In der Biologie ist die extracellular Matrix (ECM) der extracellular Teil des Tiergewebes, das gewöhnlich Strukturunterstützung zu den Tierzellen zusätzlich zum Durchführen verschiedener anderer wichtiger Funktionen zur Verfügung stellt. Die extracellular Matrix ist die Definieren-Eigenschaft des Bindegewebes in Tieren.

Matrix von Extracellular schließt die zwischenräumliche Matrix und die Kellermembran ein. Zwischenräumliche Matrix ist zwischen verschiedenen Tierzellen (d. h., in den Zwischenzellräumen) da. Gele des Polysaccharids und der faserigen Proteine füllen den zwischenräumlichen Raum und die Tat als ein Kompressionspuffer gegen die auf dem ECM gelegte Betonung. Kellermembranen sind einer Platte ähnliche Absetzungen von ECM, auf dem sich verschiedene epithelische Zellen ausruhen.

Rolle und Wichtigkeit

Wegen seiner verschiedenen Natur und Zusammensetzung kann der ECM vielen Funktionen, wie Versorgung der Unterstützung, das Trennen von Geweben von einander und Regulierung der Zwischenzellkommunikation dienen. Der ECM regelt ein dynamisches Verhalten einer Zelle. Außerdem sondert es eine breite Reihe von Zellwachstumsfaktoren ab, und handelt als ein lokales Depot für sie. Änderungen in physiologischen Bedingungen können auslösen ziehen Tätigkeiten pro-auf, die lokale Ausgabe solcher Depots verursachen. Das erlaubt dem schnellen und lokalen Wachstum Faktor-vermittelte Aktivierung von Zellfunktionen, ohne de novo Synthese.

Die Bildung der extracellular Matrix ist für Prozesse wie Wachstum, Wunde-Heilung und fibrosis notwendig. Ein Verstehen der ECM Struktur und Zusammensetzung hilft auch in der Erfassung der komplizierten Dynamik der Geschwulst-Invasion und Metastase in der Krebs-Biologie, weil Metastase häufig die Zerstörung der extracellular Matrix durch Enzyme wie serine einschließt und threonine Spaß pro-macht und Matrix metalloproteinases.

Molekulare Bestandteile

Bestandteile des ECM werden intrazellulär durch Residentzellen erzeugt, und in den ECM über exocytosis verborgen. Einmal verborgen sie dann Anhäufung mit der vorhandenen Matrix.

Der ECM wird aus einem ineinander greifenden Ineinandergreifen von faserigen Proteinen und glycosaminoglycans (KNEBEL) zusammengesetzt.

Proteoglycans

KNEBEL sind Kohlenhydrat-Polymer und werden gewöhnlich extracellular Matrixproteinen beigefügt, um proteoglycans zu bilden (hyaluronic Säure ist eine bemerkenswerte Ausnahme, sieh unten). Proteoglycans haben eine negative Nettoanklage, die positiv beladene Natriumsionen anzieht (Na +), der Wassermoleküle über Osmose anzieht, den ECM und die Residentzellen hydratisiert haltend. Proteoglycans kann auch helfen, Wachstumsfaktoren innerhalb des ECM zu fangen und zu versorgen.

Beschrieben unten sind die verschiedenen Typen von innerhalb der extracellular Matrix gefundenem proteoglycan.

Sulfat von Heparan

Sulfat von Heparan (HS) ist ein geradliniges in allen Tiergeweben gefundenes Polysaccharid. Es kommt als ein proteoglycan (Parentale Guidance) vor, in der zwei oder drei HS Ketten in der nächsten Nähe der Zelloberfläche oder den extracellular Matrixproteinen beigefügt werden. Es ist in dieser Form, die HS zu einer Vielfalt des Proteins ligands bindet und ein großes Angebot an biologischen Tätigkeiten, einschließlich Entwicklungsprozesse, angiogenesis, Blutkoagulation und Tumor-Metastase regelt.

