35.Схема биосинтеза гликозамингликанов, их функциональная роль.
Гликозаминогликаны — углеводная часть протеогликанов, полисахариды, в состав которых входят аминосахара-гексозамины
Схема гликозамингликан:
Функциональная роль: Гликозаминов и протеокликанов
1) являются структурными компонентами межклеточного матрикса;
2) специфически взаимодействуют с белками межклеточного матрикса (коллагеном, эластином);
3) являясь полианионами, присоединяют воду и катионы, участвуют в формировании тургора клеток;
4) препятствуют проникновению патогенных микроорганизмов через соединительные покровы;
5) выполняют рессорную функцию в суставных хрящах;
6) способствуют созданию фильтрационного барьера в почках;
7) обеспечивают прозрачность роговицы;
Структурная организация межклеточного матрикса.
Межклеточный матрикс— это надмолекулярный комплекс, образованный сложной сетью связанных между собой макромолекул.
В организме межклеточный матрикс формирует такие высокоспециализированные структуры, как хрящ, сухожилия, базальные мембраны, а также кости и зубы.
Химический состав межклеточного матрикса
В состав межклеточного матрикса входят: 1). Коллагеновые и эластиновые волокна 2)аморфное веществов виде ГАГ и протеогликанов 3)неколлагеновые структурные белки- фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин и др.
Функция межклеточного матрикса
Межклеточный матрикс выполняет в организме разнообразные функции:
-образует каркас органов и тканей;
-является универсальным «биологическим» клеем;
-участвует в регуляции водно-солевого обмена;
-окружая клетки, влияет на их прикрепление, развитие, пролиферацию, организацию и метаболизм.
36.Костная и хрящевая ткань, хим сост и особ метаболизма.
Костная ткань – это разновидность соединительной ткани, состоящая из клеток, неминерализованного межклеточного матрикса – остеоида- и основного минерализованного межклеточного вещества.
Химический состав костной ткани
Органические компоненты костной ткани:
1. Коллагеновые белки. До 90% волокнистых структур костной ткани представлены коллагеном I типа. В небольших количествах также представлены коллагены V, VI и XII типов.
2. Протеогликаны представлены малыми ПГ- декорином и бигликаном. Они внедряются в минерализованный межклеточный матрикс, активируя при этом процессы пролиферации и дифференцировки клеток, регулируют отложение минералов.
3. ГАГ представлены гиалуроновой кислотой. Играет роль в морфогенезе костной ткани.
4. Гликопротеины:
- остеонектин– способен связывать ионы кальция;
- тромбоспондин– связывается с другими белками матрикса;
- фибронектин – связывается с поверхностью клеток, фибрином, бактериями, коллагеном;
- остеопонтин – регулирует активность остеокластов;
- костный кислый гликопротеин-75 – способен связывать ионы кальция, ингибирует процессы резорбции костной ткани;
- остеокальцин – связывается с гидроксиапатитом;
Неорганические вещества костной ткани.
Кристаллы кости относятся к гидроксилапатитам, имеют форму пластин или палочек и следующий химический состав – Са10(РО4)6(ОН)2.
Особенности метаболизма костной ткани:
1)Высокая скорость аэробного и анаэробного путей окисления глюкозы
2)Интенсивный процесс транскрипции и биосинтеза колагеновых и ca-связывающих белков
3)Активный процесс уронатного пути окисления глюкозы(Синтез УДФ-глюкуронидаза)
Химический состав хрящевой ткани
-коллаген
-Агрекан
-Гиалуроновая кислота
-декарин
-белки,характерные для морфогенеза
Метаболизм кости и факторы, влияющие на него (витамин D, кальцитонин, парат-гормон, соматотропин, эстрогены, андрогены и др.)
Метаболизм кости характеризуется двумя противо-
положными процессами: образование новой костной
ткани остеобластами и деградацией старой – остеоклас-
тами.
Витамин Д:
-недостаточное обызвествление кости и развитие рахита при дефиците витамина D.
- при избытке витамина D наблюдается усиленное рассасывание костей и увеличение концентрации Са2+ в сыворотке крови.
Кальцитонин:
-Он стимулирует перенос Са и Р из крови в кости, ускоряет отложение кальция и ингибирует его выход из костей.
Эстрогены ,Андрогены
Основной эффект эстрогена (17b2-эстрадиола) на кость заключается в снижении скорости её резорбции. Это результат прямого влияния гормона на предшественники остеокластов и подавления остеокластогенеза. Зрелые остеокласты в отличие от предостеокластов не имеют рецепторов к эстрогенам, поэтому их действие опосредовано остеобластами, которые в ответ на половые гормоны снижают секрецию проостеолитических факторов. 17b2-эстрадиол, тестостерон, дигидрокситестостерон и андрогены ограничивают остеопороз, так как ингибируют синтез интерлейкина-6 остеобластами и стромальными клетками костного мозга.
Паратгормон:
-Выход кальция из кости в кровь стимулируя ,стимулируя функцию остеокластов и резорбцию кости.
Соматотропин:
-Способствует сохранению эпифизарных хрящевых пластинок роста т.е пока продолжается продукция гормона ,трубчатые кости растут в длину
Механизм минерализации кости:
1-й ЭТАП: остеобласты начинают синтезировать костный коллаген, который содержит фосфаты и формирует хондроитинсульфаты. Костный коллаген является матрицей для процесса минерализации. Особенностью процесса минерализации является перенасыщение среды ионами кальция и фосфора. На 1 этапе минерализации кальций и фосфор связываются с костным коллагеном. Обязательный участник процесса - сложные липиды.
2-й ЭТАП - в зоне минерализации усиливаются окислительные процессы, распадается гликоген, синтезируется необходимое количество АТФ. Одновременно из лизосом остеобластов выделяются кислые гидролазы, которые взаимодействуют с белками органического компонента и приводят к образованию ионов аммония и гидроксид-ионов, которые соединены с фосфатом. Так формируются ядра кристаллизации. Ионы кальция и фосфора, которые были связаны с белково-углеводным комплексом, переходят в растворимое состояние и формируют кристаллы гидроксиапатита. По мере роста кристаллы гидроксиапатита вытесняют протеогликаны и даже воду до такой степени, что плотная ткань становится практически обезвоженной. Ингибитор процесса минерализации - неорганический пирофосфат. Его накопление в кости может препятствовать росту кристаллов. Чтобы этого не происходило, в остеобластах есть щелочная фосфатаза, которая расщепляет пирофосфат на два фосфатных остатка.