Извънклетъчният матрикс (ECM) се отнася до всички ендогенни вещества, които се намират извън клетките в междуклетъчното пространство. ECM е изключително важен за сила и оформяне на тъкани и като носител за кръв и лимфни съдове и нервни влакна. Междуклетъчното пространство представлява сложна колекция от голямо разнообразие от макромолекули, които принадлежат или на течно или гелообразно смляно вещество, или на влакната.
Какво представлява извънклетъчният матрикс?
Всички ендогенни вещества, които се намират извън клетките в междуклетъчното пространство, са част от извънклетъчния матрикс (ECM). ECM се нарича също извънклетъчен матрикс или междуклетъчно вещество. По принцип веществата могат да бъдат разграничени в ECM, които или принадлежат към основното вещество, или могат да бъдат отнесени към различни влакна. В зависимост от задачата и тъканта, съставът на ECM варира значително. Веществата, образуващи групата на влакната, включват разнообразни колагенови, ретикуларни и еластични влакна, всяко от които изпълнява различни задачи и формира своята част от ECM в много различен състав в зависимост от вида на тъканта. Аморфното смляно вещество на ECM запълва всички остатъчни пространства като течност или като гел, в зависимост от структурата на междуклетъчното пространство и влакнестата част на ECM. Съставът на смляното вещество също е силно диференциран в зависимост от задачите. Голяма част от DCM се формира от гликозаминогликани с дълга верига полизахариди които най-вече са обвързани с протеини под формата на протеогликани, с изключение на хиалуронова киселина. Например, те изпълняват многобройни задачи при формирането, разграждането и ремоделирането на тъканите. В този контекст, така наречената адхезия протеини също трябва да се спомене, които като част от EZM осъществяват контакт с рецепторите на клетките в сложни процеси.
Анатомия и структура
Анатомичната структура на ECM е много разнородна и зависи от задачите, които ECM трябва да изпълнява в съответната област на тялото. Фиброзната част на ECM е съставена главно от колаген протеини, от които са известни 27, всеки от които се различава по своя протеинов състав и също варира по своите физиологични и механични свойства. По същество колагените се характеризират с опън сила. Колаген влакната с диаметър от 2 до 20 микрометра са съставени от много, с дебелина 130 нанометра, колагенови фибрили. Също така важни са ретикуларните влакна, които образуват микроскопични мрежи или решетки за побиране на капилярите, нервните влакна, мастните клетки и гладкомускулните клетки. За разлика от колаген влакна, които са устойчиви на разкъсване и не могат да се разтеглят, еластичните влакна, които са направени от протеина еластин, имат уникалното свойство да се обръщат разтягане. Голяма част от основното вещество се образува от гликозаминогликани - най-вече под формата на протеогликани, гликани, свързани с протеини, чиято основна функция е да създаде необходимите връзки между отделните протеини. Например хрущял вещество на ставите Състои се от гликозаминогликани и гликопротеини. За разлика от колагените, хрущял вещество на ставните повърхности не се характеризира с опън сила, но с висока якост на натиск. The хиалуронова киселина съдържащи се в ECM има изключително висока вода-съдържащ капацитет и допринася решаващо за водата баланс на тъканите.
Функция и задачи
Извънклетъчният матрикс не само изпълнява физически функции по отношение на якостта на опън или натиск, но също така се намесва в метаболитните процеси. Чрез голямо разнообразие от колагенови влакна ECM поема основната отговорност за оформянето на органите и задържа органите в предвиденото им положение в тялото. Чрез други колагени ECM осигурява якост на опън на всички сухожилия и връзки и триизмерна сила да кости. Той също така осигурява устойчивост на натиск и износване на повърхностните хрущяли върху триещите се повърхности на ставите. Якостта на опън, натиск и срязване обаче не са единствените задачи на ECM; той е отговорен и за осигуряването на необходимата еластичност в тъканите, така че някои органи да могат да увеличават и намаляват обиколката си при необходимост без необратими увреждания. Друга важна задача е активирането на собствените механизми за възстановяване на организма чрез освобождаване на цитокини, които оказват влияние върху пролиферацията и диференциацията на клетките, поради което ECM поддържа запас от цитокини, които могат да бъдат активирани при необходимост - например за възстановяване наранявания. Предаването на сигнала също е една от задачите на извънклетъчния матрикс. Това се отнася до освобождаването на така наречените вторични пратеници, чието „съобщение“ достига до вътрешността на клетката чрез специализирани рецептори и активира клетката да се държи по определен начин или да стартира определени метаболитни процеси. По същия начин определянето на полярността, т.е. организацията и ориентацията на клетките в базален и апикален край, принадлежи към обхвата на извънклетъчния матрикс.
Болести
Почти неизчислимото разнообразие от функции и задачи, залегнали в извънклетъчния матрикс, вече предполагат, че свързани с болестта или предизвикани от заболяването дисфункции могат да възникнат с леки до тежки ефекти. Като причинител и отправна точка на много хронични заболявания до злокачествени и животозастрашаващи процеси са определени нарушения на основната регулация, която се организира от ЕСМ. Много процеси на прогресия на заболяването, които са свързани с основната регулация на ЕСМ чрез освобождаването на цитокини, все още не са достатъчно разбрани. В много случаи е установено претоварване на базалните мембрани на засегнатите органи с протеини като причинителен фактор. Например, тези процеси играят важна роля в развитието и прогресирането на дилатацията кардиомиопатия, което се проявява със симптоматично сърдечно уголемяване с едновременно нарушена функция на помпата. В допълнение към придобитите дисфункции на ECM са известни и генетично детерминирани функционални аномалии на извънклетъчния матрикс, които обикновено се проявяват в дефектен синтез на определени колагени. Дефектен колаген синтезът води до съответните известни модели на заболяване в засегнатите органи, като в редки чуплива костна болест (остеогенеза имперфекта). Поради генетична аномалия, остеогенеза имперфекта доставя дефектен колаген за образуване на кости. В резултат на това кости са изключително чупливи и обикновено се появяват деформации на костите и гръбначния стълб и други симптоми.
