Matriz extracelular: Integración de células en tejidos.

David Tano
Carlos A. Terán

Especialización de Endondoncia

INTEGRACIÓN DE CELULAS EN
LOS TEJIDOS
Profesor: Dr. Juan Carlos Munévar N

LA MATRIZ EXTRACELULAR
Proteínas Glicosaminoglicanos

Fibronectina

Colágeno fibrilar Hialuronano
(I, II, III, V, XI) Proteoglicanos
Decorina

Laminina
Perlecan

Tenascina
Agrecan

Colágeno tipo IV Betaglicano, sindecan-1

Elastina

MATRIZ EXTRACELULAR

Funciones:
-Mantiene las Células unidas

-Tiene un papel regulador
Forma
Actividades
Migración
Proliferación
Metabolismo

•KARP Gerald., BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR. Conceptos y experimentos. 2006

COLAGENOS

Las moléculas de tres hebras
se asocian para formar
fibrillas que a su vez se
agrupan para formar haces
mas grandes denominadas
fibras de colágeno.

las moléculas resultan de la
asociación de tres cadenas los colágenos poseen dominios
polipeptídicas en con una globulares, que le confieren
formación característica de flexibilidad y especificidad a las
triple hélice. moléculas que los poseen.

Hay, E. Extracelular Matrix. The Journal of Cell Biology. Volume 91 No. 3 pt. 2 December 1981.

•Nanci A. Ten Cate’s Oral Histology. 7ma Edición. Editorial Mosby 2008.

Diagrama describiendo el ensamblamiento del procolágeno en el
retículo endoplasmatico. Las cadenas pro-α entran en la cavidad
del retículo y comienza la lisis por parte de la hbidroxilasa
continuando este proceso mientras las moléculas parcialmente
ensambladas pasan a través de la cisterna, y es posible que la
formación de la triple hélice comience en el lumen.


•El acoplamiento aproximado de las
moléculas de tropocolágeno en una
microfibrilla de colágeno.
•Las moléculas están escalonadas
creando un agujero entre la parte C-
terminal de una molécula y la parte
N-terminal de la siguiente.
•La banda SLS esta dada en
angstroms desde el final de la
molécula N-terminal.
•Los sitios de la unión covalente
entre las cadenas de los disacáridos
a las cadenas-α de la molécula C-
terminal del retículo y la división de
la colagenasa en un renacuajo eran
todas cercanas al amino terminal del
borde del agujero, sin embargo el
sitio del amino terminal en el
retículo esta cerca carboxilo
terminal en el borde del agujero.


CLASIFICACION DE LOS COLAGENOS

•Colágenos fibrilares I, II, III, V y XI

•Colágenos no fibrilares VI, VII, VIII, X.
1. Colágenos que forman membrana; son tipo IV, VI y VIII.

2. Colágenos con interrupción de la triple hélice; son tipo IX, XII y XIV.

3. Colágenos que forman microfibrillas en cuenta de rosario; son tipo VI.

4. Colágeno que forman fibras de anclaje; son tipo VII.


Tropocolágeno.
•Polimerizado en diferentes
estructuras bajo diferentes
condiciones.
•Si es extraído de un tejido con
una solución salina fría (SOL´N) y
calentado en un tubo de prueba a
37° C, se formaran fibras de
colágeno en el tiempo normal de
entrelazado como ocurre en los
tejidos vivos.
•Estas pueden ser disueltas con
acido acético y reprecipitada con
sal.
•Con la adición de ATP a una
solución acida de tropocolágeno
produce cristales de SLS.
•En la presencia de una
glicoproteína α1-acida se forman
fibras de FLS.


Elastina

Fibrilina.

Tropoelastina

•Hay, E. Extracelular Matrix. The Journal of Cell Biology. Volume 91 No. 3 pt. 2 December 1981.

La tropoelastina está formada por cadenas de
polipéptidos con 800 residuos de aminoácidos no
usuales, derivados de la lisina y denominados desmosina
e isodesmosina.

Continua con el proceso de desarrollo de las fibras
elásticas, probablemente debido a una interacción iónica
entre la elastina y la superficie microfibrilar. Sintetizada en
el retículo endoplasmático rugoso, secuencia líder con 20
residuos, que es incidida antes de su liberación.


Tropoelastina A, que posee un
peso molecular de
aproximadamente 70.000 Kd.

Tropoelastina B, la cual
tiene un peso estimado
de 73.000 Kd.


Las microfibrillas se encuentran
constituidas por fibrilina.

