Fibroblastos y síntesis de microfibrillas colágenas

Figura 1

Figura 2

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.

Figura 3

Figura 4

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.