CellECMinteraktioner

Cell-ECM-interaktioner är processer där celler binder till och känner av den extracellulära matrixen (ECM). ECM utgör en strukturell ram och en källa till biokemiska signaler och erbjuder mekaniska egenskaper som påverkar cellens beteende och utveckling. Interaktionerna är dynamiska och sker i två riktningar mellan cellen och dess omgivning.

ECM består av komponenter som kollagen, laminin, fibronectin och proteoglykaner, samt specialiserade strukturer som basalmembran. ECM:s sammansättning och organisation varierar mellan vävnader och förändras vid utveckling, vävnadsreparation och vid sjukdom. Celler deltar i ECM-remodellering genom att producera och bryta ned matrixen.

De primära cellreceptorerna för ECM är integrinerna, som länkar ECM till cellens cytoskelett via fokala adhesionskomplex. Adaptorproteiner som talin och vinculin samordnar signalering och mekanisk koppling. Aktiviteten leder till vidare signalvägar, exempelvis FAK/Src, PI3K/Akt och MAPK, samt reglering av cytoskelett och genuttryck via Rho-familjens GTPaser.

Mekanotransduktion beskriver hur celler uppfattar och svarar på ECMs mekaniska egenskaper, som stivhet och viskoelasticitet. Ökad matrix-styvhet kan påverka cellcykel, differentialiering och migration. Signaler från adhesionskomplexen påverkar intracellulära kaskader och kan reglera transkriptionsfaktorer som YAP/TAZ.

Interaktionerna spelar en central roll i utveckling och vävnadshomeostas. De styr cellrörelser, proliferation och differentiering under embryonal utveckling och i vävnaders dagliga underhåll. Vid vävnadsskada samverkar ECM-nivåer och celler för helande och återuppbyggnad.

Remodellering och sjukdom är viktiga aspekter. Celler producerar och bryter ned ECM genom metalloproteinaser (MMPs) och deras hämmare TIMPs. Dysreglerad ECM-remodellering är involverad i fibros och cancerinvasion, där förändrad ECM-struktur och ökad stivhet driver aggressivitet.

Forskning och metoder använder två- och tres dimensionella system, inklusive kollagen-geler och decellulerade matrices. Tekniker som traction force microscopy och avbildning av fokala adhesionskomplex används för att analysera cell-ECM-interaktioner och mekanotransduktion.