La fibrilina es una glicoproteína formada por
un monómero con peso molecular de
350Kd;es rica en cisteína. semejante al factor
de crecimiento epidérmico (EGF) y Factor de
crecimiento y transformación del fibroblasto.
Presenta también una secuencia RGD
(adhesión a otras proteínas).


Forma y dirección de la futura fibra
elástica.
Durante la elastogénesis, las
Maduración de la fibra comienza a
microfibrillas surgen sólo en la forma de
formarse la elastina insoluble entre
agregados cada eje de material
alineamiento de las moléculas de
microfibrilar.
tropoelastina, (uniones cruzadas).

En las vellosidades coriales, las fibras
elásticas se localizan en el estroma
velloso y en torno de las células
mioepiteliales perivasculares, las cuales La elastina es sensible a la luz ultravioleta
regulan el tono y la elasticidad de los y a la exposición al sol, lo cual acelera el
vasos coriales, lo cual facilita el flujo proceso de envejecimiento.
sanguíneo entre la madre y el feto.
Además interactúan con otros
componentes de la matriz.


Proteoglicanos Y GAG


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El hecho de que una proteína del núcleo este formada por dos tipos
diferentes de cadenas de (GAG) generan un proteoglucano hibrido


El perlecano que es el principal proteoglucano secretado en la lámina
basal está conformado por una proteína nuclear multidominio con tres
a cuatro cadenas especializadas de GAG.


El proteoglicano de la membrana celular transmite señales
a proteínas transmembranales, como las integrinas, que a
su vez interactúan con el citoesqueleto, el cual facilita la
interacción de los filamentos de actina.

La función de los proteoglicanos es contribuir a la adhesividad celular
mediante su interacción con la superficie celular y con otros componentes
matriciales.


La unión sindecan a
la fibronectina es
mediada por el
heparan-sulfato.
Los proteoglicanos
pueden regular la
diferenciación y
proliferación celular
en algunos tejidos

•Loddish, H. Biología Celular y Molecular. 5ta Edición. Editorial Medica Panamericana. Madrid España, 2005.

El ácido hialurónico es el único glucosaminoglicano
que no se une a la cadena peptídica y tiene un papel
muy importante en la migración celular.

Facilita la hidratación de
los tejidos, debido a la gran
cantidad de radicales
libres, que se ligan a las
moléculas de agua.


Se ha demostrado que el ácido hialurónico al
unirse a la proteína B forma el complejo ácido
hialurónico proteína B.

Este complejo ha sido asociado al estímulo de
la actividad de proteína quinasa, que sirve
como señal de traducción a nivel celular y tiene
un papel importante en la interacción de la
superficie celular con el citoesqueleto.


Glicoproteinas Funcionales

Laminina (LN) Trombospondina
Fibronectina (FN) Tenascina (TN)
(TB)


Fibronectinas
Glicoproteína multiadhesiva soluble
Une células a matrices extracelulares que contengan colágeno (I, II, III y V)
Dimérica
Alrededor de 20 monómeros (procesamiento alternativo de mRNA)

Dímero

Une colágeno Une heparánsulfato
Une heparánsulfato Une fibrinas
fibrina Une integrinas

Regula la forma de las células y la organización del citoesqueleto
Papel el migración de células y desarrollo embrionario

Fibronectina

Existen tres formas de
fibronectina:

1)Dímero soluble, denominado fibronectina plasmática.
.
2)Oligodímero de fibronectina unido a la superficie celular.

3)Fibrillas de fibronectina, a nivel de la matriz extracelular


FIBRONECTINA UNIENDOSE A
INTEGRINA

LODIHS, Harvey; Et al. Biología Celular y Molecular, 5ª ed, Panamericana.2005.

Tenascina

 6 cadenas pp
 Araña radial
 Fija
Sindecanes de PG
Fibronectina
 Limitada a tejido embrionario

34

Laminina
Múltiples dominios responsables de •Papel importante al
la unión (colágeno, otras proteínas de organizar los otros
la matriz, polisacáridos, receptores componentes de la matriz
de adhesión de la superficie celular y extracelular.
moléculas señalizadoras
extracelulares.

•Regular la adhesión entre celular y matriz, la migración celular y la forma
celular en los tejidos epitelial y no epitelial.


UNIÓN COVALENTE
ATRAVÉS DE ENLACES
DISULFURO

ADHESION ENTRE CELULAS Y CELULA MATRIZ

•Cadherinas
•inmunoglobulinas
•integrinas
•mucinas.

las interacciones adhesivas entre células del
mismo tipo (Homotípica) o entre células de
diferentes tipos (heterotípica)


Estas proteínas son mosaicos de múltiples dominios los
cuales se presentan en diferentes CAM al mismo tiempo

las CAM también puede unirse a las mismas clase de
CAM en una célula adyacente (Unión Homofila) o a una
clase distinta (Unión heterofila).


