Is het deel van dierlijk weefsel dat zich buiten de cellen bevindt. Buffer tegen druk die op cellen wordt uitgeoefend

Transcriptie

1 Extracellulaire matrix, Proteoglycanen en wondzorg Indeling I. De ECM algemeen II. De componenten van de ECM 1. Vezelachtige eiwitten 1. Collageen 2. Elastine 2. Gespecialiseerde eiwitten 1. Fibrine / fibronectine 2. Laminine 3. Proteoglycanen 1. Suikers en polysacchariden 2. Proteoglycanen 3. Glycosaminoglycanen III. De componenten van de ECM in de praktijk I. De ECM Is het deel van dierlijk weefsel dat zich buiten de cellen bevindt Structurele ondersteuning aan cellen Buffer tegen druk die op cellen wordt uitgeoefend Scheiden van verschillende weefsels Regelen van intercellulaire communicatie Maakt het grootste deel uit van de (normale) huid Geeft aan de huid zijn unieke eigenschappen van elasticiteit, rek- en samendrukbaarheid I. De ECM Interstitiële matrix (tussen weefsels) Pericellulaire ruimten Basale membraan 2 1

2 I. De ECM Structurele proteïnen: collageen en elastine, Gespecialiseerde proteïnen: fibronectine-fibrine, laminine, Proteoglycanen en glycosaminoglycanen (GAGs) Indeling I. De ECM algemeen II. De componenten van de ECM 1. Vezelachtige eiwitten 1. Collageen 2. Elastine 2. Gespecialiseerde eiwitten 1. Fibrine / fibronectine 2. Laminine 3. Proteoglycanen 1. Suikers en polysacchariden 2. Proteoglycanen 3. Glycosaminoglycanen III. De componenten van de ECM in de praktijk II.1.1 Collageen De basissubstantie van de dermis gezien onder de microscoop Collageen en elastine vezels in de dermis (EM) II.1.1 Collageen Aangemaakt door Fibroblasten bl in mindere mate door epitheliale cellen Grootste groep van vezelachtige eiwitten in de ECM >20 verschillende types Type I, II, III 4 3

3 Synthese van collageen Overzicht van de stappen die nodig zijn voor de aanmaak van collageenvezels door de fibroblasten. Monomeer ~1000 az Opgebouwd uit 3 helixen Elk van de monomeren kan licht van elkaar verschillen Crosslinken van de triplexen geeft meer sterkte Aligneren van de triplexen is weefselspecifiek en variëert in kraakbeen, beenmatrix, dentine, huid, pezen en bindweefsel Verschillende types collageen Types Chain Composition Structural Details Localization I [ 1(I)] 2 [ (I)] 300nm, 67nm banded fibrils huid, pees, bot, etc. II [ 1(II)] 3 300nm, small 67nm fibrils Kraakbeen, glasachtig lichaam III [ 1(III)] 3 300nm, small 67nm fibrils Huid, spier, vaak samen mettype I IV [ 1(IV) 2 [ 2(IV)] 390nm C-term globular domain, nonfibrillar all basal lamina V [ 1(V)][ 2(V)][ 3(V)] 390nm N-term globular domain, small fibers most interstitial tissue, assoc. with type I VI [ 1(VI)][ 2(VI)][ 3(VI)] 150nm, N+C term. globular domains, microfibrils, 100nm banded fibrils most interstitial tissue, assoc. with type I VII [ 1(VII)] 3 450nm, dimer epithelia VIII [ 1(VIII)] 3?,? some endothelial cells IX [ 1(IX)][ 2(IX)][ 3(IX)] 200nm, N-term. globular domain, bound proteoglycan cartilage, assoc. with type II X [ 1(X)] 3 150nm, C-term. globular domain hypertrophic and mineralizing cartilage XI [ 1(XI)][ 2(XI)][ 3(XI)] 300nm, small fibers cartilage XII 1(XII)?,? interacts with types I and III Type I-V : vezelvormend II.1.2 Elastine Collageenvezels - rek van MAAR 5% -> echte rek-eigenschappen nodig Elastinevezels rek tot malen hun eigen lengte Nemen snel weer hun oorspronkelijke configuratie in eenmaal ze losgelaten worden. Subcutaneous tissue from a young rabbit. Highly magnified. (Elastic fibers labeled at left. ) wordt teruggevonden in alle vertebraten met uitzondering van de primitive kaakloze vissen. II.1.2 Elastine glycoproteïne belangrijkste component van elastische vezels cross-links met belendende elastine moleculen. Blue coloured elastic fibers Vormen net-structuur waarbij de vezels bedekt wordt met fibrilline, een groot glycoproteïne dat bindt aan elastine en zorgt voor de fysische integriteit van de elastinevezels. 6 5

