Extracellular matrix composition of connective tissues: systematic review and meta-analysis

Objectives: The function of connective tissues depend on the physical and biochemical properties of their extracellular matrix (ECM), which are in turn dictated by ECM protein composition. We performed a systematic review and meta-analysis of publications containing quantitative information on the protein composition of human connective tissues. The primary objective was to obtain quantitative estimates for absolute and relative amounts of ECM proteins. The secondary objectives were to quantify the changes in ECM composition in distinct pathologies, and to build quantitative estimates of whole tissue composition. Methods: Relevant articles were extracted from the Medline (OVID), EMBASE, and SCOPUS databases, screened by two co-authors, and included in meta-analysis if they contained absolute or relative quantification of proteins found in the ECM of human bone, adipose tissue, tendon, ligament, cartilage, as well as skeletal muscle.Results: We generated absolute quantitative estimates for collagen in articular cartilage, intervertebral disc (IVD), skeletal muscle, tendon, and adipose tissue. In addition, quantifications for sulfated glycosaminoglycans were synthesized in articular cartilage, tendon and skeletal muscle; total proteoglycan in IVD and articular cartilage, fibronectin in tendon, ligament and articular cartilage, and elastin in tendon and IVD cartilage. We identified significant increases in collagen content in the annulus fibrosus of degenerating IVD and osteoarthritic articular cartilage, and in elastin content in degenerating disc. In contrast, IVD collagen content was decreased in the scoliotic IVD. Finally, we built quantitative whole-tissue breakdowns.Conclusions: Quantitative estimates improve our understanding of composition of human connective tissues, providing insights into their function in physiology and pathology. This knowledge can further guide the development of tissue-mimetic scaffolds and implants.Objectifs: La fonction des tissus conjonctifs dépend des propriétés physiques et biochimiques de leur matrice extracellulaire (ECM), qui sont à leur tour dictées par la composition des protéines ECM. Nous avons effectué une revue systématique et une méta-analyse de publications contenant des informations quantitatives sur la composition protéique des tissus conjonctifs humains. L'objectif principal était d'obtenir des estimations quantitatives pour les quantités absolues et relatives de protéines ECM. Les objectifs secondaires étaient de quantifier les changements dans la composition de l'ECM dans des pathologies distinctes et de construire des estimations quantitatives de la composition tissulaire totale.Méthodes: Les articles pertinents ont été extraits des bases de données Medline (OVID), EMBASE et SCOPUS, sélectionnés par deux co-auteurs et inclus dans la méta-analyse s'ils contenaient une quantification absolue ou relative des protéines trouvées dans l'ECM de l'os, tissu adipeux, tendon, ligament, cartilage, ainsi que le muscle squelettique humain.Résultats: Nous avons généré des estimations quantitatives absolues pour le collagène dans le cartilage articulaire, le disque intervertébral (DIV), le muscle squelettique, le tendon et le tissu adipeux. De plus, les glycosaminoglycanes sulfatés ont étés quantifiés dans le cartilage articulaire, le tendon et le muscle squelettique — protéoglycane totale dans le DIV et le cartilage articulaire, fibronectine dans le tendon, le ligament et le cartilage articulaire, et l'élastine dans le tendon et le cartilage DIV. Nous avons identifié des augmentations significatives de la teneur en collagène dans l'anneau fibreux du DIV dégénératif et du cartilage articulaire arthrosique, et dans la teneur en élastine dans le disque dégénératif. En revanche, la teneur en collagène DIV a diminué dans la DIV scoliose. Enfin, nous avons construit des pannes quantitatives de tissus entiers.Conclusions: Les estimations quantitatives améliorent notre compréhension de la composition des tissus conjonctifs humains, fournissant un aperçu de leur fonction en physiologie et en pathologie