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細胞外マトリックスについて

筋膜について

細胞外マトリックスとは。基本構成と機能。細胞との関係を解説

更新日:

 

どもっ!柔整師でブロガーのAkira(@10sei_guide)だよ!

 

今回は細胞外マトリックス(細胞外基質)の解説になる。

  • 名前は聞いた事あるけど、そもそも細胞外マトリックスって何?
  • 身体にどんな役割があるの?

例によってできるだけわかり易く書いていきたいと思う。

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細胞外マトリックスとは

細胞外マトリックス、細胞外基質とは名前の通り、細胞の外にある物質になる。

身体は細胞が集まってできているけど、細胞と細胞がピッタリくっついているわけではない。細胞と細胞の間には様々な機能がある物質、細胞外マトリックスが埋めている

つまり細胞外マトリックスは細胞と同じぐらい大切な物質になる。

その大切な物質は基本的に3つ成分から構成される。

・結合組織線維(コラーゲン線維、エラスチン線維)

・基質(グリコサミノグリカン、プロテオグリカン)

・たんぱく質(非コラーゲンリンク)

どこかで聞いた事がある名前もあるかもしれない。

また水は細胞外マトリックスと関連が強く、今回のまとめでも詳しく触れていることになる。

ちなみに細胞外「基質」と上の基質は別で、構成される物質としての名前であることに注意。

それぞれ順番にみていこう。

 

コラーゲン線維について

コラーゲン線維は白いため、コラーゲンが多いと組織も白くなる。

ターンオーバー(再構成期間)は約300~500日とされていて、高齢になるとこの期間が長い組織(椎間円板)は黄色が黄褐色へ変化する。

これが高齢者が椎間円板が変性するメインの原因だろう。

コラーゲン線維は結合組織の中で2番目に多く、たんぱく質の30%を占める。

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コラーゲンの型

コラーゲンは28の型が確認されているけど、マトリックス内での詳しい作用は全てわかっているわけではない。

ただポイントとしてⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型が約95%を占めるので、重要と言える。

その中でもⅠ型は約80%を占めている。

コラーゲンと応力

コラーゲン線維に同じ様な応力がかかっている場合、コラーゲンは向きを変えていき最終的に平行となる。腱、靭帯、腱膜などがこれ。

もし様々な方向からストレスがかかるとどうなると思う?

これは織り交ざった格子状となる。

形を成さない緊張した結合組織となり関節包、筋膜、神経内部、筋内部がこれにあたる。

コラーゲン線維と水

マトリックスの成分の1つである基質は交差したコラーゲン線維の間にみられるけど、線維は水が結合することで摩擦が少なくスムーズに動くことができる。

基質が少なくなるとコラーゲン線維は互いに近づき、いわゆるクロスリンクを形成してコラーゲンの網状機能が低下し、筋膜がかたくなることに繋がる。

この時セラピストが行うべきことはクロスリンクをゆるめること。

それには伸張刺激を入れることで、コラーゲン線維に移動性をもたせること。これがリリースになる。

リリースすることは線維芽細胞を刺激してコラゲナーゼの合成を増やすことである。

 

コラゲナーゼ
病理学的なクロスリンクを壊す酵素

 

エラスチン線維について

エラスチン線維は主に疎性結合組織、弾性軟骨(耳や鼻)、皮ふ、血管壁、腱、靭帯内にみられる。

コラーゲン線維が白に対してエラスチン線維は黄色がかかった色をしている。

ちなみに血管の約50%はエラスチン線維で構成され、皮ふや腱などの結合組織は2~5%とされている。

エラスチン線維は線維芽細胞と平滑筋細胞の小胞体で構成されている。

エラスチン線維の細かい構造

エラスチン線維を取り囲むエラスチン線維はエラスチン線維の配向に働いている。

エラスチン線維は分岐が多く、その分連結が多い。これによってネット状の構造となっていて150%まで広がる。

オキシタラン線維、エラウニン線維(エラスチン細線維)、エラスチン線維の3つの段階で合成されている。

 

