EKSTRACELULARNI MATRIKS za MEDICINSKI ODSEK

Transcript

1 EKSTRACELULARNI MATRIKS za MEDICINSKI ODSEK PROF DR GORANA RANČIĆ INSTITUT ZA HISTOLOGIJU I EMBRIOLOGIJU MEDICINSKI FAKULTET U NIŠU DEFINICIJA ŽELATINOZNA, AMORFNA, BEZBOJNA,HOMOGENA, PROVIDNA SUPSTANCA POPUNJAVA PROSTOR IZMEĐU ĆELIJA I POVEZUJE ĆELIJE ISTOG ILI RAZLIČITIH ITIH TKIVA UTIČE E NA RAZVIĆE,OBLIK, POLARIZACIJU, PONAŠANJE ANJE I FUNKCIJU ĆELIJA I TKIVA ECM AKO HOĆEŠ DA SAZNAŠ SVE O ĆELIJI MORAŠ DA NAUČIŠ SVE O EKSTRACELULARNOM MATRIKSU ECM NIJE PASIVAN LEPAK ĆELIJA KOMUNICIRA SA ECMom UZIMA IZ ILI IZBACUJE SVE U OKOLINU DINAMIČNA STRUKTURA KOJA RAZMENJUJE INFORMACIJE PRIČVR VRŠĆUJE, OMOGUĆAVA MIGRACIJU, DIFERENCIJACIJU I SVEUKUPNU ORGANIZACIJU TKIVA I ORGANIZMA ECM ĆELIJE I ECM TEŠKO VIDLJIV NA PREPARATIMA JER SU KOMPONENTE RASTVORLJIVE U VODI -NA NJEGA UTIČE E ph, JONSKI SASTAV, FIKSACIJA TKIVA, -SLABO I TEŠKO SE BOJI -POSEDUJE OSOBINU METAHROMAZIJE BOJI SE TOLUIDIN BLU BOJOM

2 SLUZNO VEZIVNO TKIVO ECM MENJA KONZISTENCIJU TKIVA SINTETIŠU U GA SPECIJALIZOVANE ĆELIJE: FIBROBLASTI, OSTEOBLASTI, HONDROBLASTI... SPOREDNA I POVREMENA FUNKCIJA NEKIH ĆELIJA: ŠVANOVE ĆELIJE, ADIPOCITI, GLATKE MIŠIĆNE ĆELIJE... FIBROBLASTI: IZGRADNJA, POPRAVKA, RAZGRADNJA ECM KOMPONENTI ADIPOCITI FAZE ECM ČVRSTA TEČNA UDRUŽENA SA ĆELIJAMA KOMPONENTE ECMa OSNOVNA SUPSTANCA VLAKNA-FIBRILARNI PROTEINI (KOLAGENA, ELASTIČNA, RETIKULARNA) TKIVNA TEČNOST (SLOBODNA I VEZANA)

3 OSNOVNA SUPSTANCA PORODICA GLIKOKONJUGATA GLIKOZAMINOGLIKANI GLIKOPROTEINI PROTEOGLIKANI ADHEZIVNI GLIKOPROTEINI: LAMININ, FIBRONEKTIN, ENTAKTIN, OSTEONEKTIN, HONDRONEKTIN... STRUKTURNI PROTEINI: TROPOKOLAGEN I TROPOELASTIN AFM SNIMAK PROTEOGLIKANA I GAG FIBRONEKTIN OSNOVNA SUPSTANCA POPUNJAVA PROSTOR I SLUŽI I KAO FILTAR!!! PROTEOGLIKANI GAG I HIJALURONAN (MOLEKULI KOJI SADRŽE MAKROMOLEKULE GLIKOZAMINOGLIKANA) GLIKOZAMINOGLIKANI LINEARNI RIGIDNI POLIMERI DISAHARIDA SASTAVLJENI OD: 1.GLUKURONSKE ILI IDURONSKE KISELINE 2.AMINISANOG ŠEĆERA: ERA: GLUKOZAMINA ILI GALAKTOZAMINA - NEGATIVNO NAELEKTRISANE KARBOKSILNE I SULFATNE GRUPE

