बाह्यकोशिकीय आधात्री: Difference between revisions

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बाह्यकोशिकीय आधात्री
Extracellular Matrix.png
एपिथेलियम, एंडोथेलियम और संयोजी ऊतक के संबंध में बाह्य आधात्री (बेसमेंट की झिल्ली और अंतरालीय आधात्री) को दर्शाने वाला चित्रण
Details
Identifiers
Latinआधात्री बाह्यकोशिकीय
Acronym(s)ईसीएम
Anatomical terms of microanatomy

जीव विज्ञान में, बाह्यकोशिकीय आधात्री (ईसीएम), [1][2] एक नेटवर्क है जिसमें बाह्य कोशिकीय मैक्रोमोलेक्यूल्स और खनिज सम्मिलित हैं, जैसे कोलेजन, एंजाइम, ग्लाइकोप्रोटीन और हाइड्रॉक्सियापटाइट जो आसपास की कोशिकाओं को संरचनात्मक और जैव रसायन सहायता प्रदान करते हैं।[3][4][5] क्योंकि बहुकोशिकीय जीव विभिन्न बहुकोशिकीय प्रजातियों में स्वतंत्र रूप से विकसित हुए, ईसीएम की संरचना बहुकोशिकीय संरचनाओं के मध्य भिन्न होती है; चूंकि, सेल आसंजन, सेल-टू-सेल संचार और विभेदन ईसीएम के सामान्य कार्य हैं।[6] पशु बाह्यकोशिकीय आधात्री (जीवविज्ञान) में अंतरालीय आधात्री और बेसमेंट झिल्ली सम्मिलित हैं।[7] अंतरालीय आधात्री विभिन्न पशु कोशिकाओं के मध्य उपस्थित होता है (अर्थात, अंतरकोशिकीय स्थानों में)। बहुशर्करा और रेशेदार प्रोटीन के जैल अंतरालीय द्रव को भरते हैं और ईसीएम पर रखे गए तनाव के विरुद्ध संपीड़न बफर के रूप में कार्य करते हैं।[8] इस प्रकार बेसमेंट की झिल्लियाँ ईसीएम की शीट जैसी एकत्र होती हैं जिन पर विभिन्न एपिथेलियल कोशिकाएं आराम करती हैं। जानवरों में प्रत्येक प्रकार के संयोजी ऊतक में प्रकार का ईसीएम होता है: इस प्रकार कोलेजन फाइबर और हड्डी खनिज में हड्डी के ऊतकों का ईसीएम सम्मिलित होता है; रेटिकुलर और ग्राउंड पदार्थ में अस्पष्ट संयोजी ऊतक के ईसीएम सम्मिलित होते हैं; और रक्त प्लाज़्मा रक्त का ईसीएम है।

इस प्रकार प्लांट ईसीएम में अधिक सम्मिश्र सिग्नलिंग अणुओं के अतिरिक्त सेल वाल अवयव, जैसे सेलूलोज़ सम्मिलित हैं।[9] कुछ एकल-कोशिका वाले जीव बहुकोशिकीय बायोफिल्म्स को अपनाते हैं जिसमें कोशिकाएँ मुख्य रूप से बाह्य कोशिकीय बहुलक पदार्थों (ईपीएस) से बने ईसीएम में अंतर्निहित होती हैं।[10]

संरचना

1: माइक्रोफिलामेंट्स 2: फॉस्फोलिपिड बाइलेयर 3: इंटीग्रिन 4: प्रोटीनोग्लाइकेन 5: फाइब्रोनेक्टिन 6: कोलेजन 7: इलास्टिन

इस प्रकार ईसीएम के अवयव निवासी कोशिकाओं द्वारा इंट्रासेल्युलर रूप से निर्मित होते हैं और एक्सोसाइटोसिस के माध्यम से ईसीएम में स्रावित होते हैं।[11] एक बार स्रावित होने के पश्चात्, वह पुनः वर्तमान आधात्री के साथ एकत्रित हो जाते हैं। ईसीएम रेशेदार प्रोटीन और ग्लाइकोसमिनोग्लाइकन (जीएजी) के इंटरलॉकिंग जाल से बना है।

