Living matrix ; 세포외 기질(Extracellular Matrix ; ECM)
세포외 기질(extracellular matrix)은 세포 밖에 존재하지만 세포와 밀접하게 연관된 고분자들(콜라겐, 엘라스틴, 당단백질, 성장 인자 등)로 이루어진 삼차원적 망 구조체(network structure)를 밀한다. 세포외 기질은 영문 약어로 ECM이라 흔히 불린다. 세포외 기질은 세포 부착(cell adhesion), 세포 간 상호작용(cell-to-cell communication), 그리고 세포 분화(cell differentiation) 등을 포함하여 살아있는 세포의 기본적 생활사를 조절하는 중요한 요소이다.
1. 줄기세포는 조직, 장기의 항상성과 세포의 숫자의 항상성유지, 재생과 복구가 주 역할이다
2. 줄기세포 미세환경(틈새, 둥지)이 줄기세포의 생존, 행동, 운명을 결정합니다..
3. 세포외기질(ECM)는 줄기세포 틈새(둥지)의 필수 구성 요소입니다
4. 세포외기질(ECM)은 줄기세포의 유지, 증식, 자가 재생 및 분화를 직간접적으로 조절하는 중요한 조절자입니다.
텐세그리티 구조의 인체
몸의 구조와 기능을 연구하는 학자들은 흔히 사람의 몸이 블럭처럼 되어있다고 말한다.
이는 사람의 몸이 항상 변할 수가 있음을 암시하는데, von bertalanffy는 이를 가리켜
‘빠르고 짧은 파장과정이 오래 지속되고 느린 파장위에 덧붙여졌다’ 라고 표현했다.
여기서 빠르고 짧은 파장이란 기능을 뜻하며, 느린 파장은 구조를 부른다.
이를 이해하기 위해서는 다음의 조건이 필요한데,
- 구조를 이루는 물질들의 특성. 즉 뼈의 강도, 근막의 인장강도 등
- 기능적 신체. 신체근육 활동의 협동패턴
이를 정리하면 기능적 신체 = 구조적 신체 + 신경근육의 협응(중력과 다른 힘들을 받는 상황내에서)이 된다.
이는 우리가 인체의 구조를 알아야만 변화를 시킬 수 있다는 의미다.
인간의 형태에 대해서 운동과학에서는 많은 연구가 있었다.
텐세그리티 모델은 결합조직의 탄력성이 우리 신체를 율동적이고, 파도치는 형태로 나아가게 한다.
이는 사람의 몸이 역학에 반응하여 일반적으로 가장 저항에 적은 길을 택하는 것을 보여주는데(항상 그렇지는 않다)
그림에서 보는 바와 같이 이런 텐세그리티구조는 압력요소와 장력의 요소가 공존한다.
예를 들어 우리의 뼈는 텐트의 장대와 같이 압력요소이며, 근막, 힘줄, 인대는 장력의 요소이다.(텐트의 천) 이는 실제 형태를 유지하는 축인 뼈와 이를 지탱하는 근막 등이 신체 구조를 이루는 것으로 보여지는데, ㅡ근막은 골격들 사이에서 적절한 공간적 관계를 유지시킨다.
그러므로 근막은 또한 통일된 골격을 만들어낸다.
(cf; 복막 안의 내장, 근막 안의 근육, 심막 안의 심장 등)
이는 우리가 구조적으로 보았을 때 변화를 주려면 근막을 변화시켜야 함을 암시한다.
여기서 한가지 짚고 넘어가야 할 점이 있는데, 진정한 텐세그리티 구조를 만드는 것은 근막계와 골격계의 통합에 달려있으나, 이는 비교적 타성적이고 정적이다.
이것은 내부적으로는 안정적이어서 외부에서 가하는 힘들, 특히 중력에 반응하지만 자체적으로는 움직임을 시작할 수 없다.
신경근육계가 없으면, 구조적으로는 완전하나 자력으로 움직일 수 없기 때문이다.
