MATRICEA EXTRACELULARA Organizarea celulelor n esuturi se face cu ajutorul matricei extracelulare: o reea de macromolecule ce ocup spaiul extracelular, format din proteine i polizaharide secretate local i asamblate n proximitatea celulelor ce le produc. Matricea extracelular: organizeaz celulele n esuturi i coordoneaz funciile celulare prin activarea cilor de semnalizare intracelulare ce controleaz creterea celular, proliferarea i exprimarea genelor. rol de susinere la animale celulele nu au perete celular! Dintre esuturile animale (epitelial, conjunctiv, muscular i nervos) matricea extracelular este cel mai bine reprezentat n esutul conjunctiv: este mai abundent dect celulele pe care le conine, determin proprietile fizice ale esutului respectiv. esuturile conjunctive formeaz cadrul de susinere al organismelor vertebrate, dar cantitatea variaz n diferite organe: n cartilaj i os constituent major, n creier i mduva spinrii slab reprezentate. esutul conjunctiv care susine un epiteliu conine diferite tipuri de celule i componente ale matricei extracelulare. Tipul celular predominant fibroblastele. CEL DE TES.CONJ Macromoleculele matricei extracelulare sunt produse local de celulele din matrice. n majoritatea esuturilor conjunctive macromoleculele matricei sunt secretate de FIBROBLASTE. Fibroblastele se difereniaz dnd natere altor tipuri, mai specializate, de celule care secret componentele matricei exemple: condroblaste n cartilaj, osteoblaste n os. COMPONENTELE MATRICEI EXTRACELMatricea extracelular este alctuit din dou mari clase de macromolecule: polizaharide de tipul glicozaminoglicanilor (GAG), de obicei legai de proteine sub form de proteoglicani (formeaz substana fundamental) proteine matriceale, de dou tipuri: proteine structurale (fibre) colagen i elastin proteine de adezivitate fibronectina i laminina. GLICLOZOAMINOGLICANI SI PROTOGLICANI GAG sunt lanuri liniare polizaharidice compuse din repetri ale unei subuniti dizaharidice. Dizaharidul conine totdeauna: un monozaharid aminat (N-acetilglucozamin sau N-acetilgalactozamin), care prezint i o grupare sulfat; un acid uronic (glucuronic sau iduronic) Datorit prezenei gruprilor sulfat i carboxil pe majoritatea monozaharidelor GAG sunt puternic ncrcate negativ! Secvena dizaharidic repetat a lanului GAG dermatan sulfat prezint puternic ncrcare electric negativ datorit prezenei gruprilor carboxil i sulfat. Lungimea lanului 70-200 monozaharide. CLASIFICAREA GAG Exist patru mari clase de GAG, clasificate dup: tipul monozaharidelor, tipul legturilor dintre ele i numrul i poziia gruprilor sulfat. Clase de GAG: (1) Acidul hialuronic (AH), (2) condroitin sulfat i dermatan sulfat, (3) heparan sulfat i heparina, i (4) keratan sulfat.ROLURILE GAG Lanurile polizaharidice GAG sunt rigide i puternic hidrofile i nu pot forma structuri compacte GAG adopt o conformaie extins: ocup un volum imens raportat la masa lor formeaz un gel (atrag apa), chiar la concentraii mici. Prin atragerea apei se creeaz o presiune numit TURGOR confer matricei extracelulare rezisten la fore de compresie (spre deosebire de colagen care rezist la ntindere). Toi GAG, cu excepia acidului hialuronic: conin zaharuri sulfatate, conin subuniti dizaharidice diferite cu aranjament mai complex, au lanuri mult mai scurte cu mai puin de 200 de subuniti, totdeauna sunt ataai covalent de proteine formeaz PROTEOGLICANI. PROT STRUCT SI ADEZIVITATE COLAGENUL Colagenul este o familie de proteine fibroase care se gsesc n toate organismele animale multicelulare. Este secretat de toate celulele esutului conjunctiv, dar i de alte tipuri de celule. Ca o component major a pielii i oaselor, colagenul reprezint cea mai abundent protein la mamifere, constituind 25% din masa total de proteine la aceste animale. Funcia: confer esuturilor rezisten la