ЛЕКЦИЯ № 29 Мещанинов В.Н

ГОУВПО УГМА Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию

Кафедра биохимии

Утверждаю

Зав. каф. проф., д.м.н.

Мещанинов В.Н.

_____‘’_____________2010 г

ЛЕКЦИЯ № 29

Тема: Биохимия соединительной ткани

2 курс. По морфологическим и физиологическим при­знакам в организме человека выделяют… Как и любая ткань, соединительная ткань состоит из клеток и межклеточного матрикса. Однако в отличие от других тканей,…

КЛЕТКИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ

Фибробласты - отростчатые клетки с небольшим количеством цитоплазмы, образуются из малодифференцированных клеток мезенхимы. Фибробласты осуществляют… Фиброциты отличаются от фибробластов слабым развитием мембранных органелл и… Хондробласты - менее дифференцированные клетки хрящевой ткани, образуются из недифференцированных клеток мезенхимы.…

МЕЖКЛЕТОЧНЫЙ МАТРИКС

В организме межклеточный матрикс формирует такие высокоспециализированные структуры, как хрящ, сухожилия, базальные мембраны, а также (при вторичном…

Химический состав межклеточного матрикса

Функция межклеточного матрикса

Межклеточный матрикс выполняет в организме разнообразные функции:

· образует каркас органов и тканей;

· является универсальным «биологическим» клеем;

· участвует в регуляции водно-солевого обмена;

· образует высокоспециализированные структуры (кости, зубы, хрящи, сухожилия, базальные мембраны).

· окружая клетки, влияет на их прикрепление, развитие, пролиферацию, организацию и метаболизм.

 

КОЛЛАГЕН

 

Строение коллагена

Молекула тропоколлагена состоит из 3 α-цепей. Известно около 30 видов α-цепей, отличающихся между собой аминокислотным составом.… · Первичная структура α-цепей состоит из повторяющейся аминокислотной… · Пространственная структура α-цепи представлена левозакрученной спиралью в витке которой находиться 3 АК.

Виды коллагена

Гены коллагена называются по типам коллагена и записываются арабскими цифрами, например СОL1 — ген коллагена 1 типа, COL2 — ген коллагена II типа и…  

Этапы синтеза и созревания коллагена

1. На полисомах ЭПР синтезируются полипептидные препро-α-цепи коллагена. Они содержит начиная с N-конца: 1). гидрофобный «сигнальный» пептид,… 2. В полости ЭПР при отщеплении сигнального пептида препро-α-цепи… 3. Поступающие в полости ЭПР про-α-цепи коллагена подвергаются модификации.

Коллагеновые волокна.

Образование, строение, свойства, биологическое значение

2. Процесс созревания фибрилл происходит при образовании ковалентных сшивок внутри и между молекулами тропоколлагена. а). Внеклеточная лизилоксидаза (РР, В6, Cu2+) осуществляет окислительное… б). активные альдегиды образуют ковалентные связи между собой, а также с другими остатками лизина или гидроксилизина.…

Сетеподобные структуры.

Строение, свойства биологическое значение

Проколлаген IV типа является структурным компонентом базальных мембран, которые представляют собой особую форму межклеточного матрикса. Его… Особенностью проколлагена IV типа является то, что повторяющиеся… Проколлагены VIII и X типов являются короткоцепочечными (они в 2 раза короче).

Регуляция синтеза коллагена

Синтез коллагена стимулируют половые гормоны, инсулин, СТГ, тиреоидные гормоны, аскорбиновая кислота (а также синтез протеогликанов и пролиферацию фибробластов).

Синтез коллагена тормозят глюкокортикоиды (путём снижения уровня мРНК проколлагена и ингибированием активности пролил-и лизилгидроксилазы), сам коллаген и N-пpoпептиды после своего отщепления.

Патологии образования коллагена

При снижении активности проколлагенпептидаз (синдром Элерса-Данло-Русакова, тип VII) концевые пропептиды проколлагена не отщепляются, нарушается… При снижении активности лизилоксидазы, при недостатке меди, витаминов РР, В6… Также существует ряд наследственных заболеваний, связанных с нарушением структуры или синтеза коллагена. Основная…

Катаболизм коллагена

Тканевая коллагеназа содержит Zn2+, имеет 4 изоформы, синтезируется фибробластами и макрофагами соединительной ткани. Тканевая коллагеназа разрезает тройную спираль коллагена на расстоянии около… Тканевую коллагеназу активируют плазмин, калликреин и катепсин В. Чувствительность коллагена к действию коллагеназы и…

Диагностика скорости распада коллагена

При некоторых заболеваниях, связанных с поражением соединительной ткани, экскреция гидроксипролина увеличивается вследствие ускоренного распада…  

Особенности обмена коллагена

У молодых людей обмен коллагена протекает быстрее, с возрастом он заметно снижается, так как при старении увеличивается количество поперечных… Синтез коллагена заметно увеличивается, когда фибробласты мигрируют в…  

ЭЛАСТИН

Эластин — основной белок эластических во­локон, которые в больших количествах содер­жатся в межклеточном веществе кожи, стенок кровеносных сосудов, связках, лёгких. Эти ткани могут растягиваться в несколь­ко раз по сравнению с исходной длиной, со­храняя при этом высокую прочность на разрыв.

