Hoofdstuk 20: Cellulaire gemeenschappen:
weefsels, stamcellen en kanker
1 DE EXTRACELLULAIRE MATRIX EN BINDWEEFSELS
1.1 DIERLIJKE BINDWEEFSELVARIANTEN BESTAAN GROTENDEELS UIT EXTRACELLULAIRE MATRIX
Weefselleer = cellen in meercellige organismen werken samen in weefsels
Cel contacten met extracellulaire matrix:
- houdt cellen samen
- biedt sterkte, steun en beweeglijkheid
Ook directe cel-cel contacten → elke cel heeft eigen
cytoskelet + verbindende eiwitten
celjuncties dragen krachten over van het
cytoskelet van één cel naar de volgende of naar de
extracellulaire matrix
1.1.1 De vier belangrijke soorten weefsels bij dieren
1. bindweefsel
2. epitheelweefsel
3. zenuwweefsel (H12)
4. spierweefsel (H17)
• Bindweefsels bezitten een goed ontwikkelde extracellulaire matrix
o taai en buigzaam: pees
o hard en dens: bot
o meegevend en elastisch: kraakbeen
o zacht en transparant: gelstructuur in het oog
• Eigenschappen ven de extracellulaire matrix hangen af van
o het type en hoeveelheid collageen
o andere moleculen die tussen collageen zijn geweven
o afhankelijk van welke stoffen, in welke combinaties en in welke hoeveelheden, krijg je andere types van
extracellulaire matrix die andere eigenschappen vertonen
1.1.2 Dierlijke bindweefselvarianten bestaan grotendeels uit extracellulaire matrix
= grondsubstantie + vezels
BOTTEN
• Systeem van Havers
o osteoblasten: bouwen de extracellulaire matrix op
o osteocyten: osteoblasten die vastzitten in de matrix
o osteoclasten: gaan EM afbreken om ze te hernieuwen
• trekweerstand (collageen) + drukweerstand (calciumfosfaat)
1
,1.2 COLLAGEENVEZELS GEORGANISEERD IN BUNDELS BIEDEN TREKSTERKTE
Collageen zijn heel grote extracellulaire eiwitvezels die terug te vinden zijn in de extracellulaire matrix. Doordat de
vezels zo groot zijn, kan collageen niet zomaar worden opgebouwd in de cel.
Een enkele collageen streng is een heel lange eiwitketen. Typisch is
dat er 3 van de enkele strengen door elkaar geweven worden
waardoor een collageen molecule wordt opgebouwd.
Eén triplet is de basisbouwsteen voor een collageenvezel. Door het
samenvoegen van meerdere tripletten ontstaat er een dikke
collageenvezel.
In de huid liggen de collageenvezels op een gestructureerde manier
in 2 richtingen:
- in de lengte
- dwars; loodrecht op de andere vezels
Q: ‘Hoe komt het dat de collageenvezels worden opgebouwd in de extracellulaire
matrix, hoe kan de cel dit regelen ondanks dat ze kleiner is dan de vezels?’
De cel maak een voorloper van het collageen: procollageen dat al in tripletten
geweven wordt (groen)
De eindstukken (rood) verhinderen dat er nieuwe collageen moleculen aan elkaar
kunnen koppelen.
De procollageen keten kom in de secretorische vesikkels terecht en wordt zo in de
extracellulaire matrix terecht.
In de EM worden de eindstandige stukjes afgebroken door procollageen peptidase.
Na afbraak blijven de collageen moleculen over die zichzelf gaan opbouwen tot veel
grotere collageen vezels.
1.2.1 Fibroblasten produceren extracellulaire matrix en collageenvezels
Fibroblast = collageenproducerende cel in de huid, pezen en veel andere soorten bindweefsel
Osteoblast = collageenproducerende cel in het bot
→ meer gespecialiseerde vorm van fibroblasten
1.2.2 Enkele eigenschappen van collageen
• Meest voorkomende eiwit in zoogdieren: 25% van totale massa
• In huid, been, bot, pezen, …
• 20 genen coderen voor collageen
• 5 types (I-V)
• Collageen eiwitketens bestaat uit herhalingen van Gly-Pro-X of Gly-X-Hyp
o Collageen bevat veel glycine residues (1/3)
▪ kleinste aminozuur: past binnen in de kabel
• bevat geen zijketens → collageenketens kunnen dicht genoeg tegen elkaar klusteren
▪ helpt de vorming van een drie-strengige helix
▪ één enkel glycine mutatie in collageen kan lethaal zijn
2
, o Collageen bevat veel proline of hydroxyproline (1/6) (en hydroxyllysine)
▪ belangrijk om collageen moleculen samen te binden
▪ hydroxylering vergt moleculaire zuurstof (O2) en vitamine C (reductiemiddel)
▪ tekort aan vitamine C leidt tot bindweefselproblemen: scheurbuik
1.2.3 Collageen wordt door de fibroblasten al een precursor gesecreteerd (procollageen) en nadien extracellulair
omgezet in collageen door procollageen peptidase
Hyperextensie huid door:
• fout in collageen crosslinking
o lathyrisme wordt veroorzaakt door toxine van Lathyrus odoratus zaden
▪ verzwakte benen
▪ BAPN inhibeert lysyl-oxidase wat belangrijk is voor kruisverbinding collageen
• afwezigheid van procollageen peptidase
1.3 CELLEN ORGANISEREN HET COLLAGEEN DAT WORDT GESECRETEERD
Collageenvezels in de huid vertonen soms “triplexhout” organisatie.
