Atlas de histología vegetal y animal

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La célula

2. MATRIZ EXTRACELULAR

En el viaje por la célula que propuso C. de Duve (A guide tour of the living cell. Scientific American books, vol. 2, 1984) un citonauta de tamaño molecular, al dirigirse a una célula de un tejido animal, antes de toparse con la membrana plasmática, tendría la sensación de estar avanzando por una jungla de troncos, ramas y lianas. A esta maraña la denominamos matriz extracelular. La matriz extracelular es un entramado de moléculas, sobre todo proteínas y carbohidratos, que se disponen en el espacio intercelular y que son sintetizadas y secretadaas por las propias células. Algunos autores añaden que es la parte insoluble a lo que debería llamarse matriz extracelular.

La matriz extracelular es un invento de los organismos pluricelulares. Es esencial para estos organismos puesto que permite la adhesión de las células para formar tejidos. Pero con el tiempo ha adquirido muchas más funciones: mantiene la integridad de los tejidos, aporta las propiedades mecánicas a los tejidos (tanto en animales como en vegetales), mantiene e influye en la forma celular, permite la comunicación intercelular, forma sendas por las que se mueven las células, modula la diferenciación y la fisiología celular, secuestra factores de crecimiento, etcétera. Las propiedades que tienen algunos tejidos como resistencia, dureza, elasticidad, hidratación o propiedades ópticas, dependen de su matriz extracelular. La cantidad, la composición y la disposición de la matriz extracelular depende del tipo de tejido considerado. En los animales, hay algunos como el epitelial y el nervioso que tienen muy poca matriz extracelular, mientras que en otros, como el tejido conectivo propiamente dicho, el cartílago o el hueso, constituye la mayor parte del tejido (Figura 1). La composición molecular de la matriz extracelular es típica de cada tejido y sus componentes son renovados continuamente por las células que la producen. Esto supone que la matriz extracelular está en constante renovación.

Ejemplos de matrices extracelulares
Figura 1. En esta imagen se presentan ejemplos de distintos tipos de matrices extracelulares teñidas con diferentes colorantes. Los asteriscos señalan la matriz extracelular. A) Cartílago hialino, B) Matriz ósea compacta. C) Conectivo denso regular (tendón). D) Conectivo gelatinoso del cordón umbilical. E) Paredes celulares del sistema vascular de un tallo de una planta. F) Células epiteliales. Obsérvese que prácticamente no hay sustancia intercelular. G) Imagen de microscopía electrónica del tejido nervioso donde prácticamente no existe matriz extracelular.

En los tejidos vegetales la pared celular se puede considerar, aunque no siempre hay acuerdo, como una matriz extracelular especializada con unas características muy diferentes a la de los tejidos animales. Su papel es crucial para dar rigidez a las células y por extensión a la planta, es una barrera a la permeabilidad y protege frente a las agresiones de patógenos o mecánicas, entre otras funciones.

Las células interaccionan con la matriz celular mediante proteínas transmembrana, principalmente las integrinas, las cuales se adhieren o reconocen a moléculas de la matriz extracelular, y otros receptores de membrana, así como a través de moléculas liberadas desde la propia matriz extracelular. La matriz extracelular aporta a las células señales moleculares para la diferenciación, supervivencia, migración y proliferación, y para mantener la homeostasis del tejido donde se encuentran.

La importancia de la matriz celular para el correcto funcionamiento de los tejidos y órganos se pone de manifiesto en numerosas patologías donde las alteraciones de algún componente de la matriz extracelular lleva a severos desórdenes como las osteoartritis, fibrosis y cáncer.

Matriz extracelular
Figura 2. Esquema de las principales moléculas que aparecen en la matriz extracelular de un tejido conectivo de los animales.

Las principales macromoléculas que componen la matriz extracelular de los animales son: proteínas estructurales, fundamentalmente fibrosas, como el colágeno y la elastina, y componentes no fibrilares como los glicosaminoglicanos, proteoglicanos y glicoproteínas (Figura 2 y 3). Todos ellos interaccionan entre sí para formar el entramado funcional que es la matriz extracelular. En las plantas destacan la celulosa, hemicelulosa y lignina que forman la pared celular. Todas ellas se encuentran en un medio acuoso junto con otras moléculas de menor tamaño, además de iones. Es la cantidad, la proporción y el tipo de cada una de estas macromoléculas lo que distingue a unas matrices extracelulares de otras.

Matrices extracelulares
Figura 3. Imagen de microscopía electrónica de barrido de la matriz extracelular de la submucosa del digestivo de una rata. Las cintas largas son fibras de colágeno.

Bibliografía

Bosman FT, Stamenkovic I. 2003. Functional structure and composition of the extracellular matrix. 2003. Journal of pathology. 200:423-428.

Theocharis AD, Manou D, Karamanos NK. 2019. The extracellular matrix as a multitasking player in disease. FEBS journal. doi: 10.1111/febs.14818. Leer el artículo

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