Конспект по теме Биохимия ротовой полости. Биохимия ротовой полоститема 1 биохимия пульпы, периодонтальной связки и деснытема 2 биохимия минерализованных тканей ротовой полости
 Скачать 7.39 Mb.
|
|
костеобразования ; ● Процесса резорбции кости. ❏ Костная ткань - депо Са и фосфата; ❏ протекание процессов костеобразования и резорбции кости позволяет поддерживать постоянную концентрацию ионов Са в крови (2,2-2,8 мМ). Сигналы резорбции кости: ● Остеобласты выделяют остеопонтин , который образует “мостик” между кристаллом ГАП и остеокластом; ● Остеобласты секретируют цитокины RANKL (лиганд рецептора активации нуклеарного фактора каппа-B (kappa-B)) и M-CSF (цитокин макрофагальный колониестимулирующий фактор), которые взаимодействуют со своими рецепторами на преостеокластах. В результате взаимодействия RANKL-RANK и M-CSF - рецептор M-CSF происходит процесс пролиферации, дифференцировки и активации остеокластов. *Описание к картинке - активация остеокласта: ● Остеобласт секретирует 2 цитокина, здесь показан 1 -РАНКЛ (СИРЕНЕВЫЙ ПРЯМОУГОЛЬНИК, СВЯЗАННЫЙ С КРАСНЫМ ОВАЛОМ) , он длительное время может находиться в связанном состоянии с остеобластом (КРАСНЫЙ ОВАЛ) ● Из стволовой клетки костного мозга образуются преостеокласты (ЖЕЛТЫЙ ОВАЛ) , они имеют РАНК-рецепторы (СИРЕНЕВАЯ ФИГУРА, СВЯЗАННАЯ С ЖЕЛТЫМ ОВАЛОМ) ● Взаимодействия РАНКЛ с РАНК стимулируют процесс слияния нескольких преостеокластов в 1 многоядерную крупную структуру и происходит образование зрелого остеокласта (БОЛЬШАЯ ЖЕЛТАЯ СТРУКТУРА) , который создает на своей поверхности гофрированный край (ЖЕЛТЫЕ ВЫПЯЧИВАНИЯ) и с его участием зрелый остеокласт начинает резорбировать, т.е растворять костную ткань. Активация остеокласта заключается в 2х процессах: 1. В таком активированном остеокласте активируется карбоангидраза Этот фермент катализирует реакцию взаимодействия воды с углекислым газом с образованием угольной кислоты . Угольная кислота диссоциирует на бикарбонат ионы и протоны . Кислота растворяет кристаллы ГАП, фосфат ионы и ионы кальция поступают в ВКМ и кровь. Ионы бикарбоната обмениваются на хлорид ионы , которые с участием хлоридного канала попадают в область гофрированного края и сюда же относятся протоны. Поток протонов осуществляется с помощью протон калиевой-АТФазы . И в области гофрированного края создается кислая среда , развивается ацидоз, это способствует: ❏ Активации лизосомальных ферментов , которые попадают сюда из лизосом; ❏ Разрушению минерального компонента костной ткани. Затем кальций и фосфаты попадают в кровеносное русло. 2. Освобождение лизосомальных ферментов , которые разрушают компоненты межклеточного матрикса минерализованных тканей зуба и кости (катепсин K, D, B, тартарат-резистентная кислая фосфатаза, эстераза др.). Катепсин К активирует матриксную металлпротеиназу 9 , участвующую в деградации коллагена и протеогликанов межклеточного матрикса. Саморегуляция ремоделирования костной ткани: ● Остеобласты могут остановить активацию остеокластов, выделяя белок остеопротегрин (OPG) -белок из семейства рецепторов факторов некроза опухоли, который перехватывает цитокинин RANKL; ● Отношение RANKL/OPG характеризует соотношение процессов резорбции кости и костеобразования. Маркеры усиления резорбции костной ткани: ● Повышение активности в крови кислой тартарат-резистентной фосфатазы ; ● Повышение почечной экскреции : 1. пептидов, содержащих гидроксилизин и гидроксипролин; 2. фрагментов ковалентных сшивок (пирролы); 3. C- и N- телопептидов; ● Повышение соотношения RANKL/OPG в крови. Увеличение в крови концентрации маркеров усиления резорбции костной ткани имеет прогностическое значение, например : 1. позволяет определить пациентов с высоким развитием остеопороза ; 2. позволяет определить увеличение риска переломов ; 3. при костных патологиях ; 4. при онкологических заболеваниях , которые сопровождаются разрушением костной ткани. Костная ткань - депо кальция для организма человека. Функции кальция: ● участие в свертывании крови; ● транспорт веществ через мембраны; ● регуляция активности ферментов; ● передачи сигналов внутри клетки; ● межклеточные взаимодействия. Процессы