Huid: ‘geweven’ collageenvezels in alternerende richtingen
• parallelle bundels in pezen langs belangrijke trek-as
• biedt treksterkte in verschillende richtingen
Herinner: treksterkte
• intracellulair: intermediaire filamenten
• extracellulair: collageen
• combinatie van intra- en extracellulaire filamenten bepaalt de totale
stevigheid van het weefsel en hoeveel trekweerstand het kan
opvangen
1.4 INTEGRINES VERBINDEN DE MATRIX BUITEN EEN CEL MET HET CYTOSKELET BINNEN DE CEL
Integrines = dimere receptor eiwitten die zich in het plasmamembraan bevinden en belangrijk zijn bij het
vasthechten van cellen op de extracellulaire matrix
Aan de extracellulaire zijden werken ze samen met
fibronectine. Hierop zitten bindingsplaatsen voor
collageen en integrine
→ schakelmolecule om collageen en meer integrine
vast te houden
Aan de intracellulaire zijden werken ze samen met
adaptor eiwitten die gaan vasthechten op actine
filamenten van het cytoskelet.
• Verankering van integrines in het PM aan de extracellulaire matrix en het cytoskelet
o vermijdt het uittrekken van integrines uit het PM
o transmissie signaal van extra → intracellulair
• Integrines worden gefosforyleerd tijdens de mitose door Cdks (H18)
• Belangrijk bij het kruipen/bewegen van cellen
3
weefsels, stamcellen en kanker
1 DE EXTRACELLULAIRE MATRIX EN BINDWEEFSELS
1.1 DIERLIJKE BINDWEEFSELVARIANTEN BESTAAN GROTENDEELS UIT EXTRACELLULAIRE MATRIX
Weefselleer = cellen in meercellige organismen werken samen in weefsels
Cel contacten met extracellulaire matrix:
- houdt cellen samen
- biedt sterkte, steun en beweeglijkheid
Ook directe cel-cel contacten → elke cel heeft eigen
cytoskelet + verbindende eiwitten
celjuncties dragen krachten over van het
cytoskelet van één cel naar de volgende of naar de
extracellulaire matrix
1.1.1 De vier belangrijke soorten weefsels bij dieren
1. bindweefsel
2. epitheelweefsel
3. zenuwweefsel (H12)
4. spierweefsel (H17)
• Bindweefsels bezitten een goed ontwikkelde extracellulaire matrix
o taai en buigzaam: pees
o hard en dens: bot
o meegevend en elastisch: kraakbeen
o zacht en transparant: gelstructuur in het oog
• Eigenschappen ven de extracellulaire matrix hangen af van
o het type en hoeveelheid collageen
o andere moleculen die tussen collageen zijn geweven
o afhankelijk van welke stoffen, in welke combinaties en in welke hoeveelheden, krijg je andere types van
extracellulaire matrix die andere eigenschappen vertonen
1.1.2 Dierlijke bindweefselvarianten bestaan grotendeels uit extracellulaire matrix
= grondsubstantie + vezels
BOTTEN
• Systeem van Havers
o osteoblasten: bouwen de extracellulaire matrix op
o osteocyten: osteoblasten die vastzitten in de matrix
o osteoclasten: gaan EM afbreken om ze te hernieuwen
• trekweerstand (collageen) + drukweerstand (calciumfosfaat)
1
,1.2 COLLAGEENVEZELS GEORGANISEERD IN BUNDELS BIEDEN TREKSTERKTE
Collageen zijn heel grote extracellulaire eiwitvezels die terug te vinden zijn in de extracellulaire matrix. Doordat de
vezels zo groot zijn, kan collageen niet zomaar worden opgebouwd in de cel.
