Главная страница
Навигация по странице:

  • ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЧИТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ Биохимия тканей Учебное пособие

  • Чита, 2015 ББК: 28.072+52.5 УДК: 577.1:616–008 Никитина Л.П., Гомбоева А.Ц., Соловьева Н.В.

  • Витковский Ю.А. Доцент кафедры биологии Читинской государственной медицинской академии, к.б.н. Ларина Н.П.

  • Глава 1. Физиологические и биохимические особенности соединительной ткани

  • 1.1. Организация межклеточного матрикса Основное вещество

  • Рис. 1.1. Синтез и созревание коллагена

  • Рис. 1.2.Реакция гидроксилирования остатка пролина в цепи коллагена

  • Типы коллагенов, их локализация

  • Связывающие молекулы между коллагеном и различными типами клеток

  • Клетки соединительной ткани

  • Структура и свойства хрящевой ткани Основными клеточными элементами хрящевой ткани являются хондробласты

  • 1.3.2. Хрящ как предшественник кости

  • 1.3.3. Костная ткань – особый вид соединительной ткани

  • 1.3.3.1. Химический состав костной ткани

  • 1.3.3.2. Факторы, влияющие на метаболизм костной ткани

  • 1.4. Жировая ткань К соединительным тканям со специфическими свойствами отнесена и жировая ткань, основные элементы которой – адипоциты

  • Контрольные вопросы и задания

  • Биохимия тканей. Учебное пособие Чита, 2015 ббк 28. 07252. 5 Удк 577. 1 616008 Никитина Л. П., Гомбоева А. Ц., Соловьева Н. В


    Скачать 2.39 Mb.
    НазваниеУчебное пособие Чита, 2015 ббк 28. 07252. 5 Удк 577. 1 616008 Никитина Л. П., Гомбоева А. Ц., Соловьева Н. В
    Дата14.06.2022
    Размер2.39 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаБиохимия тканей.docx
    ТипУчебное пособие
    #591992
    страница1 из 6
      1   2   3   4   5   6

    ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

    ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

    ЧИТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ


    Биохимия тканей
    Учебное пособие



    Чита, 2015

    ББК: 28.072+52.5

    УДК: 577.1:616–008
    Никитина Л.П., Гомбоева А.Ц., Соловьева Н.В.

    Биохимия тканей: Учебное пособие. – Чита: РИЦ ЧГМА, 2015. – 86 с.
    В учебном пособии представлены современные сведения об особенностях строения и функциях соединительной, мышечной, нервной тканей. Дана краткая биохимическая характеристика связанных с ними патологий. Каждая глава заканчивается контрольными вопросами и заданиями, а пособие завершается кратким словарём.

    Данное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям лечебное дело, педиатрия и стоматология.
    Рецензенты:

    Заведующий кафедрой нормальной физиологии Читинской государственной медицинской академии, д.м.н., профессор Витковский Ю.А.

    Доцент кафедры биологии Читинской государственной медицинской академии, к.б.н. Ларина Н.П.

    © Коллектив авторов, 2015

    © ЧГМА, 2015

    Оглавление

    стр

    Список сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    4

    Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    7

    Глава 1. Физиологические и биохимические особенности соединительной ткани . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


    8

    1.1.

    Организация межклеточного матрикса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    8

    1.2.

    Клетки соединительной ткани . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    13

    1.3.

    Скелетные ткани . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    15




    1.3.1.

    Структура и свойства хрящевой ткани . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    15




    1.3.2.

    Хрящ как предшественник кости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    16




    1.3.3.

    Костная ткань – особый вид соединительной ткани . . . . . . . .

    17

    1.4.

    Жировая ткань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    19

    Контрольные вопросы и задания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    19

    Глава 2. Кровь как вариант соединительной ткани . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    21

    2.1.

    Физиологические функции крови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    21

    2.2.

    Плазма крови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    22

    2.3.

    Клетки крови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    22

    2.4.

    Эритроциты – важнейшие форменные элементы крови . . . . . . . . . . .