ремоделирования кости влияют на концентрацию кальция. Гормональная регуляция ремоделирования кости: ● Паратгормон (белково-пептидная природа, передает свой сигнал с участием вторичных посредников (цАМФ) ) взаимодействует с рецептором остеобластов и вызывает индукцию синтеза RANKL и репрессию синтеза остеопротегрина. Результат - активация остеокластов; ● Кальцитриол (1, 25-дигидрокси-витамин D3) вызывает индукцию в остеобластах синтеза остеокальцина и репрессию синтеза коллагена I. Результат - усиление минерализации; ● Кальцитонин (пептид из 32 АК, не может проникать внутрь клетки, оказывает свой эффект через вторичные посредники (цАМФ), секретируется в парафолликулярных клетках щитовидной железы) взаимодействует с рецепторами на остеокластах и подавляет их активность. Результат - подавление функции остеокластов. Задержка, снижение концентрации кальция в кости. ● Эстрогены усиливают апоптоз остеокластов. Результат - подавление функции остеокластов. Синтез витамина D3 (в организме человека): 1 этап - фотолиз В коже под действием УФ-лучей происходит реакция разрушения второго цикла в структуре холестерина, образуется холекальциферол - неактивная форма витамина. 2 этап - в печени Печеночная цитохром P450 монооксигеназа катализирует реакцию гидроксилирования холекальциферола в 25 положении, появляется еще одна ОН-группа 3 этап - в почках Почечная цитохром P450 монооксигеназа катализирует реакцию гидроксилирования холекальциферола в 1 положении, появляется еще одна ОН-группа - образуется витамин D3. Регуляция фосфорно-кальциевого обмена в почках и кишечнике: ● Паратгормон стимулирует реабсорбцию кальция и тормозит реабсорбцию фосфата. Результат - повышение концентрации кальция и снижение фосфата в крови. ● Кальцитриол (1, 25-дигидрокси-витамин D3) стимулирует реабсорбцию и кальция, и фосфата. Стимулирует всасывание кальция в кишечнике. Необходим для всасывания кальция в кишечнике, поэтому при недостатке витамина у детей - рахит, у взрослых -остеопороз, остеомаляция. Результат-повышение концентрации кальция и фосфата в крови. ● Кальцитонин ингибирует реабсорбцию кальция в почках и всасывание кальция в кишечнике. Результат - снижение концентрации кальция и фосфата в крови. ● Гормон кости FGF-23 ингибирует реабсорбцию фосфата. Результат - снижение концентрации фосфата в крови. Одонтогенез ● цитокины FGF-8, BMP-2, BMP-4 являются сигнальными молекулами дифференцировки цементобластов, одонтобластов и амелобластов; ● Клетки зачатков зуба сами выделяют цитокины. Например, пептидные фрагменты амелогенина (LRAP, TRAP - белки богатые лизином) регулируют пролиферацию и дифференцировку остеобластов и цементобластов. ЦЕМЕНТ ● Вместе с периодонтальными волокнами альвеолы и десной формирует опорно-удерживающий аппарат зуба ; ● Обызвествленная часть зуба , сходная по структуре с костной тканью, но лишена сосудов и не подвержен постоянной перестройке, т.е нет процесса ремоделирования ; ● Выполняет ряд функций : 1. входит в состав поддерживающего связочного аппарата зуба; 2. обеспечивает прикрепление к зубу волокон периодонта; 3. защищает ткань дентина от повреждений; 4. репаративная функция. ● неорганические соединения 68-70% , представлены кристаллами гидроксиапатитов ● органические вещества - 17-20% (коллаген I типа; из протеогликанов - малые, богатые лейцином - декорин, бигликан, фибромодулин, люмикан; из гликопротеинов - BSP-II, остеонектин, остеокальцин, щелочная фосфатаза); ● 10-15 % - вода; ● Специфические белки (относятся к гликопротеинам): CEMP-1 и CAP (cementum attachment protein). Дентин – основная составляющая часть зуба Содержит до 70% минерального компонента, 17% органического веществ и 13% воды. Граничит с эмалью в области коронки зуба и с цементом в корне зуба. Неорганическая его часть представлена кристаллами гидроксиапатитов, фторапатитов и аморфный фосфат кальция. Одонтобласты осуществляют дентиногенез (образование минерализованного ВКМ). В ВКМ преобладают: ГАП, коллаген 1 типа Из числа ПГ – декорин и бигликан; Из числа гликопроетинов – дентинный фосфопротеин (фосфорин), дентинный сиалопротеиин, дентинный матриксный протеин, остеонектин, остеокальцин, щелочная