المادة الخلوية خارج الخلية

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

في علم الأحياء ، تُعرف المادة الخلوية خارج الخلية ( ECM )، [ 1 ] [ 2 ] والتي تُسمى أيضًا المادة بين الخلوية ، بأنها شبكة تتكون من جزيئات كبيرة ومعادن خارج الخلية ، مثل الكولاجين والإنزيمات والبروتينات السكرية والهيدروكسيباتيت، والتي توفر الدعم الهيكلي والكيميائي الحيوي للخلايا المحيطة . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ونظرًا لأن تعدد الخلايا تطور بشكل مستقل في سلالات متعددة الخلايا مختلفة، فإن تركيب المادة الخلوية خارج الخلية يختلف بين التراكيب متعددة الخلايا؛ ومع ذلك، فإن التصاق الخلايا والتواصل بين الخلايا والتمايز هي وظائف مشتركة للمادة الخلوية خارج الخلية. [ 6 ]

تتضمن المادة الخلوية خارج الخلية في الحيوانات المادة الخلالية والغشاء القاعدي . [ 7 ] توجد المادة الخلالية في الفراغات بين الخلايا الحيوانية المختلفة . تملأ مواد هلامية من السكريات المتعددة والبروتينات الليفية الفراغ الخلالي ، وتعمل كحاجز ضغط ضد الإجهاد الواقع على المادة الخلوية خارج الخلية. [ 8 ] الأغشية القاعدية عبارة عن ترسبات صفائحية من المادة الخلوية خارج الخلية، تستقر عليها خلايا طلائية مختلفة. لكل نوع من أنواع الأنسجة الضامة في الحيوانات نوع من المادة الخلوية خارج الخلية: ألياف الكولاجين والمعادن العظمية تُشكل المادة الخلوية خارج الخلية في النسيج العظمي ؛ والألياف الشبكية والمادة الأساسية تُشكل المادة الخلوية خارج الخلية في النسيج الضام الرخو ؛ وبلازما الدم هي المادة الخلوية خارج الخلية في الدم .

تتضمن المادة الخلوية الخارجية للنبات مكونات جدار الخلية ، مثل السليلوز ، بالإضافة إلى جزيئات إشارات أكثر تعقيدًا. [ 9 ] تتخذ بعض الكائنات الدقيقة شكل أغشية حيوية متعددة الخلايا ، حيث تكون الخلايا مغمورة في مادة خلوية خارجية تتكون أساسًا من مواد بوليمرية خارج الخلية . [ 10 ]

بناء

1: الخيوط الدقيقة 2: طبقة الفوسفوليبيد الثنائية 3: الإنتغرين 4: البروتيوغليكان 5: الفيبرونيكتين 6: الكولاجين 7: الإيلاستين

تُنتَج مكونات المصفوفة خارج الخلوية داخل الخلايا المقيمة، وتُفرَز إلى المصفوفة خارج الخلوية عبر الإخراج الخلوي . [ 11 ] وبمجرد إفرازها، تتجمع مع المصفوفة الموجودة. تتكون المصفوفة خارج الخلوية من شبكة متشابكة من البروتينات الليفية والجليكوزامينوجليكان (GAGs) .

البروتيوغليكانات

الغليكوزامينوغليكان (GAGs) هي بوليمرات كربوهيدراتية ، ترتبط في الغالب ببروتينات المصفوفة خارج الخلوية لتكوين البروتيوغليكانات (يُعد حمض الهيالورونيك استثناءً ملحوظًا؛ انظر أدناه). تحمل البروتيوغليكانات شحنة سالبة صافية تجذب أيونات الصوديوم الموجبة (Na + )، والتي بدورها تجذب جزيئات الماء عبر الخاصية الأسموزية، مما يحافظ على ترطيب المصفوفة خارج الخلوية والخلايا الموجودة فيها. قد تُساعد البروتيوغليكانات أيضًا في احتجاز عوامل النمو وتخزينها داخل المصفوفة خارج الخلوية.

فيما يلي وصف لأنواع البروتيوغليكان المختلفة الموجودة داخل المصفوفة خارج الخلوية.

كبريتات الهيباران

كبريتات الهيباران (HS) هي عديد سكاريد خطي يوجد في جميع الأنسجة الحيوانية. وتوجد على شكل بروتيوغليكان حيث ترتبط سلسلتان أو ثلاث سلاسل من كبريتات الهيباران بالقرب من بروتينات سطح الخلية أو بروتينات المصفوفة خارج الخلوية. [ 12 ] [ 13 ] وبهذه الصورة، ترتبط كبريتات الهيباران بمجموعة متنوعة من الروابط البروتينية وتنظم طيفًا واسعًا من الأنشطة البيولوجية، بما في ذلك عمليات النمو ، وتكوين الأوعية الدموية ، وتخثر الدم ، وانتشار الأورام .

في المصفوفة خارج الخلوية، وخاصة الأغشية القاعدية ، تعتبر البروتينات متعددة المجالات بيرليكان ، وأغرين ، والكولاجين XVIII هي البروتينات الرئيسية التي يرتبط بها كبريتات الهيباران.

كبريتات الكوندرويتين

تساهم كبريتات الكوندرويتين في قوة الشد للغضاريف والأوتار والأربطة وجدران الشريان الأورطي . ومن المعروف أيضاً أنها تؤثر على اللدونة العصبية . [ 14 ]

كبريتات الكيراتان

تحتوي كبريتات الكيراتان على نسبة كبريتات متغيرة، وعلى عكس العديد من الجليكوزامينوجليكان الأخرى، فهي لا تحتوي على حمض اليورونيك . وتوجد في القرنية والغضاريف والعظام وقرون الحيوانات .

