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D R . I G N A C I O A L F R E D O V A L E R I O M O R A L E SR E U M A T O L O G Í A
I N S T I T U T O N A C I O N A L D E R E H A B I L I T A C I Ó NM A R Z O 2 0 1 3
COLÁGENO Y PROTEOGLICANOS
CONTEXTO
• Tejido conectivo
• Matriz extracelular
• Tendones
• Cartílagos
• Vasos sanguíneos
• Enfermedades Congénitas
• Futuro terapéutico.
CONTEXTO
• Los tejidos conectivos, derivados del mesénquima, constituyen una familia de tejidos que se caracterizan porque sus células están inmersas en un abundante material intercelular, llamado la matriz extracelular.
Curso de Biología Celular y Tisular del departamento de Biología Celular y Tisular de la Facultad de Medicina de la UNAM . Autor: Dr. en C.B. Andrés Castell.
Variedades celulares en tejido conectivo:
Células estables
Células Migratorias
CONTEXTO
Curso de Biología Celular y Tisular del departamento de Biología Celular y Tisular de la Facultad de Medicina de la UNAM . Autor: Dr. en C.B. Andrés Castell . Actualización Junio 2010
Fotografía: Atlas de histología animal y vegetal Pilar Molist Manuel A. Pombal, Universidad de Vigo. 2011
Matriz extracelular es una red organizada, formada por el ensamblaje de una variedad de polisacáridos y de proteínas secretadas por las células estables, que determina las propiedades físicas de cada una de las variedades de tejido conjuntivo.
MATRIZ EXTRACELULAR
1.- Colágenos
2.- Proteoglicanos
3.- Moléculas de adhesión
4.- Proteínas de membrana
Goldman: Goldman's Cecil Medicine, 24th ed. Connective Tissue Structure and Function
• Sostén y relleno estructural
• Segmentación / compartimentalización
• Protección física e inmunológica
• Medio de intercambio de detritus metabólicos, nutrientes y O2
• Almacenamiento de grasa, agua, sodio y otros electrolitos
• Reparación tisular
TEJIDO CONECTIVO: FUNCIONES
Curso de Biología Celular y Tisular del departamento de Biología Celular y Tisular de la Facultad de Medicina de la UNAM . Autor: Dr. en C.B. Andrés Castell. Actualización Junio 2010; Fotografía: Atlas de histología animal y vegetal Pilar Molist Manuel A. Pombal, Universidad de Vigo. 2011
TIPOS DE TEJIDO CONJUNTIVO
Tejido Conjuntiv
o
laxos Unir
reticulares Alojar, organizar
adiposos Energía
Fibrosos o densos
Resistencia
Óseo Sostén
Curso de Biología Celular y Tisular del departamento de Biología Celular y Tisular de la Facultad de Medicina de la UNAM . Autor: Dr. en C.B. Andrés Castell. Actualización Junio 2010; Fotografía: Atlas de histología animal y vegetal Pilar Molist Manuel A. Pombal, Universidad de Vigo. 2011
COLÁGENOS
• Familia de proteínas.
• 28 tipos compuestos por 46 distintas cadenas polipeptidicas.
• Mas de 40 genes codifican aminoácidos.
• 25 al 30% de las proteínas corporales.
• Estructuras macromoleculares tridimensionales variadas.
• Mallas que atrapan Proteoglicanos
• Colágeno tipo II 90-95% colágeno en cartílagos.
Collagen Structure and Stability Annu. Rev. Biochem. 2009. 78:929–58
• Glicina y prolina en abundancia
• Secuencia repetitiva. Gli-x-y- Gli-x-y
• Todos los colágenos tienen uno de dos dominios estructurales:• Región de unión de 3 cadenas polipeptídicas
con enlaces que configuran triple hélice.• Estructura globular.
