终于等到你:再生医学材料—-细胞外基质(下篇)

相比于上一代的修复和再生材料,细胞外基质对于细胞功能有着举足轻重的影响。细胞外基质能够影响细胞黏附过程,细胞与细胞外基质的结合过程,是主动而非被动的;是特异性而非随机性的……

【接上篇】弹性蛋白是细胞外基质中弹性纤维的主要成分。

含有弹性蛋白的纤维可以在需要重复扩张和松弛的组织中提供弹性反冲,通常存在于皮肤、肺、韧带、肌腱和血管组织中。对于弹性蛋白,高含量的疏水性氨基酸使其成为整个体内化学抵抗力最强的蛋白质之一,从而在循环负荷过程中具有可逆性的延展性。弹性蛋白也可以在细胞黏附、迁移中发挥重要作用,并参与细胞内的信号通路。

胶原蛋白结构A, collagen type I B, collagen type IV C, collagen type VI) D, collagen type VI E,collagen type XIII F,collagen type XIII
胶原蛋白结构A, collagen type I B, collagen type IV C, collagen type VI) D, collagen type VI E,collagen type XIII F,collagen type XIII

在组织的发育过程中,弹性蛋白组装成弹性纤维,并随着组织成熟和衰老而发生变化。在衰老的组织中,基质金属蛋白酶会参与弹性蛋白的分解活动从而导致弹性蛋白的含量显著降低。

正因为这些特性,弹性蛋白一直都是在医美和护肤领域最为关注的生物靶标之一。当弹性蛋白不断降解、老化,就导致了皮肤松弛、下垂和皱纹。无论是护肤品原料供应商还是品牌方,都持之以恒地开展弹性蛋白研究,可见其重要地位。

纤连蛋白则是一种广泛分布的多结构域糖蛋白,存在于大多数细胞外基质中。纤连蛋白的多结构使其能够同时与细胞表面受体 ( 如整合素 ) 以及胶原蛋白、蛋白多糖和其他黏附分子结合。这一特性也使得它能够介导多种细胞外基质蛋白的组装,包括I 型、III 型胶原和微纤维。

简而言之,纤连蛋白起到连接作用,从而塑造出基质结构并发挥其功能。在皮肤上,纤连蛋白可以促进细胞粘连、增殖、分化、生长、迁移等,还可以刺激细胞分泌其他功能蛋白;在伤口愈合中,还参与到凝血、抗炎、肉芽组织产生和组织重建,起到重要作用。目前,在难愈合的严重创面上,还采用了大规模添加外源性纤连蛋白以帮助创面愈合。

当然了,除了上述基质成分,细胞外基质中还有多种其他重要成分。比如蛋白多糖,它与胶原蛋白所构成的纤维结构不同,蛋白多糖是细胞外基质中更高级结构的基础;比如层粘连蛋白,含有多种亚型,影响相关细胞的粘附、分化、迁移、表型的稳定性和对凋亡的抵抗。这些成分含量或多或少,但各自起到不可或缺的作用,并相互协作,营造最适于细胞和机体生存的环境。

细胞外基质的功能与重要性

细胞外基质由细胞所分泌,并成为组织中细胞黏附的主要基质,其在很大程度上代表了每个细胞的生理微环境。总结来说,细胞外基质影响细胞行为的机制包括其物理和力学性质、自身的生化组成、嵌入其中的细胞因子和趋化因子、重构过程中形成的隐肽等。

相比于上一代的修复和再生材料,细胞外基质对于细胞功能有着举足轻重的影响。

  • 首先细胞外基质能够影响细胞黏附过程。细胞与细胞外基质的结合过程,是主动而非被动的;是特异性而非随机性的。细胞外基质不仅是提供一个物理位点,还出发跨膜信号,并对于细胞的基因表达和功能会产生显著影响。
  • 再者,细胞外基质影响细胞迁移过程。细胞外基质与细胞膜上受体之间的相互作用,决定了细胞迁移影响细胞迁移过程。其中,纤维连接蛋白、层粘连蛋白、玻连蛋白等都起到了重要作用。
  • 第三,细胞外基质影响细胞的增殖过程,因其中部分蛋白具有促有丝分裂素的功能。最后,细胞外基质还有调控细胞分化的作用。细胞与环境中各种活性分子之间的相互作用,就能决定细胞的分化方向。

总而言之,细胞外基质具有高度的生物活性。尽管其调控细胞内信号转导机制尚不完全清楚,但目前已知其会明显影响细胞的生存能力、增殖、迁移、形态、分化和表型。

圣至润合 2022 04 18 图02 细胞外基质组成示意图

不同于单一的组分,细胞外基质是一个复杂的系统,由细胞工厂加工产生,内部含有多种成分,彼此协同、共同营造出最适合机体的微环境。

不同于其他材料,细胞外基质由细胞分泌,无论在结构上还是功能上都最接近人体细胞微环境。因此,细胞外基质目前也是最佳的再生材料,能够高度还原人体正常的结构和功能,起到最理想的修护和再生功效。【全文完】

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圣至润合 2022 04 18 图03 公众号二维码

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