Ārpusšūnu matrica (ECM) attiecas uz visām endogēnajām vielām, kas atrodas ārpus šūnām starpšūnu telpā. ECM ir ļoti svarīga spēks audu veidošana un kā audu nesējs asinis un limfas kuģi un nervu šķiedras. Starpšūnu telpa ir sarežģīta visdažādāko makromolekulu kolekcija, kas pieder vai nu šķidrajai vai želejveida maltajai vielai, vai šķiedrām.
Kas ir ārpusšūnu matrica?
Visas endogēnās vielas, kas atrodas ārpus šūnām starpšūnu telpā, ir daļa no ārpusšūnu matricas (ECM). ECM sauc arī par ārpusšūnu matricu vai starpšūnu vielu. Būtībā ECM var atšķirt vielas, kuras vai nu pieder pie pamatvielas, vai arī attiecināmas uz dažādām šķiedrām. Atkarībā no uzdevuma un audiem ECM sastāvs ir ļoti atšķirīgs. Vielas, kas veido šķiedru grupu, ietver dažādas kolagēnas, retikulāras un elastīgas šķiedras, no kurām katra pilda dažādus uzdevumus un veido savu ECM daļu ļoti atšķirīgā sastāvā atkarībā no audu veida. ECM amorfā sasmalcinātā viela aizpilda visas atlikušās telpas kā šķidrumu vai želeju atkarībā no starpšūnu telpas struktūras un ECM šķiedru daļas. Arī sasmalcinātās vielas sastāvs ir ļoti atšķirīgs atkarībā no uzdevumiem. Lielu daļu DCM veido glikozaminoglikāni, garās ķēdes polisaharīdi kas pārsvarā ir saistīti proteīni proteoglikānu veidā, izņemot hialuronskābe. Piemēram, viņi veic daudzus uzdevumus audu veidošanā, noārdīšanā un pārveidošanā. Šajā kontekstā tā sauktā saķere proteīni Jāatzīmē arī tas, kas kā daļa no EZM sarežģītos procesos nonāk saskarē ar šūnu receptoriem.
Anatomija un struktūra
ECM anatomiskā struktūra ir ļoti neviendabīga un ir atkarīga no uzdevumiem, kas ECM jāveic attiecīgajā ķermeņa reģionā. ECM šķiedru daļa galvenokārt sastāv no kolagēna proteīni, no kuriem ir zināmi 27, no kuriem katrs atšķiras ar olbaltumvielu sastāvu un atšķiras arī pēc fizioloģiskajām un mehāniskajām īpašībām. Būtībā kolagēnus raksturo to stiepes spēja spēks. Kolagēns šķiedras ar diametru no 2 līdz 20 mikrometriem sastāv no daudzām, 130 nanometru biezām kolagēna fibrilām. Svarīgas ir arī retikulārās šķiedras, kas veido mikroskopiskus tīklus vai režģus, lai uzņemtu kapilārus, nervu šķiedras, tauku šūnas un gludās muskulatūras šūnas. Atšķirībā no Kolagēns šķiedrām, kas ir izturīgas pret plīsumiem un kuras nevar izstiept, elastīgajām šķiedrām, kas izgatavotas no olbaltumvielu elastīna, ir unikāla atgriezeniskās īpašības strečings. Lielu daļu pamatvielas veido glikozaminoglikāni - galvenokārt proteoglikānu, olbaltumvielām saistītu glikānu veidā, kuru galvenā funkcija ir radīt nepieciešamos savienojumus starp atsevišķiem proteīniem. Piemēram, skrimslis viela savienojumi sastāv no glikozaminoglikāniem un glikoproteīniem. Atšķirībā no kolagēniem skrimslis viela locītavu virsmām nav raksturīga stiepes spēks, bet ar augstu spiedes izturību. The hialuronskābe kas satur ECM, ir ārkārtīgi augsts ūdens- noturēšanas jauda un izšķiroša ūdens ieguldīšana līdzsvarot audu.
Funkcija un uzdevumi
Ārpusšūnu matrica veic ne tikai fiziskās funkcijas stiepes vai spiedes stiprības ziņā, bet arī iejaucas vielmaiņas procesos. Izmantojot plašu kolagēno šķiedru klāstu, ECM uzņemas galveno atbildību par orgānu veidošanu, un tā notur orgānus paredzētajā ķermeņa pozīcijā. Izmantojot citus kolagēnus, ECM nodrošina stiepes izturību visiem Cīpslas un saites un trīsdimensiju izturība pret kauli. Tas arī nodrošina virsmas skrimšļu spiedes un nodilumizturību uz berzes virsmām savienojumi. Tomēr stiepes, spiedes un bīdes izturība nav vienīgie ECM uzdevumi; tā ir atbildīga arī par nepieciešamās audu elastības nodrošināšanu, lai daži orgāni pēc nepieciešamības varētu palielināt un samazināt to apkārtmēru bez neatgriezeniskiem bojājumiem. Vēl viens svarīgs uzdevums ir paša ķermeņa remonta mehānismu aktivizēšana, atbrīvojot citokīnus, kas ietekmē šūnu vairošanos un diferenciāciju. Tāpēc ECM uztur citokīnu krājumus, kurus pēc vajadzības var aktivizēt, piemēram, lai labotu traumas. Signāla pārraide ir arī viens no ārpusšūnu matricas uzdevumiem. Tas attiecas uz tā saukto sekundāro kurjera vielu izdalīšanos, kuru “vēstījums” caur specializētiem receptoriem nonāk šūnas iekšpusē un aktivizē šūnu, lai tā uzvestos noteiktā veidā vai sāktu noteiktus vielmaiņas procesus. Tāpat ārpusšūnu matricas darbības jomai pieder polaritātes noteikšana, ti, šūnu organizācija un orientācija uz bazālo un apikālo galu.
Slimības
Gandrīz neaprēķināmā ārpusšūnu matricas funkciju un uzdevumu dažādība jau liecina, ka ar slimību saistīti vai slimības izraisīti disfunkcijas var rasties ar vieglu vai smagu iedarbību. Kā cēlonis un sākuma punkts daudzām hroniskām slimībām līdz pat ļaundabīgiem un dzīvībai bīstamiem procesiem tiek piešķirti pamatregulas traucējumi, ko organizē ECM. Daudzi slimības progresēšanas procesi, kas saistīti ar ECM pamatregulāciju, atbrīvojot citokīnus, vēl nav pietiekami izprasti. Daudzos gadījumos kā cēloņsakarības faktors ir identificēta skarto orgānu bazālo membrānu pārslodze ar olbaltumvielām. Piemēram, šiem procesiem ir svarīga loma dilatācijas attīstībā un progresēšanā kardiomiopātija, kas izpaužas kā simptomātiska sirds palielināšanās ar vienlaicīgi traucētu sūkņa funkciju. Papildus iegūtajām ECM disfunkcijām ir zināmas arī ģenētiski noteiktas ārpusšūnu matricas funkcionālās anomālijas, kas parasti izpaužas defektīvā dažu kolagēnu sintēzē. Bojāts Kolagēns sintēze izraisa attiecīgos zināmos slimības modeļus skartajos orgānos, piemēram, retos trausla kaulu slimība (nepilnīga osteoģenēze). Ģenētiskās anomālijas dēļ nepilnīga osteoģenēze piegādā bojātu kolagēnu kaulu veidošanai. Tā rezultātā kauli ir ārkārtīgi trausli, un parasti rodas kaulu un mugurkaula deformācijas un citi simptomi.