عديد السكاريد غير البروتيوغليكاني

حمض الهيالورونيك

حمض الهيالورونيك (أو "الهيالورونان") هو عديد سكاريد يتكون من وحدات متناوبة من حمض D-جلوكورونيك وN-أسيتيل جلوكوزامين، وعلى عكس أنواع الجليكوزامينوجليكان الأخرى، لا يوجد على شكل بروتيوغليكان. يمنح حمض الهيالورونيك الموجود في الفراغ خارج الخلوي الأنسجة القدرة على مقاومة الضغط من خلال توفير قوة انتفاخ معاكسة عن طريق امتصاص كميات كبيرة من الماء. ولذلك، يوجد حمض الهيالورونيك بوفرة في المصفوفة خارج الخلوية للمفاصل الحاملة للأحمال. كما أنه مكون رئيسي للهلام الخلالي. يوجد حمض الهيالورونيك على السطح الداخلي لغشاء الخلية، وينتقل خارج الخلية أثناء عملية التخليق الحيوي. [ 15 ]

يعمل حمض الهيالورونيك كإشارة بيئية تنظم سلوك الخلايا أثناء التطور الجنيني، وعمليات الشفاء، والالتهاب ، وتطور الأورام . ويتفاعل مع مستقبل غشائي محدد، وهو CD44 . [ 16 ]

الكيتين

الكيتين ، وهو بوليمر من N-أسيتيل جلوكوزامين، لا تنتجه الثدييات ، ولكنه يُستخدم على نطاق واسع من قِبل مجموعات مختلفة من اللافقاريات. وهو جزء أساسي من صدفة الرخويات ، وجلد المفصليات ، والمادة الخلوية الخارجية الليفية للإسفنج، ومنقار الحبار. يتشكل الكيتين على هيئة ألياف، وتنتظم هذه الألياف في أحد الأشكال البلورية الثلاثة: α و β و γ . يوجد الكيتين في المفصليات والإسفنج في الغالب على شكل α ، مُنظمًا في صفائح (صفائح رقيقة) بمساعدة بروتينات رابطة للكيتين غنية بصفائح β . أما الكيتين في منقار الحبار فيكون على شكل β ، مُنظمًا في مادة مركبة صلبة مع تجمعات بروتينية . تحتوي الشرنقة على كيتين γ . كما يُشكل الكيتين جدار الخلية في الفطريات. [ 17 ]

تُنتج معدة الثدييات (بما فيها الإنسان) إنزيم الكيتيناز (الكيتيناز الحمضي للثدييات، AMCase)، مما يسمح لها بتفكيك الكيتين الموجود في الغذاء. [ 18 ] وعلى الرغم من سهولة هضمه، يُعد الكيتين أيضًا من الألياف الغذائية لدى الثدييات. ويتطلب إنتاج إنزيم AMCase استجابة مناعية ضد الكيتين. [ 19 ]

البروتينات

الكولاجين

الكولاجين هو البروتين الأكثر وفرة في المصفوفة خارج الخلوية، وهو البروتين الأكثر وفرة في جسم الإنسان. [ 20 ] [ 21 ] يشكل الكولاجين 90% من محتوى بروتين مصفوفة العظام. [ 22 ] يتواجد الكولاجين في المصفوفة خارج الخلوية على شكل بروتينات ليفية، ويوفر الدعم البنيوي للخلايا الموجودة فيها. يُفرز الكولاجين خارج الخلية في صورة طليعية ( بروكولاجين )، والتي تُحلل بواسطة بروتيازات البروكولاجين للسماح بتكوينه خارج الخلية. ترتبط اضطرابات مثل متلازمة إهلرز دانلوس ، وتكوّن العظم الناقص ، وانحلال البشرة الفقاعي، بعيوب وراثية في الجينات المشفرة للكولاجين . [ 11 ] يمكن تقسيم الكولاجين إلى عدة عائلات وفقًا لأنواع البنية التي يشكلها:

  1. الليفي (النوع الأول، الثاني، الثالث، الخامس، الحادي عشر)
  2. Facit (النوع التاسع، الثاني عشر، الرابع عشر)
  3. سلسلة قصيرة (النوع الثامن، العاشر)
  4. الغشاء القاعدي (النوع الرابع)
  5. أخرى (النوع السادس، السابع، الثالث عشر)

الإيلاستين

تُضفي الإيلاستينات ، على عكس الكولاجينات، المرونة على الأنسجة، مما يسمح لها بالتمدد عند الحاجة ثم العودة إلى حالتها الأصلية. وهذا مفيد في الأوعية الدموية والرئتين والجلد والرباط القفوي ، حيث تحتوي هذه الأنسجة على كميات كبيرة من الإيلاستينات. تُصنّع الإيلاستينات بواسطة الخلايا الليفية والخلايا العضلية الملساء . تتميز الإيلاستينات بانخفاض ذوبانها، وتُفرز التروبوإيلاستينات داخل جزيء مرافق ، يُحرر الجزيء الأولي عند ملامسته لألياف الإيلاستين الناضجة. بعد ذلك، تُنزع مجموعة الأمين من التروبوإيلاستينات لتُدمج في خيط الإيلاستين. ترتبط اضطرابات مثل ارتخاء الجلد ومتلازمة ويليامز بنقص أو غياب ألياف الإيلاستين في المصفوفة خارج الخلوية. [ 11 ]

الحويصلات خارج الخلوية

في عام 2016، أفاد هوليهيل وآخرون بوجود الحمض النووي DNA والحمض النووي RNA والحويصلات النانوية المرتبطة بالمصفوفة خارج الخلوية (MBVs) ضمن هياكل المصفوفة خارج الخلوية الحيوية. [ 23 ] وقد وُجد أن شكل وحجم هذه الحويصلات يتوافق مع الإكسوسومات الموصوفة سابقًا . وتشمل محتويات هذه الحويصلات جزيئات بروتينية مختلفة، ودهون، وحمض نووي DNA، وشظايا، وجزيئات miRNA. وكما هو الحال مع هياكل المصفوفة خارج الخلوية الحيوية، تستطيع الحويصلات النانوية المرتبطة بالمصفوفة خارج الخلوية تعديل حالة تنشيط البلاعم وتغيير خصائص خلوية مختلفة، مثل التكاثر والهجرة ودورة الخلية. ويُعتقد الآن أن هذه الحويصلات تُعدّ مكونًا أساسيًا ووظيفيًا لهياكل المصفوفة خارج الخلوية الحيوية.

