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¿Vivirías en una ciudad sin calles? ¿O en un piso sin paredes? Probablemente no y las células de nuestro cuerpo esperan el mismo nivel de comodidad. Hoy, echamos un vistazo a los tejidos que crean y mantienen un entorno de trabajo ideal para nuestros tejidos: la matriz extracelular.

Sección transversal de la tráquea de un mamífero, aumentada 200 veces.
Créditos de imagen Biblioteca de imágenes de biociencias de Berkshire Community College / Flickr.

Hemos echado un vistazo a las diferencias entre las células animales y vegetales antes (aquí hay un repaso). Una de las diferencias clave entre ellos es que las plantas refuerzan sus células con paredes gruesas y resistentes. Estas paredes son la razón por la cual los tejidos vegetales como la madera pueden volverse tan resistentes. Sin embargo, el reverso de la moneda es que también limita un poco las células vegetales: un músculo hecho de madera no sería muy efectivo.

Los animales necesitan células que puedan realizar una amplia variedad de actividades, pero estas células también necesitan apoyo biológico y mecánico para realizar sus tareas. Ahí es donde entra en juego la matriz extracelular, o ECM.

¿Así que qué es lo?

La ECM es una mezcla compleja de proteínas y carbohidratos que llena los espacios entre las células; se compone de la membrana basal y la matriz intersticial. En el futuro, usaré el término ECM de manera bastante vaga para referirme tanto a la matriz extracelular como a la matriz intersticial. Si no menciono específicamente la membrana basal, probablemente estoy hablando de la matriz intersticial (ya que es la mitad más dinámica y francamente más interesante del tema).

Piense en la membrana basal como una hoja de envoltura de plástico que el cuerpo extiende sobre cada tejido u órgano individual para mantener todo ordenado y en su lugar. Esta membrana está formada por dos capas de células y es bastante fibrosa y difícil de rasgar.

Radiografía de un codo. El ECM en nuestras articulaciones (el volumen vacío entre los huesos) usa más colágeno para volverse fuerte y resistente al desgaste.
Imagen vía Wikimedia.

La matriz intersticial es, a falta de un término mejor, la sustancia viscosa en la que viven nuestras células. La mayoría de las veces, se ve y se siente un poco como un gel transparente. Es producido por las propias células, que secretan y liberan ciertos compuestos a su alrededor.

La definición más simple de matriz extracelular es que representa la suma de componentes no celulares presentes en todos los tejidos y órganos. A medida que avanzamos, tenga en cuenta que el ECM no es el mismo en todas partes.

¿De qué está hecho?

Aunque, fundamentalmente, la MEC está compuesta por agua, proteínas y polisacáridos, cada tejido tiene una MEC con una composición y topología únicas que se genera durante el desarrollo del tejido, Christian Frantz, Kathleen M. Stewart, Valerie M. Weaver, 2010 .

El colágeno, la proteína más abundante en los mamíferos, es el principal componente de la MEC. Fuera de la célula, el colágeno se une a las moléculas de carbohidratos y se ensambla en moléculas largas llamadas fibrillas de colágeno. Estas fibrillas se extienden a través del ECM y otorgan flexibilidad y resistencia al material, actuando de manera similar al papel de la barra de refuerzo en el hormigón de refuerzo (que es resistente pero inflexible). Las fibrillas de colágeno son flexibles y difíciles de romper, por lo que se utilizan para unir el resto de la MEC. En los seres humanos, los trastornos genéticos que afectan el colágeno (como el síndrome de Ehlers-Danlos) hacen que los tejidos se vuelvan frágiles y se desgarren con facilidad.

Si bien la ECM contiene una amplia gama de proteínas y carbohidratos, otro conjunto importante de compuestos junto con el colágeno son los proteoglicanos (grupos de proteínas ligadas a azúcares simples). Los proteoglicanos vienen con muchas formas y funciones, según las proteínas y los azúcares de los que están hechos, y realizan una amplia gama de tareas en la MEC. También pueden unirse entre sí, al colágeno (formando cartílago) o al ácido hialurónico, haciéndolos aún más versátiles. Como regla general, los proteoglicanos actúan como rellenos y regulan el movimiento de las moléculas a través de la MEC, entre otras funciones.

