System połączeń

Edytowane przez dr Giovanniego Chetta

Integryny

Istnieją mechanicznie aktywne połączenia między wnętrzem komórki a ECM. To całkowicie obala ideę, że komórki poruszają się niezależnie od siebie w „amorficznej" substancji. W rzeczywistości podwójna otoczka komórkowej błony fosfolipidowej, oprócz jest wysadzany, zarówno zewnętrznie, jak i wewnętrznie, przez chemoreceptory (białka kuliste z miejscami receptorowymi dla specyficznych środków chemicznych zdolnych do modyfikowania aktywności komórki), zawiera pewne glikoproteiny błonowe o strukturze dwurzędowej, zwane integrynami, które działają jako mechanoreceptory. Wchodząc w interakcję z białkami macierzy zewnątrzkomórkowej, czynnikami dopełniacza itp., przenoszą mechaniczne trakcje i wypychają z zewnątrzkomórkowej łącznej macierzy włóknistej wewnątrz komórki i vice versa.
Integryny pojawiają się praktycznie na każdym typie komórki zwierzęcej i wydają się być głównymi receptorami, przez które komórki przylegają do macierzy zewnątrzkomórkowej i są zdolne do pośredniczenia w ważnych zdarzeniach adhezji komórka-komórka. Ponadto wykazano ich zdolność do selektywnego i modulowanego przekazywania sygnałów wewnątrz i na zewnątrz komórki w wielu różnych typach komórek, również w synergii z innymi układami receptorowymi.Integryny są zatem wszechstronnymi cząsteczkami, które odgrywają kluczową rolę w różnych procesach komórkowych, zarówno podczas rozwoju, jak i w organizmie dorosłym: adhezja i migracja komórek, wzrost i podział komórek, przeżycie, apoptoza i różnicowanie komórek, wsparcie układu odpornościowego itp. Różne choroby genetyczne człowieka wskazują na znaczenie tych cząsteczek w różnych procesach fizjologicznych i patologicznych.
Mechanika połączeń między macierzą zewnątrzkomórkową i wewnątrzkomórkową jest osiągana poprzez liczne serie słabych (niekowalencyjnych) i pośrednich wiązań, poprzez białka „pancerzowe” (talina, paksylina, alfa-aktynina itp.), które łączą lub szybko się rozłączyć (rodzaj efektu rzepu). Komórki są zatem połączone ze sobą poprzez matrycę, która komunikuje się z nimi poprzez aktywne słabe wiązania zgodnie z geometrią tensegrity, która stale zmienia się w zależności od aktywności komórki, ciała i stanu samej matrycy.
Połączenie komórki z macierzą pozakomórkową jest podstawowym warunkiem tworzenia organizmu wielokomórkowego. Dzięki temu komórka jest w stanie oprzeć się siłom ciągnącym bez wyrzucenia z MEC. Ponadto integryny reprezentują stopy, które umożliwiają komórce migrację do podłoża zewnątrzkomórkowego.

Tkanka łączna, zwana także powięzią łączną, jest w rzeczywistości prawdziwym systemem, tym razem włóknistym, który łączy wszystkie różne części naszego ciała. Tworzy wszechobecną sieć o strukturze tensegrity, która otacza, wspiera i łączy wszystkie funkcjonalne jednostki organizmu, uczestnicząc w istotny sposób w ogólnym metabolizmie. Fizjologiczne znaczenie tej tkanki jest w rzeczywistości większe niż normalnie przypuszcza się. Bierze udział w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej, metabolizmu solankowego, równowagi elektrycznej i osmotycznej, krążenia krwi i przewodnictwa nerwowego (obejmuje i tworzy strukturę podporową nerwów), jest siedzibą licznych receptorów czuciowych, w tym eksteroceptorów i proprioceptorów nerwowych oraz buduje anatomicznie i funkcjonalnie mięśnie w łańcuchach mięśniowo-powięziowych, pełniąc tym samym fundamentalną rolę w układzie równowagi i postawy; to w sieci łączącej rejestrujemy wzorce postawy i ruchu poprzez łączną komunikację mechaniczną, która wpływa na to bardziej niż mechanizmy odruchowe wrzecion nerwowo-mięśniowych i ścięgien Golgiego (proprioceptywne narządy zmysłów, poprzez które układ nerwowy informuje się o tym, co dzieje się w sieć mięśniowo-powięziowa). Układ łączny pełni funkcję bariery dla inwazji bakterii i cząstek obojętnych, prezentuje komórki układu odpornościowego (leukocyty, mastocyty, makrofagi, komórki plazmatyczne) i często jest miejscem procesów zapalnych. w razie potrzeby w tkance tłuszczowej, która jest rodzajem tkanki łącznej, gromadzą się lipidy, ważne rezerwy odżywcze, natomiast w luźnej tkance łącznej gromadzi się woda i elektrolity (dzięki wysokiej zawartości kwasów mukopolissakaridowych) i około 1/ 3 z całkowitych białek osocza znajdują się w przedziale międzykomórkowym tkanki łącznej.
Ale nie tylko to, dziś wiemy, że poprzez specyficzne białka błonowe (integryny) układ łączny jest w stanie oddziaływać z mechanizmami komórkowymi.
Jest więc kryształem systemu łączności, który determinuje i podkreśla nasz stan globalny.