بروتينات التصاق الخلايا

الفيبرونيكتين

الفيبرونيكتينات هي بروتينات سكرية تربط الخلايا بألياف الكولاجين في المصفوفة خارج الخلوية، مما يسمح للخلايا بالحركة عبرها. ترتبط الفيبرونيكتينات بالكولاجين والإنترينات الموجودة على سطح الخلية ، مما يؤدي إلى إعادة تنظيم الهيكل الخلوي لتسهيل حركة الخلية. تُفرز الفيبرونيكتينات من الخلايا في صورة غير مطوية وغير نشطة. يؤدي ارتباطها بالإنترينات إلى فك طي جزيئات الفيبرونيكتين، مما يسمح لها بتكوين ثنائيات لكي تتمكن من أداء وظيفتها بشكل صحيح. كما تُساعد الفيبرونيكتينات في موضع إصابة الأنسجة عن طريق الارتباط بالصفائح الدموية أثناء تخثر الدم وتسهيل حركة الخلايا إلى المنطقة المصابة أثناء التئام الجروح. [ 11 ]

اللامينين

اللامينينات بروتينات موجودة في الصفيحة القاعدية لجميع الحيوانات تقريبًا. وبدلًا من تكوين ألياف شبيهة بالكولاجين، تُشكّل اللامينينات شبكات من تراكيب شبيهة بالنسيج تُقاوم قوى الشد في الصفيحة القاعدية. كما أنها تُساعد في التصاق الخلايا. وترتبط اللامينينات بمكونات أخرى من المصفوفة خارج الخلوية مثل الكولاجينات والنيودوجينات . [ 11 ]

تطوير

تساهم أنواع عديدة من الخلايا في تكوين أنواع مختلفة من المادة الخلوية خارج الخلية الموجودة في العديد من أنواع الأنسجة. وتحدد المكونات المحلية للمادة الخلوية خارج الخلية خصائص النسيج الضام.

تُعدّ الخلايا الليفية النوع الخلوي الأكثر شيوعًا في المصفوفة خارج الخلوية للنسيج الضام، حيث تقوم بتخليقها والحفاظ عليها وتوفير إطارها الهيكلي؛ كما تُفرز الخلايا الليفية المكونات الأولية للمصفوفة خارج الخلوية، بما في ذلك المادة الأساسية . وتوجد الخلايا الغضروفية في الغضروف وتُنتج المادة الغضروفية. أما الخلايا العظمية البانية فهي المسؤولة عن تكوين العظام.

علم وظائف الأعضاء

الصلابة والمرونة

تتفاوت صلابة ومرونة المصفوفة خارج الخلوية ، بدءًا من أنسجة الدماغ الرخوة وصولًا إلى أنسجة العظام الصلبة. وتختلف مرونة هذه المصفوفة باختلافات كبيرة. وتعتمد هذه الخاصية بشكل أساسي على تركيز الكولاجين والإيلاستين ، [ 4 ] وقد تبين مؤخرًا أنها تلعب دورًا مؤثرًا في تنظيم العديد من وظائف الخلايا.

تستطيع الخلايا استشعار الخصائص الميكانيكية لبيئتها من خلال تطبيق قوى وقياس رد الفعل الناتج. [ 24 ] يلعب هذا دورًا هامًا لأنه يساعد في تنظيم العديد من العمليات الخلوية الهامة، بما في ذلك انقباض الخلية، [ 25 ] وهجرة الخلية ، [ 26 ] وتكاثر الخلية ، [ 27 ] وتمايزها ، [ 28 ] وموت الخلية ( الاستماتة ). [ 29 ] يؤدي تثبيط الميوسين II غير العضلي إلى منع معظم هذه التأثيرات، [ 28 ] [ 26 ] [ 25 ] مما يشير إلى أنها مرتبطة بالفعل باستشعار الخصائص الميكانيكية للمادة الخلوية خارج الخلية، وهو ما أصبح محورًا جديدًا للبحث خلال العقد الماضي.

التأثير على التعبير الجيني

تؤثر الخصائص الميكانيكية المختلفة في المصفوفة خارج الخلوية على كلٍ من سلوك الخلية والتعبير الجيني . [ 30 ] على الرغم من أن الآلية التي يتم بها ذلك لم تُشرح بشكل كامل، يُعتقد أن معقدات الالتصاق والهيكل الخلوي للأكتين - ميوسين ، الذي تنتقل قواه الانقباضية عبر التراكيب العابرة للخلايا، تلعب أدوارًا رئيسية في المسارات الجزيئية التي لم تُكتشف بعد. [ 25 ]

التأثير على التمايز

يمكن لمرونة المصفوفة خارج الخلوية أن توجه تمايز الخلايا ، وهي العملية التي تتحول فيها الخلية من نوع خلوي إلى آخر. على وجه الخصوص، ثبت أن الخلايا الجذعية الوسيطة الساذجة (MSCs) تحدد السلالة وتلتزم بالأنماط الظاهرية بحساسية شديدة لمرونة الأنسجة. تتمايز الخلايا الجذعية الوسيطة الموضوعة على مصفوفات لينة تحاكي الدماغ إلى خلايا شبيهة بالخلايا العصبية ، وتظهر شكلاً مماثلاً، وملامح RNAi ، وعلامات هيكلية خلوية، ومستويات عوامل نسخ مماثلة. وبالمثل، فإن المصفوفات الأكثر صلابة التي تحاكي العضلات تكون مولدة للعضلات، والمصفوفات ذات الصلابة التي تحاكي العظام الكولاجينية تكون مولدة للعظام. [ 28 ]

دوروتاكسيس

تُوجّه الصلابة والمرونة أيضًا هجرة الخلايا ، وتُعرف هذه العملية باسم "التوجه نحو الصلابة" . وقد صاغ هذا المصطلح لو سي إم وزملاؤه عندما اكتشفوا ميل الخلايا المفردة للهجرة صعودًا مع تدرجات الصلابة (نحو الركائز الأكثر صلابة) [ 26 ] ، ومنذ ذلك الحين، خضعت هذه الظاهرة لدراسات مكثفة. يُعتقد أن الآليات الجزيئية الكامنة وراء التوجه نحو الصلابة تكمن أساسًا في الالتصاق البؤري ، وهو مُركّب بروتيني كبير يعمل كموقع اتصال رئيسي بين الخلية والمادة الخلوية خارج الخلية. [ 31 ] يحتوي هذا المُركّب على العديد من البروتينات الضرورية للتوجه نحو الصلابة، بما في ذلك بروتينات التثبيت الهيكلية ( الإنترغرينات ) وبروتينات الإشارة (كيناز الالتصاق ( FAK )، والتالين ، والفينكولين ، والباكسيلين ، والأكتينين ألفا ، وGTPases، إلخ) التي تُسبب تغييرات في شكل الخلية وانقباض الأكتوميوسين. [ 32 ] يُعتقد أن هذه التغييرات تُسبب إعادة ترتيب الهيكل الخلوي لتسهيل الهجرة الموجهة .