    24




    2.4.1

    Строение мембран эритроцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    24




    2.4.2

    Особенности метаболизма эритроцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    26




    2.4.3

    Структура и свойства гемоглобина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    28




    2.4.4

    Этапы образования гемоглобина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    31




    2.4.5

    Болезни анаболизма гемоглобина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    35




    2.4.6

    Старение и распад эритроцитов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    46




    2.4.7

    Особенности патогенеза желтух . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    50

    Контрольные вопросы и задания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    62

    Глава 3. Мышечная ткань, строение и функции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    63

    3.1.

    Скелетная мышечная ткань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    63




    3.1.1

    Структурные компоненты скелетного мышечного волокна . .

    64




    3.1.2

    Энергоисточники скелетных мышечных волокон . . . . . . . . . .

    66

    3.2.

    Метаболизм миокарда и гладких мышц в норме и при патологии . . .

    67

    Контрольные вопросы и задания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    70

    Глава 4. Основы нейробиохимии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    71

    4.1.

    Кислородное и энергетическое обеспечение нервной ткани . . . . . . . .

    71

    4.2.

    Особенности метаболизма липидов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    72

    4.3.

    Судьба аминокислот и белков в ЦНС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    73

    4.4.

    Природа химических сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .

    74

    4.5.

    Механизмы регуляции системы кровь– мозг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    75

    Контрольные вопросы и задания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    Ответы на задачи …... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    76

    78

    Словарь использованных терминов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    82

    Рекомендуемая литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

    86


    Список сокращений

    АД – артериальное давление

    АлАТ – аланинаминотрансфераза

    АОЗ – антиоксидантная защита

    АРЗ – антирадикальная защита

    АсАТ – аспартатаминотрансфераза

    АТФ – аденозинтрифосфат

    АФК – активная форма кислорода

    БАВ – биологически активные вещества

    ВЖК – высшая жирная кислота

    ГАМК – гамма–аминомасляная кислота

    ГГТП – гамма-глутамилтранспептидаза

    ГКС – глюкокортикостероид

    ГНГ – глюконеогенез

    ГПО – глутатионпероксидаза

    ГР – глутатионредуктаза

    ГФ – глицеролфосфатид(ы)

    ГЭБ – гематоэнцефалический барьер

    ДГ – дегидрогеназа

    ДГАФ – дигидроксиацетонфосфат

    ДНК ­– дезоксирибонуклеиновая кислота

    ДФГК – дифосфоглицериновая кислота

    ЖКТ – желудочно-кишечный тракт

    КоА – коэнзим ацилирования

    КОС – кислотно–основное состояние

    КФК – креатинфосфокиназа

    ЛДГ – лактатдегидрогеназа

    ЛП – липопротеины

    ЛПВП – липопротеины высокой плотности

    ЛПЛ – липопротеинлипаза

    ЛПНП – липопротеины низкой плотности

    ЛПОНП – липопротеины очень низкой плотности

    ЛППП – липопротеины промежуточной плотности

    ЛХАТ – лецитинхолестеролацилтрансфераза

    НАД+ – никотинамидадениндинуклеотид (окисленный)

    НАДН + Н+ – никотинамидадениндинуклеотид (восстановленный)

    НАД+Ф – никотинамидадениндинуклеотидфосфат (окисленный)

    НАДФН +Н + – никотинамидадениндинуклеотидфосфат (восстановленный)

    ОПН – острая почечная недостаточность

    ПВК – пировиноградная кислота

    ПНЖК – полиненасыщенная высшая жирная кислота

    ПОЛ – перекисное окисление липидов

    ПФП – пентозофосфатный путь

    РААС – ренин-ангиотензин-альдестероновая система

    РНК – рибонуклеиновая кислота

    РЭС – ретикулоэндотелиальная система

    СД – сахарный диабет

    СОД – супероксиддисмутаза

    СРО – свободно-радикальное окисление

    СТ – соединительная ткань

    СТГ – соматотропный гормон

    ТАГ – триацилглицерол

    ТГФК – тетрагидрофолиевая кислота

    ТДФ – тиаминдифосфат

    УДФ – уридиндифосфат

    УДФГК – уридиндифосфоглюкуроновая кислота

    ФАД – флавинадениндинуклеотид (окисленный)

