Гликозаминогликаны

Гликозаминогликаны (ГАГ) - это гетерополисахариды построены из дисахаридных единиц, которые и являются их мономерами.

По строению мономеров различают 7 типов гликозаминогликанов.

1. Гиалуроновая кислота

2. Хондроитин-4-сульфат

3. Хондроитин-6-сульфат

4. Дерматансульфат

5. Кератансульфат

6. Гепарансульфат

7. Гепарин

Гиалуроновая кислота

Гиалуроновая кислота – самый большой гликозамингликан межклеточного вещества, его молекулярная масса достигает 10⁵ – 10⁷ Д. Гиалуроновая кислота построена из глюкуроновой кислоты и N- ацетилглюкозамина. В каждом дисахариде имеется отрицательно заряженная карбоксильная группа, а так как таких мономеров в молекуле гиалуроновой кислоты очень много, то она является полианионом. Благодаря своим полианионным свойствам гиалуроновая кислота связывает большие количества воды, в результате чего межклеточное ве­щество приобретает характер желеобразного матрикса. Гиалуроновая кислота (как и все гликозаминогликаны) способна связывать ионы Na⁺ и Са²⁺, что определяет участие межклеточного вещества в регу­ляции водно-солевого обмена.

Гиалуроновая кислота может находиться и в свободном виде, и в составе сложных агрегатов. Это единственный представитель ГАГ, который не сульфатирован.

Хондроитин-сульфаты встречаются в связках суставов и в ткани зуба, дерматансульфат является одним из структурных компонентов хрящевой ткани.

Длинные полисахаридные цепи складываются в глобулы. Однако эти глобулы рыхлые (не имеют компактной укладки) и занимают сравнительно большой объем. ГАГ являются гидрофильными соединениями, содержат много гидроксильных групп, имеют значительный отрицательный заряд (много карбоксильных и сульфогрупп). Значительный отрицательный заряд способствует присоединению к ним положительно заряженных катионов калия, натрия, кальция, магния. Это еще более увеличивает способность удерживать воду, а также способствует диссоциации молекул этих веществ в соединительной ткани.

Катаболизм компонентов основного вещества

Идет под действием некоторых гидролаз.

Например, НЕЙРАМИНИДАЗА отщепляет от гликопротеинов N-ацетилнейраминовую (сиаловую) кислоту, и уже дестабилизированный гликопротеин поглощается макрофагами. Поэтому концентрация сиаловых кислот в крови - характеристика состояния соединительной ткани. При воспалительных процессах эта концентрация намного возрастает.

При недостаточности ферментов катаболизма основного вещества развиваются заболевания - мукополисахаридозы, при которых в тканях происходит накопление тех или иных ГАГ.

Волокна соединительной ткани

В межклеточном матриксе находятся 2 типа волокнистых структур: КОЛЛАГЕНОВЫЕ и ЭЛАСТИНОВЫЕ ВОЛОКНА. Основным их компонентом является нерастворимый белок КОЛЛАГЕН.

Коллаген

Коллаген является основным структурным белком межклеточного матрикса. Это фибриллярный белок, отличающийся от других белков рядом особенностей своего состава и структуры.

Типичная молекула коллагена состоит из трех полипептидных целей разных типов (α-спиралей), скрученных в виде правой тройной спирали. В свою очередь полипептидные цепи построены из часто повторяющихся фрагментов, имеющих характерную последовательность -Gly-X-Y-. Каждым третьим аминокислотным остатком является глицин. Пролин (Pro) часто встречается в положениях X, положение Υ может быть занято как пролином, так и 4-гидроксипролином (4Нур). Кроме того, молекула коллагена содержит остатки З-гидроксипролина (ЗНур) и 5-гидроксилизина (5Нуl).

Присутствие в полипептидной цепи остатков гидроксиаминокислот является характерной особенностью коллагена. Остатки пролина и лизина гидроксилируются посттрансляционно, т. е. после включения в полипептидную цепь. На одном из концов молекула коллагена сшита поперечными связями, образованными боковыми цепями остатков лизина. Количество поперечных связей возрастает по мере старения организма.

При формировании вторичной структуры полипептидная цепь коллагена укладывается в более развернутую левозакрученную -спираль (на один виток приходится 3 аминокислотных остатка);

Третичная структура коллагена — это правозакрученная суперспираль из 3 -цепей, при форми­ровании которой остаток глицина оказывается в ее центре, что способствует образованию линей­ной молекулы тропоколлагена с последующим включением ее в волокно.

Типы коллагена. Известно 19 типов коллагена, которые отличаются друг от друга по первичной структуре пептидных цепей, функциям и локализации в организме. Коллагены входят в состав фибрилл (фибриллообразующие коллагены- I, II, III, V и XI типы), миофибрилл (коллаген VI типа), являются структурным компонентом базальных мембран (коллаген IV типа) и т.д.

Фибриллообразующие коллагены (I, II, III, V и XI типы). Основа фибрилл — ступенчато расположенные параллельные ряды молекул тропоколлагена, ко­торые сдвинуты на 1/4 относительно друг друга.

Фибриллогенезу предшествует еще одна модификация лизина. Внеклеточный медьсодер­жащий фермент лизилоксидаза осуществляет окислительное дезаминирование лизина и гидроксилизина с образованием реактивных альдеги­дов. Для этих реакций необходимо присутствие витаминов РР и В₆. Эти группы принимают участие в формировании поперечных ковалентных связей между молекулами тропоколлагена.

Преимущественное распределение этих типов коллагена по тканям следующее: I тип — кости, ден­тин, роговица, сухожилия; II тип — хрящи, межпоз­воночные диски, стекловидное тело; III тип — поч­ки, печень, сосуды, лимфатические узлы. Коллагены V и XI типов в разных количествах присутствуют в межклеточном веществе всех тканей, они определя­ют диаметр коллагеновых фибрилл.