وظيفة

بفضل طبيعتها وتركيبها المتنوعين، تؤدي المصفوفة خارج الخلوية وظائف عديدة، منها توفير الدعم، وفصل الأنسجة عن بعضها، وتنظيم التواصل بين الخلايا. كما تنظم هذه المصفوفة السلوك الديناميكي للخلايا، بالإضافة إلى أنها تخزن مجموعة واسعة من عوامل نمو الخلايا وتعمل كمخزن موضعي لها. [ 7 ] ويمكن أن تؤدي التغيرات في الظروف الفيزيولوجية إلى تحفيز نشاط البروتيازات ، مما يتسبب في إطلاق هذه المخازن موضعيًا. وهذا يسمح بالتنشيط السريع لوظائف الخلايا بوساطة عوامل النمو الموضعية دون الحاجة إلى تصنيعها من جديد .

يُعدّ تكوين المادة الخلوية خارج الخلايا ضروريًا لعمليات حيوية مثل النمو، والتئام الجروح ، والتليف . كما يُساعد فهم بنية المادة الخلوية خارج الخلايا وتكوينها على فهم الديناميكيات المعقدة لغزو الأورام وانتشارها في بيولوجيا السرطان ، إذ غالبًا ما يتضمن الانتشار تدمير المادة الخلوية خارج الخلايا بواسطة إنزيمات مثل بروتيازات السيرين ، وبروتيازات الثريونين ، وميتالوبروتيازات المصفوفة . [ 7 ] [ 33 ]

تُعدّ صلابة ومرونة المصفوفة خارج الخلوية (ECM ) ذات أهمية بالغة في هجرة الخلايا ، والتعبير الجيني، [ 34 ] والتمايز . [ 28 ] تستشعر الخلايا صلابة المصفوفة خارج الخلوية بنشاط، وتهاجر بشكل تفضيلي نحو الأسطح الأكثر صلابة في ظاهرة تُعرف باسم التوجه نحو الصلابة . [ 26 ] كما أنها تستشعر المرونة وتُعدّل تعبيرها الجيني وفقًا لذلك، وهو ما أصبح موضوعًا متزايد الأهمية في الأبحاث نظرًا لتأثيره على التمايز وتطور السرطان. [ 35 ] تختلف الخصائص البيوكيميائية والبيوميكانيكية للمصفوفة خارج الخلوية للأورام عن تلك الموجودة في الأنسجة الطبيعية، ويمكن استخدامها في تشخيص السرطان وعلاجه. [ 36 ] [ 37 ]

في الدماغ، يُعد حمض الهيالورونيك المكون الأساسي للمادة الخلوية خارج الخلية، حيث يُساهم في كلٍ من السلامة الهيكلية ووظائف الإشارات الخلوية. ويُشكل حمض الهيالورونيك ذو الوزن الجزيئي العالي حاجزًا انتشاريًا يُنظم الانتشار الموضعي خارج الخلية. وعندما تتعرض المادة الخلوية خارج الخلية للتحلل، تُطلق شظايا حمض الهيالورونيك في الفضاء خارج الخلية، حيث تعمل كجزيئات مُحفزة للالتهاب، مُؤثرةً على استجابات الخلايا المناعية، بما في ذلك الخلايا الدبقية الصغيرة . [ 38 ]

التصاق الخلايا

ترتبط العديد من الخلايا بمكونات المصفوفة خارج الخلوية. يحدث التصاق الخلايا بطريقتين: الالتصاقات البؤرية ، التي تربط المصفوفة خارج الخلوية بخيوط الأكتين في الخلية، والوصلات النصفية ، التي تربط المصفوفة خارج الخلوية بالخيوط المتوسطة مثل الكيراتين . يُنظَّم هذا الالتصاق بين الخلية والمصفوفة خارج الخلوية بواسطة جزيئات التصاق خلوية محددة على سطح الخلية تُعرف باسم الإنتغرينات . الإنتغرينات هي بروتينات سطحية تربط الخلايا ببنى المصفوفة خارج الخلوية، مثل الفيبرونيكتين واللامينين، وكذلك ببروتينات الإنتغرين على سطح الخلايا الأخرى.

ترتبط الفيبرونيكتينات بجزيئات المصفوفة خارج الخلوية الكبيرة وتسهل ارتباطها بالإنترغرينات عبر الغشائية. ويؤدي ارتباط الفيبرونيكتين بالنطاق خارج الخلوي إلى بدء مسارات الإشارات داخل الخلوية، بالإضافة إلى ارتباطه بالهيكل الخلوي عبر مجموعة من جزيئات التكيف مثل الأكتين . [ 8 ]

الأهمية السريرية

وُجد أن المادة الخلوية خارج الخلايا تُحفز نمو الأنسجة والتئامها. ورغم أن آلية عملها في تعزيز إعادة بناء الأنسجة لا تزال غير معروفة، يعتقد الباحثون الآن أن الحويصلات النانوية المرتبطة بالمادة الخلوية (MBVs) تُعدّ عنصرًا أساسيًا في عملية الشفاء. [ 23 ] [ 39 ] ففي الأجنة البشرية، على سبيل المثال، تعمل المادة الخلوية خارج الخلايا مع الخلايا الجذعية لنمو جميع أجزاء الجسم وتجديدها، كما يمكن للأجنة تجديد أي جزء يتضرر في الرحم. لطالما اعتقد العلماء أن المادة الخلوية تتوقف عن العمل بعد اكتمال نمو الجنين. وقد استُخدمت في الماضي لمساعدة الخيول على التئام الأربطة الممزقة، ولكن يجري البحث حاليًا في استخدامها كأداة لتجديد الأنسجة لدى البشر. [ 40 ]

