Деградация 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.

Гистофизиология соединительной ткани

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.

К лючевым 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.

Межклеточный матрикс пульпы выполняет разнообразные функции: влияет на распространение инфекционного процесса в ткани, обменные реакции в клетках, устойчивость кристаллоидов, на рецепцию гормонов, витаминов и других веществ, участвующих в обмене. Метаболизм в клетках и волокнах пульпы проходит через основное вещество. Для того чтобы проникнуть из кровеносных сосудов в клетки, питательные вещества проходят через основное вещество, предварительно растворяясь в нем. Точно также соединения, выделенные клеткой, должны пройти через основное вещество, чтобы попасть в концевые сосуды. Таким образом обменная роль основного вещества влияет на жизнеспособность пульпы.

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.

С оединения 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.

Функции ПГ

- взаимодействие с молекулами коллагена и влияние на образование коллагеновых волокон (способствуют их правильной укладке);

- обеспечение связи между поверхностью клеток и компонентами МКВ (это обеспечивают фибронектин, ламинин и коллаген, а синдекан пронизывает плазмолемму, прикрепляясь к цитоскелету, а снаружи – к МКВ).

- транспорт воды и электролитов

- связывание, накопление и выделение факторов роста (гепарин и гепарансульфат).

Наиболее важными представительями ПГ в РВСТ являются декорин, перлекан, синдекан и СД 44.

Поскольку гликозамингликаны в организме человека в чистом виде не встречаются, а всегда связаны с белком, то пептидный компонент протеогликанов синтезируется на полирибосомах, связанных с эндоплазматическим ретикулумом: пептидная цепь пронизывает мембрану и наращивается в сторону полости эндоплазматической сети, где начинается синтез углеводной части протеогликанов. Гликозамингликаны связываются с белком через гидроксильные группы серина. Здесь же в полости ретикулума происходит и сульфатирование углеводного компонента. В процессе синтеза вновь образованные молекулы перемещаются к аппарату Гольджи, где они включаются в секреторные гранулы и происходит экзоцитоз в составе этих гранул.

Представителями ПГ являются:

1. Перлекан – является ключевым во всех базальных мембранах

2. Агрекан – крупный ПГ, который тесно связан с хондроитин- и кератансульфатом, а также в гиалуроновой кислотой – эти комплексы заполняют пространства между коллагеновыми волокнами и клетками и обеспечивают механические свойства тканей.

Эмбриональная мехенхима имеет большое количество гиалуроновой кислоты и воды. Что обеспечивает значительное пространство и возможности для клеточной миграции и роста.

ПГ состоят из сердцевинного белка к которому присоединяется большое количество комбинаций сульфатированных ГАГ.

Пространственная организация ПГ-комплексов образует своеобразное молекулярное сито, регулирующее диффузию воды и низкомолекулярных продуктов питания и обмена. ПГ синтезируются в грЭПС и аппарате Гольджи фибробластов.

Обновление ПГ происходит более интенсивнее, чем коллагена, они разрушаются лизосомальными ферментами клеток.

Клиническое значение: Деградация аморфного вещества. При недостаточной активности лизосомальных ферментов частично переваренные ПГ могут накапливаться и развивать ряд заболеваний, а именно мукополисахаридозы. Гиалуроновая кислота и ПГ обеспечивают барьер за счет высокой вязкости против внедрения бактерий в ткани, которые могут секретировать гиалуронидазу – фермент нарушающий сборку ПГ и гидролизирующий гиалуроновую кислоту, это снижает вязкость в СТ и способствует росту инвазии инфекции. Данный фермент также использует сперматозоид при оплодотворении. Из акросомы выделяется гиалуронидаза, которая разрушает блестящую оболочку овоцита.

 

Мультиадгезивные гликопротеины (ГП, "нефибриллярные белки") — класс соединений белков с олигосахаридами (гексозаминами, гексозами, фукозами, сиаловыми кислотами). Гликопротеины входят в состав как волокон, так и аморфного вещества.

К ним относятся:

• растворимые ГП, связанные с протеогликанами;

• ГП кальцинированных тканей (например, при патологически измененных суставах и мочекаменной болезни);

• ГП, связанные с коллагеном (структурные ГП и ГП базальных мембран).

Гликопротеины играют большую роль в формировании структуры межклеточного вещества соединительной ткани и также определяют его функциональные особенности (примерами ГП являются: фибронектин, хондронектин, фибриллин, ламинин и др.)