білки

Коллагени утворюють найбільш представлене сімейство глікопротеїнів у царстві тварин. Вони є найбільш присутніми білками позаклітинного матриксу (але не найважливішими) і є основними складовими власне сполучних тканин (хрящі, кістки, фасції, сухожилля, зв’язки).
Існує щонайменше 16 різних типів колагену, з яких типи I, II та III найбільш присутні на рівні типових фібрил (тип IV утворює своєрідну сітку, що представляє основний компонент базальних пластинок).
Коллагени переважно синтезуються фібробластами, але епітеліальні клітини також здатні їх синтезувати.
Колагенові волокна безперервно взаємодіють з величезною кількістю інших молекул позаклітинного матриксу, складаючи біологічний континуум, фундаментальний для життя клітини. Пов’язані колагени у фібрилах відіграють переважну роль у формуванні та підтримці структур, здатних протистояти силам натягу, будучи майже нееластичним (глюкозаміглікани виконують дію опору стисканню) .Яким-небудь чином колаген виробляється і повторно метаболізується як функція механічного навантаження, а його в'язко-еластичні властивості тягнуть за собою, як ми побачимо в параграфі "В'язкоеластичність фасція », що має великий вплив на поставу людини. Як подальша демонстрація здатності колагену змінюватися відповідно до впливів навколишнього середовища, припускаючи, наприклад, різного ступеня жорсткості, еластичності та опору, існують колагени, визначені терміном FACIT (фібрил -асоційований колаген з перерваними потрійними спіралями), здатний функціонально функціонувати як протеоглікани (описано в параграфі «Глюкозаміноглікани та протеоглікани»).
Завдяки покриттю з PG / GAG (протеоглікани / глюкозаміноглікани) колагенові волокна мають властивості біосенсорів та біопровідників: відносні електричні заряди призводять до більшої здатності зв’язувати воду та обмінювати іони, отже, більшу електричну ємність.
Ми знаємо, що будь-яка механічна сила, здатна викликати структурну деформацію, напружує міжмолекулярні зв’язки, виробляючи невеликий електричний потік, тобто п'єзоелектричний струм (Афінштадт, 1969). У таких випадках колагенові волокна розподіляють позитивні заряди на своїй опуклій поверхні, а негативні-на увігнутій, перетворюючись, таким чином, у напівпровідники (вони пропускають потік електронів на їх односторонню поверхню). Оскільки п'єзоелектрична енергія (а також піроелектрична енергія, що генерується термічними напруженнями) нейтралізується циркулюючими іонами за дуже короткий час (приблизно 10-7-10-9 секунд), розташування PG / GAG на сигналі є вирішальною для поширення сигналу на поверхні фібрил, наприклад, для того, щоб діяти як "повторювачі" електричного імпульсу. Зокрема, поздовжня періодичність прибл. 64 нм (що під оптичним мікроскопом виглядає як смуга) дозволяє швидкості поширення імпульсу, що дорівнює приблизно 64 м / с (що відповідає швидкості провідності швидких нервових волокон) - Ренґлінг, 2001 р. Сильний диполярний момент колагенових фібрил і їх резонансна ємність (властивість, загальна для всіх пептидних структур), а також низька діелектрична проникність МЕК полегшують передачу електромагнітних сигналів. Тому тривимірна і всюдисуща колагенова мережа також має особливу характеристику проведення біоелектричних сигналів у три виміри простору, засновані на відносному розташуванні між колагеновими фібрилами та клітинами, в аферентному напрямку (від ECM до клітин) або, навпаки, еферентному.
Все це являє собою систему зв'язку MEC-клітини в реальному часі, і такі електромагнітні біосигнали можуть призвести до важливих біохімічних змін, наприклад, у кістці остеокласти не можуть "перетравлювати" п'єзоелектрично заряджену кістку (Oschman, 2000).
Нарешті, слід підкреслити, що клітина, як не дивно, виробляє безперервно та із значними витратами енергії (приблизно 70%) матеріал, який необхідно обов’язково вигнати, переважно шляхом ексклюзивного зберігання протоколагену (біологічного попередника колагену) у везикули (Альбергаті, 2004).

Переважна більшість тканин хребетних вимагає одночасної наявності двох життєво важливих характеристик: міцності та еластичності. Справжня мережа еластичних волокон, розташованих усередині ЕКМ цих тканин, дозволяє повернутися до початкових умов після сильних тяг.Еластичні волокна здатні збільшити розтяжність органу або його частини щонайменше в п’ять разів. Довгі нееластичні колагенові волокна вкраплені між еластичними волокнами з чітким завданням обмежити "надмірну деформацію через тягу тканин. L"еластину являє собою основний компонент еластичних волокон. Це надзвичайно гідрофобний білок довжиною близько 750 амінокислот, оскільки колаген багатий проліном і гліцином, але, на відміну від колагену, він не глікований і містить багато залишків гідроксипроліну, а не гідроксилізіну. Еластин постає як справжня біохімічна мережа неправильної тривимірної форми, що складається з волокон і ламелей, які пронизують ЕКМ всіх сполучних тканин. Він виявляється в особливо великій кількості в кровоносних судинах з еластичними характеристиками (це білок ЕКМ більше присутній в артеріях і становить більше 50% загальної сухої маси аорти), в зв’язках, легенях та шкірі. У дермі, всупереч тому, що відбувається з колагеном, щільність та об’єм еластину, як правило, збільшуються з плином часу, але старий еластин зазвичай виглядає набряклим, майже набряклим, часто з фрагментарним виглядом та зі зменшенням компонента. „Аморфний” (Паскуалі Рочетті та ін., 2004). Клітини гладких м’язів та фібробласти є основними виробниками його попередника - тропоеластіну, що секретується у позаклітинному просторі.

Інші статті на тему "Колаген та еластин, колагенові волокна в позаклітинному матриксі"

1. Позаклітинний матрикс
2. Фібронектин, глюкозаміноглікани та протеоглікани
3. Важливість позаклітинного матриксу в клітинній рівновазі
4. Зміни позаклітинного матриксу та патології
5. Сполучна тканина та позаклітинний матрикс
6. Глибока фасція - сполучна тканина
7. Фасциальні механорецептори та міофібробласти
8. Біомеханіка глибокої фасції
9. Постава і динамічний баланс
10. Тенсегритість і гвинтові рухи
11. Нижні кінцівки і рух тіла
12. Підтримка казенної частини та стоматогнатичний апарат
13. Клінічні випадки, зміни постави
14. Клінічні випадки, постава
15. Постуральна оцінка - клінічний випадок
16. Бібліографія - Від позаклітинного матриксу до постави. Чи сполучна система - це наш справжній Deus ex machina?