Las cadherinas
clásicas (E, P y N)

las interacciones homófilas. La adhesividad
de las cadherinas depende de la presencia
de Ca2+ extracelular.


Las cadherinas clásicas
están constituidas por
un dominio citosolico
C-terminal
relativamente corto y
cinco dominios
extracelulares.

La especificidad de la unión por cadherina
depende del dominio más distal N-terminal.

La ruptura de la relación
entre cadherinas y
proteínas asociadas
disminuye la adhesión
entre células.

Las uniones estrechas entre células epiteliales
adyacentes suele ubicarse inmediatamente
por debajo de la superficie apical.


Las dos principales
proteínas integrales
encontradas en las
uniones estrechas
son las Ocludina y
Claudina.

Cada una de estas proteínas
tiene cuatro hélices α que
atraviesan todo el espesor de la
membrana.

la Claudina codifica
numerosas proteínas
homologas

Cuando se agrega Ca2+ las uniones estrechas
se tornan impermeables a los líquidos y sales


las integrinas son
proteínas integrales de
membrana
heterodimericas que
funcionan como
receptores de adhesión

24 heterodimeros de integrina compuestos
de 18 tipos de subunidades α y 8 tipos de
subunidades β


Una única cadena β
puede interactuar
con cualquiera de las
múltiples cadenas α.

Cumplen funciones importantes en la
adhesión y la señalización y también en la
migración celular.

La región citosolica de las integrinas
interactúan con el citoesqueleto.

la integrina α6β4, se concentra en los
hemidesmosomas y cumple un papel primordial en la
adhesión de las células a la matriz en la membrana
basal.

UNIONES ESTRECHAS


UNIONES DE ANCLAJE


MOLECULAS DE
ADHESION


Membrana Basal
•El Colágeno tipo IV

•Lamininas

•Fibronectina

•Heparán Sulfato

•Hargreaves,K.; Harold G.Seltzers and Benders Dental Pulp dental. Quintessence Publishing Co. 2002.

Matriz extracelular de las
Láminas Epiteliales

Los sindecanos se unen a los
colágenos, lamininas y fibronectinas para
favorecer a la adhesión.

Los proteoglicanos, unen muchos factores
decrecimiento proteico y muchas otras
moléculas reguladoras externas, que controlan
el metabolismo y las funciones celulares.


Matriz extracelular de los
tejidos no epiteliales
•Proteoglicanos
•Fibras Proteicas Insolubles
•Moleculas multiadhesivas
•Hialurano
•Colágeno
•Fibras de Elastina
•Fibroblastos

•Las fibronectinas conectan
células a colágenos fibrosos
y otros componentes de la
matriz.
•
•Muchas células sintetizan
fibronectina
•Su unión a otros componentes
de la matriz extracelular
como colágenos fibrosos y
proteoglicanos a receptores de
la superficie celular como las
integrinas (α5β1) influyen en la
forma, el movimiento y la
organización del citoesqueleto.


Las integrinas de las membranas plasmáticas se
agrupan con otras moléculas en diversas estructuras
adhesivas (adhesiones focales, contactos
focales, complejos focales, adhesiones
3D, adhesiones fibrilares y podosomas).

Los fibroblastos, al ser cultivados en matrices
extracelulares derivadas de células o tejidos forman
adhesiones al sustrato de forma tridimensional de la
matriz extracelular, denominadas adhesiones 3D.


•La adhesión de célula y
matriz es modulada por
variaciones en la
actividad de unión y por la
cantidad de integrinas.

•Las células pueden controlar
exquisitamente la fuerza de las
interacciones mediadas por
integrinas entre la célula y la matriz
regulando la actividad de los
ligandos de las integrinas o su
expresión.


Matriz Extracelular zona lala Pulpa
Colágenos tipo I establece la arquitectura de
pulpa siendo mas abundante en la
de
Dental que en la cámara pulpar confiriendo
radicular
elasticidad al tejido pulpar.(Fibroblastos)

Colágeno tipo III forma fibrillas mas delgadas
que el tipo I, y su distribución es similar a fibras
reticulares(Odontoblastos y Fibroblastos)


•Glicosaminoglicanos como el
condroitin sulfato, dermatan
sulfato y acido hialuronico.

•Proteoglicanos (Fibrogénesis
durante dentinogénesis)


La fibronectina forma cadena reticular de
fibrillas, en las zonas cercanas a los vasos
sanguíneo y capa odontoblastica (prolongaciones
hacia la predentina en forma de sacacorchos).