Строение эластина

Первичная структура эластина образована полипептидной цепью из 800 АК, в которой преобладают глицин, валин, аланин, содержится много пролина и… Большое количество гидрофобных радикалов препятствует созданию регулярной… В межклеточном пространстве молекулы эла­стина образуют волокна и слои, в которых от­дельные пептидные цепи связаны…

Синтез эластина

Эластин синтезируется фибробластами в виде растворимого мономера - «тропоэластина». В межклеточном пространстве после образования поперечных сшивок эластин приобретает свою конечную внеклеточную форму, которая характеризуется нерастворимостью, высокой стабильностью и очень низкой скоростью обмена.

Нарушения структуры эластина и их послед­ствия

Катаболизм эластина

В норме эластазу нейтрофилов и другие протеазы ингибирует α1-антитрипсин. Основное количество α1-антитрипсина синтезируется печенью и…  

ГЛИКОЗАМИНОГЛИКАНЫ И ПРОТЕОГЛИКАНЫ

Протеогликаны — высокомолекулярные соединения, состоящие из гликозаминогликанов (90—95%) и белка (5—10%). Они образуют основное вещество… ГАГ и протеогликаны специфически взаимодействуют с коллагеном, эластином,… Функции протеогликанов и ГАГ:

Строение и классы ГАГ

ГАГ представляют собой длинные неразветвлённые цепи гетерополисахаридов, которые построены из повторяющихся дисахаридных единиц. 1 мономером этого дисахарида является гексуроновая кислота (D-глюкуроновая кислота или L-идуроновая), 2 мономером — производное аминосахара (глюкоз- или галактозамина). NH₂-группа аминосахаров обычно ацетилирована.

Кроме гиалуроновой кислоты, все ГАГ содержат сульфатные группы (О-эфиры или N-сульфаты).

У ГАГ существует 6 основных классов:

Класс ГАГ	Компоненты дисахаридных единиц	Формула
Хондроитин-4-сульфат (хондроитинсульфат А)	1. D-глюкуроновая кислота (β1→3) 2. N-ацетил-D-галактозамин-4-сульфат (β1→4)
Дерматансульфат	1. L-идуроновая кислота (β1→3) 2. N-ацетил-D-галактозамин-4-сульфат (β1→4)
Кератансульфат	1. D-галактоза (β1→4) 2N-ацетил-D-галактозамин-6-сульфат (β1→3)
Гепарин, Гепарансульфат	1. D-глюкуронат-2-сульфат (α1→4), (β1→4) 2. N-ацетил-D-галактозамин-6-сульфат (α1→4)

Гиалуроновая кислота находится во многих органах и тканях. В хряще она связана с белком и участвует в образовании протеогликановов, в стекловидном теле глаза, пупочном канатике, суставной жидкости встречается и в свободном виде. В суставной жидкости гиалуроновая кислота уменьшает трение между суставными поверхностями.

Гиалуроновая кислота содержит несколько тысяч дисахаридных единиц, молекулярная масса её достигает 10⁵—10⁷ Да.

биозный фрагмент гиалуроновой кислоты

1. D-глюкуроновая кислота (β-1, 3)

2. N-ацетил-D-глюкозамин (β-1, 4)

 

Хондроитинсульфаты — самые распространённые ГАГ; они содержатся в хряще, коже, сухожилиях, связках, артериях, роговице глаза. Хондроитинсульфаты являются составным компонентом агрекана — основного протеогликана хрящевого матрикса.

Одна цепь содержит около 40 дисахаридных единиц и имеет молекулярную массу 10⁴-10⁶ Да.

биозный фрагмент хондроитин-6-сульфата

1. D-глюкуроновая кислота (β-1, 3)

2. N-ацетил-D-галактозамин-6-сульфат (β-1, 4)

 

Кератансульфаты — наиболее гетерогенные гликозаминогликаны; отличаются друг от друга по суммарному содержанию углеводов и распределению в разных тканях.

Кератансульфат I находится в роговице глаза. Кроме повторяющейся дисахаридной единицы содержит L-фукозу, D-маннозу и сиаловую кислоту.