ntindere. Principalele tipuri de colagen gsite n esuturile conjunctive sunt tipurile I, II, III, V, i XI, tipul I fiind gsit n piele i oase (cel mai frecvent). Acestea reprezint colagenul fibrilar, cu o structur asemntoare unei frnghii. Colagenul de tip III formeaz fibrele de reticulin. Moleculele de colagen asociat fibrilelor, cum ar fi tipurile IX i XII, decoreaz suprafaa fibrilelor de colagen i influeneaz interaciunile fibrilelor unele cu altele i cu alte componente matriceale. Tipul IV de colagen este un colagen ce formeaz reele: moleculele sale se asambleaz ntr-o structur bidimensional, care este o component esenial a tuturor laminelor bazale mature. ELASTINA Elastina reprezint proteina matriceal dominant n artere, reprezentnd 50% din masa uscat a celei mai mari artere aorta; de asemenea se gsete n piele i plmni. Reeaua de fibre elastice din matricea extracelular a acestor esuturi le confer acestora elasticitatea necesar pentru a-i reveni la forma iniial dup ntindere. FIBRONICTINA SI LAMININA Matricea extracelular conine, pe lng proteinele fibroase, i proteine cu domenii variate de legare pentru alte molecule matriceale i receptori de pe suprafaa celulelor proteine multiadezive. Aceste proteine contribuie deci la: organizarea moleculelor din matrice (proteoglicani, proteine fibroase); facilitarea aderrii celulelor de matricea extracelular. Prima protein multiadeziv caracterizat a fost FIBRONECTINA, o protein dimeric mare prezent la toate organismele vertebrate. Fibronectina conine situs-uri de legare pentru integrine (receptori celulari de adezivitate) i pentru componentele matricei (colagen, proteoglicani) ataeaz celulele de matrice. LAMININA este principala protein multiadeziv din lamina bazal. Este o protein heterotrimeric, n form de cruce, care formeaz o reea cu componentele laminei bazale (proteoglicani, colagen de tip IV) ataeaz celulele de lamina bazal subiacent. LAMINA BAZALA n organismele animale, epiteliile i alte grupuri organizate de celule sunt aezate sau nconjurate de lamina bazal, o reea bidimensional de componente matriceale cu grosime de aproximativ 60-120 nm. Lamina bazal este secretat de celulele pe care le susine i poate fi organizat n mai multe moduri: nconjur celulele (fibrele musculare), se gsete la baza epiteliilor, i poate fi interpus ntre dou straturi de celule (ca n glomerulul renal) DIFERENTIERE CEL Diferenierea celular n organisme pluricelulare este procesul prin care celulele organismului dobndesc proprieti specializate care disting diferitele tipuri celulare. Diferenierea se produce n dou perioade principale: n embriogenez n timpul dezvoltrii organismului din zigot pn la formarea unui sistem complex de esuturi i tipuri celulare, n organismul adult celulele stem adulte se divid i creeaz celule fiice complet difereniate, n timpul regenerrii tisulare normale. TIP DE CEL DIF Populaiile de celule difereniate din organism dou tipuri: celule care persist ntreaga via exemplu: neuronii; populaii de celule difereniate n esuturile care pierd celule n mod fiziologic exemple: epitelii, celule sangvine. Celulele care persist ntreaga via fr a se divide sau a fi nlocuite (n esuturi cu celule permanente); acestea sunt: neuronii, celulele muchiului cardiac, celulele receptoare senzoriale pentru lumin i sunet i celulele cristalinului. Exist dou situaii: sunt conservate fr nlocuirea componentelor (celulele cristalinului), sau sunt active metabolic i i rennoiesc componentele; exemplu neuronii i nlocuiesc permanent proteinele, chiar i pot regenera axonii i dendritele secionate. Celulele difereniate n esuturile care pierd celule n mod fiziologic acestea au o durat limitat de via; mor i sunt nlocuite. Rennoirea celulelor difereniate se produce n organismul adult n dou moduri: prin simpla duplicare a celulelor difereniate existente acestea se