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Los fibroblastos sintetizan y secretan
el procolágeno, molécula de mayor tamaño que
el colágeno, la cual presenta en ambos extremos una porción
no helicoidal.
Los pasos intracelulares (Fig.1) en el proceso de sintesis de esta
molécula impican las siguientes etapas:
- producción del mRNA correspondiente al tipo o tipos de
cadenas a que se requiera, de acuerdo
tipo de colágeno que se va a secretar
- sintesis en ribosomas unidos a membrana e introducción
hacia el lumen de cisternas del ergastoplasma de cada cadena pro-a,
los cuales además del peptido señal contienen una
serie de aminoácidos adicionales llamados propéptidos.
- En el lumen del ergastoplasma residuos precisos de prolina y
lisina son hidroxilados, formando hidroprolinas e hidroxilisinas.
Este paso requiere de la presencia de vitamina C. (en el escorbuto,
no ocurre la hidroxilación delas prolinas y las cadenas
pro-a defectuosas no pueden formas
las triple helix y se degradan inmediatamente).
- Algunas de las hidroxilisinas son luego glicosiladas
- tres cadenas pro-a hidroxiladas y
glicosiladas se acoplan entre sí inicialmente por los propetidos
y forman las moléculas de procolágeno: estructuras
helicoidal triple estabilizada por puentes de hidrógeno,
cuyo extremos son más globosos por la presencia de los
propéptidos. Estas moléculas se acumulan en el aparato
de Golgi y son transportadas en gránulos de secreción
hacia la superficie celular liberándose por exocitosis
hacia el extracelular.
Para que se formen las fibrillas de colágeno a partir de
las moléculas de procolágeno secretadas se requiren
varios pasos (Fig. 2), que dependen de la presencia de enzimas específicas
sintetizadas y secretadas por los fibroblastos en el espacio extracelular,
que ocupa profundas invaginaciones en la supeficie de los fibroblastos.
Las etapas principales son:
- remoción de los propéptidos de las moléculas
de procolágeno por acción las procolágeno-peptidasas,
eliminándose así los extremos globosos y quedando
la molécula de colágeno, de menor peso molecular
(Fig. 2)
- las moléculas de colágeno son menos solubles y
tienden a asociarse entre sí por interacciones entre las
caras laterales de moléculas vecinas, que se disponen paralelas
entre sí pero desplazadas en aproximadamente un quinto
de su longitud. Esta interacción entre moléculas
de colágeno se estabiliza por la formación de enlaces
covalentes entre los residuos de lisina de las moléculas
vecinas, en una reacción compleja que require de la enzima
lisil-oxidasa (Figs. 2 y 3)
La resistencia a la tracción de las fibrillas colágenas
va a depender del número de enlaces covalentes que existan
entre las moléculas paralelas de colágeno. Si se
inhibe a la enzima lisil-oxidasa la resistencia a la tracción
de la fibrillas disminuye drásicamente y ocurren alteraciones
graves en la estructura de los tejido conjuntivos.
- como consecuencia de la polimerización del colágeno
quedan a espacios, a largo de la fibrilla en formación,
entre los extremos carboxi- y amino- terminales de las sucesivas
moléculas de colágeno, Al observar las fibrillas
al microscopio electrónico luego de usar tinción
negativa (paso 11), se dmuestra la penetración del colorante
en los sitios huecos de la fibrilla, que aparecen como un bandeo
denso a los electrones (negro) mientras que los sitios de total
superposición de las moleculas adyacentes no permiten la
pentración del colorante y aparecen como un bandeo poco
densos a los electrones (blanco). (Fig.4)
- la forma en que se van a organizar las fibrillas colágenas
en el extracelular depende tambien de los fibroblastos, ya que
estos pueden expresar además otros tipos de colágenos
como el colágeno XII (a1(XII)3) el cuál no forma fibrillas
sino que se asocia lateralmente en forma periódica a la
superficie de las fibrillas de colágeno I y contribuye
a asociarlas entre sí formando manojos paralelos de fibrillas
, y las asocia también a otros elementos de la matrix extracelular.
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