प्रोटियोग्लाइकन

इस प्रकार ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स (जीएजी) कार्बोहाइड्रेट पॉलीमर हैं और अधिकतर प्रोटीयोग्लाइकन बनाने के लिए बाह्य आधात्री प्रोटीन से जुड़े होते हैं (हयालूरोनिक एसिड उल्लेखनीय अपवाद है; नीचे देखें)। इस प्रकार प्रोटीयोग्लाइकेन्स में शुद्ध ऋणात्मक आवेश होता है जो धनात्मक रूप से आवेशित सोडियम आयनों (Na+) को आकर्षित करता है, जो ऑस्मोसिस के माध्यम से जल के अणुओं को आकर्षित करता है, ईसीएम और निवासी कोशिकाओं को हाइड्रेटेड रखता है। प्रोटीनोग्लाइकेन्स ईसीएम के अन्दर विकास कारकों को फंसाने और संग्रहीत करने में भी सहायता कर सकता है।

इस प्रकार बाह्यकोशिकीय आधात्री के अन्दर पाए जाने वाले विभिन्न प्रकार के प्रोटीयोग्लाइकन का वर्णन नीचे किया गया है।

हेपरान सल्फेट

इस प्रकार हेपरान सल्फेट (एचएस) रैखिक पॉलीसेकेराइड है जो सभी जानवरों के ऊतकों में पाया जाता है। यह प्रोटीयोग्लाइकेन (पीजी) के रूप में होता है जिसमें दो या तीन एचएस श्रृंखलाएं कोशिका की सतह या ईसीएम प्रोटीन के निकट जुड़ी होती हैं।[12][13] यह इस रूप में है कि एचएस विभिन्न प्रकार के प्रोटीन लिगैंड से जुड़ता है और विकासात्मक प्रक्रियाओं, एंजियोजिनेसिस , रक्त स्कंदन और ट्यूमर मेटास्टैसिस सहित विभिन्न प्रकार की जैविक गतिविधियों को नियंत्रित करता है।

इस प्रकार बाह्य कोशिकीय आधात्री में, विशेष रूप से बेसमेंट झिल्लियों में, प्रोटीन डोमेन या मल्टी-डोमेन प्रोटीन पेर्लेकैन, एग्रीन और टाइप XVIII कोलेजन मुख्य प्रोटीन हैं जिनसे हेपरान सल्फेट जुड़ा होता है।

कॉन्ड्रोइटिन सल्फेट

कॉन्ड्रोइटिन सल्फेट्स कार्टिलेज, टेंडन , लिगामेंट और महाधमनी की दीवारों की तन्य शक्ति में योगदान करते हैं। उन्हें न्यूरोप्लास्टिकिटी को प्रभावित करने के लिए भी जाना जाता है।[14]

केराटन सल्फेट

इस प्रकार सल्फेट कटिंग में परिवर्तनीय सल्फेट पदार्थ होती है और, विभिन्न अन्य जीएजी के विपरीत, इसमें यूरोनिक एसिड नहीं होता है। वह पशु के कॉर्निया, कार्टिलेज, हड्डियों और सींग (शरीर रचना) में उपस्थित होते हैं।

नॉन-प्रोटियोग्लाइकेन पॉलीसेकेराइड

हाईऐल्युरोनिक एसिड

इस प्रकार हयालूरोनिक एसिड (या हयालूरोनन) पॉलीसेकेराइड है जिसमें डी-ग्लुकुरोनिक एसिड और एन-एसिटाइलग्लुकोसामाइन के वैकल्पिक अवशेष सम्मिलित हैं, और अन्य जीएजी के विपरीत, प्रोटीयोग्लाइकेन के रूप में नहीं पाया जाता है। बाह्यकोशिकीय स्थान में हायल्यूरोनिक एसिड ऊतकों को जल की महत्वपूर्ण मात्रा को अवशोषित करके प्रतिकारक स्फीत (सूजन) बल प्रदान करके संपीड़न का विरोध करने की क्षमता प्रदान करता है। इस प्रकार भार सहने वाले जोड़ों के ईसीएम में हयालूरोनिक एसिड प्रचुर मात्रा में पाया जाता है। यह इंटरस्टिशियल जेल का मुख्य अवयव भी है। हयालूरोनिक एसिड कोशिका झिल्ली की आंतरिक सतह पर पाया जाता है और जैवसंश्लेषण के समय कोशिका से बाहर स्थानांतरित हो जाता है।[15]

