Matriz extracelular osea y del cartilago
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Este documento trata sobre la matriz extracelular. Explica que la matriz extracelular está compuesta de proteínas estructurales y funcionales como colágeno, glicoproteínas y proteoglicanos. La matriz extracelular provee soporte y regulación para las células, y juega un papel importante en procesos como el desarrollo, la cicatrización y la metástasis. También describe los componentes específicos de la matriz extracelular en el cartílago y el hueso, incluyendo el colágeno tipo II y
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Matriz extracelular osea y del cartilago
- 1. Ricardo Yépez Profesor: Dr. Juan Carlos Munévar N Osteoinmunología Abril 2011
- 2. Generalidades – Tejido conectivo 2 Matríz extracelular
- 3. Generalidades – Las células del tejido conectivo están rodeadas de matriz extracelular – Mantiene las células unidas – Influencia su sobrevida, desarrollo, forma y comportamiento de migración celular 3 Matríz extracelular
- 4. MATRIZ EXTRACELULAR • http://www.youtube.com/watch?v=8IvpgG0F 6t8&feature=player_embedded • ........VideosMatriz Extracelular.wmv Matríz extracelular 4
- 5. Generalidades – Matriz extracelular (ME) • Red y complejo de macromoléculas – Proteínas estructurales y funcionales – Distribución tri dimensional • Auto ensambladas 5 Matríz extracelular
- 6. Generalidades – Composición • Colágeno • Glicoproteinas no colágeno • Acido hialurónico • Proteoglicanos 6 Matríz extracelular
- 7. Funciones – Sostén para las células – Reservorio • Factores de crecimiento • Citocinas – Red dinámica de moléculas secretadas por células • Regulación – Proliferación, diferenciación – Comportamiento celular – Recambio celular 7 Matríz extracelular
- 8. Funciones – Importantes en el desarrollo pre y post natal – Metabolismo y desarrollo de tejido óseo • Reparación • Regeneración • Fracturas, daño articular, artritis, deformidad congénita esquelética – Procesos • Crecimiento tisular • Cicatrización de heridas • Fibrosis • Invasión tumoral • Metástasis 8 Matríz extracelular
- 9. ME cartílago – Cartílago como tejido fuerte, ligeramente flexible y resiliente – Bajo recambio y remodelamiento en adulto – Balance entre anabolismo y catabolismo • Si predomina catabolismo = degeneración / daño articular 9 Matríz extracelular
- 10. ME cartílago – Propiedades físico mecánicas • Fuerza tensil – Colágeno tipo II • Propiedades elásticas – Proteoglicanos (agregan) – Tumefacción osmótica 10 Matríz extracelular
- 12. Generalidades – Cartílago como precursor de hueso • Edad fetal hasta madurez (edad adulta) • “Osificación endocondral” – Adulto todos los cartílagos a excepción del articular se remplazan por hueso – Secuencia ordenada de eventos 12 Matríz extracelular
- 13. Osificación endocondral – Agregación inicial cel. Mesenquimales • BMP (bone morphogenetic proteins) • Factor de transcripción SOX-9 • Moléculas de adhesión – Colágeno tipo II – N-cadherinas – N-cam – Tenascina 13 Matríz extracelular
- 14. Osificación endocondral – Hipertrofia de condrocitos (centro de placa de crecimiento) • Condrocitos: maduración, agrandamiento, diferenciación terminal, mineralización, apoptosis – Sox9, Col2a1, agrecan, niveles bajos de receptor FCF (blanco de Indian hedgehog sinal pathway) – Condrocito hipertrófico: Inh, PTHrP-R (receptor de proteínas liberadora de PTH), FA » Genera matriz • Colágeno X, Runx-2, factores de crecimiento • Altos niveles de VEGFa MMP13 • Sirve de molde para depósitos minerales y formación ósea 14 Matríz extracelular
- 15. Osificación endocondral – Osteogénesis en la periferia del centro de cartílago hipertrófico – Invasión vascular – Responsable del crecimiento longitudinal del hueso – El hueso se renueva constantemente y reacciona a estímulos mecánicos 15 Matríz extracelular
- 16. Osificación endocondral – Involucra componentes de matriz extracelular – Células residentes • Matriz extracelular – Factores locales – Mediadores inflamatorios – Enzimas de degradación de la matriz – Recambio y degradación de matriz normal y patológica deprende de estos factores 16 Matríz extracelular
- 17. 17 Placa de crecimiento de hueso largo de un mamífero Modelo de diferenciación del condrocito
- 19. Generalidades – MATRIZ INTERSTICIAL • Espacio entre varias células • Geles de polisacáridos y proteínas fibrosas • Acción como buffer de compresión contra estrés – MEMBRANA BASAL • Donde reposan varios tipos celulares 19 Matríz extracelular