    ФАДН2 – флавинадениндинуклеотид (восстановленный)

    ФАФС – фосфоаденозинфосфосульфат

    ФЛ – фосфолипид

    ФМН – флавинмононуклеотид

    ХМ – хиломикрон

    ХС – холестерол

    ЦНС – центральная нервная система

    ЦТК – цикл трикарбоновых кислот

    ЩФ – щелочная фосфатаза

    ЭТЦ – электронотранспортная цепь

    Hb – гемоглобин

    СО – монооксид углерода

    Введение

    Любой многоклеточный организм начинает свое развитие с момента слияния двух половых клеток. Их митохондриальный и ядерный геномы отвечают не только за синтез необходимых белков, но и запускают репликацию, стимулируют деление и образование аналогичных клеточных структур. Позднее включаются регуляторные механизмы транскрипции, в первую очередь, репрессия отдельных генов, что провоцирует избирательное фосфорилирование протеинов, обеспечивая индивидуальную специфичность строения и функционирования клеток, т.е. их дифференцировку. Но жизнедеятельность тканей поддерживается общими механизмами: за их энергообеспечение отвечают митохондрии, где локализованы ЦТК, окислительное декарбоксилирование ПВК, β–окисление ВЖК и наконец, ЭТЦ с окислительным фосфорилированием. Кроме митохондрий в цитозоле практически любой клетки присутствуют лизосомы с комплексом ферментов, гидролизующих устаревшие биополимеры; рибосомы, отвечающие за синтез необходимых протеинов; пероксисомы, окисляющие различные вещества. Клетка и часть ее органелл имеют мембраны, ответственные за секрецию, эндоцитоз и другие виды транспорта в зависимости от выполняемых функций.

    Как отмечено выше, включение различных транскриптонов и приводит к генезу белков в разных тканях, обеспечивая их специфичность. С середины XIXвека по настоящее время сохраняется принцип деления тканей на 4 типа: эпителиальная, мышечная, нервная, внутренней среды. Последняя включает кровь, соединительные и скелетные (хрящевую и костную) ткани. Несмотря на разнообразие, они имеют общие черты: мезенхимный генез, большое количество межклеточного вещества, множество различных клеточных элементов.


    Глава 1. Физиологические и биохимические особенности соединительной ткани

    На соединительную ткань (СТ) приходится 50% от массы тела и служит основой для костно-суставной, сердечно-сосудистой систем, кожи, фасций, связочного аппарата, гладких мышц, структурных компонентов различных органов. Ее разновидностями являются собственно соединительные ткани (рыхлая волокнистая, плотная волокнистая – неоформленная и оформленная); ткани, которые имеют особые свойства (жировая, ретикулярная); скелетные твердые (костная и хрящевая) и жидкие (кровь, лимфа). По внешнему виду они очень сильно отличаются друг от друга, но тем не менее действительно представляют единую группу, т.к. имеют общее происхождение развиваются из мезенхимы и одинаковый план строения. Основной характеристикой данной ткани является ее прочность, что позволяет выполнять опорную, защитную (механическую), репаративную, пластическую, трофическую и барьерную (фагоцитоз и транспорт иммунокомпетентных клеток и антител) функции.

    Основу СТ составляет множество клеток (фибробласты, макрофаги, лейкоциты, тучные клетки и др.) и межклеточное вещество (внеклеточный матрикс, включающий различные макромолекулы, и много волокнистых структур).

    1.1. Организация межклеточного матрикса

    Основное вещество – аморфный, относительно прозрачный материал со свойствами геля включает гликозаминогликаны, протеогликаны, гликопротеины. Их молекулы прочно связаны с волокнами матрикса.

    Гликозаминогликаны (ГАГ) (гиалуроновая кислота, кератансульфаты, хондроитинсульфаты, дерматансульфаты, гепарансульфаты) – кислые полисахариды, построенные из повторяющихся дисахаридных единиц, одна из которых уроновая кислота, а другая – ацетилированный гексозамин (N-ацетилглюкозамин, N–ацетилгалактозамин), часто сульфатированы. В свободном виде не встречаются, так как из-за полярности мицелл они способны связываться с большим количеством молекул воды и ионов (в частности Nа+), входящих во внеклеточную жидкость, образуя гель, через который диффундируют метаболиты.