فيما يتعلق بإصلاح الإصابات وهندسة الأنسجة ، تؤدي المصفوفة خارج الخلوية غرضين رئيسيين. أولاً، تمنع الجهاز المناعي من الاستجابة للإصابة بالالتهاب وتكوين النسيج الندبي. ثانياً، تسهل على الخلايا المحيطة إصلاح الأنسجة بدلاً من تكوين النسيج الندبي. [ 40 ]

في التطبيقات الطبية، يُستخلص عادةً المصفوفة خارج الخلوية المطلوبة من مثانة الخنزير ، وهو مصدر متوفر بسهولة وغير مستخدم بكثرة. ويُستخدم حاليًا بانتظام لعلاج القرحة عن طريق سد الثقب في النسيج المبطن للمعدة، ولكن تُجري العديد من الجامعات، بالإضافة إلى الحكومة الأمريكية، أبحاثًا إضافية لتطبيقات خاصة بالجنود الجرحى. وفي أوائل عام 2007، أُجريت اختبارات في قاعدة عسكرية في تكساس. ويستخدم العلماء مسحوقًا منه على قدامى المحاربين في حرب العراق الذين تضررت أيديهم خلال الحرب. [ 41 ]

لا تُستخلص جميع أجهزة المصفوفة خارج الخلوية من المثانة. تُستخدم المصفوفة خارج الخلوية المُستخلصة من الغشاء المخاطي للأمعاء الدقيقة للخنازير في إصلاح عيوب الحاجز الأذيني (ASD) والثقبة البيضوية المفتوحة (PFO) والفتق الإربي . بعد عام واحد، يستبدل الجسم 95% من المصفوفة خارج الخلوية الكولاجينية في هذه الرقع بنسيج القلب الرخو الطبيعي. [ 42 ]

تُستخدم بروتينات المصفوفة خارج الخلوية بشكل شائع في أنظمة زراعة الخلايا للحفاظ على الخلايا الجذعية والخلايا السلفية في حالة غير متمايزة أثناء زراعة الخلايا، كما تعمل على تحفيز تمايز الخلايا الظهارية والبطانية والعضلية الملساء في المختبر. ويمكن أيضًا استخدام بروتينات المصفوفة خارج الخلوية لدعم زراعة الخلايا ثلاثية الأبعاد في المختبر لنمذجة تطور الأورام. [ 43 ]

تُسمى فئة من المواد الحيوية المشتقة من معالجة الأنسجة البشرية أو الحيوانية للاحتفاظ بأجزاء من المصفوفة خارج الخلوية بالمواد الحيوية ECM .

في النباتات

تتراص الخلايا النباتية لتكوين الأنسجة . الجدار الخلوي هو البنية الصلبة نسبيًا التي تحيط بالخلية النباتية . يوفر الجدار الخلوي قوة جانبية لمقاومة ضغط الامتلاء الأسموزي ، ولكنه يتمتع بمرونة كافية للسماح بنمو الخلايا عند الحاجة؛ كما أنه يعمل كوسيط للتواصل بين الخلايا. يتكون الجدار الخلوي من طبقات متعددة من ألياف السليلوز الدقيقة المدمجة في مصفوفة من البروتينات السكرية ، بما في ذلك الهيميسليلوز والبكتين والإكستنسين . تساعد مكونات مصفوفة البروتينات السكرية جدران الخلايا النباتية المتجاورة على الارتباط ببعضها البعض. وتُحكم نفاذية الجدار الخلوي الانتقائية بشكل رئيسي بواسطة البكتين الموجود في مصفوفة البروتينات السكرية. البلازموديزما ( مفردها : بلازموديزما) هي مسام تخترق جدران الخلايا النباتية المتجاورة. تخضع هذه القنوات لتنظيم دقيق وتسمح بشكل انتقائي بمرور جزيئات ذات أحجام محددة بين الخلايا. [ 15 ]

في Pluriformea ​​و Filozoa

تطورت وظائف المصفوفة خارج الخلوية للحيوانات (Metazoa) في السلف المشترك لـ Pluriformea ​​و Filozoa ، بعد تباعد Ichthyosporea . [ 44 ]