इस प्रकार हयालूरोनिक एसिड पर्यावरणीय संकेत के रूप में कार्य करता है जो भ्रूण के विकास, उपचार प्रक्रियाओं, सूजन और फोडा के विकास के समय कोशिका व्यवहार को नियंत्रित करता है। यह विशिष्ट ट्रांसमेम्ब्रेन रिसेप्टर, CD44 के साथ इंटरैक्ट करता है।[16]

प्रोटीन

कोलेजन

इस प्रकार ईसीएम में कोलेजन सबसे प्रचुर मात्रा में प्रोटीन है। सामान्यतः, कोलेजन मानव शरीर में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन है [17][18] और हड्डी आधात्री प्रोटीन पदार्थ का 90% भाग है।[19] कोलेजन ईसीएम में फाइब्रिलर प्रोटीन के रूप में उपस्थित होते हैं और निवासी कोशिकाओं को संरचनात्मक सहायता देते हैं। कोलेजन को प्रीकर्सर (रसायन विज्ञान) रूप (प्रोकोलेजन) में एक्सोसाइटोज किया जाता है, जिसे पश्चात् में बाह्यकोशिकीय संयोजन की अनुमति देने के लिए प्रोकोलेजन प्रोटीज द्वारा विभाजित किया जाता है। इस प्रकार एहलर्स डैनलोस सिंड्रोम, अस्थिजनन अपूर्णता और एपिडर्मोलिसिस बुलोसा जैसे विकार कोलेजन-एन्कोडिंग जीन में आनुवंशिक दोष से जुड़े हुए हैं।[11] इस प्रकार कोलेजन को उनकी संरचना के प्रकार के अनुसार विभिन्न वर्गों में विभाजित किया जा सकता है:

  1. फाइब्रिलर (प्रकार I, II, III, V, XI)
  2. फ़ैसिट (प्रकार IX, XII, XIV)
  3. लघु श्रृंखला (प्रकार VIII, X)
  4. बेसमेंट झिल्ली (प्रकार IV)
  5. अन्य (प्रकार VI, VII, XIII)

इलास्टिन

इस प्रकार इलास्टिन, कोलेजन के विपरीत, ऊतकों को लोच प्रदान करते हैं, जिससे आवश्यक पड़ने पर वह खिंचते हैं और पुनः अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं। यह रक्त वाहिकाओं, फेफड़ों, त्वचा और न्यूचे लिगामेंट के लिए उपयोगी है और इन ऊतकों में उच्च मात्रा में इलास्टिन होते हैं। इलास्टिन को तंतुकोशिका और चिकनी मांसपेशी कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित किया जाता है। इलास्टिन अत्यधिक अघुलनशील होते हैं, और ट्रोपोएलेस्टिन चैपरोन अणु के अंदर स्रावित होते हैं, जो परिपक्व इलास्टिन के फाइबर के संपर्क में आने पर अग्रदूत अणु को छोड़ता है। इस प्रकार कटिस लैक्सा और विलियम्स सिंड्रोम को ट्रोपोइलास्टिन को इलास्टिन स्ट्रैंड में सम्मिलित करने के लिए डीमिनेट किया जाता है। जैसे विकार ईसीएम में इलास्टिन फाइबर की कमी या अनुपस्थिति से जुड़े हैं।[11]

बाह्यकोशिकीय वेसिकल

इस प्रकार 2016 में, हुलेहेल एट अल ने ईसीएम बायोस्कैफोल्ड्स के अन्दर डीएनए, आरएनए और मैट्रिक्स-बाउंड नैनोवेसिकल्स (एमबीवी) की उपस्थिति की सूचना दी थी।[20] एमबीवी का आकार और आकार पहले वर्णित एक्सोसोम (वेसिकल) के अनुरूप पाया गया था। एमबीवी कार्गो में विभिन्न प्रोटीन अणु, लिपिड, डीएनए, टुकड़े और एमआईआरएनए सम्मिलित हैं। इस प्रकार ईसीएम बायोस्कैफोल्ड्स के समान, एमबीवी मैक्रोफेज की सक्रियण स्थिति को संशोधित कर सकते हैं और विभिन्न सेलुलर गुणों को परिवर्तित कर सकते हैं जैसे; प्रसार, माइग्रेशन और कोशिका चक्र। एमबीवी को अब ईसीएम बायोस्कैफोल्ड्स का अभिन्न और कार्यात्मक प्रमुख अवयव माना जाता है।

