Von der extrazellulären Matrix zur Körperhaltung.Ist das verbindende System unser wahrer Deus ex machina?

Herausgegeben von Dr. Giovanni Chetta

Das extrazellulare Netz

Die ECM kann daher als ein sehr komplexes Netzwerk betrachtet werden, in dem Proteine, PGS und GAGs unzählige Funktionen erfüllen, einschließlich der strukturellen Unterstützung und Regulierung jedes Gewebes und jeder organischen Aktivität. Globale zelluläre Homöostase sollte als ein Komplex von Mechanismen betrachtet werden, die innerhalb der Zelle oder außerhalb der ECM entstehen und sich entwickeln können; im letzteren Fall kann die Zelle das Zwischen- oder Endziel darstellen. Die extrazellulären Komponenten stellen nicht nur physikalische Stützstrukturen für das zelluläre Gerüst dar, sondern fungieren auch als reale Orte für die Initiierung, Entwicklung und Beendigung lebenswichtiger Prozesse, die sowohl die endozelluläre Umgebung als auch Organe und Systeme betreffen. Wir sind mit einem unendlichen biochemischen Netzwerk konfrontiert, das in der Lage ist, Millionen und Abermillionen von Informationen zu erzeugen, zu modulieren, zu variieren und sogar über die Entfernung zu verbreiten.
Jede Körperzelle interagiert ständig mit der ECM, sowohl unter mechanischen als auch chemischen und energetischen Aspekten, mit "dramatischen" Auswirkungen auf die statische und dynamische Architektur des Gewebes. Fibroblasten zum Beispiel wirken wesentlich auf das von ihnen produzierte Kollagen ein, indem sie es kontinuierlich verarbeiten, um es verdichten und in den für die jeweilige organische Funktionsstelle erforderlichen Formen und Mengen aufbereiten zu können. Wenn zwei kleine Fragmente embryonalen Gewebes weit voneinander entfernt, aber in derselben Kollagengelkultur platziert werden, sehen wir zuerst eine Bildung perfekt ausgerichteter Neokollagenfasern, die die beiden Stümpfe miteinander verbinden. Anschließend wandern die Fibroblasten aus den beiden Fragmenten entlang der Neokollagenfasern, kontrollieren ihre Ablagerung und werden ihrerseits überwacht. Dieses funktionelle Synzytium ist wahrscheinlich während der regenerativen Prozesse der ECM vorhanden und stellt ein mehrjähriges funktionelles Kontinuum dar, das in der Lage ist, sich selbst zu regulieren, indem es unter physiologischen Bedingungen mit den ständigen Variationen fertig wird, die von den verschiedenen lebenswichtigen Gewebefunktionen erforderlich sind (Albergati, 2004).
Nach P. A. Bacci stellt die interstitielle Matrix wirklich die Mutter der Lebensreaktionen dar, den Ort, an dem vor allem der Austausch zwischen Materie und Energie stattfindet. Alle Gewebe sind nicht in geschlossenen, sondern offenen Systemen miteinander verbunden und funktionell integriert; Zwischen ihnen findet ein ständiger Austausch statt, der sowohl lokal als auch systemisch stattfinden kann, unter Ausnutzung biochemischer, biophysikalischer und elektromagnetischer Botschaften, also unter Nutzung der verschiedenen Energieformen. Die Ionenzusammensetzung des extrazellulären Zwischenraums stellt eine grundlegende Substanz dar, die nicht nur Austausch und Leben ermöglicht, sondern auch auf die Genexpression jeder Zelle einwirkt.
Wie F. G. Albergati feststellt, stellen die Zelle und die extrazelluläre Matrix zwei nur scheinbar getrennte Welten dar, die notwendigerweise während der gesamten Lebensdauer zu jedem Zeitpunkt interagieren müssen, um korrekt und synergistisch zu funktionieren. Dies erfordert eine außergewöhnliche Reihe von Signalen, gefolgt von einer ebenso unglaublichen Reihe molekularbiologischer Aktivitäten.

Umbau des MEC

Die ECM muss als eine Struktur im perennierenden und ständigen morphofunktionellen "Remodeling" sowohl unter physiologischen als auch pathologischen Bedingungen betrachtet werden, basierend auf den funktionellen Anforderungen, die sowohl aus ihrem eigenen Inneren (durch die "Wirkung von Metalloproteasen) als auch von den Zellen kommen ( für die "Wirkung der zahlreichen Proteinfraktionen der Adhäsion). Eine reduzierte oder fehlende ECM-Remodellierungskapazität ist für die Zelle tödlich. Wie wir gesehen haben, werden alle zellulären Funktionen aufgrund der entsprechenden Funktion der Strukturen der ECM ausgedrückt und die pathologischen Prozesse können primär oder sekundär zu den Modifikationen der ECM sein.
Eindeutige Beispiele für das Remodeling der ECM sind die Reparatur der dermal-hypodermischen Schichten (dieser Prozess erfordert genaue Sequenzen des Matrixabbaus, die Migration spezifischer Zellen an dieser Stelle, die Synthese einer temporären Matrix aus Fibronektin, Fibrinen und großen Mengen an Typ III-Kollagen , Phase der Remodellierung der provisorischen Matrix, die für die funktionelle Wiederherstellung ihrer Bestandteile und folglich der strukturellen Wiederherstellung des Gewebes selbst grundlegend ist) und Neoangiogenese (physiologischer Prozess der Bildung neuer Kapillaren in Geweben und Organen in verschiedenen pathologischen Situationen, einschließlich onkologischer). Die Neoangiogenese wird zu therapeutischen Zwecken mit dem Ziel untersucht, die korrekte Blutversorgung in ischämischen Geweben, beispielsweise im Herzmuskel oder im peripheren Kreislauf, wiederherzustellen sowie den Prozess, beispielsweise im Tumorbereich, zu hemmen (Shishido et al, 2003 )

Die Metalloprotease (MMPs) sind eine Familie von zink- und kalziumhaltigen Endopeptidasen, die das Potenzial zeigen, alle Proteine und Proteoglykankomponenten der ECM abzubauen. Sie besitzen Sequenzen ähnlich dem interstitiellen Kollagen und werden in inaktiver (nach Bedarf aktivierter) Form an der Außenseite der Zellmembran platziert. Ihre Aktivität wird durch einen spezifischen Wirkstoff namens TIMP (Tissue Inhibitors of MetalloProteases) gehemmt.
In der Vergangenheit Kollagenase oder Gelatinase genannt wegen ihrer Eigenschaft, natives oder denaturiertes Kollagen (Gelatine) zu denaturieren - Birkedal-Hansen. Diese Enzyme sind an zahlreichen physiologischen und pathologischen Prozessen beteiligt, einschließlich Angiogenese, Embryogenese, Entzündungsreaktionen, Atherosklerose und zahlreichen arthrheumatischen Erkrankungen (einschließlich rheumatoider Arthritis - Dieppe, 1995).