EXTRACELLULAIRE MATRIX: ECM EN CROSS-TALK
- ECM componenten
- cel-ECM ‘cross-talk’: de principes (centrale rol integrines)
- bv bij cementogenese
- mineralisatie van ECM
- collageeen-bevattend ECM
- unieke aspecten glazuur
- ECM: balans aanmaak en afbraak
Compositie van ECM in bindweefsel bestaat uit 3 componenten:
1. weefselvloeistof
2. grondsubstantie
3. vezels
Als weefselvloeistof sterk toeneemt in de weefsel dan is er sprake van oedeem.
De grondsubstantie bestaat uit:
- proteoglycanen (PG)
- adhesieve glycoproteïnen
Proteoglycanen bestaan uit een as-eiwit met hieraan GAG’s.
GAG’s zijn glycosaminoglycanen.
Bij proteoglycanen is de grootste deel een suiker.
Bij glycoproteïnen is de grootste deel een eiwit.
Glycoproteïnen hebben suikerstructuren in zijketens.
Vezels in bindweefsel ECM zijn vezelige eiwitten.
Vezelige eiwitten bestaat uit:
- collagene vezels
- elastische vezels
Naast deze 3 hoofdcomponenten van ECM in bindweefsel zijn er ook nog:
- biologische actieve moleculen (zoals hormonen en cytokinen)
- infiltrerende cellen uit bloed (bij bindweefsel in enge zin)
,Hieronder is de structuur van ECM in basale lamina weergeven.
Basale lamina is een laag waarop epitheelcellen rusten.
Basale lamina bestaat uit een aantal componenten:
- integrines
- laminines
- collageen type IV
- nidogen
- periecan
Integrines zijn integraal onderdeel van een membraan.
Aan deze integrines zijn gekoppeld laminines.
Laminines hebben een zwaardvormige strucuur.
Via de laminines binden collageen type IV moleculen.
Daarnaast zijn er nog kleine moleculen aanwezig zoals nidogen en periecan.
Samen maken al deze componenten dus de basale lamina.
Basale lamina is een voorbeeld van een ECM.
Elastische vezels hebben de eigenschap dat ze zowel compact als gestretcht kunnen zijn.
Als ze gestretcht zijn nemen ze een veel grotere volume in.
Deze eigenschap maken dus deze vezels elastisch.
De elastische vezels worden gemaakt beginnende met oxytalan vezeltjes/ microfibrillen (linksonder in dia
hieronder).
Op een gegeven moment wordt er ook elastine aan toegevoegd.
Combinatie van oxytalan en elastine heet elanine.
Elastine bevindt zich in het centrum.
Elastine vormt daar een dense core structuur.
Om de elastine heen bevindt zich microfibrillen van het oxytalan.
Elastische vezels/ elanine is dus elastine omringt met oxytalan.
Rechtsonder wordt elastine omringt met dwarsdoorsneden van collageen vezels.
Oxytalan microvezeltjes wordt ook teruggevonden in PDL.
PDL parodontaal ligament.
,ECM kan praten met cellen.
De cel is in staat om interacties aan te gaan met de ECM.
De cel geeft signalen aan het ECM, ECM kan weer signalen teruggeven.
Crosstalk tussen cel en ECM kan op verschillende manieren via:
- receptor-ligand binding
- receptor-GF binding
Cel kan als receptor aan een ligand binden.
Ligand is een onderdeel van het ECM.
Er kunnen ook groeifactoren worden gerekruteerd in het ECM.
Deze groeifactoren leggen vervolgens contact met de receptor op de cel.
Beide interacties kunnen uiteindelijk leiden tot intracellulaire cascades van signalen.
Intracellulaire cascades kunnen het cytoskelet beïnvloeden of de genexpressie veranderen in de cel.
Dit heeft als output weer dat de cel zich verschillend kan gaan gedragen:
- groei
- deling
- differentiatie
Dus de ECM met geassocieerde groeifactoren kan het doel van de cel (output) beïnvloeden.
Omgekeerd kan de cel ook weer het ECM remodelleren.