تاريخ

لطالما عُرفت أهمية المادة الخلوية خارج الخلية (لويس، 1922)، لكن استخدام المصطلح أحدث عهداً (غوسبوداروفيتش وآخرون، 1979). [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "المصفوفة - التعريف والأمثلة - قاموس علم الأحياء على الإنترنت" . 24 ديسمبر 2021.
  2. ↑ "أنسجة الجسم | تدريب SEER" . training.seer.cancer.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يناير 2023 .
  3. ↑ ثيوتشاريس إيه دي، سكانداليس إس إس، جياليلي سي، كارامانوس إن كيه (فبراير 2016). "بنية المصفوفة خارج الخلوية". مراجعات متقدمة لتوصيل الأدوية . 97 : 4-27 . Bibcode : 2016ADDR...97....4T . doi : 10.1016/j.addr.2015.11.001 . PMID 26562801 . 
  4. ١-٢ بونان سي، تشو جيه ، ويرب زد (ديسمبر ٢٠١٤). "إعادة تشكيل المصفوفة خارج الخلوية في النمو والمرض" . مراجعات الطبيعة. بيولوجيا الخلية الجزيئية . ١٥ ( ١٢): ٧٨٦-٨٠١ . doi : 10.1038/nrm3904 . PMC 4316204. PMID 25415508 .  
  5. ^ ميشيل جي، تونون تي، سكورنيت د، كوك جي إم، كلواريج بي (أكتوبر 2010). "استقلاب عديد السكاريد في جدار الخلية للطحالب البنية Ectocarpus siliculosus. نظرة ثاقبة على تطور عديد السكاريد المصفوفة خارج الخلية في حقيقيات النوى " . عالم النبات الجديد . 188 (1): 82– 97. بيب كود : 2010NewPh.188...82M . دوى : 10.1111/j.1469-8137.2010.03374.x . بميد 20618907 . أيقونة الوصول المفتوح
  6. ↑ عابدين م، كينغ ن (ديسمبر 2010). " مسارات تطورية متنوعة لالتصاق الخلايا" . اتجاهات في بيولوجيا الخلية . 20 (12): 734-742 . Bibcode : 2010TCBio..20..734A . doi : 10.1016/j.tcb.2010.08.002 . PMC 2991404. PMID 20817460 .  
  7. 1 2 3 كومار؛ عباس؛ فاوستو (2005). روبنز وكوتران: الأساس المرضي للأمراض ( الطبعة السابعة). فيلادلفيا: إلسيفير. ISBN  978-0-7216-0187-8.
  8. 1 2 ألبرتس ب، براي د، هوبين ك، جونسون أ، لويس ج، راف م، روبرتس ك، والتر ب (2004). "الأنسجة والسرطان" . علم الأحياء الخلوي الأساسي . نيويورك ولندن: جارلاند ساينس . ISBN 978-0-8153-3481-1.
  9. ↑ براونلي، كولين (أكتوبر 2002). "دور المادة خارج الخلوية في الإشارات بين الخلايا: نماذج الإفرازات المجاورة". الرأي الحالي في بيولوجيا النبات . 5 (5): 396-401 . Bibcode : 2002COPB....5..396B . doi : 10.1016/S1369-5266(02)00286-8 . PMID 12183177 . 
  10. ↑ كوستاكيوتي م، هادجيفرانجيسكو م، هولتغرين إس جيه (أبريل 2013). "الأغشية الحيوية البكتيرية: تطورها وانتشارها واستراتيجياتها العلاجية في فجر عصر ما بعد المضادات الحيوية" . مجلة كولد سبرينغ هاربور لوجهات النظر في الطب . 3 (4) a010306. doi : 10.1101/cshperspect.a010306 . PMC 3683961. PMID 23545571 .  
  11. 1 2 3 4 5 بلوبر، ج. (2007). المادة خارج الخلوية والتصاق الخلايا، في كتاب الخلايا (تحرير: ليوين، ب.، كاسيميريس، ل.، لينغابا، ف.، بلوبر، ج.) . سودبري، ماساتشوستس: جونز وبارتليت. ISBN 978-0-7637-3905-8.
  12. ↑ غالاغر جيه تي، ليون إم (2000). "البنية الجزيئية لكبريتات الهيباران وتفاعلاتها مع عوامل النمو والمورفوجينات". في: إيوزو آر في (محرر). البروتيوغليكانات: البنية، والبيولوجيا، والتفاعلات الجزيئية . دار مارسيل ديكر للنشر، نيويورك، نيويورك. الصفحات 27-59 . ISBN  978-0-8247-0334-9.
  13. ↑ إيوزو، ر. ف. (1998). "بروتيوغليكانات المصفوفة: من التصميم الجزيئي إلى الوظيفة الخلوية" . المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية . 67 (1): 609-52 . Bibcode : 1998ARBio..67..609I . doi : 10.1146/annurev.biochem.67.1.609 . PMID 9759499. S2CID 14638091 .  رمز الوصول المغلق
  14. ↑ هينش، تاكاو ك. (2005). "آليات الفترة الحرجة في القشرة البصرية النامية". التطور العصبي . مواضيع حديثة في علم الأحياء النمائي. المجلد 69. الصفحات 215-237 . doi : 10.1016/S0070-2153(05)69008-4 . ISBN   978-0-12-153169-0PMID 16243601​​ 
  15. 1 2 لوديش هـ، بيرك أ، ماتسودايرا ب، كايزر سي أ، كريجر م، سكوت إم بي، زيبورسكي إس إل، دارنيل ج (2008). "دمج الخلايا في الأنسجة". بيولوجيا الخلية الجزيئية ( الطبعة الخامسة). نيويورك: دبليو إتش فريمان وشركاه. ص 197-234 .  
  16. ↑ بيتش آر جيه، هولينباو دي، ستامينكوفيتش آي، أروفو إيه (يوليو 1993). "تحديد مواقع ارتباط حمض الهيالورونيك في النطاق خارج الخلوي لـ CD44" . مجلة بيولوجيا الخلية . 122 (1): 257-264 . doi : 10.1083/jcb.122.1.257 . PMC 2119597. PMID 8314845 .  أيقونة الوصول المفتوح
  17. ↑ موسيان، ب (2019). "الكيتين: التركيب والكيمياء والبيولوجيا". التقدم في الطب التجريبي وعلم الأحياء . المجلد 1142. الصفحات 5-18 . doi : 10.1007/978-981-13-7318-3_2 . ISBN   978-981-13-7318-3PMID 31102240​​ 
  18. ↑ باولييتي، إم جي؛ نوربرتو، إل؛ داميني، آر؛ موسوميتشي، إس (2007). "تحتوي العصارة المعدية البشرية على إنزيم الكيتيناز الذي يمكنه تحليل الكيتين". حوليات التغذية والأيض . 51 (3): 244-251 . doi : 10.1159/000104144 . PMID 17587796 . 
