Extracellulaire matrix

Onder extracellulaire matrix (EZM) alle endogene stoffen worden samengevat die zich buiten de cellen in de intercellulaire ruimte bevinden. De EZM is van groot belang voor de sterkte en vorm van weefsels en als drager voor bloed- en lymfevaten en voor zenuwvezels. De intercellulaire ruimte is een complexe verzameling van verschillende macromoleculen die tot de vloeibare of gelachtige basissubstantie of tot de vezels behoren.

Wat is de extracellulaire matrix?

Alle endogene stoffen die zich buiten de cellen in de intercellulaire ruimte bevinden, maken deel uit van de extracellulaire matrix (ECM). De EZM wordt ook wel genoemd Extracellulaire matrix of Intercellulaire substantie aangewezen. In de ECM zijn in principe stoffen te onderscheiden die óf tot de basisstof behoren óf aan de meest uiteenlopende vezels kunnen worden toegewezen.

Afhankelijk van de taak en het weefsel is de samenstelling van de ECM heel verschillend. De stoffen waaruit de groep vezels bestaat, omvatten een verscheidenheid aan collageen, reticulaire en elastische vezels, die elk verschillende taken vervullen en, afhankelijk van het type weefsel, in zeer verschillende samenstellingen hun deel van de ECM vormen. De amorfe basissubstantie van de ECM vult in de vorm van een vloeistof of gel alle resterende ruimtes die ontstaan, afhankelijk van de structuur van de intercellulaire ruimte en het vezelgehalte van de ECM. De samenstelling van de basisstof is ook heel verschillend, afhankelijk van de taak.

Een groot deel van de ECM wordt gevormd door glycosaminoglycanen, polysacchariden met lange ketens, die - naast hyaluronzuur - meestal in de vorm van proteoglycanen aan eiwitten zijn gebonden. Ze voeren bijvoorbeeld tal van taken uit bij het monteren, demonteren en hermodelleren van stoffen. In dit verband moeten ook zogenaamde adhesie-eiwitten worden genoemd, die als onderdeel van de ECM in complexe processen contact maken met receptoren van de cellen.

Anatomie en structuur

De anatomische structuur van de EZM is erg heterogeen en hangt af van de taken die de EZM moet uitvoeren in het overeenkomstige lichaamsgebied. Het vezelgehalte van de ECM bestaat voornamelijk uit collageeneiwitten, waarvan er 27 bekend zijn, die elk verschillen in hun eiwitsamenstelling en ook verschillen in hun fysiologische en mechanische eigenschappen.

In wezen worden collagenen gekenmerkt door hun scheurvastheid. Collageenvezels met een diameter van 2 tot 20 micrometer bestaan ​​uit vele 130 nanometer dikke collageenvezels. Ook belangrijk zijn de reticulaire vezels, die microscopisch fijne netwerken of roosters vormen om capillairen, zenuwvezels, vetcellen en gladde spiercellen op te nemen. In tegenstelling tot de scheurvaste en niet rekbare collageenvezels hebben elastische vezels, die bestaan ​​uit het eiwit elastine, de unieke eigenschap dat ze omkeerbaar rekken.

Glycosaminoglycanen vormen een groot deel van de basissubstantie - meestal in de vorm van proteoglycanen, glycanen gebonden aan eiwitten, waarvan de belangrijkste functie is om de noodzakelijke verbindingen tussen de afzonderlijke eiwitten te creëren. Zo bestaat de kraakbeenstof van de gewrichten uit glycosaminoglycanen en glycoproteïnen. In tegenstelling tot collagenen wordt de kraakbeenstof van de gewrichtsoppervlakken niet gekenmerkt door scheurweerstand, maar eerder door een hoge druksterkte. Het hyaluronzuur in de ECM heeft een extreem hoog waterhoudend vermogen en levert een beslissende bijdrage aan de waterbalans van het weefsel.

Functie en taken

De extracellulaire matrix vervult niet alleen fysieke functies met betrekking tot treksterkte of druksterkte, maar grijpt ook in bij metabolische processen. Met een grote verscheidenheid aan collageenvezels neemt de EZM de hoofdverantwoordelijkheid voor de vormgeving van organen op zich en houdt de organen in de beoogde positie in het lichaam. Via andere collagenen zorgt de EZM voor de treksterkte van alle pezen en ligamenten en voor de driedimensionale sterkte van de botten.

Bovendien zorgt het voor de druk- en slijtvastheid van het oppervlaktekraakbeen op de wrijvingsvlakken van de gewrichten. Maar niet alleen trek-, druk- en afschuifsterkte behoren tot de taken van de EZM, het is ook de taak om de nodige elasticiteit in de weefsels te verzekeren, zodat bepaalde organen hun grootte kunnen vergroten en verkleinen zonder dit. onomkeerbare schade treedt op. Een ander belangrijk werkterrein is de activering van de eigen herstelmechanismen van het lichaam door het vrijkomen van cytokinen, die de proliferatie en differentiatie van cellen beïnvloeden.

De EZM heeft daarom een ​​voorraad cytokines die kunnen worden geactiveerd wanneer dat nodig is, bijvoorbeeld om blessures te herstellen. Signaaltransductie is ook een van de taken van de extracellulaire matrix. Dit betekent het vrijkomen van zogenaamde secundaire boodschappersubstanties, waarvan de ‘boodschap’ de binnenkant van de cel bereikt via gespecialiseerde receptoren en de cel activeert om zich op een bepaalde manier te gedragen of bepaalde stofwisselingsprocessen op zich te nemen. De bepaling van de polariteit, d.w.z. de organisatie en uitlijning van de cellen in een basaal en een apicaal uiteinde, maakt ook deel uit van het verantwoordelijkheidsgebied van de extracellulaire matrix.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten

De bijna onbeheersbare verscheidenheid aan functies en taken waarvoor de extracellulaire matrix verantwoordelijk is, suggereert dat ziektegerelateerde of ziektegerelateerde storingen kunnen optreden met milde tot ernstige effecten.

Als oorzaak en uitgangspunt van veel chronische ziekten tot en met kwaadaardige en levensbedreigende processen worden aandoeningen ondergebracht in de basisregulering, die door de EZM wordt georganiseerd. Veel processen met betrekking tot het ziekteverloop die verband houden met de basisregulatie van de ECM, die verband houdt met de afgifte van cytokinen, zijn nog niet voldoende begrepen. Vaak wordt een overbelasting van de basale membranen van de aangetaste organen met eiwitten als oorzaak geïdentificeerd. Deze processen spelen bijvoorbeeld een belangrijke rol bij het ontstaan ​​en beloop van gedilateerde cardiomyopathie, die zich manifesteert in een symptomatische vergroting van het hart met een gelijktijdige verminderde pompfunctie.

Naast verworven storingen van de ECM zijn ook genetische functionele anomalieën van de extracellulaire matrix bekend, die meestal tot uiting komen in een onjuiste synthese van bepaalde collagenen. De gebrekkige collageensynthese leidt tot de bekende klinische beelden in de aangetaste organen, zoals de zeldzame glasbotziekte (osteogenesis imperfecta). Vanwege een genetische afwijking levert de EZM defect collageen voor botvorming. Als gevolg hiervan zijn de botten extreem broos en zijn er meestal vervormingen van de botten en wervelkolom en andere symptomen.