4 GLIKOZAMINOGLIKANI POPUNJAVAJU PROSTOR: GLIKOZAMINOGLIKANI I PROTEOGLIKANI NESULFATISANI: HIJALURONSKA KISELINA (HIJALURONAN) SULFATISANI: HONDROITIN -44 ILI -66 SULFAT DERMATAN SULFAT KERATAN SULFAT HEPARAN SULFAT HEPARIN GLIKOZAMINOGLIKANI VRLO NEGATIVNO NABIJENI MOLEKULI HIDROFILNI ODRŽAVAJU TURGOR FORMIRAJU VELIKE PROTEOGLIKANE UTIČU U NA STARENJE GAG LOKALIZACIJA: U VEZIVNOM TKIVU DUŽI I ILI KRAĆI I LANCI KISELI NABOJ - ANJONI VEZUJU KATJONE I VODU FUNKCIJA: SMANJENJE TRENJA, HIDRATACIJA TKIVA, ADHEZIJA GAG ili MUKOPOLISAHARIDI HIJALURONSKA KISELINA LOKALIZACIJA: STAKLASTO TELO OKA SINOVIJALNA TEČNOST ZGLOBA DERM KOŽE HIJALINA HRSKAVICA FUNKCIJA: STIŠNJIVOST TKIVA, PODMAZIVANJE, BARIJERA, ANTI SPREADING FAKTOR

5 HIJALURONAN JE PROST GLIKOZAMINOGLIKAN SA PONAVLJAJUĆOM OM DISAHARIDNOM SEKVENCOM KOJI JAKO EFEKTNO POPUNJAVA PROSTOR HIJALURONAT I POPUNJAVA I STVARA PROSTOR GAG + GAG+...A A VEZANI ZA PROTEIN=PROTEOGLIKAN PROTEOGLIKAN VEZNO MESTO ČETKA ZA FLAŠE PROTEOGLIKANI I VEZANI ZA HIJALURONSKU KISELINU PROTEOGLIKAN PROTEIN GAG

6 VEZIVANJE PGa ZA HIJALURONSKU KISELINU MONOMERI (PROTEOGLIKAN AGREKAN) I HIJALURONSKA KISELINA) = AGREGATI AGREKANSKI PROTEOGLIKANI POPUNJAVAJU INTERCELULARNI PROSTOR U HRSKAVICI NAJČEŠĆI PROTEOGLIKANI PROTEOGLIKANI VEZANI ZA ĆELIJU

7 ECM NIJE SAMO LJIGA PG VEZANI ZA ĆELIJSKU MEMBRANU INTEGRIN I ECM GLIKOPROTEINI MNOGO PROTEINA, MALO ŠEĆERAERA RAZGRANATI LANCI BEZ PONAVLJANJA DISAHARIDA ADHEZIJA ĆELIJA, KOLAGENIH VLAKANA I GAG NAJPOZNATIJI SU: FIBRONEKTIN, LAMININ, ENTAKTIN, TROMBOSPONDIN, HONDRONEKTIN, OSTEONEKTIN... FIBRONEKTIN SINTETIŠU U GA FIBROBLASTI ADHEZIJA SA BL VODIČ U MIGRACIJAMA ĆEL VIŠE E FORMI PLAZMA FORMA U KRVI, ČVRSTA U BAZALNOJ LAMINI

8 Fibronektin povezuje ćelije sa matriksom Fibronektin tinska vlakna se sastoje od povezanih polimera fibronektinskih homodimera (DVA ISTA LANCA). MIGRACIJE ĆELIJA VODI FIBRONEKTIN Fibronektin tinski proteini i sadrže šest strukturnih regiona za vezivanje struktura LAMININ VELIKI GP KRSTASTI OBLIK RAZLIČITE ITE FORME ADHEZIJA BAZALNA LAMINA Laminini obezbeđuju adheziv ivni substrat za ćelije Laminini su heterotrimeri sastavljeni od tri različite subjedinice (α,β,γ ) omotane zajedno sa navojnom konfiguracijom. Lamininski heterotrimeri ne formiraju vlakna. Vezuju se za linker proteine koji im onemogućavaju da formiraju kompleksne mreže u ECMu. UDRUŽIVANJE LAMININA