Mediadora entre los odontoblastos y las fibras
extracelulares y contribuye con el mantenimiento
de la morfología específica de estas células.


•Sellan los espacios
entre los
odontoblastos y la •Elastina esta unida de
predentina. forma aleatoria lo que
le confiere la
característica de
expandirse y
contraerse como una
•Rodea los preodontoblastos en la banda
papila dental y esta elástica que le confiere
asociada a la membranaBasal 165- elasticidad en la
kDa proteína no integrina pulpa, están siempre
representa el receptor de membrana asociadas a los vasos
de la Fibronectina. sanguíneos.


•Durante el desarrollo embrionario del
diente la membrana basal dental, se
ubicada entre el epitelio del esmalte y la
papila dental, sus principales funciones se
cumplen durante el proceso de
diferenciación de los odontoblastos.

•En la pulpa madura esta
distribuida en la interfase
células-conectivo de las
células endoteliales y de las
celulas de Schwann.


•La tenascina a nivel dental, se ha relacionado con
procesos de odontogénesis y en ligamento periodontal,
con formación de matrices de tejido mineralizado y
diferenciación celular. En pulpa madura, su función
aún no es clara, pues se ha encontrado ausente en
pulpas inflamadas e hialinizadas.

Ferreira Elizabeth. Inmunohistochemical localization of tenascin, fibronectin, and type III collagen
in human dental pulp. Journal of endodontics. Vol 26, No. 12 December 2000.

MATRIZ DE DENTINA

90% COLÁGENO LÍPIDOS MACROMOLÉCULAS
NO COLÁGENAS

FOSFO PROTEO CARBOXI PROTEÍNAS FACTS DE
PROTEÍNAS GLICANOS GLUTAMATO ÁCIDAS CRECIM.

Proteínas SIBLING
(Small Integrin Binding ligand N linked
Protein)
DSPP, DMP1, BSP, OPN
y MEPE

Tejidos mineralizados

Fosforilación y
glicosilación

Secuencia de unión
RGD

•Bingzhen Huang,Yao Sun, Izabela Maciejewska, Disheng Qin, Tao Peng, Bradley
McIntyre,James Wygant, William T Butler,and Chunlin Qin. Distribution of SIBLING Organización y localización
proteins in the organic and inorganic phases of rat dentin and bone. European Journal genómica similares.
of Science. 2008. 116(2): 104–112.

DSP(Dentin Sialoprotein)
terminales NH2-.DPP Abundantes en la MEC de
(Dentin Phosphoprotein) la dentina.
terminales COOH-.

DSPP

Interacciones epitelio
Mesenquima.
Secreción de Matriz
Diferenciación de
Odontoblastos.

McIntyre,James Wygant, William T Butler,and Chunlin Qin. Distribution of SIBLING
proteins in the organic and inorganic phases of rat dentin and bone. European Journal
of Science. 2008. 116(2): 104–112.

Nucleador en la
Hueso, cartílago
formación inicial de los
mineralizado, cemento
cristales de
y dentina.
hidroxiapatita

BSP

Inhibidor en la
Madurador de la
maduración de los
matriz de colágeno
cristales

McIntyre,James Wygant, William T Butler,and Chunlin Qin. Distribution of SIBLING
proteins in the organic and inorganic phases of rat dentin and bone. European
Journalof Science. 2008. 116(2): 104–112.

DMP1

Acido glutámico, el ácido aspártico y las serinas.

Proteina Hidrofílica

Residuos de serina están embebidos en secuencias acidicas los cuales sirven como
un buen sustrato para la fosforilación por medio de la caseína kinasa I y II.

Puede ser inhibida por el heparan sulfato

Diferenciaciacion de células mesenquimales en odontoblastos.

Union con calcio, inicia procesos de nucleación y en iniciación de la cascada de la
regulación de la maduración de los cristales de hidroxiapatita

•Karthikeyan Narayanan, Rampalli Srinivas , Amsaveni Ramachandran, Jianjun Hao, Bruce Quinn, and Anne George. Differentiation of embryonic
mesenchymal cells to odontoblast-like cells by overexpression of dentin matrix protein 1. Procedings of the National Academy of Sciences of the
United States of America. 2001 Apr 10;98(8):4516-21. Epub 2001 Apr 3.

Osteopontina
Unión a con la superficie
celular a través de
Glicoproteína secretada diferentes receptores, como
los de la familia de las
integrinas

Intracelularmente esta
Desarrollo
proteína esta asociada con
embrionario, reparación de
el receptor CD44 que juega
heridas, formación de
un rol en la
tumores, y reabsorción y
migración, formación
calcificación osea.
celular.