COLÁGENOS: ESTRUCTURA
Collagen Structure and Stability Annu. Rev. Biochem. 2009. 78:929–58
‣Preparados en fresco sin tinción, se aprecian fibras de colágeno como hebras incoloras, de recorrido ondulado, que se entrecruzan en todas direcciones
‣Grosor variabale de 1-10mu
‣A mayor aumento se aprecian fibrillas 0.2-0.5mu que se mantienen en paralelo con la matriz amorfa
H-E
Rojo van Gieson
Tricómico de Masson
•Fibras
•Tropocolágeno (tropo=giro)
•Cadenas alfa (3) / Triple Hélice
•Aminoácidos
•Microfibrillas
•Fibrillas
Collagen: an overview implant dentistry / volume 11, number 3 2002
COLÁGENO: CATEGORÍAS
• FACITs (fibril-associated collagens with interrupted• triple helices)
• MACITs (membrane associated collagens with interrupted triple Helices)
• MULTIPLEXINs (multiple triple-helix domains and interruptions).
Collagen Structure and Stability Annu. Rev. Biochem. 2009. 78:929–58
TIPO DE COLAGENO CADENAS MOLECULAS DISTRIBUCION TISULAR MUTACION=ENFERMEDAD
COLAGENOS FIBRILARES
I α1(I) [α1(I)]2 α2(I) Piel, Hueso, tendones, capsulas de órganos,
arterias
Osteogenesis imperfecta, Ehlers-Danlos tipo VIIAα2(I) [α1(I)]3
II α1(II) [α1(II)]3 Cartílago, vitreous humorSíndrome Stickler's,
osteoartritis.
III α1(III) [α1(III)]3 Piel, Vasos sanguíneos, UteroEhlers-Danlos tipo IV, aneurismas aorticos.
V α1(V) [α1(V)]3
Piel, Vasos sanguíneos, placenta, Corion, Utero
Ehlers-Danlos Sindrome
α2(V) [α1(V)]2 α2(V)
α3(V) α1(V) α2(V) α3(V)
XI α1(XI), α2(XI) α1(XI) α2(XI) α1(II) CartílagoChondrodysplasia,
osteoarthritis
COLAGENOS DE MEMBRANA BASAL
IV α1-α5(IV) [α1(IV)]2 α2(IV) Membranas basalesSíndrome de Alport,
Porencefalia
FIBRIL-ASSOCIATED COLLAGENS WITH INTERRUPTED TRIPLE HELIXES (FACIT)
IX α1-α3(IX) α1(IX) α2(IX) α3(IX)Cartílago, intervertebral
discsEnfermedad degenerativa de
disco, Osteoartritis.
XII α1(XII) [α1(XII)]3 Otros tejidos blandos.
XIV α1(XIV) Ubicua.
COLAGENOS FORMADORES DE MALLAS-REDES
VIII α1(VIII), α2(VIII) Cornea, Vasos sanguíneosEndotelio de Fuch, Distrofia
corneal
X α1(X) [α1(X)]3 Cartílago de crecimientoDisplasia espóndilo
metafisiaria.
LONG-CHAIN, ANCHORING-FIBRIL COLLAGEN WITH INTERRUPTED TRIPLE HELIX
VII α1(VII) [α1(VII)]3 Anchoring fibrils Epidermolysis bullosa
OTROS
VI α1-α3(VI) α1(VI) α2(VI) α3(VI) Cartílago, Estroma Miopatía Bethlem
XIII α1(XIII) Piel, Intestino
Advanced Drug Delivery Reviews 55 (2003) 1531– 1546Goldman: Goldman's Cecil Medicine, 24th ed. Connective Tissue Structure and Function
ESTRUCTURA FUNCION CELULASCOMPONENTES
CLAVE DE MATRIZ
Tejido adiposoProtección, reserva energética
Adipocitos fibroblastos Fibras finas reticulares
Membrana basalSoporte y barrera de filtración
Células epiteliales y endoteliales
Colágeno tipo IV, laminina
HuesoSoporte esquelético, reserva mineral, formación de sangre
Osteoblastos, osteoclastos, osteocitos
Colágeno tipo I osteocalcina, sialoproteina ósea hiidroxiapatita
CartílagoMovimiento articular, distribución de carga
Condrocitos Colágeno tipo II, agrecano.