Een enkele collageen streng is een heel lange eiwitketen. Typisch is
dat er 3 van de enkele strengen door elkaar geweven worden
waardoor een collageen molecule wordt opgebouwd.
Eén triplet is de basisbouwsteen voor een collageenvezel. Door het
samenvoegen van meerdere tripletten ontstaat er een dikke
collageenvezel.
In de huid liggen de collageenvezels op een gestructureerde manier
in 2 richtingen:
- in de lengte
- dwars; loodrecht op de andere vezels
Q: ‘Hoe komt het dat de collageenvezels worden opgebouwd in de extracellulaire
matrix, hoe kan de cel dit regelen ondanks dat ze kleiner is dan de vezels?’
De cel maak een voorloper van het collageen: procollageen dat al in tripletten
geweven wordt (groen)
De eindstukken (rood) verhinderen dat er nieuwe collageen moleculen aan elkaar
kunnen koppelen.
De procollageen keten kom in de secretorische vesikkels terecht en wordt zo in de
extracellulaire matrix terecht.
In de EM worden de eindstandige stukjes afgebroken door procollageen peptidase.
Na afbraak blijven de collageen moleculen over die zichzelf gaan opbouwen tot veel
grotere collageen vezels.
1.2.1 Fibroblasten produceren extracellulaire matrix en collageenvezels
Fibroblast = collageenproducerende cel in de huid, pezen en veel andere soorten bindweefsel
Osteoblast = collageenproducerende cel in het bot
→ meer gespecialiseerde vorm van fibroblasten
1.2.2 Enkele eigenschappen van collageen
• Meest voorkomende eiwit in zoogdieren: 25% van totale massa
• In huid, been, bot, pezen, …
• 20 genen coderen voor collageen
• 5 types (I-V)
• Collageen eiwitketens bestaat uit herhalingen van Gly-Pro-X of Gly-X-Hyp
o Collageen bevat veel glycine residues (1/3)
▪ kleinste aminozuur: past binnen in de kabel
• bevat geen zijketens → collageenketens kunnen dicht genoeg tegen elkaar klusteren
▪ helpt de vorming van een drie-strengige helix
▪ één enkel glycine mutatie in collageen kan lethaal zijn
2
, o Collageen bevat veel proline of hydroxyproline (1/6) (en hydroxyllysine)
▪ belangrijk om collageen moleculen samen te binden
▪ hydroxylering vergt moleculaire zuurstof (O2) en vitamine C (reductiemiddel)
▪ tekort aan vitamine C leidt tot bindweefselproblemen: scheurbuik
1.2.3 Collageen wordt door de fibroblasten al een precursor gesecreteerd (procollageen) en nadien extracellulair
omgezet in collageen door procollageen peptidase
Hyperextensie huid door:
• fout in collageen crosslinking
o lathyrisme wordt veroorzaakt door toxine van Lathyrus odoratus zaden
▪ verzwakte benen
▪ BAPN inhibeert lysyl-oxidase wat belangrijk is voor kruisverbinding collageen
• afwezigheid van procollageen peptidase
1.3 CELLEN ORGANISEREN HET COLLAGEEN DAT WORDT GESECRETEERD
Collageenvezels in de huid vertonen soms “triplexhout” organisatie.
Huid: ‘geweven’ collageenvezels in alternerende richtingen
• parallelle bundels in pezen langs belangrijke trek-as
• biedt treksterkte in verschillende richtingen
Herinner: treksterkte
• intracellulair: intermediaire filamenten
• extracellulair: collageen
• combinatie van intra- en extracellulaire filamenten bepaalt de totale
stevigheid van het weefsel en hoeveel trekweerstand het kan
opvangen
1.4 INTEGRINES VERBINDEN DE MATRIX BUITEN EEN CEL MET HET CYTOSKELET BINNEN DE CEL
Integrines = dimere receptor eiwitten die zich in het plasmamembraan bevinden en belangrijk zijn bij het
vasthechten van cellen op de extracellulaire matrix
Aan de extracellulaire zijden werken ze samen met
fibronectine. Hierop zitten bindingsplaatsen voor
collageen en integrine
→ schakelmolecule om collageen en meer integrine
vast te houden
Aan de intracellulaire zijden werken ze samen met
adaptor eiwitten die gaan vasthechten op actine
filamenten van het cytoskelet.
• Verankering van integrines in het PM aan de extracellulaire matrix en het cytoskelet
o vermijdt het uittrekken van integrines uit het PM
o transmissie signaal van extra → intracellulair
• Integrines worden gefosforyleerd tijdens de mitose door Cdks (H18)
• Belangrijk bij het kruipen/bewegen van cellen
3