基質とは

基質はグリコサミノグリカンプロテオグリカンの集まりで、細胞内と細胞外に存在する。

細胞、コラーゲン線維、エラスチン線維と結合して水と結合する。

構造については細かいので割愛。

基質の機能

基質には様々な機能がある。

結合の安定化

細胞、コラーゲン線維、エラスチン線維と結合することで組織を安定化させ、外部からの大きなストレスからコラーゲン線維のを守る。

中心にある軟骨、椎間円板にかかる圧縮力を吸収する。

水との組み合わせ

グリコサミノグリカンとプロテオグリカンへの負荷は水の結合する能力をつくり、その粘弾性によって組織が元の形に戻る能力に働く。

また水があることで摩擦を減らし、スムーズな動きにもつながる。

水は栄養や老廃物の輸送経路としても働く重要なものになるわけ。

バリア、保護機能

グリコサミノグリカンとプロテオグリカンは"ふるい"としての機能もあって、侵入してくる細菌から侵入を防ぐ。

基本的に細菌は高密度網状組織を通してから侵入できないので、細菌がマトリックスを壊すヒアルロニダーゼという酵素を出す時のみ免疫系が働く。

おまけ

基質のターンオーバーは早い。約7~10日とされていて、このことは細胞は常に新しくされなければならないということになる。

古くなったグリコサミノグリカンの残留物は細胞に対するフィードバック効果があり、うまく合成を制御している。

死してなおって感じかな。

 

非コラーゲン・たんぱく質について

コラーゲン線維などをつなぐリンクに使われるたんぱく質は非コラーゲンたんぱく質とされ、様々な組織に存在する。

主な役割はコラーゲン線維を細胞膜にくっつけること。これは組織に対する刺激や緊張を細胞膜に伝えるためにある。

細胞外からの刺激は連結しているたんぱく質を経て、細胞内の活性化の調整にも働く。

反対に細胞膜の内部から核、ミトコンドリア、ゴルジ装置の活性化も制御する。

つまり細胞の内と外の情報のやりとりをする役割があると言える。

細胞外マトリックスについて

細胞外マトリックスについて

加齢によってリンクたんぱく質が過剰に増えると結合組織の可動性は反対に減る。

つまり繋がりが強くなりすぎて動かないってことだね。

 

細胞外マトリックスと水

体内の水分は60~70%でこのうち70%が細胞内、30%が細胞外。

細胞外の67%は間質液として細胞間に、Max20%は血液成分、13%は脳脊髄液、眼、関節、腹腔内などの細胞間に存在する。

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水の機能

水は重要で栄養の輸送手段、摩擦の軽減、熱緩衝剤として機能している。

酸化・還元が可能で、体内の化学反応の99%は水を必要とする。

つまり体内の水の変化は、人間にとって健康に大きな影響を与えるのだ。

摩擦の軽減という面では滑液として潤滑油として働くし、腱・靭帯・神経・筋膜の外側は滑膜を多く細胞があって他の構造との摩擦をなくして動くことを助けている。

痛みによって交感神経反射活動の増加により血流が減少した場合、筋膜の液体の生成が減少し、そして可動性に低下と制御に働くともされている。

 

細胞外マトリックスのまとめ

刺激が少ない細胞への作用

刺激が少ない細胞への作用

細胞と細胞外マトリックスはお互いに切っても切れない関係で、マトリックスは外部からの刺激から保護する重要な機能がある。

コラーゲン線維とエラスチン繊維の網状組織と基質への力はリンクたんぱく質を経て細胞膜へ伝わる。

細胞はそれを受け取り、新しいマトリックスが必要なら合成する。

これは組織の安定と可動性を維持するのに大切。

逆に負荷が少ないと細胞への刺激も少なくなり、細胞の合成活動は低下し、細胞外マトリックス成分の損失につながる。

これは病的なクロスリンクと作ってしまい、低レベルの安定性や可動性の低下につながる。

セラピストは治癒と再生過程を促進して可動性と安定性を回復するために、痛みを引き起こさない力で徐々に力を入れている必要がある。

 

以上で細胞マトリックスのまとめは終わりになる。

比較的わかりやすくまとめられたと思うけど、わかりにくかったら申し訳ない。

もしもっと興味があるようなら、各自で調べてほしい。

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