Градация коллагена может производится фибробластами внутриклеточно и внеклеточно:

- Внутриклеточный механизм происходит до и сразу после секреции синтезированного материала, таким образом, коллаген проходит «контроль качества», который выявляет биологические ошибки.

- Внеклеточный этап деградации происходит с помощью секреции фибробластами лизосомальных ферментов в МКВ, которые дробят коллаген на более мелкие фрагменты.

Обновление коллагена в нормальной соединительной ткани происходит очень медленно. В некоторых тканях (сухожилия и связки) коллаген очень стабилен, в то время как в периодонтальной связке, окружающей зубы, он быстро обновляется.

Деградацию обеспечивают ферменты – коллагеназы, которые принадлежат к семейству матриксных металлопротеиназ (ММП), которые разрезают фибриллы для дальнейшего разрушения неспецифическими протеазами. ММП секретируются макрофагами и играют важную роль в ремоделировании МКВ при регенерации тканей. Подробнее о ММП будет сказано далее.

Клиническое значение: Нарушение равновесия между синтезом и деградацией коллагена может привести к избыточному отложению коллагеновых волокон, что характерно для фиброза (в печени, почках, легких). В участках повреждения кожи данные нарушения могут спровоцировать образование утолщенных келоидных рубцов.

Разновидностью коллагеновых волокон являются ретикулярные и преколлагеновые волокна. Последние представляют собой начальную форму образования коллагеновых волокон в эмбриогенезе и при регенерации. В их состав входят коллаген III типа и повышенное количество углеводов, которые синтезируются ретикулярными клетками органов кроветворения. Они образуют тонкую и растяжимую, трехмерную сеть — ретикулум, что и обусловило их название. Синтезируют данные волокна ретикулярными клетками, фибробластами, адипоцитами, гладкими миоцитами и др.

Ключевым свойством ретикулярных волокон является аргирофильность – способность окрашиваться солями серебра в черный цвет.

Главная функция – опорная. Она реализуется в составе стромы органов гемопоэза – красный костный мозг, селезенке, лимфоузлах, а также в составе печени, поджелудочной железы.

Эластические волокна. Наличие эластических волокон в соединительной ткани определяет ее эластичность и растяжимость. По прочности эластические волокна уступают коллагеновым. Форма поперечного разреза волокон округлая и уплощенная.

Функции эластических волокон:

- определение архитектоники ткани;

- способность ткани к обратимой деформации (возвращение в исходную форму после воздействия извне).

Синтез обеспечивают кроме фибробластов, гладкие миоциты, хондробласты, хондроциты.

В рыхлой волокнистой соединительной ткани эластические волокна широко анастомозируют друг с другом. Толщина эластических волокон обычно меньше коллагеновых (0,2—1 мкм), но может достигать нескольких микрометров. В составе эластических волокон различают микрофибриллярный (периферический) и аморфный (центральный. светлый) компоненты.

Основой эластических волокон является глобулярный гликопротеин — эластин, синтезируемый фибробластами и гладкими мышечными клетками. Для эластина характерно наличие двух производных аминокислот — десмозина и изодесмозина, которые участвуют в стабилизации молекулярной структуры эластина и придании ему способности к растяжению, эластичности.

Как и коллаген он синтезируется в грЭПС и комплексе Гольджи. Цепочка созревания выглядит следующим образом: проэластин – тропоэластин – эластин, который составляет первый, молекулярный уровень организации эластического волокна.

Вне клетки молекулы эластина соединяются в цепочки — эластиновые протофибриллы, которые создают второй, надмолекулярный, уровень организации эластического волокна.

Эластиновые протофибриллы в сочетании с гликопротеинами (фибриллином 1 и 2 и фибулином 1) образуют в МКВ микрофибриллы.

Клиническое значение:   синдром Марфана обусловлен мутациями генов, кодирующих синтез соответствующих белков – фибриллина 1 и 2. Проявляется аномальной растяжимостью кожи, подвижностью суставов, аневризмами крупных сосудов.

 

Четвертый уровень организации эластического волокна — волоконный. Зрелые эластические волокна содержат около 90 % аморфного компонента эластических белков (эластина) в центре, а по периферии — микрофибриллы.

Кроме зрелых эластических волокон, различают элауниновые и окситалановые волокна (незрелые). В элауниновых волокнах соотношение микрофибрилл и аморфного компонента примерно равное, а окситалановые волокна состоят только из микрофибрилл.

Основное вещество (или аморфный компонент/ОАВ) – гелеобразное вещество, которое представляет собой метаболическую, интегративно-буферную многокомпонентную среду, окружающую клетки и волокна ткани, нервы и сосуды. В состав компонентов основного вещества входят:

1) белки плазмы крови,

2) вода,

3) неорганические ионы,

4) растворимые коллагеновые и эластические белки, гликозамингликаны, протеогликаны и гликопротеины,

5) молекулы биологически активных веществ,

6) продукты метаболизма клеток.

Гликозаминогликаны (ГАГ) — (мукополисахариды) полисахаридные соединения, - линейные полимеры, построенные из повторяющихся дисахаридных единиц. Каждая из этих единиц содержит обычно гексуроновую кислоту и гексозамин (аминосахарид). Молекулы ГАГ содержат много гидроксильных, карбоксильных и сульфатных групп, имеющих отрицательный заряд, легко присоединяют молекулы воды и ионы, в частности Na+, и поэтому определяют гидрофильные свойства ткани. ГАГ проницаемы для кислорода и СО2, но предохраняют органы от проникновения чужеродных тел и белков.

Среди ГАГ разделяют на несульфатированные и сульфатированные. К несульфатированным относится наиболее распространенная в соединительной ткани гиалуроновая кислота, которая состоит из глюкозамина или галактозамина и уроновой кислоты. Уникально, что гиалуроновая кислота синтезируется прямо в МКВ с помощью фермента гиалуронансинтазы, которая локализована на мембране клеток.

Функциями является:

- увлажнение поверхностей (например, в суставных);

- молекулярная диффузия метаболитов.

Сульфатированные ГАГ:

• хондроитин-сульфаты (в хряще, коже, роговице),

• дерматансульфат (в коже, сухожилиях, в стенке кровеносных сосудов),

• кератансульфат (в роговице глаза),

• гепаринсульфат (в составе многих базальных мембран).

Они имеют отрицательный заряд и выполняют функции:

-заполнение пространства (филлер);

- смягчение трения;

- смазывание поверхностей.

Соединения белков с ГАГ носят название протеогликаны (ПГ). В основе протеогликанового комплекса лежит длинная (около 1700 нм) линейная молекула гиалуроновой кислоты, к которой присоединяются 70-100 молекул протеогликанов.