1.4.1. Морфогенетический белок кости 2

BMP-2 (костный морфогенетический белок) – это белок, стимулирующий стволовые клетки к размножению и дифференцировке в зрелые клетки, ткани и органы. Этот белок вырабатывается из стволовых клеток в период эмбриогенеза, послеродовой период роста и взрослой жизни.

Среди BMP-2 выделяют две формы – BMP-2α и BMP-2β (ранее идентифицированный как BMP-4), гены которых расположены в 20 и 14 хромосомах человека соответственно [Reddi A.H. New biomaterials, stem cells and morphogens for tissue engineering // Bioceramics. - 2001. - Vol. 13. - P. 459-461.].

BMP-2 синтезируются в виде пре-про-пептидов длиной 400-525 аминокислотных остатков, которые состоят из N-концевого сигнального пептида, про-домена и С- концевого зрелого белка. До образования активной формы белка BMP-2 пре-про-пептид претерпевает несколько посттрансляционных модификаций. Ген BMP-2 расположен в 20 хромосоме и содержит 3 экзона [25].

Сначала происходит отщепление сигнальной последовательности с образованием молекулы про-BMP-2. Далее два мономера подвергаются димеризации в эндоплазматическом ретикулуме клетки, после чего димер транспортируется в аппарат Гольджи. В транс-отделе комплекса Гольджи под действием ферментов, например, фурина, происходит отщепление про- доменов, что приводит к образованию зрелого димера BMP-2. По окончании биосинтеза молекула белка в биологически активной димерной форме секретируется во внеклеточное пространство [7].

Каждый димер состоит из двух полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями. В первичной структуре зрелого димера содержится по 7 цистеиновых остатков, причем 6 из них формируют 3 дисульфидные связи, образующие консервативный структурный мотив – «цистеиновый узел», а седьмой остаток цистеина участвует в формировании SS связи между мономерами в структуре димера BMP-2 [25].

1.5. Факторы роста

Факторы роста – полипептиды с молекулярной массой 5-50 кДа, объединенные в группу трофических регуляторных субстанций. Подобно гормонам, эти факторы обладают широким спектром биологического действия на многие клетки – стимулируют или ингибируют митогенез, хемотаксис, дифференцировку. Факторы роста, как правило, продуцируются неспециализированными клетками, находящимися во всех тканях, и обладают эндокринным, паракринным и аутокринным действием.

Эндокринные факторы вырабатываются и транспортируются к удаленным клеткам-мишеням через кровоток. Достигая своей «цели», они взаимодействуют со специализированными высокоаффинными рецепторами клеток-мишеней. Паракринные факторы отличаются тем, что распространяются путем диффузии. Рецепторы клеток-мишеней обычно расположены вблизи клеток-продуцентов. Аутокринные факторы оказывают воздействие на клетки, являющиеся непосредственным источником этих факторов. Большинство полипептидных факторов роста действует по паракринному или аутокринному типу [Ворона Ю. С. Применение мембран аутоплазмы, обо- гащенной тромбоцитами, с целью направленной ре- генерации тканей в области глоточных швов после операций на гортани, глотке и полости рта : дис. канд. мед. наук. / Ю. С. Ворона. — Курск, 2014. – 143 с.].

В настоящее время определение фактора роста подвергается многочисленным корректировкам и уточнениям, связанными с открытием новых свойств и характеристик этих факторов. Согласно современным представлениям факторы роста — это естественные вещества полипептидного строения, с молекулярной массой 5–50 кДа, вырабатываемые организмом, являющиеся полифункциональными регуляторами и принадлежащие к классу цитокинов. [Tischler M. Platelet Rich Plasma: The use of autologus growth factors to enhance bone and soft tissue grafts/ M. Tischler // N. Y. State Dent. J. – 2002. – N. 68. – P. 22.].

Цитокины – различные белки, осуществляющие передачу сигналов между различными клетками организма. Цитокины являются наиболее универсальным классом внутри- и межтканевых регуляторных веществ.

Для того, чтобы классифицировать факторы роста, предложено их разделение на две большие группы:

1) с широким диапазоном клеточной и тканевой специфичности;

2) специфичные для определенной группы клеток.

Однако на данный момент научные данные, получаемые о результатах выделения, идентификации, взаимодействия и практического применения различных факторов роста лавинообразно нарастают, и количество идентифицированных соединений определяемых как ростовые факторы увеличивается с каждым годом.

С одной стороны факторы роста обладают свойствами, сходными с гормонами: белковая структура, участие в регуляции органов и тканей. Подобно гормонам эти факторы обладают широким спектром биологического воздействия на многие клетки — стимулируют или ингибируют митогенез, хемотаксис, дифференцировку. С другой стороны, они во многом отличаются от них по важным аспектам. Их первичный эффект заключается в стимуляции роста клеток, но они не влияют на функционирование последних. Последнее, но не менее важное отличие между гормонами и факторами роста – это временной фактор. Гормоны проявляют свое действие в сравнительно отдаленном периоде, нежеле факторы роста [Levi-Montalcini R., Hamburger V. Selective growth stimulating effect of mouse sarcoma on the sensory and sympathetic nervous system of the chick embryo / R. Levi-Montalcini, V. Hamburger // J. Exp. Zool. – 1951. – Vol. 116. – P. 321–362.].

Факторы роста играют важнейшую роль в механизмах регуляции роста клеток. Факторы роста активируют процессы деления, миграции, дифференциации клеток, экспрессии белка и продуцирования ферментов. Помимо этого факторы роста влияют на воспалительные, пролиферативные процессы и течение раневого процесса [Cytocompatibility of regenerated silk fibroin film: a medical biomaterial applicable to wound healing / T. L. Liu, J. C. Maio, W. H. Sheng [et al.] // J. Zhejiang Univ. Sci. B. – 2010. – N. 116 (1). – P. 10–16.].