In der extracellular Matrix sind besonders Kellermembranen, die Mehrbereichsproteine perlecan, agrin und collagen XVIII die Hauptproteine, denen heparan Sulfat beigefügt wird.

Sulfat von Chondroitin

Sulfate von Chondroitin tragen zur Zugbelastung von Knorpel, Sehnen, Bändern und Wänden der Aorta bei. Wie man auch bekannt hat, haben sie neuroplasticity betroffen.

Sulfat von Keratan

Sulfate von Keratan haben einen variablen Sulfat-Inhalt und verschieden von vielen anderen KNEBELN, enthalten Sie uronic Säure nicht. Sie sind in der Hornhaut, dem Knorpel, den Knochen und den Hörnern von Tieren anwesend.

Non-proteoglycan Polysaccharid

Säure von Hyaluronic

Säure von Hyaluronic (oder "hyaluronan") ist ein Polysaccharid, das aus alternativen Rückständen von D-glucuronic Säure besteht, und N-acetylglucosamine, und verschieden von anderen KNEBELN wird als ein proteoglycan nicht gefunden. Die Säure von Hyaluronic im extracellular Raum teilt auf Gewebe die Fähigkeit zu, Kompression durch die Versorgung eines Entgegenwirkens turgor zu widerstehen, Kraft durch das Aufsaugen bedeutender Beträge von Wasser (anschwellen lassend). Säure von Hyaluronic wird so in Hülle und Fülle im ECM von lasttragenden Gelenken gefunden. Es ist auch ein Hauptbestandteil des zwischenräumlichen Gels. Säure von Hyaluronic wird auf der inneren Oberfläche der Zellmembran gefunden und wird aus der Zelle während der Biosynthese verlagert.

Säure von Hyaluronic handelt als ein Umweltstichwort, das Zellverhalten während der embryonischen Entwicklung regelt, Prozesse, Entzündung und Geschwulst-Entwicklung heilend. Es wirkt mit einem spezifischen transmembrane Empfänger, CD44 aufeinander.

Fasern

Collagen

Collagens, sind in den meisten Tieren, dem reichlichsten Protein im ECM. Tatsächlich ist collagen das reichlichste Protein im menschlichen Körper und ist für 90 % des Knochen-Matrixprotein-Inhalts verantwortlich. Collagens sind im ECM als fibrillar Proteine anwesend und unterstützen zu Residentzellen. Collagen ist exocytosed in der Vorgänger-Form (procollagen), der dann durch procollagen zerspaltet wird, macht Spaß pro-, um extracellular Zusammenbau zu erlauben. Krankheiten wie osteogenesis imperfecta und epidermolysis bullosa werden mit genetischen Defekten in der Collagen-Verschlüsselung von Genen verbunden. Der collagen kann in mehrere Familien gemäß den Typen der Struktur geteilt werden, die sie bilden:

1. Fibrillar (Typ I, II, III, V, XI)
2. Facit (Typ IX, XII, XIV)
3. Kurze Kette (Typ VIII, X)
4. Kellermembran (Typ IV)
5. Anderer (Typ VI, VII, XIII)

Elastin

Elastins, im Gegensatz zu collagens, geben Elastizität Geweben, ihnen erlaubend, sich wenn erforderlich, zu strecken, und kehren dann zu ihrem ursprünglichen Staat zurück. Das ist im Geäder, den Lungen, in der Haut und dem ligamentum nuchae nützlich, und diese Gewebe enthalten hohe Beträge von elastins. Elastins werden durch fibroblasts synthetisiert und glätten Muskelzellen. Elastins sind hoch unlöslich, und tropoelastins werden innerhalb eines Anstandsdame-Moleküls verborgen, das das Vorgänger-Molekül auf den Kontakt mit einer Faser von reifem elastin veröffentlicht. Tropoelastins sind dann deaminated, um vereinigt ins Elastin-Ufer zu werden. Krankheiten wie Lederhaut laxa und Syndrom von Williams werden mit unzulänglichen oder abwesenden elastin Fasern im ECM vereinigt.