그러므로 우리는 실질적이고 오래 지속적인 변화를 일으키는 특별한 방법들을 살펴야 하겠다
Living matrix ; 세포외 기질(Extracellular Matrix ; ECM) - 구성요소는?
GAG 4 GROUP
. 단백질코어는 소포체서 생성된후에 헤파린/헤파란설페이트(HSGAGs)와 콘드로친설페이트/더마탄설페이트는 골치체에서 합성한다.
단백질번역후 변형중 O-글리코실레이션으로 GAG합성한다.
1)헤파란설페이트= GlcNAc+GlcA(glucuronic acid)
줄기세포 활성화에 관여
2) 콘드로친설페이트 = GalNAc+GlcA
–신경세포 보호 및 활성.
연골, bone, ligament, cornea, brain, blood vessel, and skin.
3) 더마탄설페이트=GalNAc+iduronic acid
4) 케라탄설페이트=GlcNAc+ Gal
기본구조{ 세린-Xyl(ER) – Gal – Gal – GlcA(Golgi) } – 1차 PTM
위에 GlcNAc 이 추가되면 헤파란설페이트,
GalNAc이 추가되면 콘드로친설페이트
5) 히알루론산은 골지체에서 합성되지 않고 세포내막에서 합성후 바로 세포외기질로 분비한다
- 단백당(proteoglycans)
- 황산 헤파란(heparan sulfate)
- 황산 콘드로이틴(chondroitin sulfate)
- 황산 케라탄(keratan sulfate)
- 단백당 이외의 다당류
- 히알루론산(hyaluronic acid)
- 단백질(protein)
- 콜라겐(collagen)
- .엘라스틴(elastin)
Living matrix ; 세포외 기질(Extracellular Matrix ; ECM) - 기능은?
ECM구성 요소들의 기능?
1. 줄기세포활성화에 관여
2. 세포외기질의 구조적 기질로서 기능
3. 콜라겐 , elastin(탄력소) , fibronectin(섬유결합소) , laminin, 성장인자 같은 다른 단백질과 특별한 상호작용
4. 많은 음이온 , 많은 양이온, 양이온으로서 작용 ( 예:수분을 보유)
5. 다양한 조직의 특징적인 탄력 역할
6. 세포밖에서 sieves (체. 구조)역할
7. 세포 이동 촉진 ( HA)
8. 체중유지에 연골의 압축성 기능 (HA, CS)
9. 각막 투과성역할 ( KS 와 DS)
10. 공막에서 구조적 역할 (DS)
11. 항응고 역할 (heparin)
12. 원형질막의 구성요소 (수용체역할, 세포부착,세포와 세포 상호작용 ) ( 예, HS)
13. 콩팥 사구체 charge –selectiveness결정 (HS)
14 시냅스와 그외 vesicles 의 구성요소 (예. HS)
Living matrix ; 세포외 기질(Extracellular Matrix ; ECM) 합성은? - PTM(Glycosylation)
위장관을 통해서 흡수한 영양소를 이용해서 세포는 유전자발현과 PTM(단백질합성과정에서 번역후 변형)/Glycosylation(당화)을 통해 생명현상 기능을 수행하는물질 즉, 단백질(folding protein), 당단백, 당지질, PG(단백다당), 히알루론산의 합성을 통해 7가지 자연치유력의 구조를 만들어 기능을 가능하게 한다.
모든 세포사이에 존재하는 세포외기질(ECM)와 세포막 내외 뿐만 아니라 세포핵막 내외의 DNA 유전자 염색체에까지 구조적으로 연결되어, 생체의 기계(물리적)적, 분자생화학적, 에너지적인 모든 자극에 반응하여 정교한 생체정보를 서로 주고 받으며 세포핵 유전자 전사, 번역 발현을 통하여, 모든 세포생리(세포주기, 성장, 재생치유)를 조절하는 “정교한 생체정보통신 네트워크”를 구성하는 세포내외의생체 매트릭스 시스템(living matrix system)의 주요 구성부분(cytoskeleton, integrin, glycoprotein)을 만들어서 에너지/기의 순환을 돕는 역할을 합니다.
