Al fine di mantenere l’organizzazione dei tessuti, molte cellule animali sono circondate da molecole strutturali che costituiscono la matrice extracellulare (ECM). Insieme, le molecole nell’ECM mantengono l’integrità strutturale dei tessuti e le notevoli proprietà specifiche di alcuni tessuti.
La matrice extracellulare (ECM) è comunemente composta da sostanza macinata, un liquido simil gel, componenti fibrosi, e molte molecole strutturalmente e funzionalmente diverse. Queste molecole includono polisacaridi chiamati glicosaminogilicani (GAG). I GAG occupano la maggior parte dello spazio extracellulare e spesso occupano un grande volume rispetto alla loro massa. Questo si traduce in una matrice che può sopportare enormi forze di compressione. La maggior parte dei GAL sono legati alle proteine, creando proteoglicani.. Queste molecole conservano gli ioni di sodio in base alla loro carica positiva e quindi attraggono l’acqua, che mantiene l’ECM idratato.
L’ECM contiene anche fibre rigide come i collageni, la componente proteica primaria dell’ECM. I collageni sono le proteine più abbondanti negli animali, che costituiscono il 25% delle proteine per massa. Una grande diversità di collageni con somiglianze strutturali forniscono forza di tensione a molti tessuti.
In particolare, tessuti come la pelle, vasi sanguigni, e polmoni devono essere sia forte e elastico per svolgere il loro ruolo fisiologico. Una proteina chiamata elastina dà a fibre particolari la capacità di allungare e ritrarre. La fibronectina è una glicoproteina importante nell’adesione cellulare, in quanto si lega direttamente alle proteine che si estendono attraverso la membrana delle cellule, in particolare le integrine, collegando la membrana all’ECM. L’integrina interagisce anche con il collagene che può suscitare risposte intracellulari.
La marcatura e la proporzione relativa di ciascuna di queste molecole sono determinate dalla posizione, dalla funzione fisiologica e dai tipi di cellule vicine del tessuto in cui risiedono le cellule. Questa specifica composizione molecolare dell’ECM è indicata come il microambientelocale. Le cellule di un particolare tessuto secernono molecole che determinano l’ECM circostante. Ad esempio, le cellule intestinali sintetizzano, modificano e secernono le molecole necessarie per la matrice che le circonda, mentre gli osteoblasti generano le molecole del rigido ECM dell’osso umano. Questa diversità nella composizione ECM in diversi tessuti crea particolari proprietà in base al loro ruolo unico e funzione.
È stato dimostrato che anche l’interazione tra le cellule e l’ECM locale ha un impatto intracellulare. Ad esempio, le forze sulle molecole di integrina transmembrana possono comportare l’attivazione della rete di actomiosina intracellulare. Questo può promuovere la migrazione cellulare, divisione, e altre risposte cellulari. Alcune di queste risposte includono cambiamenti nell’espressione genica e nelle cascate di segnalazione cellulare. Allo stesso modo, l’integrina può comunicare informazioni intracellulari all’esterno della cellula. Inoltre, ECM è noto per legare le molecole di segnalazione, che possono essere rilasciate dopo la degradazione ECM.
Le cellule animali devono avere la capacità di degradare e rimodellare l’ECM. Ciò è particolarmente vero nei casi di riparazione e crescita dei tessuti. Di conseguenza, le cellule in genere possiedono gli enzimi necessari per abbattere l’ECM. Questi enzimi includono metalloproteasi a matrice (MMP) che lavorano con altri enzimi per degradare proteine come collagene e fibronectina. La degradazione e il rimodellamento dell’ECM sono importanti nella crescita sana dei tessuti, compresa la diramazione dei vasi sanguigni. Al rovescio della medaglia, ECM rimodellamento contribuisce anche alla metastasi delle cellule cancerose come si diffondono attraverso il corpo.