- 20. Generalidades – Hueso y cartílago • Matriz de colágeno formadora de fibrilina • Proteoglicanos – En muchos casos huesos de forma de esbozos de cartílago – El cartílago tiene baja capacidad de regeneración • Investigación en ingeniería de tejidos 20 Matríz extracelular
- 21. ME Cartílago – Agua – Colágeno (60% del peso seco) • 80% colágeno tipo II (Fibrilar) – Proteoglicanos (25-35% del peso seco) • Agrecan • Presión osmótica alta • Alta densidad de carga electrostática – Proteínas no colágeno (15-20% del peso seco) 21 Matríz extracelular
- 22. ME Hueso – Señales de regulación conservadas evolutivamente – Fase orgánica • Colágeno tipo I • Otros colágenos (III, V, XI, XIII) • Proteínas no colágeno – 10% de masa ósea – Glicoproteina rica en ácido siálico – BSP (Bone Sialo Protein) – Proteína S (vitronectina), osteonectina, trombospondina, fibronectina, osteopontina 22 Matríz extracelular
- 23. ME Hueso – Gran depósito de minerales • 99% del calcio corporal total • 88% del fosfato corporal total – Matriz ósea inorgánica • Cristales de hidroxiapatita – Ca10(PO4)6(OH)2 23 Matríz extracelular
- 25. Glicosaminoglicanos (GAGs) – Macromoléculas altamente hidrofílicas – Unidades de disacáridos repetidas – Altamente negativos – Se adhieren osmóticamente a Na+ activo – Permite soporte de altas presiones • Ej. Rodilla soporta presión de cientos de atmósferas 25 Matríz extracelular
- 26. GAGs – Se unen a una amplia variedad de factores de crecimiento y morfogénicos y proteoglicanos (PG) – Condroitin sulfato – Dermatan sulfato – Queratán sulfato – Heparan sulfato – Acido siálico 26 Matríz extracelular
- 27. GAGs – Acido hialurónico • Hialuronan • GAG grande que atrae el agua • Se encuentra en cantidad variable en tejidos humanos y animales articulares • Sirve como lubricante articular • Abundante en fases tempranas embrionarias • En cartílago adulto se une a agregan 27 Matríz extracelular
- 28. Acido hialurónico – Disminuye inflamación • Disminución de concentraciones de monocito y macrófago • Disminución concentración de citocinas en fases tempranas de osteoartritis • Uso intra articular útil para disminuir dolor de osteoartritis de rodilla • Puede modificar la estructura articular de la progresión de osteoartritis 28 Matríz extracelular
- 30. Proteoglicanos – Clasificación • Agregantes – Agregan (cartílago) • No agregantes 30 Matríz extracelular
- 31. Proteoglicanos – Familia de 30 miembros de proteínas – Acción como organizadores tisulares • Regulación de señales entre células – Influencian crecimiento y maduración de tejidos especializados – Modulan actividad de factores de crecimiento – Regulan fibrilogénesis y fortaleza tensil de la piel – Afecta crecimiento de células tumorales e invasión – Influencia transparencia corneal 31 Matríz extracelular
- 32. Regulación de señales entre células – Cadenas de heparan sulfato de proteoglicanos interactúan con factores de crecimiento • Factor de crecimiento fibroblástico • TGF B 32 Matríz extracelular
- 33. Proteoglicanos – Macromoléculas • Proteína central con unión covalente a GAGs • GAGs le da la propiedad de hidratación y resistencia a fuerzas compresivas • Retienen agua forman una sustancia similar a un gel – Permite movimiento de iones, hormonas y nutrientes – Lubricación entre células • Mantenimiento de forma y fortaleza biomecánica de órganos y tejidos 33 Matríz extracelular
- 34. Proteoglicanos – Cartílago hialino • Agrecan • Sindecam de superficie • Glipican • Decorina y biglicanos • Fibromodulina 34 Matríz extracelular
- 35. Matríz extracelular 35 GAG Proteoglicanos Hialuranan
- 36. Agrecan – El más grande – 100 cadenas de condrítin y keratan sulfato – Habilidad de interactuar con ácido hialurónico para formanr agregados – Patologías • Acortamiento de extremidades • Nanomelia • Alteración del trafico intracelular y alteración de la hidratación y mecanismos tensiles 36 Matríz extracelular
- 37. Sindecan – Co receptor de factor de crecimiento y citocinas – Vía de señalización intracelular – Papel en interacción en matriz extra celular y en membrana celular con morfogénesis de órganos y tejidos – Aumento o perdida de función de Sindecan-3 es altera la maduración del condrocito • Coopera con Ihh (Indian hedgehog) • Patologías – Mutación de genes XT1, EXT2 – Osteocondromas – Síndrome de exostosis múltiple hereditaria 37 Matríz extracelular
- 38. Decorina – PG pequeño – In vitro se une a colágeno tipo I y tipo II – Regulación de formación de fibras de colágeno similar a función de colágeno tipo IX 38 Matríz extracelular