9 LAMININ U BAZALNOJ LAMINI PROTEOGLIKANI BAZALNE MEMRANE NIDOGEN PERLEKAN VLAKNA VEZIVNOG TKIVA KOLAGENA RETIKULARNA ELASTIČNA KOLAGENA VLAKNA KOLAGEN-NAJRASPROSTRANJENIJI NAJRASPROSTRANJENIJI PROTEIN-glikoprotein (30% TELESNE TEŽINE) FORMIRA BELA VLAKNA DEBLJINE(O,2-0,5 0,5μm) OTPORNA NA ISTEZANJE - PLASTIČNOST VLAKNA NA EM POKAZUJU POPREČNU ISPRUGANOST KOLAGENA VLAKNA VLAKNA IMAJU JAČINU ČELIČNE NITI, UKRŠTAJU SE, ALI SE NE GRANAJU DAJU ČVRSTINU TKIVIMA, ODUPIRU SE SILI ISTEZANJA I PRITISKU KUVANJEM - TUTKALO KOLAGENA VLAKNA SINTETIŠU U IH: FIBROBLASTI, OSTEOBLASTI, HONDROBLASTI, GLATKE MIŠIĆNE ĆELIJE, ŠVANOVE.. PRISUTNA U SVIM VEZIVNIM TKIVIMA OSIM KRVI (KOŽA-DERM 40%, DO 50% KOSTI, LIGAMENTI, TETIVE, HRSKAVICE, DENTIN, KAPSULE ORGANA...)

10 KOLAGENA VLAKNA KOLAGENA VLAKNA HE metoda BOJE SE: HE METODOM RUŽIČASTO, TRIHROMNIM BOJENJIMA PLAVO ILI ZELENO U ZAVISNOSTI OD PRIMENJENE BOJE Kolagen-Masonova metoda EM Kolagena vlakna SEM TROPOKOLAGEN

11 OSNOVNI MOLEKUL TROPOKOLAGEN 280nM FIBROBLASTI TROSTRUKI DESNOGIRI HELIKS PROKOLAGENA INTRAMOLEKULARNO POVEZIVANJE LIZIL OKSIDAZOM C C C VITAM IN SINTEZA KOLAGENA PROALFA LANAC ALFA LANAC- TROSTRUKI HELIKS PREPROKOLAGEN PROKOLAGEN TROPOKOLAGEN PROTOFIBRILA FIBRILA SINTEZA I SEKRECIJA PROKOLAGENA SNOP ILI UDRUŽIVANJE VIŠE E VRSTA EKSTRACELULARNA OBRADA I UDRUŽIVANJE KOLAGENIH VLAKANACA I VLAKANA UDRUŽIVANJE KOLAGENA TROPOKOLAGENI

12 UDRUŽIVANJE KOLAGENIH MOLEKULA PARALELNO POVEZIVANJE GLAVA U REP TROPOKOLAGENA OSTAVLJAJU PUKOTINE - GAP SLEDEĆI I U NIZU POMEREN ZA ¼ PA SE PREKLAPAJU I i VI, II i VII PUKOTINE SE POPUNJAVAJU BOJOM I JAVLJA SE ISPRUGANOST NA 67nm POPREČNA ISPRUGANOST- PERIODICITET KOLAGENA KOLAGENI TIPOVI I DISTRIBUCIJA NOVA PODELA TIPOVA KOLAGENA NAJVAŽNIJI TIPOVI KOLAGENA TIP I TIP II VLAKNO VLAKNO DERMIS, TETIVE, LIGAMENTI, KOSTI, KAPSULE ORGANA HRSKAVICE, STAKLASTO TELO TIPOVI KOLAGENA TIP III TIP IV TIP VII VLAKNO MREŽA VLAKNO KOŠTANA SRŽ, SLEZINA, LIMFNI ČVOR BAZALNE MEMBRANE SIDREĆA VLAKNA BAZALNE MEMBRANE