Er is dus ook een feedback regulatie mogelijk.
,Integrine is het molecuul wat een sleutelrol speelt in de crosstalk tussen de cellen en het ECM.
Integrine bestaat uit de volgende delen:
- intramembraan deel
- extracellulair deel
- cytosolair deel
Bij cytosolair deel kan er interacties worden aangegaan met adaptor eiwitten.
Adaptor eiwitten zijn gelinkt aan het cytoskelet.
Het extracellulair deel kan interacties aangaan met:
- fibronectine
- laminine
Fibronectine en laminine zijn onderdeel van het extracellulaire matrix.
Op deze manier zijn integrines in staat om ECM via het membraan te koppelen aan het intracellulaire
cytoskelet.
Integrines kunnen switchen tussen actieve en inactieve vorm.
Switchen van vorm gebeurd in de vorm van prikkels.
Prikkels komen vanuit:
- cytoplasma
- ECM
Als een inactieve compacte integrine actief wordt zal het uitvouwen en actieve domeinen blootstellen.
Integrines hebben:
- alpha-subunit
- beta-subunit
Deze subunits zijn dimeren van elkaar.
Aan de buitenkant binding naar ECM componenten.
Aan de binnenkant binding naar het cytoskelet.
Deze bindingen worden geactiveerd als integrine wordt geactiveerd.
,Hieronder is een signaal dat van buiten komt doorgegeven aan het intracellulaire milieu.
In het begin is er sprake van inactieve integrine.
Bij inactieve integrine zijn de 2 pootjes dicht bij elkaar.
Integrine kan worden geactiveerd en worden uitgevouwen.
Bij actieve integrine kan er ECM componenten worden gebonden.
Binding van ECM componenten leidt ertoe dat de 2 pootjes uit elkaar gaan bewegen.
Pootjes spreiding is een signaal om allerlei intracellulaire cascades op gang te brengen.
Cascades lopen via:
- Rho GTPases
- actine cytoskelet
- substraatclustering
Rho GTPases leidt tot celadhesie of celmigratie.
Actine cytoskelet kan verandering in celstructuur teweegbrengen.
Substraatclustering leidt tot:
- signaal transductie amplificatie
- verandering in genexpressie in de context van proliferatie, overleving en differentiatie
Hoe complexer de situatie kan worden als er veel componenten samen een complex gaan vormen aan de
binnenkant van een membraan als het integrine geactiveerd is en gebonden is aan het ECM.
Ook hier kunnen vanuit het ECM signalen de cel ingaan en de cel aanzetten tot allerlei processen:
- differentiatie
- overleving
- proliferatie
- migratie
- polariteit
- actine remodelling
- eiwitsynthese
- genregulatie
, Hieronder is een signaal dat van binnen komt doorgegeven aan het extracellulaire milieu.
De inside-out signalering begint met de thrombin molecuul wat kan binden aan de receptor.
Hieronder is de receptor een GPCR.
Als de receptor wordt geactiveerd wordt de G-eiwit ook geactiveerd door uitwisseling van GDP voor GTP.
Het nu actieve G-eiwit kan de integrine gaan activeren.
Activatie van integrine gaat weer via een adaptoreiwit.
Deze activatie van integrine van binnenuit leidt er weer toe dat de 2 pootjes uit elkaar gaan en aan de
buitenkant bindingsplaatsen beschikbaar worden voor ECM componenten.
Tevens kan er aan de binnenkant nu gekoppeld worden aan het actine.
Het signaal voor al deze koppelingen komen dus nu binnen vanuit het intracellulaire milieu.
Integrines kunnen een link vormen tussen ECM en actine.
Binding gaat vaak met adaptoreiwitten.
Dit soort structuren worden teruggevonden in focal adhesions.
Daarnaast zijn er ook hemidesmosomen.
Hemidesmosomen worden gekarakteriseerd door andere cytoskelet element, namelijk intermediaire
filamenten.
Ook hier geldt weer dat integrines een onderdeel zijn van het complex en dat er adaptoreiwitten zijn.