कोशिका आसंजन प्रोटीन

फ़ाइब्रोनेक्टिन

इस प्रकार फ़ाइब्रोनेक्टिन ग्लाइकोप्रोटीन हैं जो ईसीएम में कोलेजन फाइबर के साथ कोशिकाओं को जोड़ते हैं, जिससे कोशिकाओं को ईसीएम के माध्यम से आगे बढ़ने की अनुमति मिलती है। फ़ाइब्रोनेक्टिन कोलेजन और कोशिका-सतह इंटीग्रिन को बांधते हैं, जिससे कोशिका की गति को सुविधाजनक बनाने के लिए कोशिका के कोशिकाकंकाल का पुनर्गठन होता है। फ़ाइब्रोनेक्टिन कोशिकाओं द्वारा विवृत, निष्क्रिय रूप में स्रावित होते हैं। इंटीग्रिन से जुड़ने से फ़ाइब्रोनेक्टिन अणु विवर्त जाते हैं, जिससे उन्हें प्रोटीन डिमर बनाने की अनुमति मिलती है जिससे वह पूर्ण रूप से कार्य कर सकें। फ़ाइब्रोनेक्टिन रक्त के थक्के एकत्र होने के समय प्लेटलेट से जुड़कर और घाव भरने के समय प्रभावित क्षेत्र में कोशिकाओं की गति को सुविधाजनक बनाकर ऊतक की चोट वाली स्थान पर भी सहायता करते हैं।[11]

लैमिनिन

इस प्रकार लैमिनिन्स प्रोटीन हैं जो लगभग सभी जानवरों की बेसल पटल में पाए जाते हैं। कोलेजन जैसे फाइबर बनाने के अतिरिक्त, लेमिनिन वेब जैसी संरचनाओं का नेटवर्क बनाते हैं जो बेसल पटल में तन्य बलों का विरोध करते हैं। वह कोशिका आसंजन में भी सहायता करते हैं। लैमिनिन अन्य ईसीएम अवयवो जैसे कोलेजन और निडोजेन को बांधते हैं।[11]

विकास

विभिन्न प्रकार की कोशिकाएँ हैं जो विभिन्न प्रकार के ऊतक प्रकारों में पाए जाने वाले विभिन्न प्रकार के बाह्य आधात्री के विकास में योगदान करती हैं। ईसीएम के स्थानीय अवयव संयोजी ऊतक के गुणों को निर्धारित करते हैं।

संयोजी ऊतक ईसीएम में फ़ाइब्रोब्लास्ट सबसे सामान्य कोशिका प्रकार हैं, जिसमें वह संश्लेषण करते हैं, बनाए रखते हैं और संरचनात्मक प्रारूप प्रदान करते हैं; फ़ाइब्रोब्लास्ट ग्राउंड पदार्थ सहित ईसीएम के पूर्ववर्ती अवयवो का स्राव करते हैं। कोशिका कार्टिलेज में पाए जाते हैं और कार्टिलेज आधात्री का उत्पादन करते हैं। अस्थि निर्माण के लिए अस्थिकोरक उत्तरदायी होते हैं।

फिजियोलॉजी

कठोरता और लोच

ईसीएम कठोरता और लोच (भौतिकी) की भिन्न-भिन्न डिग्री में उपस्थित हो सकता है, नरम मस्तिष्क के ऊतकों से लेकर कठोर हड्डी के ऊतकों तक ईसीएम की लोच परिमाण के विभिन्न क्रमों से भिन्न हो सकती है। यह गुण मुख्य रूप से कोलेजन और इलास्टिन सांद्रता पर निर्भर है,[4] और इसे वर्तमान में विभिन्न कोशिका कार्यों को विनियमित करने में प्रभावशाली भूमिका निभाते हुए दिखाया गया है।