13 KOLAGENA VLAKNA I SNOPOVI: VARIJACIJE U ORGANIZACIJI I BOJENJU VRSTE KOLAGENA UDRUŽENI KOLAGEN TIP IX KOLAGEN KOJI STVARA MREŽE TIP IV KOLAGEN TIPA III I KOLAGEN TIPA VII-SIDREĆA VLAKNA RAZLAGANJE KOLAGENA - METALOPROTEINAZE RETIKULARNA VLAKNA KOLAGEN TIPA III MANJEG PREČNIKA, TANKA(O,5-2μm), POPREČNO ISPRUGANA, JAČE GLIKOZIRANA I FORMIRAJU 3D MREŽE E U ORGANIMA BOJE SE SREBRENIM SOLIMA CRNO ARGIROFILNA VLAKNA NE BOJE SE HE METODOM

14 RETIKULARNA VLAKNA SINTETIŠU U IH FIBROBLASTI, ODNOSNO RETIKULARNE ĆELIJE PRISUTNA U: BAZALNIM MEMBRANAMA, HEMATOPOETSKIM ORGANIMA-KOSTNA SRŽ U LIMFNIM ORGANIMA OSIM TIMUSA BUBREG, JETRA, MATERICA, KRVNI SUDOVI, OKO GLATKIH I MIŠIĆNIH ĆELIJA- EKSTERNA LAMINA RETIKULARNA VLAKNA SE BOJR SPECIFIČNO SREBROM RETIKULARNA VLAKNA RETIKULARNA VLAKNA RETIKULARNA ĆELIJA TIPOVI RETIKULARNIH ĆELIJA NEDIFERENTOVANE LITORALNE ĆELIJE ADVENTICIJUMSKE ĆELIJE FIBROBLASTOLIKE DENDRITIČNE NE ĆELIJE (APC) INTERDIGITATNE ĆELIJE(APC)

15 ELASTIČNA VLAKNA ŽUTA, NISU POPREČNO ISPRUGANA IMAJU OSOBINU ELASTIČNOSTI TANKA, ISPREPLETANA, GRANAJU SE I POVEZUJU MEĐUSOBNO HE IH SLABO BOJI RUŽIČASTO ASTO,, ALI SE BOJE ORCEINOM I REZORCIN- FUKSINOM CRNO RAZLAŽE E IH ELASTAZA ELASTIČNA VLAKNA SE SASTOJE OD: ELASTIN MIKROFIBRILIN 1 i 2 ELASTIN SINTETIŠU IH GLATKOMIŠIĆNE ĆELIJE I FIBROBLASTI (MANJE SA STARENJEM) PODSEĆAJU NA MANČMELOU!!! ELASTIN NASTAJE POLIMERIZACIJOM TROPOELASTINA KOJI NASTAJE OD PROELASTINA KARAKTERISTIČNE AMINO KISELINE SU PROLIN I LIZIN, A POVEZIVANJE POLIPEPTIDNIH LANACA IDE PREKO DEZMOZINA I IZODEZMOZINA LOKALIZACIJA: VELIKI KRVNI SUDOVI, EL. HRSKAVICA, STROMA PLUĆA Elastična vlakna nastaju deponovanjem elastina u fibrilinsku osnovu KAKO ELASTIČNA VLAKNA OBEZBEĐUJU ELASTIČNOST OKSITALANSKA VLAKNA ELAUNINSKA VLAKNA ELASTIČNA VLAKNA

16 ELASTIČNA VLAKNA MEMBRANE U KRVNIM SUDOVIMA ELASTIČNE LAMELE OKSITALANSKA VLAKNA VERHOF BOJENJE ELASIČNA VLAKNA