인체는 스스로 치유하는 능력이 있지만 그렇게 할 수 있는 도구(수행하는 구조/물질과 시스템)가 있어야 가능한 일입니다..
자연치유력의 도구는 각각의 세포에서 유전자(단백질 설계도)발현과 단백질 번역후변형(PTM), 효소적 당화(Glycosylation )등을 통해서 만들어집니다.
즉 7 자연치유력을 수행하는 도구(구조와 기능)을 만들어야 하고, 그 도구를 만드는 방법인 유전자발현(1차 미성숙 단백질 합성과정 : DNA-RNA-미성숙단백질)과 단백질 PTM(Posttranslation modification번역후변형)/당화(glycosylation)과정을 통해서 생명현상, 자연치유력을 수행하는 물질과 구조인 활성단백(Folding Protein, 당단백, GAG, PG/단백다당, 당지질) 이 정상적으로 만들어져야 합니다.
사람은 조건(산소, 물, 영양, 독소제거)만 맞춰주면 우리 세포는 산소, 물, 영양을 이용해서 유전적 설계도에 따라 정상적인 유전자발현 (DNA-RNA-1차 미성숙 단백질 – PTM번역후변형-당화)을 통해 생명현상과 자연치유력을 수행하는 물질(성숙단백질/folding protein,당단백, 당지질, 호르몬, 효소, 면역글로불린, 콜라겐, 히알루론산, 단백다당, 뮤코다당체)을 만들어서 7가지 건강을 유지하는 생리적 균형(7 core balance)=7core 자연치유력의 구조와 기능을 만들고 그 구조들의 균형을 통해서 스스로 문제를 해결하여 건강을 유지하고, 질환을 예방하고 스스로 치유한다.
유전자발현-PTM(Glycosylation) 만들때 필요한 glycans영양소와 생성방법은?
자연치유력과 면역력 구조를 만드는 과정인 유전자발현-단백질번역후 변형(Glycosylation)과정에서 필요한 glycans영양소와 생성방법은?
첫번째는 De novo synthesis ; 건강한 경우는 인산오탄당 경로를 통해서 세포액에서 합성됩니다.
그러나 나이듦, 환경오염, 인스턴트 식품, 술, 스트레스, 위장관불균형으로 인해 간의 부하가 많아 간에서의 자연합성이 감소한다.
두번째는 모든 세포벽에 존재하는 당단백(수용체)들은 사용후에 재활용됩니다
세번째는 Salvage pathway ; 섭취하는 음식(동물세포, 세균벽, MAC섬유소)에 존재하는 다당체나 올리고당을 장내에 존재하는 유익균 들이 다당류 분해효소(베타 glicosidase)를 사용하여 분해하여 단당류나 올리고당으로 분해한다..
사람은 탄수화물중 알파결합을 분해하는 아밀라제라는 효소만 가지고 있어서 쌀, 밀가루 음식을 소화하는데, 베타분해효소는 가지고 있지 않아서, 베타결합하고 있는 섬유소 속의 다당체는 장내의 유익균의 베타분해효소에 의존한다.
대부분의 유익균은 한가지 다당류 분해효소(베타 glicosidase)를 가지고 있는데 반해 회장에 사는 Bacteroides thetaiotaomicron 혼자만이 8가지 베타 glicosidase를 가지고 있어 섬유소속의 다당체를 많이 분해할 수 있다.
이렇게 만들어진 11 단당류, glycans [포도당, 갈락토스, 만노스, 퓨코스, 자일로즈, 엔아세틸글루코사민, 엔아세틸갈락토사민, ,엔아세틸뉴라믹산(NANA, 시알릭산 이두론산, 아라비노즈, 글루크론산]는 흡수되어 혈액순환을 통해 우리몸의 모든 세포와 면역세포로 이동되어 당화(glycosylation)과정으로 당단백, 당지질, 단백다당을 만들어 면역력과 자연치유력의 구조를 만들고 그 기능을 수행한다..