    Среди многочисленных белково-углеводных комплексов в зависимости от их соотношения выделяют протеогликаны – крупные макромолекулы, где на долю ГАГов приходится 90-95%. В гликопротеидах преобладает белковая компонента, соединенная с разветвленными полисахаридами (последние включают галактозу, маннозу, рамнозу, сиаловые кислоты). Эти сложные мицеллы связывают клетки с внеклеточным веществом, входя в фибриллярные структуры. Среди последних выделяют фибронектин и фибриллин. Фибронектин состоит из двух одинаковых полипептидных цепей, соединенных дисульфидными мостиками. Этот белок, включенный в базальную мембрану, участвует в адгезии клеток, контролирует архитектуру поверхности, а также формирует волокна, связываясь с коллагеном и ГАГами. Таким образом устанавливается морфологическая непрерывность между цитоскелетом и экстрацеллюлярным матриксом. Другой белок – фибриллин входит в состав эластичных фибрилл, обеспечивая их упорядоченное строение, усиливая связи между внеклеточными компонентами. Мутации гена фибриллина приводят к развитию синдрома Марфана.

    Что касается волокон межклеточного вещества, различают коллагеновые, эластические, ретикулиновые.

    В большинстве тканей присутствуют коллагеновые волокна, основу которых составляет коллаген. Первичная структура этого белка представлена повторяющейся аминокислотной последовательностью виде гли-Х-У, где Х – позицию занимает пролин, У положение – чаще всего гидроксипролин или гидроксилизин, а каждой третьей аминокислотой служит глицин (гли-). Мицелла данного протеина построена довольно сложно. Вначале происходит обычный синтез левозакрученных про-α-цепей. Затем осуществляется посттрансляционная модификация, включающая гидроксилирование и гликозилирование остатков аминокислот в этих длинных (до 1000 мономеров) спиралях, которые сплетаются с помощью многочисленных поперечных «сшивок» трехгранного шнура (Рис. 1.1).



    Рис. 1.1. Синтез и созревание коллагена

    Концевые участки отдельных про-α-цепей соединяются дисульфидными, а сами цепи – водородными связями. Накапливаясь в секреторных гранулах, молекулы проколлагена выделяются во внеклеточное пространство, где под действием специфических пептидаз от них отщепляются концевые фрагменты и образуется тропоколлаген. При последовательном объединении в цепь между хвостовым и головным концами соседних молекул тропоколлагена сохраняется зазор, а каждая цепь смещена относительно рядом лежащей на ¼ ее длины, поэтому образовавшаяся фибрилла имеет поперечную исчерченность.

    Коллагеновое волокно формируется из многих подобных, параллельно связанных гликопротеинами фибрилл, что обеспечивает их высокую механическую прочность. В обеспечении окончательного формирования волокон участвуют витамин С, НАДФН, пролилгидроксилаза, Fe2+, Zn2+, Cu2+ (Рис. 1.2). Особенно интенсивно идет синтез коллагена в заживающей ране, где образуется рубец, основным компонентом которого является данный белок.


    Рис. 1.2.Реакция гидроксилирования остатка пролина в цепи коллагена

    Каждая α-цепь кодируется отдельным геном, что приводит к большому разнообразию видов коллагена. В настоящее время известно около 30 его разновидностей, до 90 % приходится на I и III типы (Табл. 1.1).

    Наиболее широко представлен в организме коллаген I типа, он находится повсеместно: в мягких и твердых тканях, костях, коже; механически он самый прочный. Коллаген II типа отражает в основном состояние связочного аппарата, хрящевой ткани. Его аналог III типа – компонент ретикулиновых волокон – реагирует на изменения, происходящие в дыхательной, пищеварительной, сердечно-сосудистой системах. Особенности структуры данного протеина делают его долгожителем, он может функционировать до 1-3-х месяцев.