कोशिकाएं बल लगाकर और परिणामी प्रतिक्रिया को मापकर अपने पर्यावरण के यांत्रिक गुणों को समझ सकती हैं।[21] यह महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि यह सेलुलर संकुचन सहित विभिन्न महत्वपूर्ण सेलुलर प्रक्रियाओं को विनियमित करने में सहायता करता है।[22] सेल माइग्रेशन,[23] कोशिका प्रसार,[24] कोशिकीय विभेदन [25] और कोशिका मृत्यु (एपोप्टोसिस) [26] गैर-मांसपेशी मायोसिन II का निषेध इनमें से अधिकांश प्रभावों को रोकता है,[25][23][22] यह दर्शाता है कि वह वास्तव में ईसीएम के यांत्रिक गुणों को समझने से जुड़े हुए हैं, जो पिछले दशक के समय अनुसंधान में नया फोकस बन गया है।

जीन अभिव्यक्ति पर प्रभाव

इस प्रकार ईसीएम में भिन्न यांत्रिक गुण कोशिका व्यवहार और जीन अभिव्यक्ति दोनों पर प्रभाव डालते हैं।[27] चूंकि जिस तंत्र के द्वारा यह किया जाता है, उसे हेमाइड्समोसोम और एक्टिन-मायोसिन साइटोस्केलेटन, पूर्ण रूप से समझाया नहीं गया है, जिनकी संकुचन शक्तियाँ ट्रांससेलुलर संरचनाओं के माध्यम से प्रसारित होती हैं, अभी तक खोजे जाने वाले आणविक मार्गों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।[22]

विभेदीकरण पर प्रभाव

इस प्रकार ईसीएम लोच सेलुलर परिवर्तन को निर्देशित कर सकता है, वह प्रक्रिया जिसके द्वारा कोशिका कोशिका प्रकार से दूसरे में परिवर्तित होती है। विशेष रूप से, मेसेनकाइमल स्टेम कोशिकाओं (एमएससी) को वंश निर्दिष्ट करने और ऊतक-स्तर की लोच के प्रति अत्यधिक संवेदनशीलता के साथ फेनोटाइप के लिए प्रतिबद्ध दिखाया गया है। एमएससी को नरम आधात्री पर रखा जाता है जो मस्तिष्क की नकल करते हुए न्यूरॉन जैसी कोशिकाओं में अंतर करता है, समान आकार, आरएनएआई प्रोफाइल, साइटोस्केलेटल मार्कर और प्रतिलेखन कारक स्तर दिखाता है। इसी प्रकार कठोर आधात्री जो मांसपेशियों की नकल करते हैं वह मायोजेनिक होते हैं, और कठोरता वाले आधात्री जो कोलेजनस हड्डी की नकल करते हैं ओस्टोजेनिक होते हैं।[25]

ड्यूरोटैक्सिस

Main article: ड्यूरोटैक्सिस

इस प्रकार कठोरता और लोच भी कोशिका प्रवास का मार्गदर्शन करती है, इस प्रक्रिया को ड्यूरोटैक्सिस कहा जाता है। यह शब्द एलओ सीएम और सहकर्मियों द्वारा लिखा गया था जब उन्होंने एकल कोशिकाओं की कठोरता ग्रेडिएंट्स (अधिक कठोर सब्सट्रेट्स की ओर) स्थानांतरित करने की प्रवृत्ति की खोज की थी।[23] और तब से इसका व्यापक अध्ययन किया गया है। माना जाता है कि ड्यूरोटैक्सिस के पीछे आणविक तंत्र मुख्य रूप से फोकल आसंजन में उपस्थित होता है, बड़ा प्रोटीन सम्मिश्र जो कोशिका और ईसीएम के मध्य संपर्क की प्राथमिक साइट के रूप में कार्य करता है।[28] इस सम्मिश्र में विभिन्न प्रोटीन होते हैं जो ड्यूरोटैक्सिस के लिए आवश्यक होते हैं जिनमें संरचनात्मक एंकरिंग प्रोटीन (इंटेग्रिन) और सिग्नलिंग प्रोटीन (आसंजन किनेज़ (पीटीके 2), लोंगो प्रोटीन, विनकुलिन, पैक्सिलिन , α-एक्टिनिन, जीटीपीसेज़ आदि) सम्मिलित हैं जो कोशिका आकार और एक्टोमीओसिन में परिवर्तन का कारण बनते हैं। [29] ऐसा माना जाता है कि यह परिवर्तन दिशात्मक कोशिका प्रवास को सुविधाजनक बनाने के लिए साइटोस्केलेटन पुनर्व्यवस्था का कारण बनते हैं।