Dermis Soporte, resilicencia Fibroblastos Colágeno tipo I, elastina
Ligamentos Conexión hueso-articular FibroblastosColágeno tipo I, pequeños´proteoglicanos
Tendones Conexión hueso-músculo FibroblastosColágeno tipo I, pequeños´proteoglicanos
Estroma Soporte a órganosFibroblastos, células órgano-específicas
Colágeno tipo I, VI y fibronectina.
SinoviaRecubrimiento articular, producción de LS
Fibroblastos, macrófagos Colágeno tipo I, III
Pared vascularSoporte estructural a vasos sanguíneos
Células de musculo liso de pared vascular
Colágeno tipo III y elastina.
Goldman: Goldman's Cecil Medicine, 24th ed. Connective Tissue Structure and Function
COLÁGENOS: SÍNTESIS
Collagen Structure and Stability Annu. Rev. Biochem. 2009. 78:929–58
COLAGENO: SINTESIS
Enzimas que intervienen en las modificaciones secundarias de la molécula de colágeno.
Prolil-hidroxilasaLisil-Hidroxilasa
Hidroxilación
Galactosil-transferasaGlucosil-transferasa
N-acetil-glucosaminil-transferasaMonosil-transferasa
Glucosilación
Procolágeno-N-proteasa(s)Procolágeno-C-proteasa(s)
Transformación de procolágeno en colágeno.
Lisil-oxidasa Formación de enlaces transversales
Colllagen: an overview implant dentistry / volume 11, number 3 2002
Todas las proteínas del cuerpo sufren degradación y resintetización
Los fragmentos libres son fagocitados y degradados por enzimas lisosómicas
Los fragmentación inicial de las moléculas del colágeno insoluble ocurre por desgaste mecánico,
radicales libres ó escisión por proteinasas.
Degradación excesiva de colágeno
Artritis ReumatoideColágeno del Cartílago
OsteoporosisColágeno del Hueso
Degradación ExcesivaColágeno
METALOPROTEINASAS
COLÁGENO: DEGRADACIÓN
Cartilage and Chondrocytes ; Firestein: Kelley's Textbook of Rheumatology, 9th ed. - 2012 - Saunders,
MARCADORES EN COLÁGENO (BIOMARCADORES)
• Fragmentos de agregacan—VIDIPEN y NITEGEN
• Fragmentos de colágeno TII• Excreción urinaria de
puentes cruzados de hidroxilisilpridinolina
• – Propéptido Carboxiterminal
• MAB´s • Anabólicos• Catabólicos
PROTEOGLICANOS
Journal of Histochemistry & Cytochemistry 60(12) 885–897
PROTEOGLICANOS
Son macromoléculas compuestas que están constituidas por un filamento proteico central (core protein) al cual se unen, por medio
de enlaces covalentes, una serie de GAGs y oligosacáridos
ESTRUCTURA GLUCOSAMINOGLICANOS
ESTRUCTURA GLUCOSAMINOGLICANOS
• Los GAG atraen fuertemente al agua debido a su carga negativa generada en los enlaces sulfuro y carboxilo.
• El Ac. Hialurónico no es sintetizado por las células del tejido conectivo. Es un polímero lineal no sulfatado que contiene un gran número de unidades disacáridas (N-acetilglucosamina) + Ac Glucurónico, unidas por enlaces de tipo 1-3, B-O
• Clasificación de GAG
ACIDO HIALURONICO
‣ Peso molecular 2000 kDa
‣ Se sintetiza a partir de la D-glucosa en los condrocitos, celulas sinoviales, (no tiene core protein)
‣ Es el único GAG no sulfatado ni unido a proteínas por enlaces covalentes (no pertenece a la familiar de PGs)
‣ Interactúa por medio de enlaces no covalentes con lecticanos y glicoproteínas. integrinas, moléculas de adhesión (No pasa por Golgi)
‣ Alto contenido en líquido sinovial
‣ En el agua forma una densa red de moléculas, estabilizadas por puentes de OH que oponen fuerza al desplazamiento (VISCOCIDAD)
‣ Como molécula constitutiva proporciona elasticidad y turgencia.
