Matrice Extracellulare e infiammazione

Matrice extracellulare: cos'è e perché è importante

La matrice extracellulare è la grande dimenticata nell’ambito della composizione corporea ma riveste un ruolo centrale in gran parte dei processi metabolici tra l’ambiente intra ed extracellulare. Le cellule non sono le uniche costituenti dei tessuti perché si trovano “immerse” in questa matrice che riempie lo spazio tra le cellule mantenendo forma e funzione del tessuto che compone. Oltre alla funzione di sostegno, la matrice extracellulare è coinvolta nei processi di comunicazione, proliferazione e sviluppo dei tessuti con cui viene a contatto. È una struttura molto complessa costituita da più componenti:
 
  • Proteine strutturali: come l’elastina, la laminina e soprattutto il collagene con cui viene definito un insieme di proteine che formano fibre extracellulari praticamente in ogni tessuto, differenziandosi in base alle necessità funzionali. Ad esempio nei tendini le fibre di collagene sono spesse e raggruppate in fasci in modo da fornire resistenza alla trazione mentre nelle ossa si aggrega al calcio per conferire solidità strutturale.

 

  • Proteoglicani: le proteine strutturali della matrice sono immerse in un gel formato da proteoglicani e GAG. I proteoglicani sono grosse molecole che si legano bene all’acqua e regolano il trasporto di acqua e elettroliti consentendo gli scambi con le cellule confinanti. Il reticolo che ne risulta funziona anche da filtro che facilita il passaggio di alcune sostanze e impedisce il passaggio di altre. Svolgono anche funzioni strutturali, conferendo rigidità e stabilità al tessuto che compongono motivo per cui sono abbondanti nelle cartilagini articolari o nei dischi intervertebrali

 

  • Glicosaminoglicani (GAG): di cui l’acido ialuronico è il più diffuso. La loro funzione è quella di legarsi all’acqua, giocando un ruolo importante nel regolare la viscosità e la permeabilità della matrice extracellulare, impedendo la diffusione di batteri o altre sostanze in caso di infiammazione localizzata. Costituiscono la cartilagine ialina e il liquido sinoviale dove svolgono un’azione lubrificante

 

  • Proteine specializzate: tra cui la fibronectina, la condronectina e l’osteonectina (con funzione di sostegno e di aggregazione) e l’elastina, che conferisce elasticità in tessuti come le arterie o i legamenti che subiscono continuamente distensioni e contrazioni.

 

Ricapitolando, la Matrice Extracellulare è principalmente composta da acqua, proteine e altre sostanze e la si ritrova in quasi tutti i tessuti corporei. L’importanza della matrice sta proprio nel suo essere ubiquitaria componendo, o essendo a contatto, con ogni tessuto dell’organismo. L’osso, il sistema nervoso, i muscoli o il sangue sono tessuti diversi formati da cellule e matrice extracellulare che avrà una struttura più o meno fluida a seconda della funzione da assolvere.
L'immagine qui sotto riassume i rapporti tra le cellule e le varie componenti della Matrice di alcuni tessuti corporei.

Stress, matrice extracellulare e infiammazione cronica

La matrice extracellulare risulta quindi essere particolarmente abbondante nell’organismo umano dove, in fisiologia, costituisce il 15%-20% del peso corporeo.
 
Subisce un continuo rimodellamento che avviene sempre, sia in salute che in malattia, e ha un andamento circadiano che segue il ritmo del cortisolo. In particolare nella prima parte della giornata (indicativamente tra le 03:00 e le 15:00),abbiamo un picco del cortisolo e del Sistema Ortosimpatico che comportano una degradazione della matrice extracellulare che viene definita in “stato di sol”, mentre nella seconda parte della giornata (tra le 15:00 e le 03:00 circa) avremo la abbassamento del cortisolo, un aumento del Sistema Parasimpatico e una fase di ricostruzione della matrice, definita in “stato di gel”.
 