divid i dau natere la dou celule fiice de acelai tip: celule hepatice, endoteliale acest proces nu implic difereniere; i prin diviziunea celulelor stem, relativ nedifereniate printr-un proces care implic schimbri n fenotip i achiziia de noi proprieti: epiteliile de acoperire, celulele sangvine. Proprietile definitorii ale unei celule stem sunt:1. Acesta nu este ea nsi terminal difereniat (nu este celula terminal a unei ci de difereniere);2. Se poate diviza fr limit (sau cel puin pentru durata de via a animalului) nu mbtrnete;3. Cnd se divide, fiecare celul fiic are o alegere: poate rmne o celul stem, sau poate urma o cale ireversibil de difereniere terminal. CELULELE STEM au un aspect necaracteristic, ceea ce le face greu de identificat: nu au structur specific nu au funcie specific, nu au compoziie chimic specific. Totui exist anumite diferene ntre ele dei nu sunt difereniate, ele sunt totui determinate produc doar anumite tipuri de celule: acele celule stem care dau natere la un singur tip de celule difereniate sunt numite unipotente, i cele care dau natere la mai multe tipuri de celule se numesc pluripotente. Celule stem pluripotente sunt supuse specializrii n celule progenitoare multipotente care dau natere apoi la celule funcionale. Celule stem hematopoietice (celule stem adulte) din maduva osoas hematogen dau natere hematiilor, leucocitelor i trombocitelor din snge; Celulele stem mezenchimale (celule stem adulte) din mduva osoas dau natere la celule stromale, celule adipoase, i tipuri de celule osoase; Celulele stem epiteliale (celule progenitoare) dau natere la diferite tipuri de celule ale pielii; Celulele satelite ale muchiului (celule progenitoare), care contribuie la diferenierea esutului muscular. IMBATRANIREA CEL SI MOARTEA CEL mbtrnirea (senescena) celular este fenomenul prin care celulele normale diploide difereniate pierd capacitatea de a divide, n mod normal dup aproximativ 50 de diviziuni celulare (in vitro). Scurtarea succesiv a telomerilor (capetele) cromozomilor cu fiecare ciclu celular se crede c limiteaz numrul de diviziuni ale celulei, contribuind astfel la mbtrnire senescena replicativ. Celulele pot deveni senescente i din cauza rupturilor n catena de ADN, acumulri de toxine etc; exemplu: neuronii celulele permanente nu prezint senescen replicativ, dar totui mbtrnesc. Rspuns la deteriorarea ADN-ului celulele mbtrnesc sau se auto-distrug (apoptoza). MOARTEA CEL-NECROZA Necroza implic distrugerea membranei celulare, ceea ce duce la scurgeri de proteine intracelulare n spaiul extracelular i inflamaie. Necroza afecteaza, de obicei, grupuri mari de celule. Apoptoza implic de obicei celule individuale care sunt supuse unei distrugeri organizate a citoscheletului celular i formarea corpilor apoptotici, care sunt fagocitai, fr o reacie inflamatorie. Necroza este moartea prematur sau nenatural a celulelor i esuturilor vii. Necroza este cauzata de factori externi, cum ar fi infecia, toxine, sau traumatisme. Acest lucru este n contrast cu apoptoza, care este o cauza natural deces de celular. Necroza este aproape ntotdeauna n detrimentul organismului gazd, i poate fi fatal. Celulele care mor din cauza necrozei nu trimit, de obicei, aceleai semnale chimice sistemului imunitar. Acest lucru mpiedic fagocitele din apropiere s localizeze i s nglobeze celulele moarte, ceea ce duce la o acumulare de esut mort i resturi celulare la sau lng locul necrozei. Este adesea necesar s se elimine chirurgical esutul necrotic. Apoptoza este o form de moarte celular programat n organismele multicelulare. Modificrile morfologice n apoptoz, includ: blebbing decuplarea localizat a citoscheletului de membrana plasmatic, cu formarea corpilor apoptotici micorarea celulei, fragmentare nuclear, condensarea cromatinei, precum i fragmentarea ADN-ului cromozomial.