    Описаны два пути распада коллагена: специфический и неспецифический. Первый осуществляется коллагеназами, которые гидролизуют амидные связи, образованные между глицином и лизином. Получившиеся пептидные фрагменты подвергаются действию других пептидгидролаз. Неспецифический распад коллагена провоцируется продуктами СРО липидов, а заканчивается обычным протеолизом с участием тканевых протеаз.

    Маркером интенсивности катаболизма коллагена служит гидроксипролин, который в свободном виде транспортируется кровью, часть выделяется с мочой (у взрослого экскретируется 15-50 мг в сутки, а возрасте 10-20 лет этот показатель может достигать 200 мг).

    Таблица 1.1

    Типы коллагенов, их локализация

    Тип

    Локализация

    I

    Кожа, кости, сухожилия, суставы, фасции, связки, дентин

    II

    Хрящевая ткань, связочный аппарат

    III

    Кожа, стенки сосудов, пищеварительного тракта, эмбриональные ткани

    IV

    Базальные мембраны

    V

    Хрящевая и мышечная ткани

    VI

    Повсеместно

    VII

    Якорные фибриллы

    VIII

    Эндотелий сосудов

    IX

    Хрящевая ткань

    XII

    Хрящевая ткань

    XIII

    Повсеместно, включая эпидермис

    XIV

    Кожа, роговица, хрящевая ткань

    XV

    Повсеместно

    XVII

    Кожа, роговица, слизистые оболочки

    XVIII

    Эндотелий сосудов, роговица

    XIX

    Эпидермис


    Мутация в генах коллагена приводит к развитию различных болезней (несовершенного остеогенеза, синдромов Элерсо–Данло, ахондроплазии).

    Коллагеновые волокна окружают многие клетки, обеспечивая их связи между собой или за счет наличия рецепторов в их мембранах, или через белки-посредники (Табл. 1.2).

    Второй вид волокон – эластические, присутствуют в эластическом хряще, коже, легких, сосудах, включают эластин – гликопротеин с молекулярной массой 70 кД. Он, как и коллаген, содержит много глицина и пролина. В создании эластических структур также принимают участие фибриллины, которые формируют микрофибриллярный каркас.

    Таблица 1.2

    Связывающие молекулы между коллагеном и различными типами клеток

    Тип коллагена

    Связывающий белок

    Тип клеток

    I

    Фибронектин

    Различные

    II

    Хондронектин

    Хондроциты

    III

    Фибронектин

    Ретикулярные клетки

    IV

    Ламинин

    Эпителиальные клетки


    После синтеза и созревания белки упаковываются в секреторные гранулы, выделяемые во внеклеточную среду. Особая роль в посттрансляционной модификации принадлежит лизилоксидазе, с помощью которой путем окислительного дезаминирования ε-аминогруппы в остатках лизина между четырьмя отдельными цепями формируются поперечные связи, обусловливающие образование резиноподобных структур, способных после деформации восстановить исходную форму.

    Последний вид волокон – ретикулиновые – тонкие нити, состоящие из коллагена III типа, связанного с гликопротеинами и протеогликанами. Компоненты этих волокон синтезируются ретикулиновыми клетками, разновидностями фибробластов.

    Таким образом, коллагеновые волокна придают СТ прочность и позволяют растягиваться, а эластические волокна – возвращают ткань в исходное положение после ее растяжения.

      1. Клетки соединительной ткани

    Соединительная ткань характеризуется следующим разнообразием клеток: фибробласты, фиброциты, хондробласты, хондроциты, остеобласты, остеоциты, макрофаги, лейкоциты, перициты, адипоциты, тучные клетки. Они занимают меньший объем, чем экстрацеллюлярный матрикс этих тканей, и выполняют самые разнообразные функции.

    Наиболее распространены фибробласты, которые синтезируют компоненты межклеточного вещества (коллаген, эластин, фибронектин, ГАГи, протеогликаны и др.), активные участники заживления ран, способны к пролиферации и миграции.