Come saprete, l’organismo umano ha una circadianità dettata dalla luce solare e dagli assi dello stress (cortisolo e Sistema Ortosimpatico) che permettono un rimodellamento funzionale delle strutture corporee, matrice extracellulare compresa. Per mantenere la corretta funzionalità dei tessuti, è fondamentale che i processi di degradazione (catabolismo) e ricostruzione (anabolismo) della matrice siano bilanciati. Infatti se prevale il catabolismo si genererà atrofia dei tessuti, mentre un eccessivo anabolismo porterà a tessuti rigidi e fibrotici causando una perdita di funzionalità.
 

Matrice e infiammazione: un rapporto difficile

Il rapporto tra matrice extracellulare e infiammazione sta proprio qui, in questo equilibrio tra catabolismo e anabolismo che può rompersi a causa di stress di vario tipo come infezioni virali o batteriche, fumo, cattiva alimentazione, un’insufficienza del sistema linfatico o l’uso prolungato di farmaci. In queste condizioni, l’organismo attiva uno stato infiammatorio per accelerare lo smaltimento di sostanze il cui accumulo può diventare dannoso.

Se questo stato infiammatorio si protrae nel tempo si parla di infiammazione cronica, una condizione in cui la quantità di cataboliti prodotti è superiore alla capacità di smaltimento. In particolare si è visto che stati infiammatori e l’attivazione cronica degli assi dello stress portano all’attivazione delle MetalloProteinasi, una famiglia di enzimi che hanno il ruolo di metabolizzare le proteine della matrice per liberare spazio. Questi spazi diventano utili per l’infiltrazione di cellule che riparano i tessuti danneggiati (come i leucociti),ma possono anche essere occupati dai cataboliti, provocando un aumento della matrice stessa. Siccome tra le proteine della matrice c’è anche il collagene che abbiamo visto essere centrale per l’integrità di tendini e articolazioni, salta all’occhio quanto la circadianità organica sia fondamentale anche nella prevenzione degli infortuni oltre che per il benessere in generale.
 
Altro ruolo importante nella degradazione della matrice è quello dei R.O.S. (Reacting Oxygen Species) o radicali liberi che attraverso vari meccanismi favoriscono la distruzione e impediscono la rigenerazione delle proteine della matrice e quindi dei tessuti. Abbiamo già accennato alla centralità della matrice extracellulare come crocevia di scambi metabolici tra le cellule.
 
Per quanto appena esposto, risulta chiaro che in condizioni di stress cronico e di circadianità alterata vengano compromessi gli scambi e la comunicazione intercellulare che può ripercuotersi su tutto l’organismo, in quanto la matrice è a contatto con ogni tessuto, organo e apparato.

Altre funzioni della matrice extracellulare

Come detto, le proteine della matrice sono presenti sottoforma di proteoglicani nelle cartilagini articolari e questo può costituire la base di degenerazioni articolari e fibromialgia per il tessuto connettivo muscolare.
 
La matrice extracellulare contribuisce a formare le muscose respiratorie, gastrointestinali e urogenitali che, essendo la prima barriera immunitaria contro gli agenti esterni, diventano più sensibili e possono causare allergie inalatorie, infezioni genitali o problematiche al tratto digerente.
 
La lamina basale contribuisce a formare il rivestimento interno dei vasi sanguigni. Una sua degradazione può essere alla base della degenerazione dell’epitelio predisponendo a problematiche come l’aterosclerosi. Tra l’altro l’epitelio dei vasi sanguigni produce e rilascia ossido nitrico (NO) che ha effetti vasodilatatori. In condizioni di infiammazione cronica viene inibita la produzione di NO causando vasocostrizione. Per questo motivo è comune trovare soggetti infiammati che hanno difficoltà a riscaldare mani e piedi (fino a quella che è definita sindrome di Raynaud) o la disfunzione erettile direttamente collegata ad un buon funzionamento dell’alternanza di vasocostrizione e vasodilatazione.
 
Infine, in caso di matrice fibrotica, anche tutto il trasporto ormonale e di neurotrasmettitori diventa inefficiente compromettendo lo scambio di informazioni e la risposta ormonale agli stimoli.

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