Fibras de colágeno en piel de conejo.
Imagen vía Wikimedia.

Su estructura general se parece a un árbol: la parte de azúcar de los poliglicanos son ramitas colocadas en una rama (la proteína), que se une a un tronco hecho de moléculas de polisacárido (muchos azúcares). Una clase de proteínas en las membranas de las células, llamadas integrinas, sirven como puertos de conexión entre la membrana y el material en la MEC (como las fibras de colágeno y los haces de polisacáridos de proteoglicanos). Debajo de la membrana, las integrinas se unen a las vigas de soporte de las células (el citoesqueleto).

El tipo de ECM que he descrito hasta ahora es la variedad común y corriente que encontrará en la piel, alrededor de las fibras musculares, en el tejido adiposo (grasa), etc. Pero cada tejido tiene una ECM que apoya completamente su función El plasma sanguíneo es la matriz intersticial de la sangre. A diferencia de la ECM de los músculos, por ejemplo, que está destinada a reducir la fricción y el desgaste del tejido, el plasma sanguíneo funciona principalmente como un medio para transportar células sanguíneas. Los vasos sanguíneos están recubiertos con una membrana basal y, juntos, forman la MEC de la sangre. Cada tipo de tejido conectivo animal tiene su propio tipo de MEC, incluso el hueso.

¿Qué hace?

Sección transversal de hueso humano compacto, ampliada 100 veces.
Créditos de imagen Biblioteca de imágenes de biociencias de Berkshire Community College / Flickr.

Dado que existen muchos tipos de ECM, es lógico que realicen muchas funciones. Sin embargo, en general, hay algunas funciones que cumplen todos los ECM.

La primera y quizás la función más importante es que brindan soporte a los tejidos, los segregan (separan) y median en la comunicación intercelular. El ECM también es lo que regula el comportamiento dinámico de una célula, es decir, si una célula se mueve y cómo. El ECM mantiene las células en su lugar para que no nos deshagamos. Las conexiones formadas entre la ECM y las integrinas en la membrana de una célula también funcionan como vías de señalización.

También es fundamental para el buen funcionamiento de los tejidos en general. La ECM crea y mantiene las condiciones ambientales adecuadas para que las células se desarrollen, multipliquen y formen tejidos funcionales. Si bien aún se desconocen los detalles exactos, se ha descubierto que la MEC provoca la regeneración del tejido y la curación después de una lesión. En los fetos humanos, por ejemplo, la matriz extracelular trabaja con células madre para crecer y regenerar todas las partes del cuerpo humano. Los fetos pueden regenerar cualquier cosa que se dañe en el útero, pero dado que los bebés no pueden, sospechamos que la matriz pierde esta función después del desarrollo completo. Los investigadores están estudiando su aplicación para la regeneración de tejidos en adultos.

El ECM también puede actuar como un espacio de almacenamiento para varios compuestos. En las articulaciones contiene más ácido hialurónico que a su vez absorbe agua y actúa como amortiguador mecánico. Los ECM también pueden almacenar una amplia gama de factores de crecimiento celular y liberarlos según sea necesario. Esto permite que nuestros cuerpos activen el crecimiento celular en un centavo cuando sea necesario sin tener que producir y enviar estos factores a un área determinada.

También parece afectar la diferenciación celular y la expresión génica. Las células pueden activar o desactivar genes dependiendo de la elasticidad de la ECM que las rodea. Las células también parecen querer migrar hacia áreas más rígidas de la ECM generalmente (durotaxis) desde las menos firmes.

El ECM no es muy conocido hoy en día, y definitivamente pasa desapercibido. Pero no importa cómo lo mires, es una parte clave de la biología tal como la conocemos hoy. Sin él, tanto los animales como las plantas serían manchas sin forma y desordenadas, literalmente. Y no sé ustedes, pero me encanta cuando mis pañuelos se quedan donde se supone que deben estar, de la forma en que se supone que deben estar.

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