कार्य

इस प्रकार अपनी विविध प्रकृति और संरचना के कारण, ईसीएम विभिन्न कार्य कर सकता है, जैसे सहायता प्रदान करना, ऊतकों को दूसरे से भिन्न करना और अंतरकोशिकीय संचार को विनियमित करता है। बाह्य कोशिकीय आधात्री कोशिका के गतिशील व्यवहार को नियंत्रित करता है। इसके अतिरिक्त, यह सेलुलर विकास कारकों की विस्तृत श्रृंखला को अनुक्रमित करता है और उनके लिए स्थानीय स्टोर के रूप में कार्य करता है।[7] शारीरिक स्थितियों में परिवर्तन से प्रोटीज़ गतिविधियाँ प्रारंभ हो सकती हैं जो ऐसे संग्रह की स्थानीय रिलीज़ का कारण बनती हैं। यह डे नोवो संश्लेषण संश्लेषण के बिना सेलुलर कार्यों के तेजी से और स्थानीय विकास कारक-मध्यस्थता सक्रियण की अनुमति देता है।

बाह्यकोशिकीय आधात्री का निर्माण विकास, घाव भरने और फाइब्रोसिस जैसी प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है। ईसीएम संरचना और संरचना की समझ कैंसर विज्ञान में ट्यूमर के आक्रमण और मेटास्टेसिस की सम्मिश्र गतिशीलता को समझने में भी सहायता करती है क्योंकि मेटास्टेसिस में अक्सर सेरीन प्रोटीज़, थ्रेओनीन प्रोटीज़ और आधात्री मेटालोप्रोटीनेज जैसे एंजाइमों द्वारा बाह्य आधात्री का विनाश सम्मिलित होता है।[7][30]

इस प्रकार ईसीएम की कठोरता और लोच (भौतिकी) का कोशिका माइग्रेशन, जीन अभिव्यक्ति, में महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।[31] और सेलुलर परिवर्तन [25] कोशिकाएं सक्रिय रूप से ईसीएम कठोरता को अनुभव करती हैं और ड्यूरोटैक्सिस नामक घटना में कठोर सतहों की ओर प्राथमिकता से स्थानांतरित होती हैं।[23] वह लोच का भी पता लगाते हैं और तदनुसार अपनी जीन अभिव्यक्ति को समायोजित करते हैं जो कि परिवर्तन और कैंसर की प्रगति पर इसके प्रभाव के कारण तेजी से शोध का विषय बन गया है।[32]

मस्तिष्क में, जहां हयालूरोनान मुख्य ईसीएम अवयव है, आधात्री संरचनात्मक और सिग्नलिंग दोनों गुण प्रदर्शित करता है। उच्च आणविक भार हयालूरोनन प्रसार अवरोधक के रूप में कार्य करता है जो स्थानीय स्तर पर बाह्य कोशिकीय स्थान में प्रसार को नियंत्रित कर सकता है। आधात्री के क्षरण पर, हाइलूरोनन के टुकड़े बाह्यकोशिकीय स्थान पर छोड़े जाते हैं, जहां वह प्रो-इंफ्लेमेटरी अणुओं के रूप में कार्य करते हैं, जो माइक्रोग्लिया जैसी प्रतिरक्षा कोशिकाओं की प्रतिक्रिया को व्यवस्थित करते हैं।[33]

कोशिका आसंजन

विभिन्न कोशिकाएँ बाह्य कोशिकीय आधात्री के अवयवो से जुड़ती हैं। इस प्रकार कोशिका आसंजन दो तरह से हो सकता है; फोकल आसंजन द्वारा, ईसीएम को कोशिका के एक्टिन फिलामेंट्स और हेमाइड्समोसोम से जोड़कर, ईसीएम को केराटिन जैसे मध्यवर्ती फिलामेंट्स से जोड़कर। यह सेल-टू-ईसीएम आसंजन विशिष्ट कोशिका-सतह सेलुलर आसंजन अणुओं (सीएएम) द्वारा नियंत्रित होता है जिसे इंटीग्रिन के रूप में जाना जाता है। इंटीग्रिन कोशिका-सतह प्रोटीन होते हैं जो कोशिकाओं को फ़ाइब्रोनेक्टिन और लैमिनिन जैसी ईसीएम संरचनाओं से बांधते हैं, और अन्य कोशिकाओं की सतह पर प्रोटीन को भी एकीकृत करते हैं।

