La matrice extracellulare (ECM) è una rete complessa, che agisce come un'impalcatura di sostegno, fornendo supporto strutturale alle cellule ed è fondamentale per il mantenimento dell'omeostasi, per la comunicazione, la sopravvivenza cellulare.

L'ECM è composta da circa mille proteine, inclusi collagene, elastina, glicoproteine ​​(GP) e proteoglicani, che mostrano tutte diversità di funzioni biochimiche e biofisiche.

La matrice contiene un reservoir di fattori di crescita e molecole bioattive, che sono cruciali per la comunicazione cellulare.

Attraverso l'interazione diretta tra le cellule e i componenti della matrice e l'interazione delle molecole segnale, si crea un sistema che regola il fisiologico funzionamento della matrice.

L'ECM è una struttura dinamica e subisce continuamente un rimodellamento controllato, manifestato dalla deposizione, modifica e degradazione di tutti i suoi componenti. L’invecchiamento è caratterizzato da un progressivo declino funzionale della matrice nel tempo, che porta al deterioramento e alla disfunzione dell’ECM.

Tutti i cambiamenti che si verificano durante l’invecchiamento influenzano la composizione della ECM, contribuendo al suo comportamento disregolato e riguardano l'accumulo di collagene frammentato, ossidazione, glicazione e formazione di aggregati proteici, risultando in alterazioni della dinamica della matrice e conseguentemente fibrosi.

I fibroblasti sono i principali produttori di ECM e nei tessuti invecchiati iniziano a produrre una varietà di fattori secreti, come citochine, fattori di crescita e proteasi. Questi componenti proinfiammatori secreti possono promuovere la fibrosi legata all’età e molti altri rimodellamenti aberranti sfavorevoli della matrice, portando infine a un declino funzionale dell’ECM. 

COMPONENTI STRUTTURALI    

COLLAGENE 

Il collagene ha un ruolo essenziale nel fornire resistenza alla trazione dell’ECM. Il  collagene è una molecola a tripla elica, composta da tre catene α costituite da una sequenza amminoacidica ripetitiva, costituita da  glicina, prolina e idrossiprolina. I collageni si assemblano  formando fibrille e sebbene siano stati identificati 28 tipi di collagene, i collageni I e III, compongono rispettivamente circa il 90% e il 10% del collagene totale nella ECM. Inoltre il collagene svolge un ruolo fondamentale nella comunicazione tra le cellule e i componenti della matrice.  

GLICOSAMINOGLICANI (GAG)  

Sono  abbondanti componenti strutturali della matrice extracellulare, oltre alle fibre di collagene. I GAG sono polisaccaridi lunghi e lineari tra cui l'acido ialuronico e altre sostanze come condroitin solfato, dermatan solfato, eparan solfato, cheratan solfato.

Elastina 

L’elastina ha un ruolo centrale nel fornire resistenza alla trazione, fermezza ed elasticità dell’ECM, che sono essenziali per le sue corrette funzioni. 

Metalloproteinasi della matrice ( MMPs)  

Le metalloproteinasi della matrice sono una famiglia di enzimi  che hanno la capacità di degradare irreversibilmente i componenti dell'ECM e di attivare citochine e altre proteine ​​associate all'ECM. Nei tessuti sani, le MMP sono strettamente regolate a diversi livelli, ma in condizioni patologiche come l'infiammazione e l'invecchiamento, si osserva una disregolazione delle MMP a tutti i livelli.   

I nibitori tissutali delle metalloproteinasi (TIMP)  

G li inibitori tissutali delle metalloproteinasi (TIMP), come suggerisce il loro nome, sono una famiglia di inibitori endogeni delle MMP e svolgono un ruolo importante nella regolazione del turnover dell'ECM.

L'acido ialuronico (HA) è un componente centrale della matrice extracellulare (ECM) garantendole la giusta viscosità, idratazione e il corretto crosstalk tra cellula e cellula.

L'HA è in grado di contenere fino a 10.000 volte il suo peso di acqua, generando e regolando le diverse fasi della matrice, sol e gel, facilitando e controllando la migrazione cellulare.

Il turnover dell'HA è strettamente regolato per il mantenimento dell'omeostasi tissutale e circa il 30% di HA viene sostituito da HA di nuova formazione ogni 24 ore, con conseguente quantità bilanciata di acido ialuronico. Infatti, dei 15 g stimati di HA in una persona, circa un terzo viene rimpiazzato ogni giorno nella ECM, quindi il turnover completo dell'acido ialuronico è di circa 2 giorni, che è rapido rispetto ad altre molecole ECM, la maggior parte delle quali ha tempi di turnover superiori a diverse settimane o più.

Inoltre, una parte significativa di HA viene drenata attraverso il sistema linfatico nel sangue, per essere rimossa dal fegato. Probabilmente, il metabolismo dell'acido ialuronico è così attivo nella ECM, a causa della capacità che ha nell'eliminazione dei radicali liberi. 

L'HA è sintetizzato dall'azione delle ialuronano sintasi ed è degradato dalla ialuronidasi, dallo stress ossidativo e dalle forze meccaniche e questo crea un continuum di frammenti di HA di diverse dimensioni.

Le diverse dimensioni dell'HA hanno proprietà biologiche diverse, rispetto alla sua dimensione iniziale e icambiamenti nella distribuzione dimensionale dell'HA nell'ECM, sono in grado di indurre percorsi di segnalazione cellulare, che sono cruciali per tutte le funzioni cellulari fondamentali.

Ciò è dovuto alle differenze nella modalità di legame tra l'acido ialuronico ad alto e basso peso molecolare su specifici recettori (come il CD44). Frammenti di HA più piccoli possono legarsi al CD44 e stimolare le vie TGFβ (Transforming Growth Factor β) a valle e promuovere la conversione da fibroblasti a miofibroblasti, con conseguente potenziamento della sintesi del collagene e rimodellamento equilibrato dell'ECM.