фосфатаза. Дентинный фосфопротеин (фосфорин) - маркерный белок дентина Фосфорин синтезируется в виде своего предшественника – дентинного сиалофосфопротеина, который подвергается реакции ограниченного протеолиза под д-ем BMP-1, он обладает функцией протеазы и при этом обр-ся 2 белка: фосфорин и дентинный сиалопротеин, у этих белков есть общие св-ва: они явл-ся кислыми гликопротеинами; в большей степени обр-ся фосфорин. Особенности фосфорина: - на его долю приходится 50% от всех белков дентина - высокая молекулярная масса – 50 кД - содержится очень много аспарагиновой к-ты, фосфосерина => очень низкой значение изоэлектрической точки (самый кислый белок орг-ма; pI=1.1) - обладает спос-ью связывать кальций, у него есть несколько центров связывания коллагена Главная роль фосфорина: инициатор и промотор нейтрализации дентина. Эмаль – твердая ткань зуба, которая взаимодействует с внешней средой (со слюной, пищей), по твердости близка к кварцу, процент минерализации 95%, уникальный материал, самая твердая ткань человеческого организма, в отличие от других твердых тканей эмаль не обладает клеточной структурой. Состав: - гидроксиапатиты – 75% - карбонатный апатит – 12% - фторапатит – 1% и др формы апатитов - также имеются участки аморфного кальция Основная ф-ия эмали: защита дентина и пульпы зуба от внешних раздражителей в окружении большого кол-ва бактерий. В зрелой эмали – 3.8% воды, в незрелой примерно 20% воды. Органические компоненты эмали (мало): - специфические белки в эмали: амелогенин (приобщающий белок) и похожий на амелогенин по строению энамелин - они являются гликофосфопротеинами ; они содержат большое кол-во аспарагин к-ты, глутаминовой к-ты, также содержат пролин, глицин; они обладают способностью связывать кальций. - амелобластин, мактриксная металлопротеиназа-20 (только в эмали), калликреин-4 (приним уч в метаболизме эмали) - нет коллагена 1 типа и любого другого коллагена, доля органических веществ в зрелой эмали составляет 1-2% Амелогенез – обр-ие эмали зуба Инициаторы: предентин и цитокин TGF- B Состоит из 2х этапов: 1) этап обр-ия органического остеоида 2) секреторная фаза В секреторную фазу амелобласты выделяют компоненты ВКМ (содержание белка – 20%). В фазу минерализации при участии амелоганина обр-ся кристаллы гидроксиапатита и процент органического компонента при этом снижается. Первичная минерализация происходит во внутри челюстной период развития зуба, вторичная – созревание эмали, происходит в течение 2-5 лет после прорезывания зуба. Несовершенный амелогенез (последствия связ-ые с мутациями белков): 1) амелогенин – мягкая и тонкая эмаль коричнево-желтого цвета 2) энамелин – локальные участки мягкой и тонкой эмали 3) МММ-20 – мягкая эмаль нормальной толщины 4) KLK-4 – мягкая эмаль нормальной толщины Состояние зубов и эмали зависит от состава слюны. Компонент рот жидкости – слюна, экскрет слюнных желез. Состав слюны: клетки слущенного эпителия, микроорг-мы и продукты их жизнедеят, компоненты пищи Ф-ии слюны: - пищеварительная (смягчает и смачивает твердую пищу и обеспечивает форм-ие пищевого комка, что облегчает проглатывание пищи), после пропитывания слюной пищеварительные компоненты подверг частичному протеолизу , в рот полости раб фермент альфаамилаза которая расщепляет углеводы и липазы которые расщепляют триацилглицеролы; липазы выделяются слюнными железами распол-ми в корне языка - защитная (очищает зубы и слизистую оболочку полости рта от бактерий и продуктов их метаболизма, от ост пищи; это делают белки слюны) - минерализующая ф-ия (основной источник кальция и фосфора для эмали зуба) Состав слюны: · Смешанная слюна (представляет собой вязкую в связи с присутствием гликопротеинов жидкость с относительной плотностью 1.001-1.017) · pH слюны от 5.7 до 7.2, зависит от характера пищи, гигиенического состояния полости рта, скорости секреции (при низкой скорости секреции pH слюны сдвигается в низкую сторону, особенно в ночной период, что способ обр-ию кариеса, при стимуляции слюноотд-ия pH слюны сдвиг в щелочную сторону - 98% воды - много электролитов, ионная сила некоторых электролитов выше чем в плазме