Extracelluláris mátrix, proteázok és a fizikai edzés

Közzététel: 2019. május 5.

Extracellular matrix, proteases and physical exercise
Frank Suhr (Exercise Physiology Research Group Leuven; frank.suhr@kleuven.be) Dtsch Ztschr Sportmedizine 2019, 70, No 4:97-104.

A szövetek funkciója az alkotó sejteken múlik. Példa az ér, amely endotél és érfali simaizom sejtekből és támasztó funkciójú pericytákból, fibroblastokból áll, de emellett az extracelluláris mátrix (ECM) adja a sejt-specifikuskörnyezetet, és nagyban meghatározza a sejtek működését (Frantz C et: J Cell Sci 2010;123:4195-4200). A proteázok szupercsaládja kontrollálja az ECM remodelinget, tartja fent a szövet-specifikus funkciókat. A fizikai aktivitás az izomzat kontrakcióján át vezet a mozgáshoz és a testmozgás életfunkciókat őrző-javító hatásához, az izomrostok-izmok körül vannak véve ECM-mel, amely nem csak passzív támaszt, alakformálást nyújt az izomnak, hanem a mikrokörnyezetet is jelenti, a biomechanika mellett alapvető biokémiai funkciókat is betölt. Az ECM szövetről- szövetre különbözik, proteoglikánok és fibrózus fehérjék – kollagének, elasztinok, lamininek, fibronektin a fő alkotók. A kollagén-család – eddig 28 tagja ismert – háromszoros helikális felépítésükkel — a hegképződés, a sejttapadás, sejtvándorlás – a szövetgyógyulás alapvető szereplői. Az alaptípusnak tekintett Col1-től különböznek a fibrillum-formáló kollagének, a hálózatot alkotó kollagének, transzmembrán-, horgas fibrillum-, stb. Például a Col15/18 integrál membrán kollagén hiánya súlyos izomgyengeséggel jár. A Col16 az izom szatellita-sejt ágyát adja, hiányában nem képes az izom regenerálódni.

A proteoglikánok glykozilált fehérjék, fehérjét is tartalmaznak kovalens kötésekkel. Kén is van a láncban, így negatívan töltődik a proteoglikán. A szatellita sejtek aktivitását kontrollálják a syndekánok, a perlekánok a szívizom membránok épségét és működését, amellett a fejlődéskorban a vázizom alakulását vigyázzák. Spongyaként megkötnek növekedési faktorokat, így IGF 1-et, a cukor-átjutásban szereplő Glut-4 beilleszkedését segíti a membránba… A korosodással drámai változások következhetnek: kollagén lerakódás az érve, az izomba, például a fiatal szív 5-6 százaléka a kollagén, az idősödéssel ez 12% fölé emelkedik. Emberben a Col1 nő, a Col3 csökken a korral, a szövetek merevedését okozva, ami az izom Young,s modulusának növekedésével – merevséggel – jár.

A proteázok szerepe az ECM-ben a komponensen szétválasztása és remodelingje, biológiailag aktív molekulák felszabadítása. Hét csoportba sorolják a proteázokat: Szerin-, cystein-,treonin-, aspartát-, glutamát-,metallo-proteázok és asparagin-peptid liázok. A metalloproteázok (MMP) az ECM bontás fő szereplői. Stressz (gyulladás, fizikai terhelés, rák) és szövet-helyreállítás – pl. angiogenezis – aktíválja a nagy szubsztrát-specifitású MMP-ket. Központi szerepüket az adja, hogy mindegyik-féle ECM-et képesek bontani. Az MMP 2 és 9 az angiogenezis remodeling folyamatában működnek. A cystein-proteázok – katepszin – inaktív zymogénként termelődnek és a helyszínen aktíválódnak. A Katepszin L az izomfehérje lebontásban, az izom alakformálásában működik közre. A bomlástermékek – kollagének, proteoglikánok – biológiailag aktív töredékek: endostatin, tumstatin, endorepelin stb. Az endostatin félkezi az érképződést, ami a rák esetében fontos; de az eNOS rendszert aktiválja az endotél sejtekben – így angiogén funkciója is lehet. A tumstatin hasonlóan angiostatikus és angiogén is lehet. Az endorepellin gátolja az angiogenezist. A különböző környezetben és kölcsönhatásokban számos funkciót tölthetnek be.

Mit tesz a fizikai aktivitás? A gyorsult vérkeringés az erekre nyíró erőket jelent, amelyet az endotél sejtben fehérje rendszerek (costamerek), fokális adhéziós fehérjék (integrinek alfa és béta alegységgel) érzékelnek. A sejten belüli kötődésük integrin-kinázok, talin. vinculin révén továbbítja az utasítást fehérjeképzésre, sejt proliferációra/differentációra. A vérkeringésbe juthat ezekből kimutatható anyag, pl. a futás során endostatin, korrelálva a VO2-vel, melynek terhelésre emelkedő vérszintje mérséklődik az edzettség javulásával. Az MMP-9 megnő a szövetekben az egyszeri terhelés során, ahogyan a cisztein katepszin proteáz L szintje is. Az endostatin a NO-képződés útján segíti az erek tónusát, átmérőjének változását a terhelés során.

Sok kórfolyamat, betegség az ECM funkcióváltozására vezethető vissza, pl. rákok, myopátiák, cukorbetegség, kardiomyopátiák, de az ismereteink igen hiányosak, olykor ellentmondóak: pl. az idősek edzése csökkentette az endostatin-szintet – ezt azonban a kövérségük is okozhatta. Az inzulin-érzékenységgel – korunk egyik nagy egészségi gondja – lehet kapcsolata a kötőszövet funkcióinak. A krónikus gyulladás fokozza a kollagén-termelést, csökken az MMP aktivitás, az ECM működése megváltozik, felhalmozódhatnak a kötőszövet összetevői. A fizikai aktivitásnak a kötőszövetre tett hatásainak megismerése új távlatokat nyithat. Hatvanöt idézet teszi forrássá a szabadon elérhető közleményt.

Apor Péter dr.




Vissza a Referátumok oldalra


Adatkezelési tájékoztató

Kövessen minket a Facebookon!


Kérjük, adója 1%-ával támogassa társaságunkat!