Esta ubicada en el
cromosoma 4

•Megan J. Wilson, Lucy Liaw, and Peter Koopman..Osteopontin and related SIBLING glycoprotein genes are expressed by Sertoli cells during
mouse testis development. DEVELOPMENTAL DYNAMICS 233:1488–1495, 2005.

PROTEÍNAS ÁCIDAS

GLICOPROTEÍNAS

OSTEONECTINA
OSTEOPONTINA

COLÁGENO
HIDROXIAPATITA PREDENTINA

Ostenectina (ON)

Capa odontoblastica

Etapas iniciales de
citodiferenciacion en la
predentina no mineralizada

Osteocalcina (OC)

Capa odontoblastica

Etapas posteriores en
zonas ricas en colágeno.

THE NON COLLAGENUS DENTIN
MATRIX PROTEINS ARE INVOLVED IN
DENTINOGENESIS IMPERFECTA TIPE
II (DG-II)

S.R. Thotakura, T. Mah, R. Srinivasan, Y.
Takagi, A. Veis, and A. George
Journal of Dental Research 79(3): 835-
839, 2000

Introducción

 DGI enfermedad Autosómica dominante, que
consiste en un desorden en la mineralización.
 Dientes con coloración gris a marron, con
atriccion, Coronas Bulbosas.
 No esta relacionada con defectos con el
colágeno.
 Cromosoma 4q12-q21 Intervalo D4S2691-
D4S2692.

 Takagi anda Sasaki (1988) reportaron que los
tubulos in DGI-II son irregulares in tamaño y
dirección.
 Wright and Gantt (1985) areas atubulares, sin
diferencia entre dentina de manto y
circumpulpar.
 Takagi and Veis (1981) sugirieron que las
NCP, son genes relacionados con DGI-II.
 Takagi et al (1983) sugirieron bajos niveles de
fosfoporteinas acidas, en particular DMP2.

 Takagi y Sasaki (1986) demostraron pocas
cantidades de fosforinas en cortes histologicos.

 El objetivo de este estudio es determinar cual de
los genes DMP esta relacionado con DGI-II, Se
compararon cortes histologicos y
RFLP(Restriction Fragments Lenght
Polymorphism).

Materiales y Metodos

 Preparación de Cortes Histológicos

Dientes de pacientes con DGI-II y Control

Solucion Fisiologica salina y Congelados

Cortes de 100 a 150μm

Olympus Vanox

Aislamiento Genomico

Protocolo Qiagen.

Northwestern University Institutional Review
Board.

Consentimiento informado.

Hibridación Southern

20μg de AND fue procesado con EcoRI or PstI.

Fragmentos separados por electroforesis en 0.8 de
gel de agarosa transferidos a una membrana
nitrocelulosa (Bio-RadLaboratories, Hercules,CA, USA)

Calentado por 2 horas en horno al vacio a 80°C

Prehibridacion y e hibridacion en 42°C en presencia de
50% de formamide.

DISCUSION
•En este estudio de observo una marcada diferencia en la histología de los DGI-
II y también diferencias en los patrones de restricción de las DMP1 y las
secuencias de genes de las DMP3. la observación mas sorprendente fue el
cambio significativo vistos en los patrones de restricción de las DMP2 en los
DGI-II comparados con los controles lo cual lleva a la hipótesis de que la DMP2
es un gen candidato para los DGI-II.

•Mientras que estos datos son interesantes en cuanto a los cambios relativos
para los genes de la DMP2 con DGI-II, los cambios en las DMP1 y DMP3
necesitan ser examinados expandiendo el estudio con mas pacientes DGI-II.

•La expresión de estos genes no esta totalmente definida.

DISCUSION
•De acuerdo con el trabajo anterior de Takagi y Sasaki. La apariencia histológica
de la dentina fue claramente diferente en el diente DGI-II cuando se comparo
con la de un individuo normal. La polimerización irregular de los odontoblastos
puede estar unido a los túbulos de dentina irregulares y los defectos de la
mineralización vistos en las secciones de DGI-II.

•Estos resultados demostraron la ausencia de mutaciones especificas de la
enfermedad dentro de la región del código de DMP1. si la DMP1no esta
involucrada en DGI-II, el patrón de restricción no difirió entre los individuos
normales y los DGI-II. No se tiene evidencia adicional para probar que los
cambios en la restricción afectan directamente la transcripción del DMP1.

•Los patrones de restricción para la DMP2 fueron sorpréndeteme diferentes
para los DGI-II, cuando se compararon con el control, la DMP2 siempre se
hidrolizo con mayor intensidad en los DGI-II que en los controles.

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