  19. ↑ "الاستجابة المناعية لتناول الكيتين مرتبطة بتحسن الصحة" . المعاهد الوطنية للصحة (NIH) .
  20. ↑ دي لولو، جي. أ.، سويني، إس. إم.، كوركو، ج.، آلا-كوكو، إل.، سان أنطونيو، جيه. دي. (فبراير 2002). "تحديد مواقع ارتباط الليجاند والطفرات المرتبطة بالأمراض على البروتين الأكثر وفرة في الإنسان، الكولاجين من النوع الأول" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 277 (6): 4223-4231 . Bibcode : 2002JBiCh.277.4223D . doi : 10.1074/jbc.M110709200 . PMID 11704682 . أيقونة الوصول المفتوح
  21. ↑ كارسنتي جي، بارك آر دبليو (1995). "تنظيم التعبير الجيني للكولاجين من النوع الأول". المراجعات الدولية لعلم المناعة . 12 ( 2-4 ): 177-185 . doi : 10.3109/08830189509056711 . PMID 7650420 . رمز الوصول المغلق
  22. ↑ كيرن ب، شين ج، ستارباك م، كارسنتي ج (مارس 2001). "يساهم Cbfa1 في التعبير النوعي للخلايا العظمية عن جينات الكولاجين من النوع الأول" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 276 (10): 7101-7 . Bibcode : 2001JBiCh.276.7101K . doi : 10.1074/jbc.M006215200 . PMID 11106645 . أيقونة الوصول المفتوح
  23. 1 2 هوليهيل إل، هاسي جي إس، نارانجو جي دي، تشانغ إل، دزيكي جي إل، تيرنر إن جيه، ستولز دي بي، باديلك إس إف (يونيو 2016). "الحويصلات النانوية المرتبطة بالمصفوفة داخل السقالات الحيوية للمصفوفة خارج الخلوية" . ساينس أدفانسز . 2 (6) e1600502. Bibcode : 2016SciA....2E0502H . doi : 10.1126/sciadv.1600502 . PMC 4928894. PMID 27386584 .  
  24. ↑ بلوتنيكوف إس في، باسابيرا إيه إم، ساباس بي، ووترمان سي إم (ديسمبر 2012). "تقلبات القوة داخل الالتصاقات البؤرية تُسهّل استشعار صلابة المصفوفة خارج الخلوية لتوجيه هجرة الخلايا" . مجلة Cell . 151 (7): 1513-1527 . Bibcode : 2012Cell..151.1513P . doi : 10.1016/j.cell.2012.11.034 . PMC 3821979. PMID 23260139 .  رمز الوصول المغلق
  25. 1 2 3 ديشر دي إي، جانمي بي، وانغ واي إل (نوفمبر 2005). "خلايا الأنسجة تشعر بصلابة ركيزتها وتستجيب لها". مجلة ساينس . 310 (5751): 1139-1143 . Bibcode : 2005Sci...310.1139D . CiteSeerX 10.1.1.318.690 . doi : 10.1126/science.1116995 . PMID 16293750. S2CID 9036803 .   رمز الوصول المغلق
  26. ١ ٢ ٣ ٤ لو سي إم، وانغ إتش بي، ديمبو إم، وانغ واي إل (يوليو ٢٠٠٠). "حركة الخلية موجهة بصلابة الركيزة" . مجلة الفيزياء الحيوية . ٧٩ (١): ١٤٤-١٥٢ . Bibcode : 2000BpJ....79..144L . doi : 10.1016/S0006-3495(00)76279-5 . PMC 1300921. PMID 10866943 .  رمز الوصول المغلق
  27. ↑ هادجيباناي إي، موديرا في، براون آر إيه (فبراير 2009). "الاعتماد الوثيق لتكاثر الخلايا الليفية على صلابة مصفوفة سقالة الكولاجين" . مجلة هندسة الأنسجة والطب التجديدي . 3 (2): 77-84 . doi : 10.1002/term.136 . PMID 19051218. S2CID 174311 .  رمز الوصول المغلق
  28. 1 2 3 4 إنجلر إيه جيه، سين إس، سويني إتش إل، ديشر دي إي (أغسطس 2006). "مرونة المصفوفة توجه تحديد سلالة الخلايا الجذعية" . الخلية . 126 ( 4): 677-89 . doi : 10.1016/j.cell.2006.06.044 . PMID 16923388. S2CID 16109483 .  رمز الوصول المغلق
  29. ↑ وانغ إتش بي، ديمبو إم، وانغ واي إل (نوفمبر 2000). "مرونة الركيزة تنظم نمو وموت الخلايا الطبيعية دون الخلايا المتحولة". المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء. علم وظائف الخلايا . 279 (5): C1345-50. doi : 10.1152/ajpcell.2000.279.5.C1345 . PMID 11029281 . رمز الوصول المغلق
  30. ↑ وهبي، وفاء؛ ناكا، إريكا؛ تومينن، كاتيا؛ سليمانوفا، إليدا؛ أربالاهتي، أناماري؛ مينالاينن، إلكا؛ فانانين، جوهو؛ جرينمان، ريدار. موني، أوتي؛ الصمدي، أحمد؛ سالو، تولا (فبراير 2020). "التأثيرات الحاسمة للمصفوفات على خلايا السرطان المستنبتة: المصفوفة المشتقة من الورم البشري تعزز خصائص الخلايا الغازية" . أبحاث الخلايا التجريبية . 389 (1) 111885. دوى : 10.1016/j.yexcr.2020.111885 . اتش دي ال : 10138/325579 . بميد 32017929 . S2CID 211035510 .  
  31. ↑ ألين جيه إل، كوك إم إي، أليستون تي (سبتمبر 2012). "صلابة المصفوفة خارج الخلوية تُهيئ مسار TGFβ لتعزيز تمايز الخلايا الغضروفية" . علم الأحياء الجزيئي للخلية . 23 (18): 3731-42 . doi : 10.1091/mbc.E12-03-0172 . PMC 3442419. PMID 22833566 .  
  32. ↑ كانشاناوونغ ب، شتينغل ج، باسابيرا أ.م، رامكو إ.ب، ديفيدسون م.و، هيس هـ.ف، ووترمان س.م (نوفمبر 2010). " البنية النانوية للالتصاقات الخلوية القائمة على الإنتغرين" . نيتشر . 468 (7323): 580-584 . Bibcode : 2010Natur.468..580K . doi : 10.1038/nature09621 . PMC 3046339. PMID 21107430 .  
