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TECIDOS CONJUNTIVOS Matriz Extracelular Greg Kitten – ICB/UFMG 1. Conceito clássico Unidades não-isoladas, formadas por células e moléculas da matriz extracelular, associadas umas às outras em proporções variáveis, formando os diferentes órgãos e sistemas do corpo. 2. Variedades (Os quatro tecidos básicos) Epitelial Muscular Conjuntivo Nervoso TECIDOS Caracterização do Tecido Conjuntivo (TC): • Inúmeros tipos de células, separadas por abundante material extracelular produzido por elas = matriz extracelular (MEC) • Grupo diversificado de tecidos com várias funções: tecidos conjuntivos propriamente ditos e tecidos conjuntivos especializados Martini (1989) 100m Gengiva humana E E E P P P P P tecido conjuntivo * * E E Tecido Conjuntivo * Funções: 1. Sustentação e preenchimento • Sustenta o epitélio; • Preenche espaços entre células; • Forma tendões, ligamentos, cápsulas, traves e envoltórios em diversos órgãos, consistindo no elemento mais resistente do estroma Introdução Gartner, Hiatt (1999) Funções: 2. Armazenamento e transporte Introdução Gartner, Hiatt (1999) • Tecido adiposo - armazena lipídeos; tecido conjuntivo frouxo - rico em proteoglicanas, armazena eletrólitos, principalmente o sódio; etc • Tecido conjuntivo que envolve vasos sanguíneos transporta nutrientes e oxigênio do sangue para os tecidos e catabólitos e gás carbônico dos tecidos para o sangue. Funções: 3. Defesa e regeneração Introdução • Possui células fagocitárias (macrófagos), produtoras de anticorpos (plasmócitos) e de substâncias relacionadas a eventos alérgicos e inflamatórios (mastócitos, eosinófilos, neutrófilos e linfócitos); • Serve como barreira à penetração de bactérias e partículas inertes; • Responsável pela cicatrização de lesões. Macrófago Plasmócito Componentes do Tecido conjuntivo Células: fibroblastos, macrófagos, plasmócitos, adipócitos, etc. Matriz extracelular: diferentes combinações de: Proteínas fibrosas: - Fibras colágenas, fibras elásticas. Substância Fundamental Amorfa (SFA) - complexo viscoso, hidrofílico, contendo glicosaminoglicanos, proteoglicanos, glicoproteínas multiadesivas (laminina, fibronectina) que se ligam a proteínas receptoras (integrinas) e a outros componentes da matriz extracelular fornecendo força tênsil e rigidez. Tecidos Conjuntivos - Células Origem Embrionária: Mesoderma * Gartner, Hiatt (1999) * Exceto tecidos conjuntivos da cabeça, que se originam das células das cristas neurais (neuroectoderma). Gartner, Hiatt (1999) Tecidos Conjuntivos - Células Origem Embrionária: Mesoderma Estrutura do Tecido Conjuntivo • Fibroblastos • Mastócitos • Macrófagos • Adipócitos • Pericitos • Plasmócitos • Neutrófilos • Eosinófilos • Linfócitos Células: Gartner, Hiatt (1999) Substância Fundamental Amorfa (SFA) • Proteoglicanas • Glicosaminoglicanas (GAGs) • Glicoproteínas de adesão Fibras • Colágenas • Elásticas • Reticulares Estrutura do Tecido Conjuntivo: Fluido Intersticial • Água, íons, pequenas moléculas e proteínas de baixo peso molecular. Matriz Extracelular: Welsch (1999) Matriz Extracelular: Fibras Colágenas Estrutura: • Constituídas pela proteína colágeno; • São estruturas alongadas, com diâmetro variável; • Possuem estriação transversal característica visível na microscopia eletrônica. Ross et al. (1993) F C MATRIZ EXTRACELULAR Fibras colágenas Colágeno tipo I Fibras espessas e resistentes à tensão. Derme, tendões, ligamentos, osso, dentina e cemento Biosíntese do colágeno - A - Síntese de cadeias polipeptídicas (preprocolágeno). - degradação do peptídeo sinal, formando o procolágeno. - Hidroxilação de prolina e lisina dependente de vitamina C (co-fator da Prolina Hidroxilase). - Glicosilação dos aa hidroxilados. sinal Biosíntese do colágeno: peptídeos de registro PEPTÍDEOS DE REGISTRO - presentes nas extremidades NH2 e COOH das unidades de tropocolágeno. - responsáveis pelo alinhamento dos tres cadeias p/ formar a tríplice hélice da molécula de procolágeno. OBS.: o procolágeno é uma molécula mais longa que o colágeno maduro, solúvel e não se agrega, o que impede a formação de fibrilas no citoplasma. Biosíntese do colágeno - B - Transporte do procolágeno em vesículas desde o Golgi até a membrana plasmática: exocitose. Processo dependente de microtúbulos. - Remoção dos peptídeos de registro no meio extracelular por Procolágeno Peptidases. - Sem os peptídeos de registro as moléculas passam a ser chamadas de TROPOCOLÁGENO sendo capazes de polimerizar p/ formar fibrilas de colágeno. FORMAÇÃO DAS FIBRAS COLÁGENAS UFMG TROPOCOLÁGENO: 2 alfa1 + uma alfa2 Associação Associação FIBRILAS FIBRAS Associação FEIXES (rotineiramente denominados fibras de colágeno) FIBRAS COLÁGENAS FIBRAS COLÁGENAS (MET) Correlações Clínicas: Escorbuto • Defeito na renovação do colágeno por deficiência de vitamina C; • A vitamina C é importante na hidroxilação das cadeias polipeptícas do colágeno; • As moléculas de tropocolágeno não se agregam para formar fibrilas; • Indivíduos apresentam ulceração gengival, hemorragias, perda dentária, olhos afundados, pele pálida etc.; • Doença muito comum nos tripulantes de navios britânicos na era napoleônica. Correlações Clínicas: Síndrome de Ehlers-Danlos • Conjunto de sinais e sintomas resultantes de distúrbios na síntese do colágeno ; • Falha na hidroxilação da lisina: SED tipo VI, com elasticidade aumentada da pele e ruptura do globo ocular; • Deficiência das enzimas que removem os peptídeos de registro: SED tipo VII, com aumento da mobilidade articular e luxações frequentes. Correlações Clínicas: Osteogênese Imperfeita • Modificação em um nucleotídeo dos genes para colágeno I; • Fraturas espontâneas, deformidades ósseas, insuficiência cardíaca, esclera azul. Matriz Extracelular: Fibras Colágenas Colágenos (~28 tipos): • Classificação quanto à estrutura e função: - Colágenos que formam fibrilas ex: I, II, III, V, XI (dão resistência ao tecido); - Colágenos que se associam a fibrilas ex: IX, XII (ligam fibrilas entre si e a outros componentes da MEC); - Colágeno que forma rede ex: IV (membrana basal - aderência, filtração); - Colágeno de ancoragem: ex: VII (prende fibras colágenas à lâmina basal). Colágenos tipos I e II Colágeno II Resistente às pressões; Forma fibrilas finas em feixes mal organizados; Produzido por condroblastos; Cartilagens hialina e elástica, disco intervertebral. Colágeno I Mais abundante e resistente às trações; Forma fibrilas e fibras grossas; Produzido por fibroblastos, odontoblastos, osteoblastos e condroblastos; Tendões, cápsulas, ligamentos, derme, tecido conjuntivo frouxo, dentina, ossos etc; Colágenos tipos III e IV Colágeno IV Suporte de estruturas delicadas e filtração; Forma rede tridimensional (feltro); Produzido por células epiteliais, endoteliais e de Schwann; Lâminas basais. Colágeno III Manutenção da estrutura de tecidos delicados e expansíveis; Forma fibrilas e fibras finase argirófilas; Produzido por células musculares lisas, células reticulares e células de Schwann; Músculo liso, órgãos hematopoéticos, sistema cardiovascular, pulmão, pele. Colágeno IV Colágenos tipos I, III e IV...etc! Colágeno IV Colágeno IV I, III, IV, VII Alberts et al. (1997); Gartner, Hiatt (1999); Welsch (1999) Colágenos tipos V, VII e IX: Colágeno V Mesmas funções do colágeno tipo I; Forma fibrilas com o colágeno tipo I; Produzido por fibroblastos; Derme, tendão, osso, fibrocartilagem. Colágeno VII Colágeno de ancoragem; Une células ao tecido conjuntivo; Não visíveis à microscopia óptica; Derme. Colágeno IX Colágeno associado a fibrilas (ligam fibrilas entre si e a outros componentes da MEC); Produzido por condroblastos; Cartilagem hialina. Colágenos tipos II, III, IV, VII e IX Alberts et al. (1997); Gartner, Hiatt (1999) Colágeno IX Colágeno II Colágenos tipos III e IV Colágeno IV Suporte de estruturas delicadas e filtração; Forma rede tridimensional (feltro); Produzido por células epiteliais, endoteliais e de Schwann; Lâminas basais. Colágeno III Manutenção