इस प्रकार फ़ाइब्रोनेक्टिन ईसीएम मैक्रोमोलेक्यूल्स से जुड़ते हैं और ट्रांसमेम्ब्रेन इंटीग्रिन से उनके लिगामेंट की सुविधा प्रदान करते हैं। बाह्यकोशिकीय डोमेन में फ़ाइब्रोनेक्टिन का युग्म इंट्रासेल्युलर सिग्नलिंग मार्ग के साथ-साथ एक्टिन जैसे एडाप्टर अणुओं के सेट के माध्यम से सेलुलर साइटोस्केलेटन के साथ युग्म प्रारंभ करता है।[8]

चिकित्सीय महत्व

See also: पुनर्योजी चिकित्सा

इस प्रकार बाह्यकोशिकीय आधात्री को ऊतक के पुनर्विकास और उपचार का कारण पाया गया है। चूंकि क्रिया का तंत्र जिसके द्वारा बाह्य आधात्री ऊतक के रचनात्मक रीमॉडलिंग को बढ़ावा देता है, अभी भी अज्ञात है, शोधकर्ताओं का अब मानना ​​है कि मैट्रिक्स-बाउंड नैनोवेसिकल्स (एमबीवी) उपचार प्रक्रिया में प्रमुख खिलाड़ी हैं।[20][34] उदाहरण के लिए, मानव भ्रूण में, बाह्य कोशिकीय आधात्री मानव शरीर के सभी भागो को विकसित करने और पुन: विकसित करने के लिए स्टेम कोशिकाओं के साथ कार्य करता है, और भ्रूण गर्भ में क्षतिग्रस्त होने वाली किसी भी चीज़ को पुन: विकसित कर सकता है। वैज्ञानिक लंबे समय से मानते रहे हैं कि आधात्री पूर्ण विकास के पश्चात् कार्य करना बंद कर देता है। इसका उपयोग अतीत में घोड़ों के फटे स्नायुबंधन को ठीक करने में सहायता करने के लिए किया गया है, किन्तु मनुष्यों में ऊतक पुनर्जनन के लिए उपकरण के रूप में इस पर आगे शोध किया जा रहा है।[35]

इस प्रकार चोट की सुधार और ऊतक इंजीनियरिंग के संदर्भ में, बाह्य कोशिकीय आधात्री दो मुख्य उद्देश्यों को पूरा करता है। सबसे पहले, यह प्रतिरक्षा प्रणाली को चोट लगने और सूजन और निशान ऊतक के साथ प्रतिक्रिया करने से रोकता है। इसके पश्चात्, यह आसपास की कोशिकाओं को निशान ऊतक बनाने के अतिरिक्त ऊतक की सुधार करने की सुविधा प्रदान करता है।[35]

चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए, आवश्यक ईसीएम सामान्यतः सुअर के मूत्राशय से निकाला जाता है, जो सरलता से सुलभ और अपेक्षाकृत अप्रयुक्त स्रोत है। वर्तमान में इसका उपयोग पेट के ऊतकों में छेद को बंद करके अल्सर के इलाज के लिए नियमित रूप से किया जा रहा है, किन्तु वर्तमान में विभिन्न विश्वविद्यालयों के साथ-साथ अमेरिकी सरकार द्वारा घायल सैनिक अनुप्रयोगों के लिए इस पर और शोध किया जा रहा है। 2007 की प्रारंभ में, टेक्सास में सैन्य अड्डे पर परीक्षण किया जा रहा था। वैज्ञानिक इराक युद्ध के उन दिग्गजों पर पाउडर का उपयोग कर रहे हैं जिनके हाथ युद्ध में क्षतिग्रस्त हो गए थे।[36]

सभी ईसीएम उपकरण मूत्राशय से नहीं आते हैं। सुअर की छोटी आंत सबम्यूकोसा से आने वाले बाह्यकोशिकीय आधात्री का उपयोग एट्रियल सेप्टल दोष (एएसडी), पेटेंट फोरामेन ओवले (पीएफओ) के लिए किया जा रहा है। एक वर्ष के पश्चात्, इन पैच में 95% कोलेजन ईसीएम को शरीर द्वारा हृदय के सामान्य नरम ऊतक से परिवर्तित कर दिया गया है।[37]