    Особую роль в осуществлении защитной функции играют мобильные макрофаги, способные синтезировать более 60 биологически активных веществ. При фагоцитозе выделяется содержимое лизосом, включающие различные гидролазы, АФК (О2˙־, НО˙, Н2О2), обладающие высоким антибактериальным эффектом. В активированных макрофагах интенсивно осуществляется окисление арахидоновой кислоты с образованием простагландинов, лейкотриенов, тромбоксана. Кроме того, в этих клетках синтезируются ферменты, разрушающие внеклеточный матрикс: эластаз, коллагеназ, протеиназ, гиалуронидаз. Макрофаги участвуют в заживлении ран, захватывают из крови денатурированные белки, обломки клеток, состарившиеся эритроциты, пылевые частицы, запускают иммунные реакции, проявляют противоопухолевую активность.

    Тучные клетки участвуют в воспалительных и аллергических реакциях, продуцируют БАВ: гистамин, гепарин, протеазы, кислые гидролазы, простагландины, лейкотриены и тромбоксаны; их содержание в различных органах подвержено значительным индивидуальным и возрастным колебаниям. Гепарин запасается исключительно тучными клетками, попадая в кровь, связывает антитромбин III, усиливая его антисвертывающую активность. Последний фактор имеет значение и вцелом для соединительнотканных структур. По мере их старения снижается тургор, формируются морщины и т.д. При этом регистрируется обеднение тканей ГАГами, а отсюда – водой с параллельным накоплением грубоволокнистых коллагеновых образований. По мнению отдельных исследователей, в соединительных тканях заложена программа старения организма.

    Уникальность структуры и функций СТ создает условия для возникновения огромного числа ее аномалий. В настоящее время известно многообразие генетических дефектов, способных привести к появлению признаков повреждений мезенхимальных структур. Они могут происходить вследствие:

    • нарушений синтеза или сборки коллагена;

    • генеза аномального коллагена:

    • ускоренной деградации коллагена;

    • недостаточной прочности поперечных сшивок;

    • аналогичных аномалий в эластиновых волокнах;

    • разрушения тканей посредством аутоиммунных реакций.

    В группу наследственных коллагенопатий включают синдромы Элерса–Данло, Марфана, Альпорта, несовершенный остеогенез.

      1. Скелетные ткани

    Среди вариантов СТ выделяют костную и хрящевую, также развивающиеся из мезодермы и состоящие из клеток и межклеточного матрикса.

        1. Структура и свойства хрящевой ткани

    Основными клеточными элементами хрящевой ткани являются хондробласты, синтезирующие и секретирующие в экстрацеллюлярный матрикс протеогликаны, которые стимулируют дифференцировку хондроцитов, а также коллагеновые и неколлагеновые белки. Цитозоль хондробластов богат гликогеном и липидами, водой (на нее приходится 75% от массы матрикса) количество последней жидкости определяет упругость хрящевого матрикса. Прочность хрящевой ткани зависит от коллагенов II, VI, IX, XII, XIV типов, которые погружены в макромолекулярные агрегаты протеогликанов. В зависимости от состава, метаболической активности различают гиалиновый, эластический, волокнистый хрящи. Первый служит основой для формирования других, обладает высокоскоростным обменом, содержит много углеводов и липидов, интенсивно синтезирует белки. В матриксе эластического хряща присутствуют эластические волокна, но невысоки значения липидов, углеводов, хондроитинсульфатов. Волокнистый хрящ по своей структуре занимает промежуточное положение между своими аналогами. Его характерная особенность – преобладание коллагеновых волокон I типа, которые располагаются параллельно друг другу, а клеточные элементы – в виде цепочки между ними. Специфичным компонентом хрящевого матрикса является протеогликан – агрекан, который связывается в агрегаты с гиалуроновой кислотой. Среди неколлагеновых белков следует выделить хондрокальцин, отвечающий за минерализацию матрикса; Gla-белок, наоборот, ингибирует этот процесс; хондроадерин – гликопротеин, связывает коллагены с хондроцитами.

    Формирование, рост, функционирование хрящевой ткани регулируется гормонами, факторами роста, цитокинами. Хондробласты являются клетками – мишенями для тироидных и половых гормонов, СТГ, которые стимулируют их рост. Кортизол тормозит пролиферацию и дифференцировку клеточных образований.