da estrutura de tecidos delicados e expansíveis; Forma fibrilas e fibras finas e argirófilas; Produzido por células musculares lisas, células reticulares e células de Schwann; Músculo liso, órgãos hematopoéticos, sistema cardiovascular, pulmão, pele. Matriz Extracelular: Fibras Reticulares Estrutura: • Muito delicadas e constituídas de colágeno III; • Formam extensa rede em certos órgãos, apoiando as células; • Não formam grandes feixes e podem ficar dispersas na SFA; • Contêm muitos açúcares (PAS +) e têm afinidade pela prata (argirófilas). Junqueira, Carneiro (1999) Matriz Extracelular: Fibras Reticulares Localização: • Limite entre epitélio e conjuntivo; • Em torno dos adipócitos, pequenos vasos sanguíneos e nervos; • Formando estroma de sustentação de órgãos hematopoéticos e linfáticos; • Em torno de células musculares lisas; • Em algumas glândulas (endócrinas). Baço UFMG - Formadas por colágeno do tipo III que se organiza em forma de rede e atua como: a) Arcabouço de sustentação das células do baço, linfonodos, medula óssea. b) estrutura formadora de artérias, útero, fígado, intestino, córtex da adrenal. - Associadas à grande concentração de glicoproteínas e proteoglicanas. - Observadas ao MO apenas por técnicas de coloração PAS e impregnações metálicas (AgNO3). FIBRAS RETICULARES Impregnação pela prata. Matriz Extracelular: Fibras Reticulares Aspecto histológico : Correlação clínica : Síndrome de Ehlers-Danlos tipo IV: deficiência em colágeno tipo III, com rupturas frequentes das artérias e intestino. Fígado Linfonodo Matriz Extracelular: Fibras Elásticas • Delgadas, longas e ocasionalmente ramificadas; • Podem formar feixes grosseiros em ligamentos da coluna vertebral e nas membranas elásticas fenestradas das paredes de artérias de grande calibre. Ross et al. (1993) Mastócitos e Fibras Elásticas Artéria de Grande Calibre Matriz Extracelular: Fibras Elásticas Alberts et al. (1997); Gartner, Hiatt (1999); • Numerosas ligações cruzadas entre as fibras garante o alto grau de elasticidade. • Constituídas pela proteína elastina e microfibrilas de fibrilina. • Não são bem visíveis em HE, exigindo colorações específicas, como aldeído- fucsina de Gomori (azul- escuro) e orceína de Taenzer-Unna (vermelho- castanho); Matriz Extracelular: Fibras Elásticas Alberts et al. (1997) • Produzidas por fibroblastos e células musculares lisas dos vasos sanguíneos; • Também encontradas nas cartilagens elásticas, produzidas pelos condrócitos. Matriz Extracelular: Fibras Elásticas Ross et al. (1993); Welsch (1999) Aspecto histológico : Fibras colágenas (C) e elásticas (E) da derme E C FIBRAS ELÁSTICAS MATRIZ EXTRACELULAR Fibras elásticas Formadas por microfibrilas de fibrilina e parte amorfa de elastina (desmosina e isodesmosina – extensividade) Elaunínicas (muitas microfibrilas e pouca elastina) Oxitalânicas (exclusivamente fibrilas) Fibras Elásticas: Correlação Clínica Síndrome de Marfan • Defeito no gene da fibrilina no cromossomo 15; • Indivíduos suscetíveis à ruptura fatal da aorta. Luxação do Cristalino SUBSTÂNCIA FUNDAMENTAL AMORFA (SFA) - Substância fundamental intercelular: preenche os espaços entre as células e o tecido conjuntivo, atuando como lubrificante e com barreira à penetração de microorganismos invasores. - Ao MET é observada como um material granular devido à sua agregação e precipitação nos tecidos. - Mistura (incolor e transparente in vivo) complexa altamente hidratada de moléculas aniônicas: a) Glicosaminoglicanas e proteoglicanas. b) Glicoproteínas multiadesivas. SUBSTÂNCIA FUNDAMENTAL AMORFA Matriz Extracelular: Substância Fundamental Amorfa (SFA) Glicosaminoglicanas (GAGs): • Polissacarídeos longos, não-flexíveis, não-ramificados, constituídos de unidades dissacarídeas que se repetem (amina e ácido urônico); • São carregadas negativamente e atraem cátions, que por sua vez atraem água, tornando a SFA hidratada e mais resistente à compressão; • Exemplos de GAGs: ácido