¿Qué es la matriz extracelular?

Composición de ECM

El ECM es una mezcla compleja de proteínas y glicosaminoglicanos (una clase de polisacáridos cargados negativamente). Se compone de tres categorías de materiales:

1. Glucosaminoglicanos y sus proteoglicanos que resisten las fuerzas de compresión
2. Glucoproteínas adhesivas (laminina, fibronectina, tenascina, nidogen)
3. Proteínas fibrosas que proporcionan resistencia a la tracción (colágenos, elastina)

Glicosaminoglicanos (GAG)

Los GAG se conocían originalmente principalmente por ser «rellenos de espacio» en la ECM. Más recientemente se ha demostrado que son moléculas de señalización activas cuyas funciones en una variedad de procesos celulares (incluida la producción de citocinas, el reclutamiento de leucocitos y la respuesta inflamatoria) son importantes para controlar el destino celular7.

Los glicosaminoglicanos (GAG) son polisacáridos lineales compuestos de dos sacáridos básicos: un aminoazúcar y un ácido urónico 2,3. El aminoazúcar es típicamente N-acetil-D-glucosamina (D-GlcNAc) o N-acetil-D-galactosamina (D-GalNAc). El ácido es ácido D-glucurónico (D-GlcA) o ácido L-idurónico (L-IdoA) 7. Estos componentes básicos son además variaba por epimerización, sulfatación y desacetilación. El orden de la cadena de carbohidratos y las otras modificaciones químicas determinan su especificidad y funcionalidad7.

El hialuronano es el GAG más simple ya que no está sulfatado, no sufre epimerización y está compuesto por una repetición de disacárido sin modificar. . Tampoco suele estar unido covalentemente a ninguna proteína. Los otros GAG son el condroitín sulfato (CS), el dermatán sulfato (DS), el queratán sulfato (KS) y el heparán sulfato (HS). Estos cuatro GAG se unen normalmente de forma covalente a proteínas para formar proteoglicanos. La condroitina y el heparán sulfato se modifican ampliamente por sulfatación 1,2,3.

Proteoglicanos

Un proteoglicano está compuesto por una proteína central con uno o más GAG unidos covalentemente. Se almacenan en gránulos secretores, se insertan en la membrana plasmática o se secretan en el ECM8. La Tabla 2 enumera varios proteoglicanos junto con su peso molecular, cadenas GAG y localización de tejidos.

Tabla 2. Proteoglicanos presentes en el ECM8

Glicoproteínas

Laminina

Actualmente se conocen 15 lamininas heterotriméricas6. La laminina se compone de cadenas α, β y γ, de las cuales hay 5 cadenas α, 4 β y 6 γ2. Tiene una estructura en forma de cruz con 3 brazos cortos y 1 brazo largo. Las cadenas α poseen un gran dominio globular conocido como dominio G en el extremo C-terminal. Este dominio está compuesto por 3 dominios LG (LG1-LG3) conectados por una región enlazadora a dos dominios LG más (LG4-LG5).Las integrinas se unen a LG1-3 y el distroglicano a LG4-LG5. Se ha demostrado que el sulfato de heprano se une a LG4 de la cadena α16. La laminina es un componente de la matriz del sótano; sin embargo, la isoforma de laminina presente varía con el tejido2. La forma de laminina-1 es la más prominente en el desarrollo temprano y está compuesta por cadenas α1, β1 y γ16.

Fibronectina

La fibronectina es un dímero con un peso molecular de ~ 270 kDa. Existe como una forma soluble en sangre y fluidos corporales y en fibrillas en el ECM. Se une al colágeno, la heparina, otras proteínas de fibronectina y las integrinas de la superficie celular. La fibronectina se une a las integrinas a través del motivo tripéptido de arginina, glicina y ácido aspártico (RGD) 2,3.

Proteínas fibrosas

Colágeno

Los colágenos son el principal componente estructural del ECM1. Son la proteína más prevalente en la piel y los huesos, y constituyen el 25% de la masa proteica total2. Los colágenos proporcionan un andamiaje para la unión de laminina, proteoglicanos y receptores de la superficie celular1. Hasta el momento se han identificado 28 tipos de colágenos (I-XXVIII) en vertebrados1. Los colágenos son proteínas de triple hélice que se forman a partir de homotrímeros o heterotrímeros de cadenas polipeptídicas, denominadas cadenas α. Las cadenas α tienen una repetición de tres aminoácidos de Gly-XY, donde X es típicamente prolina e Y es 4-hidroxiprolina (prolina modificada postraduccionalmente) 1,2.

Basado en sus arquitecturas supramoleculares, estos los tipos se dividen en:

• fibrilar (I, II, III, V, XI, XXIV y XXVII) – el tipo más común de colágeno, que representa el 90% del colágeno en el cuerpo ; es prominente en huesos, piel, tendones, ligamentos y cartílagos. Las fibrillas tienen un diámetro de 10-30 nm de diámetro y las fibras de colágeno ensambladas pueden tener un diámetro de 500-3000 nm.
• Asociadas a fibrillas (FACIT) (IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX , XXI, XXII); estos colágenos no forman fibrillas; en cambio, se adhieren a los colágenos formadores de fibrillas; se cree que ordenan las fibrillas de colágeno dentro de la matriz
• filamento con cuentas (VI)
• que forman redes (IV, VIII y X); estos forman estructuras en forma de red, como en la membrana basal; también interactúan con las fibrillas de anclaje (tipo VII) que unen la membrana basal al colágeno y laminina en la ECM. El colágeno IV se autoensambla y es fundamental en la formación de la membrana basal.
• Colágenos transmembrana (XIII, XVII, XXIII, XXV) Estas supraestructuras tienen roles funcionales en la adhesión celular, diferenciación, desarrollo tisular e integridad estructural1.

Elastina

Elastina, como su nombre indica, proporciona elasticidad a la ECM. Se produce como tropoelastina, una proteína precursora de 72 kDa y se secreta por la célula. En el espacio extracelular, se reticula con otras moléculas de elastina para formar láminas y fibras. La elastina es la principal proteína ECM presente en las arterias donde compone ~ 50% de su peso seco2.