Vernieuwing van Elastische Vezels
Elastische vezels hebben, net als alle eiwitten van de extracellulaire matrix, een aanzienlijke levensduur, die in jaren wordt gemeten.
Door deze eigenschap lopen elastische vezels een groter risico op moleculaire veroudering door de opeenstapeling van herhaalde schade. Intracellulaire eiwitten blijven daarentegen slechts enkele uren of hooguit enkele dagen bestaan.
Naar schatting hebben de collageentypen I en II een gemiddelde levensduur van 15 tot 95 jaar, terwijl de halfwaardetijd van elastische vezels kan overeenkomen met de levensduur van het individu.
De synthese en afzetting van elastine vinden voornamelijk tijdens de foetale en postnatale periode plaats. Bij volwassenen wordt het mRNA van elastine daarentegen afgebroken.
Schade aan Elastische Vezels
Elk eiwit van de elastische vezels moet daardoor vele jaren blijven functioneren en bestand zijn tegen de opeenstapeling van schade als gevolg van glucosegemedieerde kruisverbindingen, afzetting van lipiden en calcium en tijdsafhankelijke veranderingen in asparaginezuurresiduen.
Deze processen hebben een grote invloed op de remodellering van elastinerijke weefsels.
Recent onderzoek naar cellulaire veroudering richt zich op de regulering en activering van MMP's, oftewel metalloproteasen (of metalloproteïnasen), die de extracellulaire matrix afbreken.
Effect van Zonnestraling
De activiteit van MMP's neemt toe door blootstelling aan uv-straling. Deze enzymen kunnen bestanddelen van elastische vezels, zoals fibrilline-1 en fibuline-5, afbreken. Ze hebben echter een geringe substraatspecificiteit, waardoor ze minder efficiënt zijn.
Onderzoek heeft bevestigd dat collageen I bestand is tegen structurele veranderingen bij fysiologisch haalbare doses UVR. Fibrillinerijke microfibrillen en de verbindingen tussen glycoproteïnen en fibronectine worden door dezelfde doses ultraviolette straling daarentegen sterk aangetast.
Dit verschil in gevoeligheid kan samenhangen met een andere aminozuursamenstelling. De eiwitten die met elastische vezels zijn verbonden, met uitzondering van elastine, zijn namelijk rijk aan UVB-chromoforen (Cys, His, Phe, Tyr en Trp), die deze straling absorberen.
Daarom kan worden gesteld dat elastische vezels gevoelig zijn voor rechtstreekse afbraak door uv-straling, met gevolgen voor de weefselhomeostase.
Intrinsieke en extrinsieke verouderingsprocessen veroorzaken verlies van vervormbaarheid en veerkracht van het weefsel, met als gevolg de vorming van elastose en rimpels.
Gevolgen
De remodellering van elastische vezels heeft daardoor ingrijpende biochemische en cellulaire gevolgen. Elastinefragmenten, ook wel elastine-afgeleide peptiden of elastokinen genoemd, kunnen het immuunsysteem beïnvloeden. Ze werken in op lymfocyten om de expressie van elastase te reguleren en apoptose te bevorderen, en op monocyten om pro-inflammatoire prikkels tegen te gaan.
Peptiden van elastine en fibrilline-1 beïnvloeden het fenotype van niet-inflammatoire cellen door de expressie van MMP's te stimuleren. Elastine activeert bijvoorbeeld membraantype 1-MMP (MT1-MMP) en MMP-2, terwijl fibrilline-1 de expressie van MMP-1 en MMP-3 reguleert.
Uiteindelijk kunnen alle MMP's de belangrijkste eiwitten van de ECM en de bestanddelen van de DEJ afbreken.
Recent onderzoek wijst erop dat fibrillinemicrofibrillen ook belangrijk zijn voor de weefselhomeostase, omdat ze TGFβ vastleggen.
TGFβ bindt zich in de intercellulaire ruimte aan latente TGFβ-bindende eiwitten. Zo ontstaat een eiwitcomplex dat zich extracellulair aan fibrillinerijke microfibrillen hecht.
Samengevat kunnen de vastlegging van TGFβ, de opeenstapeling van schade in de loop van de tijd en cellulaire (MMP) en acellulaire (UVR) afbraakmechanismen de architectuur en daarmee de remodellering van elastische vezels sterk beïnvloeden. Ze kunnen daarnaast de biochemische functies van moleculen veranderen.