Komunikacja mechaniczna dociera również do jądra przez cytoszkielet. Połączenia te działają poprzez zmianę kształtu komórki, stąd właściwości fizjologiczne. Badania przeprowadzone przez Ingbera D. i opublikowane w czasopiśmie „Scientific American” w 1998 roku w rzeczywistości wykazały, że po prostu poprzez modyfikację kształtu komórki można wywołać różne procesy genetyczne. Zmuszając żywe komórki do przybierania różnych kształtów poprzez umieszczanie ich na „lepkich wyspach” zbudowanych z macierzy zewnątrzkomórkowej, okazało się, że płaskie, rozciągnięte komórki miały większe prawdopodobieństwo podziału, interpretując ten stan jako konieczność dostarczenia większej ilości komórek do wypełnienia otaczającej przestrzeni ( jak np. w przypadku ran), zaokrąglony, któremu zapobiegano rozprzestrzenianiu się poprzez ich ucisk, aktywował program śmierci przez apoptozę (zaprogramowaną śmierć funkcjonalną), aby uniknąć przeludnienia zdolnego do generowania guzów. Z drugiej strony, gdy komórki nie były ani zbyt rozprężone, ani zbyt skompresowane, wykonywały określone czynności fizjologiczne oparte na ich pochodzeniu i różnicowaniu (komórki włośniczkowe tworzyły puste rurki kapilarne, komórki wątroby wydzielały typowe białka dostarczane przez wątrobę do organizmu). krew itp.),

Większość badań nad rakiem koncentruje się na sygnałach chemicznych, ale powiązania między mikrośrodowiskiem tkankowym a onkogenezą mogą pozwolić na identyfikację nowych celów terapeutycznych; tkanki nowotworowe są sztywniejsze niż normalne tkanki, a badanie dotykowe sztywnej masy jest czasem użyteczną metodą wykrycia jej obecności. Badanie, skoncentrowane na integrynach i opublikowane w czasopiśmie „Cancer Cell” w 2005 r., podkreśliło związek między sztywnością tkanki a powstawaniem guza, podkreślając, w jaki sposób siły mechaniczne mogą regulować zachowanie komórek, wpływając na sygnały molekularne regulujące rozprzestrzenianie się komórek rakowych. Naukowcy zbadali rozwijające się komórki rakowe w trójwymiarowym układzie galaretowatym, w którym sztywność może być dokładnie kontrolowana.Odkryli, że nawet niewielki wzrost twardości otaczającej macierzy zewnątrzkomórkowej zaburza architekturę tkanki i promuje architekturę tkanki. aktywacja czynników wzrostu. Natomiast spadek aktywności Rho czy ERK (enzymów stanowiących czynniki onkogenne, gdyż często biorą udział w procesie przerzutów), w komórkach nowotworowych wiązał się z późniejszym spadkiem adhezji ogniskowej i odwróceniem zmian morfologicznych. związek między sztywnością tkanki a zachowaniem komórek rakowych nie jest jeszcze w pełni poznany.