- ECM componenten
- cel-ECM ‘cross-talk’: de principes (centrale rol integrines)
- bv bij cementogenese
- mineralisatie van ECM
- collageeen-bevattend ECM
- unieke aspecten glazuur
- ECM: balans aanmaak en afbraak
Compositie van ECM in bindweefsel bestaat uit 3 componenten:
1. weefselvloeistof
2. grondsubstantie
3. vezels
Als weefselvloeistof sterk toeneemt in de weefsel dan is er sprake van oedeem.
De grondsubstantie bestaat uit:
- proteoglycanen (PG)
- adhesieve glycoproteïnen
Proteoglycanen bestaan uit een as-eiwit met hieraan GAG’s.
GAG’s zijn glycosaminoglycanen.
Bij proteoglycanen is de grootste deel een suiker.
Bij glycoproteïnen is de grootste deel een eiwit.
Glycoproteïnen hebben suikerstructuren in zijketens.
Vezels in bindweefsel ECM zijn vezelige eiwitten.
Vezelige eiwitten bestaat uit:
- collagene vezels
- elastische vezels
Naast deze 3 hoofdcomponenten van ECM in bindweefsel zijn er ook nog:
- biologische actieve moleculen (zoals hormonen en cytokinen)
- infiltrerende cellen uit bloed (bij bindweefsel in enge zin)
,Hieronder is de structuur van ECM in basale lamina weergeven.
Basale lamina is een laag waarop epitheelcellen rusten.
Basale lamina bestaat uit een aantal componenten:
- integrines
- laminines
- collageen type IV
- nidogen
- periecan
Integrines zijn integraal onderdeel van een membraan.
Aan deze integrines zijn gekoppeld laminines.
Laminines hebben een zwaardvormige strucuur.
Via de laminines binden collageen type IV moleculen.
Daarnaast zijn er nog kleine moleculen aanwezig zoals nidogen en periecan.
Samen maken al deze componenten dus de basale lamina.
Basale lamina is een voorbeeld van een ECM.
Elastische vezels hebben de eigenschap dat ze zowel compact als gestretcht kunnen zijn.
Als ze gestretcht zijn nemen ze een veel grotere volume in.
Deze eigenschap maken dus deze vezels elastisch.
De elastische vezels worden gemaakt beginnende met oxytalan vezeltjes/ microfibrillen (linksonder in dia
hieronder).
Op een gegeven moment wordt er ook elastine aan toegevoegd.
Combinatie van oxytalan en elastine heet elanine.
Elastine bevindt zich in het centrum.
Elastine vormt daar een dense core structuur.
Om de elastine heen bevindt zich microfibrillen van het oxytalan.
Elastische vezels/ elanine is dus elastine omringt met oxytalan.
Rechtsonder wordt elastine omringt met dwarsdoorsneden van collageen vezels.
Oxytalan microvezeltjes wordt ook teruggevonden in PDL.
PDL parodontaal ligament.
,ECM kan praten met cellen.
De cel is in staat om interacties aan te gaan met de ECM.
De cel geeft signalen aan het ECM, ECM kan weer signalen teruggeven.
Crosstalk tussen cel en ECM kan op verschillende manieren via:
- receptor-ligand binding
- receptor-GF binding
Cel kan als receptor aan een ligand binden.
Ligand is een onderdeel van het ECM.
Er kunnen ook groeifactoren worden gerekruteerd in het ECM.
Deze groeifactoren leggen vervolgens contact met de receptor op de cel.
Beide interacties kunnen uiteindelijk leiden tot intracellulaire cascades van signalen.
Intracellulaire cascades kunnen het cytoskelet beïnvloeden of de genexpressie veranderen in de cel.
Dit heeft als output weer dat de cel zich verschillend kan gaan gedragen:
- groei
- deling
- differentiatie
Dus de ECM met geassocieerde groeifactoren kan het doel van de cel (output) beïnvloeden.
Omgekeerd kan de cel ook weer het ECM remodelleren.