4 Indeling I. De ECM algemeen II. De componenten van de ECM 1. Vezelachtige eiwitten 1. Collageen 2. Elastine 2. Gespecialiseerde eiwitten 1. Fibrine / fibronectine 2. Laminine 3. Proteoglycanen 1. Suikers en polysacchariden 2. Proteoglycanen 3. Glycosaminoglycanen III. De componenten van de ECM in de praktijk II.2.1 Fibronectine Glycoproteïne met modulaire structuur 12x FN-I, 2x FN-II en 15-17x FN-III Dimeer Heeft elastische eigenschappen tot 4x zijn eigen lengte Fibrine is oplosbare vorm van fibronectine - aangemaakt door hepatocyten van de lever - circuleert in bloed II.2.1 Fibronectine - rol verbinden van cellen met de ECM Interaggeert met ECM componenten als collageen, fibrine en heparansulfaat, Interaggeert met integrine-receptoren in de plasmamembraan van cellen -> reorganisatie van het celskelet -> bï beïnvloedt stimulatie lti van signalen die celaanhechting, migratie en differentiatie promoten. => cellen kunnen gaan bewegen in de ECM II.2.1 Fibronectine - rol Cruciale rol in wondheling De plasma-vorm fibrine i wordt afgezet op de plaats van verwonding Vormt een bloedklonter Aantrekken/miggratie van fibroblasten en macrofagen Degradatie van bloedklonter Vervangen door een matrix die op normaal weefsel leidt. 8 7

5 II.2.2 Laminine Groot eiwitcomplex opgebouwd uit 3 polypeptideketens 12 verschillende lamininepolypeptideketens Geven aanleiding tot 11 laminines Ruimtelijk: asymmetrisch kruis Interaggeert met integrines, collageen type IV, heparansulfaat,.. II.2.2 Laminine Verankert de celoppervlakken aan de basale lamina Essentiëel bestanddeel van de basale membraan (BM) Kan binden aan Gesulfateerde glycolipiden van het celoppervlak Integrine, Specifieke receptoren ->Signalen naar cytoskelet t en inner cell Polymeriseert en vormt netwerk Incorporatie van andere componenten => Basale membraan Indeling I. De ECM algemeen II. De componenten van de ECM 1. Vezelachtige eiwitten 1. Collageen 2. Elastine 2. Gespecialiseerde eiwitten 1. Fibrine / fibronectine 2. Laminine 3. Proteoglycanen 1. Suikers en polysacchariden 2. Proteoglycanen 3. Glycosaminoglycanen III. De componenten van de ECM in de praktijk II.3 Proteoglycanen en glycoproteïnen Suiker Proteïne 10 9

6 II.3.1 Suikers en polysacchariden Biochemie II.3.1 Suikers en polysacchariden Biochemie Suikers: reacties en derivaten C C C C Biochemie Proteoglycanen Extracellulaire matrixproteïnen waarop suikerpolymeren vastgehecht Binden van GAGs aan het eiwit via een specifieke suikercomponent GAG core protein extensions De linker is gekoppeld aan een Serine residue in het eiwit De proteïnen in proteoglycanen zijn rijk aan serines omdat zij de koppeling van GAG mogelijk maken. 12 i