Anderer

Fibronectin

Fibronectins sind glycoproteins, die Zellen mit collagen Fasern im ECM verbinden, Zellen erlaubend, sich durch den ECM zu bewegen. Fibronectins binden collagen und Zelloberfläche integrins, eine Reorganisation des cytoskeleton der Zelle verursachend und Zellbewegung erleichternd. Fibronectins werden durch Zellen in einer entfalteten, untätigen Form verborgen. Die Schwergängigkeit zu integrins entfaltet fibronectin Moleküle, ihnen erlaubend, dimers zu bilden, so dass sie richtig fungieren können. Fibronectins helfen auch an der Seite der Gewebeverletzung durch die Schwergängigkeit zu Thrombozyten während des Bluts gerinnend und die Erleichterung der Zellbewegung zum betroffenen Gebiet während der Wunde-Heilung.

Laminin

Laminins sind im grundlegenden laminae eigentlich aller Tiere gefundene Proteine. Anstatt collagen ähnliche Fasern zu bilden, bilden laminins Netze von webähnlichen Strukturen, die dehnbaren Kräften im grundlegenden lamina widerstehen. Sie helfen auch beim Zellfestkleben. Laminins binden andere ECM Bestandteile wie collagens, nidogens, und entactins.

Zellfestkleben an den ECM

Viele Zellen binden zu Bestandteilen der extracellular Matrix. Zellfestkleben kann auf zwei Weisen vorkommen; durch das im Brennpunkt stehende Festkleben, den ECM mit actin Glühfäden der Zelle und hemidesmosomes verbindend, den ECM mit Zwischenglühfäden wie keratin verbindend. Dieses cell-to-ECM Festkleben wird durch spezifische Zellfestkleben-Zelloberflächenmoleküle (CAM) bekannt als integrins geregelt. Integrins sind Zelloberflächenproteine, die Zellen zu ECM Strukturen, wie fibronectin und laminin, und auch zu integrin Proteinen auf der Oberfläche anderer Zellen binden.

Fibronectins binden zu ECM Makromolekülen und erleichtern ihre Schwergängigkeit zu transmembrane integrins. Die Verhaftung von fibronectin zum extracellular Gebiet beginnt intrazelluläre Signalpfade sowie Vereinigung mit dem zellularen cytoskeleton über eine Reihe von Adapter-Molekülen wie actin.

An der ECM Bildung beteiligte Zelltypen

Es gibt viele Zelltypen, die zur Entwicklung der verschiedenen Typen der extracellular im Blutandrang von Gewebetypen gefundenen Matrix beitragen. Die lokalen Bestandteile von ECM bestimmen die Eigenschaften des Bindegewebes.

Fibroblasts sind der allgemeinste Zelltyp im Bindegewebe ECM, in dem sie synthetisieren, aufrechterhalten und ein Strukturfachwerk zur Verfügung stellen; fibroblasts verbergen die Vorgänger-Bestandteile des ECM einschließlich der Boden-Substanz. Chondrocytes werden im Knorpel gefunden und erzeugen die cartilagenous Matrix. Osteoblasts sind für die Knochen-Bildung verantwortlich.

Matrix von Extracellular in Werken

Pflanzenzellen sind mosaikartig, um Gewebe zu bilden. Die Zellwand ist die relativ starre Struktur, die die Pflanzenzelle umgibt. Die Zellwand stellt seitliche Kraft zur Verfügung, um osmotischem turgor Druck zu widerstehen, aber ist flexibel genug, um Zellwachstum, wenn erforderlich, zu erlauben; es dient auch als ein Medium für die Zwischenzellkommunikation. Die Zellwand umfasst vielfache Folie-Schichten von Zellulose microfibrils eingebettet in einer Matrix von glycoproteins wie hemicellulose, Pektin und extensin. Die Bestandteile der glycoprotein Matrixhilfszellwände von angrenzenden Pflanzenzellen, um zu einander zu binden. Die auswählende Durchdringbarkeit der Zellwand wird hauptsächlich durch Pektine in der glycoprotein Matrix geregelt. Plasmodesmata (einzigartig: Plasmodesma) sind Poren, die die Zellwände von angrenzenden Pflanzenzellen überqueren. Diese Kanäle werden dicht geregelt und erlauben auswählend Molekülen spezifischer Größen, zwischen Zellen zu gehen.