Er is dus ook een feedback regulatie mogelijk.
,Integrine is het molecuul wat een sleutelrol speelt in de crosstalk tussen de cellen en het ECM.
Integrine bestaat uit de volgende delen:
- intramembraan deel
- extracellulair deel
- cytosolair deel
Bij cytosolair deel kan er interacties worden aangegaan met adaptor eiwitten.
Adaptor eiwitten zijn gelinkt aan het cytoskelet.
Het extracellulair deel kan interacties aangaan met:
- fibronectine
- laminine
Fibronectine en laminine zijn onderdeel van het extracellulaire matrix.
Op deze manier zijn integrines in staat om ECM via het membraan te koppelen aan het intracellulaire
cytoskelet.
Integrines kunnen switchen tussen actieve en inactieve vorm.
Switchen van vorm gebeurd in de vorm van prikkels.
Prikkels komen vanuit:
- cytoplasma
- ECM
Als een inactieve compacte integrine actief wordt zal het uitvouwen en actieve domeinen blootstellen.
Integrines hebben:
- alpha-subunit
- beta-subunit
Deze subunits zijn dimeren van elkaar.
Aan de buitenkant binding naar ECM componenten.
Aan de binnenkant binding naar het cytoskelet.
Deze bindingen worden geactiveerd als integrine wordt geactiveerd.
,Hieronder is een signaal dat van buiten komt doorgegeven aan het intracellulaire milieu.
In het begin is er sprake van inactieve integrine.
Bij inactieve integrine zijn de 2 pootjes dicht bij elkaar.
Integrine kan worden geactiveerd en worden uitgevouwen.
Bij actieve integrine kan er ECM componenten worden gebonden.
Binding van ECM componenten leidt ertoe dat de 2 pootjes uit elkaar gaan bewegen.
Pootjes spreiding is een signaal om allerlei intracellulaire cascades op gang te brengen.
Cascades lopen via:
- Rho GTPases
- actine cytoskelet
- substraatclustering
Rho GTPases leidt tot celadhesie of celmigratie.
Actine cytoskelet kan verandering in celstructuur teweegbrengen.
Substraatclustering leidt tot:
- signaal transductie amplificatie
- verandering in genexpressie in de context van proliferatie, overleving en differentiatie
Hoe complexer de situatie kan worden als er veel componenten samen een complex gaan vormen aan de
binnenkant van een membraan als het integrine geactiveerd is en gebonden is aan het ECM.
Ook hier kunnen vanuit het ECM signalen de cel ingaan en de cel aanzetten tot allerlei processen:
- differentiatie
- overleving
- proliferatie
- migratie
- polariteit
- actine remodelling
- eiwitsynthese
- genregulatie
, Hieronder is een signaal dat van binnen komt doorgegeven aan het extracellulaire milieu.
De inside-out signalering begint met de thrombin molecuul wat kan binden aan de receptor.
Hieronder is de receptor een GPCR.
Als de receptor wordt geactiveerd wordt de G-eiwit ook geactiveerd door uitwisseling van GDP voor GTP.
Het nu actieve G-eiwit kan de integrine gaan activeren.
Activatie van integrine gaat weer via een adaptoreiwit.
Deze activatie van integrine van binnenuit leidt er weer toe dat de 2 pootjes uit elkaar gaan en aan de
buitenkant bindingsplaatsen beschikbaar worden voor ECM componenten.
Tevens kan er aan de binnenkant nu gekoppeld worden aan het actine.
Het signaal voor al deze koppelingen komen dus nu binnen vanuit het intracellulaire milieu.
Integrines kunnen een link vormen tussen ECM en actine.
Binding gaat vaak met adaptoreiwitten.
Dit soort structuren worden teruggevonden in focal adhesions.
Daarnaast zijn er ook hemidesmosomen.
Hemidesmosomen worden gekarakteriseerd door andere cytoskelet element, namelijk intermediaire
filamenten.
Ook hier geldt weer dat integrines een onderdeel zijn van het complex en dat er adaptoreiwitten zijn.