बाह्यकोशिकीय आधात्री प्रोटीन का उपयोग सामान्यतः कोशिका संवर्धन प्रणाली में कोशिका संवर्धन के समय स्टेम और पूर्ववर्ती कोशिकाओं को अविभाजित अवस्था में बनाए रखने और इन विट्रो में एपिथेलियल , एंडोथेलियल और चिकनी मांसपेशियों की कोशिकाओं के परिवर्तन को प्रेरित करने के लिए किया जाता है। ट्यूमर के विकास के मॉडलिंग के लिए इन विट्रो में 3डी कोशिका संवर्धन का समर्थन करने के लिए बाह्यकोशिकीय आधात्री प्रोटीन का भी उपयोग किया जा सकता है।[38]

बाह्य आधात्री के कुछ भागो को बनाए रखने के लिए मानव या पशु ऊतकों के प्रसंस्करण से प्राप्त बायोमटेरियल के वर्ग को ईसीएम बायोमटेरियल कहा जाता है।

पौधों में

पादप कोशिकाएं ऊतक (जीव विज्ञान) बनाने के लिए चौकोर होती हैं। कोशिका भित्ति पादप कोशिका के चारों ओर की अपेक्षाकृत कठोर संरचना होती है। कोशिका भित्ति आसमाटिक टर्गर दाब का विरोध करने के लिए पार्श्विक शक्ति प्रदान करती है, किन्तु यह इतनी लचीली होती है कि आवश्यकता पड़ने पर कोशिका वृद्धि की अनुमति देती है; यह अंतरकोशिकीय संचार के लिए माध्यम के रूप में भी कार्य करता है। कोशिका भित्ति में ग्लाइकोप्रोटीन के आधात्री (जीव विज्ञान) में एम्बेडेड सेल्यूलोज सूक्ष्मतंतु की विभिन्न टुकड़े परतें सम्मिलित होती हैं, जिसमें हेमीसेल्युलोज़, पेक्टिन और एक्सटेंसिन सम्मिलित हैं। ग्लाइकोप्रोटीन आधात्री के अवयव आसन्न पौधों की कोशिकाओं की कोशिका दीवारों को दूसरे से जुड़ने में सहायता करते हैं। कोशिका भित्ति की प्लास्मोडेस्माटा मुख्य रूप से ग्लाइकोप्रोटीन आधात्री में पेक्टिन द्वारा नियंत्रित होती है। इस प्रकार प्लास्मोलिगैंड्स (एकवचन: प्लास्मोडेस्मा) वह छिद्र हैं जो आसन्न पौधों की कोशिकाओं की कोशिका दीवारों को पार करते हैं। इन चैनलों को सख्ती से विनियमित किया जाता है और चुनिंदा आकार के अणुओं को कोशिकाओं के मध्य से निकलने की अनुमति दी जाती है।[15]

प्लुरिफोर्मिया और फिलोज़ोआ में

जानवरों की बाह्य आधात्री कार्यक्षमता (मेटाज़ोआ) इचथ्योस्पोरिया के विचलन के पश्चात्, प्लुरिफोर्मिया और फिलोज़ोआ के सामान्य पूर्वज में विकसित हुई थी।[39]

इतिहास

बाह्य कोशिकीय आधात्री के महत्व को लंबे समय से पहचाना गया है (लुईस, 1922), किन्तु इस शब्द का उपयोग वर्तमान में हुआ है (गोस्पोडारोविक्ज़ एट अल., 1979)।[40][41][42][43]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ "मैट्रिक्स - परिभाषा और उदाहरण - जीव विज्ञान ऑनलाइन शब्दकोश". 24 December 2021.
  2. ↑ "Body Tissues | SEER Training". training.seer.cancer.gov. Retrieved 12 January 2023.
  3. ↑ Theocharis AD, Skandalis SS, Gialeli C, Karamanos NK (February 2016). "बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स संरचना". Advanced Drug Delivery Reviews. 97: 4–27. doi:10.1016/j.addr.2015.11.001. PMID 26562801.
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