Medizinische Anwendungen

Wie man

gefunden hat, haben Matrixzellen von Extracellular Wiederwachstum und Heilung vom Gewebe verursacht. In menschlichen Föten, zum Beispiel, können die extracellular Matrixarbeiten mit Stammzellen, um alle Teile des menschlichen Körpers und Föten zu wachsen und wiederanzubauen, irgendetwas wiederanbauen, was in der Gebärmutter beschädigt wird. Wissenschaftler haben lange geglaubt, dass die Matrix aufhört, nach der vollen Entwicklung zu fungieren. Es ist in der Vergangenheit verwendet worden, um Pferden zu helfen, gerissene Bänder zu heilen, aber es wird weiter als ein Gerät für die Geweberegeneration in Menschen erforscht.

In Bezug auf die Verletzungsreparatur und Gewebetechnik dient die extracellular Matrix zwei Hauptzwecken. Erstens hält es das Immunsystem davon ab, von der Verletzung auszulösen und mit Entzündungs- und Narbe-Gewebe zu erwidern. Dann erleichtert es die Umgebungszellen, um das Gewebe zu reparieren, anstatt Narbe-Gewebe zu bilden.

Für medizinische Anwendungen werden die erforderlichen Zellen gewöhnlich aus Schwein-Blasen, einer leicht zugänglichen und relativ unbenutzten Quelle herausgezogen. Es wird zurzeit regelmäßig verwendet, um Geschwüre durch das Schließen des Loches im Gewebe zu behandeln, das den Magen liniert, aber weitere Forschung wird zurzeit von vielen Universitäten sowie der amerikanischen Regierung für verwundete Soldat-Anwendungen getan. Bezüglich Anfangs 2007 wurde Prüfung auf einer Militärbasis in Texas ausgeführt. Wissenschaftler verwenden eine bestäubte Form auf Kriegsveteran von Irak, deren Hände im Krieg beschädigt wurden.

Nicht alle ECM Geräte kommen aus der Blase. Matrix von Extracellular, die aus dem Schwein-Dünndarm submucosa kommt, wird verwendet, um "atrial septal Defekte" (ASD) zu reparieren, "patentieren Sie foramen ovale" (PFO) und Leistenbruch. Nach einem Jahr werden 95 % des collagen ECM in diesen Flecken durch das normale weiche Gewebe des Herzens ersetzt.

Links

• ANAT3231 Vortrag 08 Extracellular Matrix - Vortrag über die extracellular Matrix von der UNSW Zellbiologie-Website.
• Matrix von Extracellular: Rezension seiner Rollen in akuten und chronischen Wunden
• Gebrauch der Extracellular Matrix von Schweinen, um menschliche äußerste Enden wiederanzubauen
• "Die Extracellular Matrix von Tieren", aus dem Kapitel 19 Der Molekularen Biologie der Zelle, 4. Ausgabe, Alberts und al.
• Biologie, John W. Kimball. Ein Online-Biologie-Lehrbuch.
• http://news.bbc.co.uk/1/hi/health/7354458.stm, Der Mann, der einen Finger, Durch Matthew Price, BBC-Nachrichten angebaut

hat

• Gesunde Medizin - Herzgeweberegeneration - am 19. Juli interviewt das Besprechen ECM, und sein Gebrauch in der Herzgewebereparatur (verlangt MP3 Play-Back).
• Das Wachsen von Körperteilen - Ein Bericht im Dezember 2009 um 60 Minuten