Extrazelluläre Matrix (EZM)

a) Kollagenfasern

• Bilden die häufigste Faserart im Bindegewebe
• Bestehen aus Tropokollagen, einem Protein aus drei zu einer Tripelhelix gewundenen Peptidketten
• Tropokollagen lagert sich versetzt zu Kollagenfibrillen, diese zu Kollagenfasern und schließlich zu Faserbündeln zusammen
• Sind zugfest und nur minimal dehnbar
• Zeigen elektronenmikroskopisch Querstreifung, bedingt durch die versetzte Tropokollagen-Anordnung
• Entstehen durch Synthese von Prokollagen in Fibroblasten und anschließende Modifikation im Extrazellulärraum

Straffes parallelfaseriges Bindegewebe:

• Wichtige Kollagentypen
  • Typ I: Sehr zugfest, in Knochen, Sehnen, Dentin, straffem und lockerem Bindegewebe
  • Typ II: Im hyalinen und elastischen Knorpel
  • Typ III: Bildet retikuläre Fasern (lymphatische Organe, Lamina fibroreticularis, Gefäßwand)
  • Typ IV: Bestandteil der Basallamina (v.a. Lamina densa)
  • Typ VI: Perizelluläres Kollagen, vermittelt Zell-Matrix-Verbindungen; Defekte führen u. a. zu Muskeldystrophien
  • Typ VII: Bildet Ankerfibrillen, die Basallamina mit dem darunterliegenden Bindegewebe verbinden
  • Typ XVII: Transmembran-Kollagen der Hemidesmosomen (wichtiger Bestandteil der Dermal-Epidermalen Verbindung, kein fibrilläres Kollagen)
  • Typ XI: fibrillär, Bestandteil des Knorpels

b) Retikuläre Fasern

• Bestehen aus Kollagen Typ III und verschiedenen Glykosaminoglykanen
• Bilden das feines, netzartiges Gerüst in retikulärem Bindegewebe, z. B. in lymphatischen Organen
• Durchmesser unter 1 μm, bestehen aus feinen Mikrofibrillen mit ca. 45 nm (dünnste Faser)
• Besitzen die typische Querstreifung und sind zugfest bei begrenzter Dehnbarkeit
• Ermöglichen Durchtritt von Immun- und Blutzellen

Retikuläres Bindegewebe:

c) Elastische Fasern

• Bestehen aus einem zentralen Kern aus Elastin, umgeben von Mikrofibrillen (v. a. Fibrillin)
• Stark dehnbar, kehren danach wieder in den Ursprungszustand zurück
• Durchmesser meist etwa 2 μm, häufig verzweigt
• Bilden entweder Netze, Membranen oder faserige Bündel
• Entstehung durch Sekretion von Tropoelastin und Fibrillin durch Fibroblasten, anschließende Vernetzung im Extrazellulärraum
• Vorkommen elastischer Fasern
  • In elastischem Knorpel
  • In der Wand großer herznaher Arterien
  • In elastischen Bändern (z. B. Ligamentum flavum)
  • In der Lunge

Milchdrüse – Elastische Fasern:

Vergleich der Fasertypen der EZM:

• Allgemeine Merkmale
  • Ungeformter Bestandteil der extrazellulären Matrix
  • Füllt die Zwischenräume zwischen Zellen und Fasern
  • Stark hydratisiert, erscheint in Routinefärbungen (z. B. HE-Färbung) oft leer
  • Enthält eine heterogene Mischung löslicher Moleküle
• Glykosaminoglykane (GAGs)
  • Lange, unverzweigte Polysaccharide aus wiederholten Disacchariden
  • Stark negativ geladen → binden Wasser und Kationen
  • Wichtige Vertreter:
    • Hyaluronsäure (als einziges GAG nicht sulfatiert, frei in der Matrix, bildet Aggregate mit Proteoglykanen)
    • Chondroitinsulfat, Dermatansulfat, Keratansulfat, Heparansulfat
    • Heparin (vor allem in Mastzellen gespeichert, antikoagulatorisch) 
• Proteoglykane
  • Bestehen aus einem Core-Protein, an das mehrere GAG-Ketten (außer Hyaluronsäure) kovalent gebunden sind
  • Hyaluronsäure bildet selbst kein Proteoglykan, verknüpft aber über Verbindungsproteine, die sich nicht-kovalent anlagern, große Proteoglykan- Aggregate (z. B. Aggrecan im Knorpel)
  • Funktion: Wasserspeicherung, Dämpfungs- und Stützfunktion, Bindung von Signalmolekülen
  • Wichtige Vertreter:
    • Aggrecan (Knorpel, Chondroitinsulfat-reich, bildet große Aggregate)
    • Decorin (unterstützt die Bildung und Reifung der Kollagentypen I, II und III)
    • Perlecan (Basallamina, Heparansulfat-Proteoglykan, bindet Laminin und Kollagen IV)

 Merke

• Proteoglykane = wenig Protein, viel Zucker
• Glykoproteine = wenig Zucker, viel Protein

• Glykoproteine
  • Aufbau: Proteine mit kurzen, verzweigten Oligosaccharidketten, die meist kovalent gebunden sind (geringer Zuckeranteil im Vergleich zu Proteoglykanen)
  • Funktion: Multifunktionale Adhäsionsproteine der extrazellulären Matrix, die Zellen mit der EZM verknüpfen und Signalwege regulieren
  • Wichtige Vertreter:
    • Fibronectin → Zelladhäsion, Kollagenbindung, Wundheilung
    • Laminine → zentraler Bestandteil der Basallamina