    1.3.2. Хрящ как предшественник кости

    Все закладки костного скелета проходят три стадии: мезенхимную, хрящевую и костную. Механизм обызвествления хряща является очень сложным процессом и до конца ещё не изучен. Физиологическому обызвествлению подвержены точки окостенения, продольные перегородки в нижней гипертрофической зоне зачатков хряща, а также прилегающий к кости слой суставного хряща. Вероятной причиной развития событий служит наличие на поверхности хондроцитов щелочной фосфатазы. В подверженном обызвествлению матриксе образуются матриксные пузырьки, содержащие фермент. Вокруг клеток растет локальная концентрация фосфатных ионов, что способствует минерализации ткани. Гипертрофические хондроциты синтезируют и выделяют в матрикс белок – хондрокальцин, способный связывать ионы кальция. Для подверженных минерализации областей характерны высокие величины фосфолипидов, стимулирующих формирование кристаллов гидроксиапатита в этих местах. В зоне обызвествления хряща происходит частичная деградация протеогликанов. Макромолекулы, которые не подверглись данному процессу, тормозят обызвествление.

    1.3.3. Костная ткань – особый вид соединительной ткани

    Костная ткань составляет основу кости, образует костные пластинки. В зависимости от расположения и плотности различают компактное и губчатое костное вещество. Клеточными элементами этого вида СТ являются остеобласты, остеоциты, остеокласты. Первые клеточные элементы имеют мощный аппарат белкового синтеза (коллагенов, протеогликанов, ферментов – участников продукции ГАГов) – основных компонентов межклеточного вещества. Остеоцит более зрелая клетка, сохраняющая способность к их образованию и секреции. Остеокласт – гигантская многоядерная клетка, способная резорбировать обызвествленный хрящ и межклеточное вещество в процессе развития и перестройки кости.

    1.3.3.1. Химический состав костной ткани

    В межклеточном матриксе компактной кости преобладают минеральные структуры и вода (10%), обратная пропорция между ними регистрируется в губчатых костях. Неорганические вещества, включенные в кристаллы, относятся к гидроксиапатитам – Са10(РО4)6 (ОН)2, имеющим формы палочек и пластин. Кроме кристаллических форм имеется аморфный фосфат кальция Са3(РО4)2, в основном, в детском возрасте. В состав минеральной фазы кости входят также Na+, Mg2+, K+, Clи т. д. Катионы кальция в кристаллической решетке могут замещаться другими двухвалентными катионами, в то время как анионы, отличные от фосфатов и гидроксила, лишь адсорбируются на поверхности кристаллов или растворяются в их гидратной оболочке.

    Основу органического матрикса составляют коллаген I типа, протеогликаны, ГАГи, в первую очередь, хондроитин-4-сульфат, а также липиды, полинуклеотиды (особенно много РНК, обеспечивающие биосинтетическую функцию). Своеобразной особенностью костного матрикса является высокое содержание цитрата, необходимого для минерализации: он образует комплексные соединения с солями кальция и фосфора, что и провоцирует кристаллизацию.

    1.3.3.2. Факторы, влияющие на метаболизм костной ткани

    Минеральные компоненты костей находятся практически в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфатов сыворотки крови, что регистрируется сложной системой БАВ. Среди них важная роль принадлежит паратгормону и его антагонисту тирокальцитонину. Гипокальциемия стимулирует секрецию гормона паращитовидных желез, который активирует клеточные системы, ответственные за резорбцию кости: увеличивает число остеокластов и их метаболическую активность. Тирокальцитонин, выделившийся при гиперкальциемии, усиливает минерализацию костной ткани, уменьшает количество остеокластов, т.е. угнетает резорбцию.

    Активная форма витамина Д – кальцитриол участвует в биосинтезе кальций-связывающих белков, регулируя кальцификацию костной ткани.

    Транс–ретиноевая кислота (окисленный витамин А) отвечает за продукцию ферментов синтеза хондроитинсульфата. При ее дефиците нарушается рост костей.