- 39. Perlecan – Componente intrínseco de membrana basal – Expresado temprano en desarrollo • Desarrollo embrionario de 2 células • Su ausencia es letal para día E.D 10.5 – Adulto • Membranas basales y depósito en paredes de vasos sanguíneos – Control de proliferación celular, trombosis, tumorogénesis y angiogénesis – 100 cadenas de condrítin y keratan sulfato – Habilidad de interactuar con ácido hialurónico para formar agregados 39 Matríz extracelular
- 40. Perlecan – Componente intrínseco de membrana basal – Expresado temprano en desarrollo • Desarrollo embrionario de 2 células • Su ausencia es letal para día 10.5 – Adulto • Membranas basales y depósito en paredes de vasos sanguíneos – Control de proliferación celular, trombosis, tumorogénesis y angiogénesis 40 Matríz extracelular
- 41. Perlecan – Unión a FGF2 promueve la activación de su receptor y mitogénesis – Se une a otras moléculas ME • Fibronectina, laminina, colágeno tipo IV Matríz extracelular 41
- 42. Perlecan – Componente intrínseco de membrana basal – Expresado temprano en desarrollo • Desarrollo embrionario de 2 células • Su ausencia es letal para día 10.5 – Adulto • Membranas basales y depósito en paredes de vasos sanguíneos – Control de proliferación celular, trombosis, tumorogénesis y angiogénesis 42 Matríz extracelular
- 44. Generalidades – Proteína más abundante de mamíferos • 25% del total de las proteínas corporales – 40 genes para más de 30 tipos de colágeno • Tipo I y tipo II fibrillas periódicas – Importantes en embriogénesis, artritis, reparación tisular, fibrosis, tumor y enfermedad cardiovascular • Tipo I Hueso – Sub unidades: dos a1, una a2 – 50 nm 44 Matríz extracelular
- 46. Zonas D Matríz extracelular 46
- 47. Generalidades • Tipo II Cartílago – Sub unidades: tres a1 – 80 nm – Disminuye su síntesis de manera dramática una vez se completa el crecimiento esquelético » En respuesta a lesión puede haber producción 47 Matríz extracelular
- 48. Generalidades – Otros colágenos • III • VI – ubicuo • IX – Puente entre fibrillas y otros constituyentes de la matriz celular – Importante para estabilidad a largo plazo del cartílago • X • XI • XII • XIV 48 Matríz extracelular
- 49. Generalidades – Proteínas fibrosas, largas, duras con estructura helicoidal triple • Cadenas polipeptídicas (a) alrededor de otra para formar una súper hélice – Secretada por células del tejido conectivo – Rico en prolina, glicina, lisina • Formación de hélice de 3 hebras 49 Matríz extracelular
- 50. Generalidades – Función • Integridad estructural – Resistencia contra fracturas – Puede ser susceptible con edad y enfermedad • Integridad funcional • Órganos, huesos, piel, tendón, vasos sanguíneos, cartílago 50 Matríz extracelular
- 51. Cartílago juvenil y adulto – Cartílago joven • 80% II • 10% IX, XI • Fibrillas con diámetro más grueso y variado – Cartílago adulto • 95% II • 1% IX • 3% XI Matríz extracelular 51
- 52. Osteogenesis imperfecta – Enfermedad del colágeno de origen genético más estudiada • Huesos frágiles • Susceptibilidad a infecciones • Mutación estructural de genes del colágeno tipo I – COL1A1, COL1A2 » Codifican para cadenas a1, a2 52 Matríz extracelular
- 53. Otras patologias – Colágeno tipo II • Acondrogénesis • Artritis temprana • Displasia esquelética mínima – Colágeno IX • Displasia epifisiaria múltiple – Mutación COMP, COL9A2, COL9A3 – Osteocondrodisplasia – Baja talla, enfermedad articular degenerativa temprana – Displasia, hipoplasia epifisiaria 53 Matríz extracelular
- 54. Otras patologias – Mutación Col11A1 • Síndrome de Marshall – Displasia esquelética autosómica dominante – Compromiso ocular y del cartílago – La ruptura del colágeno es un evento crítico e irreversible en la progresión hacia osteoartritis 54 Matríz extracelular
- 55. • Hay alta variabilidad genética, no solo depende del colágeno sino de las otras proteínas (fibrilina, fibronectina) • Síndrome de Ehlers-Danlos – hipermotilidad, subluxaciones, problemas cardiovasculares: aneurisma de aorta, problemas oculares • Escorbuto • Síndrome de cuerno occipital (aparece en la adolescencia) o cutis laxa (muy arrugado) • Osteopetrosis, osteoporosis • Sd de Alport (megalocornea, cataratas, alteración renal y oídos) • Epidermólisis bullosa Matríz extracelular 55 Otras patologías
Notas del editor
- La resiliencia es un proceso dinámico que tiene por resultado la adaptación positiva en contextos de gran adversidad.
- Placa de crecimiento de hueso largo de un mamífero Modelo de diferenciación del condrocito