крови (K,Mg) - белки 0,2-0,4% или 2-4 г/л - низкомолекулярные в-ва (АК, мочевина, мочевая к-та, моносахариды и др органические кислоты – лактат, пируват; пептиды) Электролиты слюны: - бикарбонат – главный компонент буферной сис-мы слюны, чем выше буферная емкость, тем больше устойчивость к кариесу - кальций и фосфат участвуют в обновлении и реминерализации эмали - фториды участвуют в изоморфном замещении ОН группы с обр-ем кристаллов гидроксиапатитов и фторапатитов (более уст в кислой среде, обл бактерицидным д-м; есть безопасный диапазон – 0.7-1.5 мг/сутки) - нитрат ион который поглощает из крови и выдел слюной и используется для производства бактерицидных акт-х форм кислорода Главный орган комп слюны – белки, их много: - экскретируемые мукоцитами – муцины - экскретируемые сероцитами – белки богатые пролином (ББП), альфаамилаза, статерин, цистацин, гистатин, лактоферрин, секреторный иммуноглобулин А, лизоцим, калликреины, пероксидаза, липаза, карбоангидраза и др. Бол-во белков слюны обладают мультифункциональностью, то есть проявляют несколько функций. Главные ф-ии белков слюны: - защитная (защита зуба от инфекционных поражений) - участие в процессе минерализации - пищеварительная ф-ия То, что она говорила в комментариях к картинке круга ниже: - переваривание – амилаза, липаза, калликреин - густин – одна из изоформ карбоангидразы, участвует во вкусовом восприятии пищи - муцин – создает пищевой комок, защита от деминерализации, роль смазки, антивирусная ф-ия (для IMg тоже) - буферная ф-ия – бикарбонаты и фосфаты слюны - участие в реминерализации, обновлении – белки богатые пролином, статерины - противогрибковые ф-ии – гистатины и IMg - функция защиты – лизоцим (обл ф-ей фермента гликозидазы и разрушает липополисахариды клеточной стенки бактерий), лактопероксидаза (уч в обр-ии бактерицидного гипотиоцианата ), гистатины, IMg, цистатины, амилаза и белки богатые пролином ПРОЛИСТАННЫЕ СЛАЙДЫ МУЦИНЫ • Гликопротеины. Углеводные компоненты составляют 50-90% массы и представлены олигосахаридами (нет ГАГ). • Белковая часть (апомуцин) богата остатками серина и треонина (-Сер-Тре-), на которых строятся олигосахаридные «веточки». • За счет концевых негликозилированных доменов образуются димеры и мультимеры, стабилизированные дисульфидными связями. • Роль: смазка зуба, образование пищевого комка, гидратация, защита от деминерализации, барьер для микроорганизмов. • Апомуцины – продукты двух генов: MUC5B (3 гликоформы) и MUC7 (2 гликоформы). • Среди олигосахаридных компонентов белковых продуктов гена MUC5B имеются антигены групп крови АВО. БЕЛКИ, СЕКРЕТИРУЕМЫЕ СЕРОЦИТАМИ (1) ББП • Преобладающий белок экскрета – ББП. Составляют около 70% от массы белков, секретируемых сероцитами. • Молекулярные формы – продукты 6 генов. • Молекулярные формы ББП подразделяются на а) щелочные, б) кислые и в) гликозилированные. • Компоненты пелликулы зуба, препятствующие избыточному росту кристаллов ГАП и способствующие созданию в пелликуле микробного содружества. • Участники реминерализации зуба. Препятствуют образованию камней в слюнных протоках. АМИЛАЗА • Кальций-зависимая гидролаза. • Субстраты: крахмал, гликоген, декстрины. • Аллостерический активатор – Cl - • В слюнных железах экспрессирован только 1 из двух генов, кодирующих альфа-амилазу - AMY1A. • Множество молекулярных форм – результат ограниченного протеолиза и разных вариантов гликозилирования. ФУНКЦИИ АМИЛАЗЫ • Пищеварительная: гидролизует пищевые полисахариды до ди- и трисахаридов. • Бактериостатическая: связывает микроорганизмы. • Является компонентом зубного налета. СТАТЕРИН • Кислый фосфопротеин. • Обладает высоким сродством к ионам кальция и ГАП. • В составе пелликулы препятствует осаждению солей кальция. • Участник процесса реминерализации эмали. ЦИСТАТИНЫ • Противомикробное действие основано на ингибиторовании микробных цистеиновых протеиназ. • Противовоспалительное действие основано на ингибировании лизосомальныых катепсинов, выделяемых из лейкоцитов в ходе воспалительной реакции ГИСТАТИНЫ • Пептиды, богатые гистидином. Например, гистатин-5: Асп-Сер-Гис-Ала-Лиз- Арг-Гис-Гис-Гли-Тир-Лиз-Арг-Лиз-Фен- |