hialurônico, queratan-sulfato, heparan-sulfato, heparina, condroitino-4-sulfato, condroitino-6- sulfato. Glicosaminoglicanos (GAGs) Polissacarídeos longos, não-ramificados, compostos por unidades dissacarídeas que se repetem Têm carga negativa (atrai cátions – Na+, atrai H2O) Com exceção do ácido hialurônico, todos são sulfatados e fazem ligações covalentes com proteínas, formando os proteoglicanos. Proteoglicanos - ex Aggrecan = 100 GAG chains and 3,000,000 MW - Heterogeneity in side chains… signals?? Proteoglicanos Muitos GAGs associados a proteínas… Altamente hidratados MATRIZ EXTRACELULAR Substância fundamental – Proteoglicanos Matriz Extracelular: Substância Fundamental Amorfa (SFA) Proteoglicanas • São macromoléculas compostas por um núcleo protéico, no qual se ligam várias GAGs covalentemente); • Várias proteoglicanas (Ex.: agrecana) podem ligar-se a uma molécula de ácido hialurônico e às fibras colágenas, formando agregados responsáveis pelo estado de gel da MEC. Gartner, Hiatt (1999) Proteoglicanas: Funções • Resistem à compressão e retardam o movimento rápido de microorganismos e células metastáticas; Gartner, Hiatt (1999) • Associam-se à lâmina basal e servem como filtros; • Se ligam a moléculas sinalizadoras, retardando sua difusão ou concentrando-as em locais específicos; • Ligam células a macromoléculas da MEC, quando são de superfície celular. Glicoproteínas Glicoproteínas - São compostos de proteínas ligadas a cadeias de glicídeos. Parte protéica é a predominante. Glicoproteínas multiadesivas - auxiliam as células do tecido conjuntivo a se aderirem ao seu substrato. - FIBRONECTINA - LAMININA Matriz Extracelular: Substância Fundamental Amorfa (SFA) Glicoproteínas de Adesão • Unem as células aos componentes da MEC, situando-se entre as fibras ou proteoglicanas e as proteínas da membrana celular; • Exemplos: fibronectina, laminina, entactina, tenascina, condronectina e osteonectina. Alberts et al. (1997)Fibronectina Importante na migração celular (células embrionárias, de defesa). MATRIZ EXTRACELULAR Substância fundamental - Glicoproteínas Matriz Extracelular: Glicoproteínas de adesão • Fibronectina: além da adesão célula-MEC, marca o caminho de migração de células embrionárias; se liga a colágeno, heparina, heparan-sulfato, ácido hialurônico; • Laminina: praticamente restrita às lâminas basais; liga-se a colágeno IV, heparan-sulfato, entactina e membrana celular; • Entactina: facilita ligação da laminina à rede de colágeno; • Tenascina: liga-se à sindecana e fibronectina; é restrita a tecido embrionário, marcando o caminho para células migratórias; • Condronectina/Osteonectina: semelhantes à fibronectina; encontradas na cartilagem e osso, respectivamente. Laminina Aderência das células `a lâmina basal MATRIZ EXTRACELULAR Substância fundamental - Glicoproteínas membrana basal E E Fibroblastos e MEC Correlação Clínica: Edema Gartner, Hiatt (1999) Aumento do líquido intersticial, provocado por: • Obstrução de vasos linfáticos: infecções parasitárias; • Obstrução venosa ou dificuldade de retorno do sangue venoso: insuficiência cardíaca; • Desnutrição: redução do volume protéico sanguíneo e diminuição da pressão osmótica. RO Hynes - The Matrisome - Mol Cell Proteomics. April 2012 END Biosíntese do colágeno Biossíntese do Colágeno Gartner, Hiatt (1999) • Ribossomos produzem as cadeias polipeptídicas com peptídeos de registro que são lançadas no REG; • As cadeias são hidroxiladas e glicosiladas; • As cadeias se alinham de 3 em 3 devido aos peptídeos de registro e vão para o complexo de Golgi; • Após liberação da célula, enzimas retiram os peptídeos de registro e as cadeias formam fibrilas. Matriz Extracelular: Fibras Colágenas Colágeno: • Proteína mais abundante do corpo, produzida por grande variedade de células; • Existem vários tipos, com composição bioquímica, morfologia e funções diferentes; • A molécula de colágeno (tropocolágeno) possui 3 cadeias polipetídicas enroladas em hélice. Ross et al. (1993)
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