Proteoglicanos
Glipicanos
1 al 6
Syndecanos
1 al 4
LecticanosAggrecan*
Versican 0-3NeurocanBrevican
SLRPsDecorin*Biglycan
FibromodulinLumican
KeratocanMimecan
OtrosTrombomodulin
CD44 (19 isoformas)NG2/CSPG4
Cadena invarianteNeuroglycan-C
Colágeno tipo XVIIIPerlecan
AgrinBetaglycan
Colágeno tipo IX
John R. Couchman and Csilla A. Pataki; An Introduction to Proteoglycans and Their Localization; J Histochem Cytochem 2012 60: 885
HS
HS, CS, DS
CS, KS*
CS,DS,KS
VARIABLE
John R. Couchman and Csilla A. Pataki; An Introduction to Proteoglycans and Their Localization; J Histochem Cytochem 2012 60: 885
John R. Couchman and Csilla A. Pataki; An Introduction to Proteoglycans and Their Localization; J Histochem Cytochem 2012 60: 885
¿DÓNDE SE LOCALIZAN?
• Técnicas de inmunohistoquímica
• Dificultades técnicas significativas
• Ac. Con especificidad limitada
• Ac. Heparan, Dermatán, Condroitin-S pero no vs heparán sulfato.
• Western-Blot
Proteoglycan sequence; Mol Biosyst. 2012 June ; 8(6): 1613–1625
¿DISTRIBUCIÓN?
Proteoglycan sequence; Mol Biosyst. 2012 June ; 8(6): 1613–1625
• Tejido conectivo: Decorina
• Cartílagos: Agrecano
• Membranas basales: Agrina, Perlecano, Colágeno tipo XVIII
• Transmembrana
• Eritrocitos sin PGs
• CD44, Syndecanos y Glipicanos pueden ser hibridos.
• Localización nuclear
FUNCIONES
Desarrollo• Heparán sulfato es
indispensable para la vida multicelular
• FGRF, Células tallo.• Receptores de mitógenos• Papel el progresión tumoral
(MM)
John R. Couchman and Csilla A. Pataki; An Introduction to Proteoglycans and Their Localization; J Histochem Cytochem 2012 60: 885
FUNCIONES
Arquitectura tisular
John R. Couchman and Csilla A. Pataki; An Introduction to Proteoglycans and Their Localization; J Histochem Cytochem 2012 60: 885
Hochberg: rheumatology, 5th ed. - 2010 – mosby CHA PTER8●T hearti cula r cartilage THESCIEN T IFI CBA SISOFRHEUMATIC DISEASE the articular cartilage
FUNCIONES
Regulación inmune
John R. Couchman and Csilla A. Pataki; An Introduction to Proteoglycans and Their Localization; J Histochem Cytochem 2012 60: 885
FUNCIONES
• Básicas
• Desarrollo• Heparán sulfato es indispensable
para la vida multicelular• FGRF, Células tallo.• Receptores de mitógenos• Papel el progresión tumoral (MM)
• Arquitectura tisular
• Regulación inmune: Hialuronano.
• Papel en Enfermedad• N-Sulfatación: NDST 1 y 2, • 6-O-Sulfatación: 5′ epimerasa or
2-O-sulfotransferasa
• Enfermedad
• Glipicanos: • (3)Síndrome Simpson-Golabi-
Behmel.• (5) Sx. Nefrótico adquirido.• (6) Omodisplasia autosómica
recesiva.
• Perlecanos• Deleción: Fatal• Mutaciones: Displasia
disegmentaria tipo Silverman-Handmaker
• Schwartz-Jampel
• Lecticanos• Osteocondritis dissecans• Neurocano: Bipolar• Brevicano: AlzHeimer
• Enzimas modificadoras de Heparán sulfato
John R. Couchman and Csilla A. Pataki; An Introduction to Proteoglycans and Their Localization; J Histochem Cytochem 2012 60: 885
DEGRADACIÓN
• Múltiples vías lisosomales en vías de investigación.
• Enfermedades por almacenamiento: Ausencia de enzimas específicas para la hidrólisis de Glucosaminoglicanos.
John R. Couchman and Csilla A. Pataki; An Introduction to Proteoglycans and Their Localization; J Histochem Cytochem 2012 60: 885
PUNTOS A RECORDAR