Кератансульфат II есть в хрящевой ткани, костях, межпозвоночных дисках. Кроме повторяющейся дисахаридной единицы содержит N-ацетилгалактозамин, L-фукозу, D-маннозу и сиаловую кислоту. Кератансульфат II входит в состав агрекана и некоторых малых протеогликанов хрящевого матрикса. В отличие от других ГАГ, кератансульфаты вместо гексуроновой кислоты содержат галактозу. Молекулярная масса одной цепи 4х10³ - 20х10³ Да.

Дерматансульфат широко распространён в тканях, особенно он характерен для кожи, кровеносных сосудов, сердечных клапанов. В составе малых протеогликанов (бигликана и декорина) дерматансульфат содержится в межклеточном веществе хрящей, межпозвоночных дисков, менисков. Молекулярная масса одной цепи 15х10³ - 40х10³ Да.

Гепарин — важный компонент противосвёртывающей системы крови. Он синтезируется тучными клетками и находится в гранулах внутри этих клеток. Наибольшие количества гепарина обнаруживаются в лёгких, печени и коже. В гепарине больше N-сульфатных групп, чем в гепарансульфате. Молекулярная масса 6х10³ - 25х10³ Да.

биозный фрагмент гепарина

1. D-глюкуроновая кислота (α-1, 4)

2. N-ацетил-D-глюкозозамин- 6-сульфат (β-1, 4)

 

Гепарансульфат находится во многих органах и тканях, где входит в состав протеогликанов базальных мембран. Гепарансульфат является постоянным компонентом клеточной поверхности. Молекулярная масса цепи 5х10³ до 12х10³ Да.

Синтез ГАГ

2. В аппарате Гольджи с участием трансфераз, локализованных на мембране, на коровом белке путём последовательного присоединения моносахаридов растет… а). Сначала на коровом белке образуется связующий трисахарид:… б). Затем, на связующем трисахариде наращивается полисахаридная цепь ГАГ. Донорами моносахаридов обычно являются…

Регуляция синтеза ГАГ

Синтез ГАГ стимулируют инсулин, СТГ, половые гормоны.

Синтез ГАГ тормозят глюкокортикоиды.

Катаболизм ГАГ

ГАГ отличаются высокой скоростью обмена: Т½ многих из них составляет от 3 до 10 дней (только для кератансульфата 120 дней).

Разрушение ГАГ начинается в матриксе с участием экзо- и эндогликозидаз и сульфатаз (гиалуронидаз, глюкуронидаз, галактозидаз, идуронидаз и др.).

Затем, из внеклеточного пространства фрагменты ГАГ фагоцитируются клетками и гидролизуются до мономеров с участием лизосомальные гидролаз.

Мукополисахаридозы

Эти заболевания характеризуются избыточным накоплением ГАГ в тканях, приводящим к деформации скелета и увеличению органов, содержащих большие… Проявляются мукополисахаридозы значительными нарушениями в умственном развитии… Эти болезни в настоящее время не поддаются лечению.

Строение и виды протеогликанов

Агрекан составляет 10% по весу исходной ткани и 25% сухого веса хрящевого матрикса. Это очень большая молекула, в которой к одной полипептидной цепи… В хрящевой ткани молекулы агрекана собираются в агрегаты с гиалуроновой… Конечный агрегат с молекулярной массой более 200х106 Да состоит из 1 гиалуроновой кислоты и 100 молекул агрекана и 100…

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ БЕЛКИ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА

Белки межклеточного матрикса выполняют различные функции, но их можно разделить на две большие группы по одному весьма важному признаку: 1) белки, обладающие адгезивными свойствами; 2) белки, подавляющие адгезию клеток.

Адгезивные белки

К белкам с выраженными ад­гезивными свойствами относят фибронектин, ламинин, нидоген, фибриллярные коллагены и коллаген IV типа; Они являются белкам «зрелой» соединительной ткани.

Фибронектин

Полипептидная цепь фибронектина содержит 7-8 доменов, на каждом из которых расположе­ны специфические центры для связывания раз­ных веществ… Существует несколько форм фибронектина, которые синтезируются разными… Фибронектин интегрирует компоненты межклеточного матрикса, способствует адгезии и распространению эпителиальных и…

Антиадгезивные белки

Антиадгезивными белками являются гликопротеины: остеонектин, тенасцин и тромбоспондин. Эти белки появляются и играют заметную роль в эмбриогенезе и морфогенезе, развитии клеточного ответа на повреждение. Их концентрация в матриксе повышается при некоторых опухолевых заболеваниях.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ

Благодаря различному клеточному составу и строению межклеточного матрикса, соединительная ткань отличается большим разнообразием:

1. волокнистая ткань:

а). рыхлая неоформленная (Особенности:много клеток, мало межклеточного вещества (волокон и аморфного вещества) Локализация:образует строму многих органов, адвентициальная оболочка сосудов, располагается под эпителиями - образует собственную пластинку слизистых оболочек, подслизистую основу, располагается между мышечными клетками и волокнами. Клетки: фибробласты, макрофаги, тучные клетки, адвентициальные клетки, перициты, эндотелиальные клетки, пигментные клетки, жировые клетки, плазматические клетки, лейкоциты. Межклеточное вещество: коллагеновые и эластические волокона, гликозаминогликаны и протеогликаны);

б). плотная неоформленная (Особенности: много волокон, мало клеток, волокна имеют беспорядочное расположение. Локализация: сетчатый слой дермы, надкостница, надхрящница. Клетки: клеток очень мало; имеются, в основном, фибробласты, могут встретиться тучные клетки, макрофаги. Межклеточное вещество: много коллагеновых и эластических волокон, гликозаминогликаны и протеогликаны в небольшом количестве);

в). плотная оформленная (Особенности: много волокон, мало клеток, волокна имеют упорядоченное расположение - собраны в пучки. Локализация: сухожилия, связки, капсулы, фасции, фиброзные мембраны. Клетки: клеток очень мало имеются, в основном, фибробласты, могут встретиться тучные клетки, макрофаги. Межклеточное вещество: много коллагеновых и эластических волокон; волокна имеют упорядоченное расположение, образуют толстые пучки, гликозаминогликаны и протеогликаны в очень небольшом количестве);

2. скелетные ткани:

а). хрящевая ткань (3 вида: гиалиновый, эластический и волокнистый хрящ) (Особенности: много волокон, мало клеток, в хрящевой ткани нет кровеносных сосудов. Клетки: хондробласты, хондроциты. Межклеточное вещество: коллагеновые и эластические волокона, гликозаминогликаны и протеогликаны);

б). костная ткань (2 вида: грубоволокнистая (незрелая) кость, пластинчатая (зрелая) кость). (Клетки: остеобласты, остеоциты, остекласты. Межклеточное вещество: коллагеновые волокна (коллаген I, V типов), фосфат кальция, главным образом, в виде кристаллов гидроксиапатита, и немного - в аморфном состоянии; небольшое количество фосфата магния, очень мало гликозаминогликанов и протеогликанов);

3. специальные виды соединительной ткани:

а). белая жировая (Особенности: имеются, в основном, жировые клетки и небольшие прослойки рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани. Локализация: есть везде. Клетки: белые адипоциты. Межклеточное вещество: небольшое количество коллагеновых и эластических волокон, гликозаминогликанов и протеогликанов);

б). бурая жировая (Особенности: имеются, в основном, жировые клетки и небольшие прослойки рыхлой волокнистой неоформленной соединительной ткани. Локализация: между лопатками, около почек, около щитовидной железы бурой жировой ткани много у плодов, после рождения ее количество сильно уменьшается. Клетки: бурые адитоциты. Межклеточное вещество: небольшое количество коллагеновых и эластических волокон, гликозаминогликанов и протеогликанов);

в). пигментная (Особенности: обычная рыхлая или плотная волокнистая соединительная ткань, содержащая большое количество пигментных клеток. Локализация: сосудистая оболочка глаза, дерма в области сосков молочных желез, родимых пятен, невусов);

г). студенистая (Особенности: мало клеток и волокон, много аморфного вещества. Локализация: пупочный канатик (вартонов студень). Клетки: в основном, малодифференцированные фибробласты в небольшом количестве. Межклеточное вещество: мало тонких коллагеновых волокон, содержится, в основном, гиалуроновая кислота);

д). ретикулярная (Особенности: образует мягкую строму (остов, скелет) органов кроветворения и иммунитета. Локализация: селезенка, лимфатические узлы, миндалины, лимфоидные фолликулы, красный костный мозг. Клетки: ретикулярные клетки (разновидность фибробластов), могут быть - макрофаги, тучные клетки, плазматические клетки, жировые клетки. Межклеточное вещество: ретикулярные волокна - разновидность коллагеновых волокон, тканевая жидкость);

Кровь

Соединительные ткани хорошо регенерируют. По происхождению все соединительные ткани развиваются из мезодермы.

ФУНКЦИИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ

1) опорную — кости, хрящи, связки и сухожилия; 2) транспортную — кровь и лимфа транспортируют к органам и тканям питательные… 3) защитную — клетками крови вырабатываются антитела, осуществляется фагоцитоз; они участвуют в заживлении ран и…

Особенности обмена веществ и энергии в соединительной ткани

В целом, благодаря низкой концентрации клеток, обмен веществ и энергии в соединительной ткани протекает медленнее, чем в других тканях. При этом в… Соединительная ткань потребляет мало кислорода (исключение - бурая жировая… Особенностью обмена веществ в соединительной ткани является активный синтез клетками белков и гетерополисахаридов,…