7 Glycosaminoglycanen (GAGs) Meest voorkomende polysacchariden in het lichaam Lange onvertakte heteropolysaccharide = een herhaling van steeds hetzelfde disaccharide Dit disaccharide bevat een N-geacetyleerd hexosamine (een suiker met op C6 een aminoacetylgroep) Negatief geladen - sterk hydrofiel -> Vormen gels bij zeer lage concentratie -> zwelling door druk = turgor Weinig samendrukbaar, Ideaal als smeersel en schokdemper in gewrichten GAGs met fysiologische betekenis 13 Glucosaminoglycanen GAG Locatie Chondroïtine cornea Chondroïtine A Kraakbeen (40%), huid, botweefsel, navelstreng Chondroïtinesulfaat C Pezen, huid, nucleus pulposus van de wervelkolom, speeksel Chondroïtinesulfaat B of Dermatansulfaat Huid, pezen (50%), hartkleppen, wand van grote arteries = beta-heparine Keratansulfaat Cornea, botweefsel, kraakbeen wanneer geaggregeerd met chondroïtinesulfaten Heparine Mastcellen langs de arteriën van de longen, lever, huid Heparansulfaat Basale membranen, componenten van celoppervlakken Hyaluransulfaat ECM van los bindweefsel, corpus vitreum van oog, synoviaal vocht van gewrichten Het GAG hyaluronzuur van de ECM bestaat uit een herhaling van het disaccharide N-acetylglucosamine en glucuronzuur Chapter 15, Figure 1 Essentials of Glycobiology Second Edition 14

8 Hyaluronzuur Grootste PS gevonden in vertebraten 1 enkel lang hyaluronzuur molecule is niet-covalent gebonden met veel moleculen van het core-eiwit die elk op hun beurt covalent gebonden chondroitinesulfaat & keratansulfaat bevatten Chapter 15, Figure 1 Samenvatting proteoglycanen Vormen grote aggregaten vastgehecht op een hyaluronzuur ruggengraat Kan 4000 nm lang en diameter van 500 nm Functie van deze aggregaten: Verhoogde waterretentie gelvorming Verhoogde stijfheid Regelt afzetting van collageenvezels Geaggregeerde proteoglycanen Aggrecanen versicanen 15 Indeling I. De ECM algemeen II. De componenten van de ECM 1. Vezelachtige eiwitten 1. Collageen 2. Elastine 2. Gespecialiseerde eiwitten 1. Fibrine / fibronectine 2. Laminine 3. Proteoglycanen 1. Suikers en polysacchariden 2. Proteoglycanen 3. Glycosaminoglycanen III. De componenten van de ECM in de praktijk De ECM in acute wonden Normale heling verloopt in 4 overlappende fasen: Haemostase (1-2) Inflammatie (3) Proliferatie (4, 5) Remodelling (6,7) van de ECM Doorheen deze fasen speelt de ECM een belangrijke rol bij het regelen en integreren van deze helingsprocessen 16

9 III. De ECM in de praktijk IN ACUTE WONDEN bestaat de voorlopige wondmatrix hoofdzakelijk uit fibrine en fibronectine dat een houvast vormt voor de cellen die betrokken zijn bij wondheling CHRONISCHE WONDEN bevatten verhoogde hoeveelheden van inflammatoire cellen. Bl Belang van hth het herstellen tll van een functionele ECMi in een wondbed dbd bereiken van een goede heling. III De ECM in de praktijk acute wonden Vezels van de ECM onder turgor -> Cellen trekken aan ECM vezels -> vezels vaak gestrekt -> Bacteriën hechten niet goed Vezels ernstig verzwakt -> bacteriële adhesiemoleculen herkennen dit -> aanhechten -> infectie. Na een verwonding wordt de weefselspanning pas opnieuw opgebouwd door fibroblasten 17 Aanhechting van fibroblasten in gelatine-gecoate gecoate petrischaaltjes Fibroblasten blijven minder goed vast zitten in wondvocht van chronische wonden dan in normaal serum REDEN: proteasen -> degradatie van gelatine Fibronectine stalen Plasma of wondvocht uit: VU1, VU2: Veneuze ulcera DU1, DU2: Diabetische voet ulcera MF1, MF2: acute mastectomie wonde Plasma geïncubeerd met chronisch wondvocht 18

10 Geldressings verbanden Collageenvezels Elastine/collageen Hyaluronzuur GAG Na-Carboxyl-Methyl-Cellulose Na-Carboxyl-Methyl-Cellulose + gelatine + pectine 19