    Под влиянием аскорбиновой кислоты происходит созревание коллагена в остеобластах; также витамин С участвует в синтезе ГАГов: ускоряет продукцию хондроитинсульфатов, параллельно угнетая генез гиалуроновой кислоты.

    Под действием различных эндогенных и экзогенных факторов могут развиваться многочисленные болезни костей травматические, воспалительные, диспластические, дистрофические. Самая многочисленная группа – переломы, травматические артрозы, деформирующий спондилёз и др. Воспалительные процессы вызываются разными инфекционными возбудителями. Дистрофические поражения могут быть следствием токсических воздействий (фосфорных, фтористых и других отравлений), алиментарных расстройств (цинги, рахита и др.), эндокринных болезней (паратиреоидная остеодистрофия и др.). Примерами недостаточного или избыточного остеогенеза (дисплазия) могут служить гигантизм, остеосклероз, опухоли костей.

    1.4. Жировая ткань

    К соединительным тканям со специфическими свойствами отнесена и жировая ткань, основные элементы которой – адипоциты в зависимости от степени дифференциации делятся на клетки белого и бурого жира. Первые содержат одну крупную каплю жира, оттесняющую на периферию цитозоль и органеллы. Эти адипоциты синтезируют ЛПЛ, которая выходит на поверхность эндотелия и встречаясь с ЛПОНП и ХМ в просвете сосуда, гидролизует ТАГи до глицерина и ВЖК. Данные липиды проникают в адипоциты, ресинтезируются до нейтральных жиров, запасающихся в виде капель. В жировых клетках ВЖК генерируются также из глюкозы и аминокислот. Под действием чувствительной к гормонам липазы, активируемой ц-АМФ, высвободившиеся жирные кислоты поступают в просвет капилляров, где связываются с альбуминами и доставляются в печень.

    В адипоцитах бурого жира содержится множество мелких жировых капель и крупных митохондрий. Особенностью последних является наличие во внутренней мембране белка термогенина, с помощью которого происходит транспорт протонов из межмембранного пространства в матрикс без прохождения через систему АТФ-синтетазы, т.е. процессы биологического окисления и окислительного фосфорилирования разобщаются, энергия выделяется в виде тепла.

    Таким образом, белая жировая ткань запасает энергоисточники, а бурая участвует в регуляции температуры тела младенцев.

    Контрольные вопросы и задания:

    1. Какие разновидности соединительной ткани Вы знаете?

    2. Охарактеризуйте химический состав, строение и функции коллагена.

    3. Как и где происходит образование волокон коллагена?

    4. Охарактеризуйте химический состав, строение и функции эластина.

    5. Раскройте понятие «межклеточное вещество». Из каких веществ оно состоит? Опишите формулы гетерополисахаридов.

    6. Назовите основные функции межклеточного вещества. Какие особенности и состава межклеточного вещества позволяют выполнять эти функции?

    7. Какие адгезивные белки присутствуют во внеклеточном матриксе соединительной ткани и какова их биологическая роль?

    8. Какие вещества (ферменты, витамины и минеральные вещества) и как влияют на метаболизм соединительной ткани?

    9. Назовите основные наследственные и приобретенные патологии соединительной ткани. Раскройте биохимические причины их развития.

    10. При заболевании артрозом происходит деградация внеклеточного матрикса – хрящевой ткани. Укажите возможные причины активации процессов деградации и опишите в виде схемы последовательность процессов, происходящих при данном заболевании.

    11. У пациента наблюдаются повышенная кровоточивость десен, шатание зубов, уменьшение эластичности кожи, подкожные геморрагии, плохое заживление ран. Дефицит какого витамина может быть причиной этих нарушений? В образовании какого компонента соединительной ткани он участвует? Как называется описываемое состояние?

    12. При диффузных заболеваниях соединительной ткани (коллагенозах) выявляется повышенное выделение с мочой гликозаминогликанов и свободного гидроксипролина, в крови повышается активность гиалуронидазы. Чем объясняется повышенное выделение из организма с мочой глюкозаминогликанов и гидроксипролина при коллагенозах?

    13. Какими ионами могут заменяться компоненты кристал­лической решетки? Чем это грозит?



      1   2   3   4   5   6


    написать администратору сайта