  33. ↑ ليوتا إل إيه، تريغفاسون كيه، غاربيسا إس، هارت آي، فولتر سي إم، شافعي إس (مارس 1980). "يرتبط احتمال الانتشار النقيلي بالتحلل الأنزيمي للكولاجين في الغشاء القاعدي". نيتشر . 284 ( 5751): 67-8 . Bibcode : 1980Natur.284...67L . doi : 10.1038/284067a0 . PMID 6243750. S2CID 4356057 .  رمز الوصول المغلق
  34. ↑ وانغ جيه إتش، ثامباتي بي بي ، لين جيه إس، إم إتش جيه (أبريل 2007). "التنظيم الميكانيكي للتعبير الجيني في الخلايا الليفية" . جين . 391 ( 1-2 ): 1-15 . doi : 10.1016/j.gene.2007.01.014 . PMC 2893340. PMID 17331678 .  رمز الوصول المغلق
  35. ↑ بروفينزانو، ب.ب.، إنمان، د.ر.، إليسيري، ك.و.، كيلي، ب.ج. (ديسمبر 2009). "التنظيم الميكانيكي لنمط خلايا الثدي، والإشارات، والتعبير الجيني الناتج عن كثافة المصفوفة من خلال ارتباط FAK-ERK" . أونكوجين . 28 ( 49): 4326-4343 . doi : 10.1038/onc.2009.299 . PMC 2795025. PMID 19826415 .  رمز الوصول المغلق
  36. ^ كلابوكوف، آي. سميرنوفا، أ.؛ ياكيموفا، أ.؛ كاباكوف، الإمارات العربية المتحدة؛ أتياكشين، د.؛ بيترينكو، د.؛ شيستاكوفا، فيرجينيا؛ سولينا، يانا؛ ياتسينكو، إي. ستيبانينكو ، ف.ن. إجناتيوك، م.؛ إيفستراتوفا، إي. كراشينينيكوف، م؛ سوسين، د.؛ بارانوفسكي، د. (2024). "مصفوفة الأورام: التركيب الجزيئي والخصائص الميكانيكية الحيوية للمصفوفة خارج الخلية في الأورام البشرية" . مجلة علم الأمراض الجزيئية . 5 (4): 437-453 . دوى : 10.3390/jmp5040029 . ردمك 2673-5261 . 
  37. ^ سليبووم ، جيلي جي إف. فان تينديرين، جيل س.؛ شينكي-ليلاند، كاتيا؛ فان دير لان، لوك جيه دبليو؛ خليل، أنطوان أ؛ فيرستيجن، مونيك إم إيه (2024). "المصفوفة خارج الخلية كعلامة مميزة للسرطان والورم النقيلي: من الميكانيكا الحيوية إلى الأهداف العلاجية" . العلوم الطب الانتقالي . 16 (728) eadg3840. دوى : 10.1126/scitranslmed.adg3840 . ردمك 1946-6242 . بميد 38170791 .  
  38. ↑ سوريا إف إن، بافيولو سي، دودنيكوف إي، أروتكارينا إم إل، لي إيه، دانيه إن، ماندال إيه كيه، جوسيت بي، ديهي بي، جروك إل، كوجنيه إل، بيزارد إي (يوليو 2020). "يُغير اعتلال السينوكلين التنظيم والانتشار على المستوى النانوي في الفضاء خارج الخلوي للدماغ من خلال إعادة تشكيل حمض الهيالورونيك" . نيتشر كوميونيكيشنز . 11 (1) 3440. Bibcode : 2020NatCo..11.3440S . doi : 10.1038/s41467-020-17328-9 . PMC 7351768. PMID 32651387 .  أيقونة الوصول المفتوح
  39. ↑ "باحثو جامعة بيتسبرغ يحلون لغزًا حول كيفية عمل الطب التجديدي" . يوريك أليرت! . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 مارس 2017 .
  40. 1 2 "غبار الجنيات" يساعد رجلاً على إنبات إصبع جديد
  41. ↑ موقع HowStuffWorks، هل يمكن للبشر إعادة إنماء أصابعهم؟ في عام ٢٠٠٩، أعلن مركز سانت فرانسيس للقلب عن استخدام تقنية المصفوفة خارج الخلوية في جراحة الترميم . مؤرشف بتاريخ ١٠ مارس ٢٠٠٧ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  42. ↑ "أول عملية زرع لجهاز بيوستار القابل للامتصاص الحيوي في مركز دبي الطبي" . أخبار مركز دبي الطبي. ديسمبر 2007. مؤرشف من الأصل بتاريخ 11 ديسمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أغسطس 2008. تتكون مصفوفة الكولاجين شبه الشفافة من أمعاء خنزير مُنقّاة طبيًا، والتي تُحللها الخلايا الكاسحة (البلعميات) للجهاز المناعي. بعد حوالي عام، يتم استبدال الكولاجين بالكامل تقريبًا (90-95%) بنسيج الجسم الطبيعي: ولا يتبقى سوى الهيكل المعدني الدقيق. ويجري حاليًا تطوير غرسة قابلة للامتصاص بالكامل.
  43. ↑ كلاينمان إتش كيه، لوكينبيل-إيدز إل، كانون إف دبليو، سيفيل جي سي (أكتوبر 1987). "استخدام مكونات المصفوفة خارج الخلوية لزراعة الخلايا". الكيمياء الحيوية التحليلية . 166 (1): 1-13 . doi : 10.1016/0003-2697(87)90538-0 . PMID 3314585 . 
  44. ↑ تيخونينكوف، دينيس ف. (2020). "رؤى حول أصل تعدد الخلايا في الحيوانات متعددة الخلايا من أقارب الحيوانات وحيدة الخلية المفترسة" . بي إم سي بيولوجي . 18 (39) 39. doi : 10.1186/s12915-020-0762-1 . PMC 7147346. PMID 32272915 .  
  45. ↑ لويس، دبليو إتش (1922). "خاصية الالتصاق في الخلايا" . سجل التشريح . 23 (7): 387-392 . doi : 10.1002/ar.1090230708 . S2CID 84566330 . 
  46. ↑ غوسبوداروفيتش د، فلودوفسكي إ، غرينبيرغ ج، جونسون إل كيه (1979). "يُحدد شكل الخلية بواسطة المادة الخلوية خارج الخلية، وهي المسؤولة عن التحكم في نمو الخلية ووظيفتها". في ساتو جي إتش، روس آر (محرران). الهرمونات وزراعة الخلايا . مختبر كولدسبرينغ هاربور. ص 561. ISBN  978-0-87969-125-7.
  47. ↑ ميتشام ر، محرر. (2011). المصفوفة خارج الخلوية: نظرة عامة . سبرينغر. ISBN 978-3-642-16555-9.
  48. ↑ ريجر ر، مايكليس أ، غرين م م (2012-12-06). معجم علم الوراثة: الكلاسيكي والجزيئي ( الطبعة الخامسة). برلين: سبرينغر-فيرلاغ. ص 553. ISBN   978-3-642-75333-6.

للمزيد من القراءة