Презентация на тему Внеклеточный матрикс – основа минерализованных тканей

45

2. Каждая третья аминокислота в коллагене:
1. пролин
2.

лизин
3. глицин

3. Основные белки внеклеточного матрикса:
1. коллаген
2. альбумин
3. эластин

4. Фибронектин - это гликопротеин, связывающий клетки соединительной ткани с:
1. коллагеном
2. протеогликаном
3. эластином

5. Адгезивный белок:
1. коллаген
2. фибронектин
3. фибриноген

В организме человека выделяют четыре минерализованные ткани - кость,

образующую скелет, эмаль, дентин и цемент зуба.

содержат небольшое количество клеток (остеобластов, остеоцитов и остеокластов) и

большое межклеточное пространство (внеклеточный матрикс - ВКМ),
в котором в большом количестве откладываются минеральные соли.

и органических компонентов (Т.П. Вавилова, 2008г.)

в разном отношении минерального и органического компонентов, что отражается

на степени их минерализации. Показатель минерализации возрастает в последовательности: кость< цемент< дентин< эмаль

Вавилова, 2008г.)

определяется наиболее высокая концентрация кальция и фосфатов.
В дентине,

наряду с ионами кальция и фосфатов, определяется достаточно высокая концентрация магния и натрия.
Наименьшее количество кальция и фосфатов присутствует в костной ткани и цементе.

величины и формы в зависимости от входящих элементов

веществе ВКМ содержатся упорядоченно расположенные кристаллы гидроксиапатита и аморфный

фосфат кальция.
Ориентация кристаллов гидроксиапатита определяется, в первую очередь, ориентацией коллагеновых фибрилл.
Гидроксиапатит выступает главным хранилищем в организме
кальция – 99% и
фосфора – 85%.

минерализованных тканей, он составляет около 90 % органического матрикса.

Этот тип коллагена формирует прочные нерастворимые коллагеновые волокна, участвующие в процессе минерализации.
Формула коллагена I типа - [α1(I)]2 α2
Для коллагенов характерна интенсивная пострансляционная модификация.

высокое содержание гидроксипролина, гидроксилизина;
- меньшее содержание поперечных связей,

формируемых посредством аллизина;
- повышенное содержание фосфата;
- менее гликозилирован и в основном галактозой,
- наличие специфических структур (как в эластине) – десмозинов (десмозина и изодесмозина).

которых предварительно окисляются до аллизина.
Радикалы 4-х молекул сближаются

и образуют пиридиновое кольцо.
Может формироваться 2 вида пиридиновых структур или десмозинов – пиридинолин (десмозин) и изопиридинолин (изодесмозин).

Десмозины обеспечивают стабильность и способность растягиваться зрелого коллагена I типа.

моче
- Гидроксипролина
- Пиридинолинов (или десмозинов);
- N и

С – терминальных пептидов;
- Фермента коллагеназы
Количество этих показателей
увеличивается при распаде
коллагена и нарушениях
его созревания.

остеомаляции, остеопорозе, остеопатии и др. заболеваниях.
Увеличение количества N и

С – терминальных пептидов в биологических жидкостях выявляется при остеопорозе, коррелируя с активностью процесса.

процессы физиологического и патологического характера (остеомаляции, остеопороза.
Деструкция внеклеточного

матрикса при коллагенозе, остеомиелите, лейкозе, пульпите, пародонтите и других заболеваниях, сопровождается повышением активности коллагеназы.

занимают около 17% в сухом деминерализованном матриксе из них

10% составляют протеогликаны.
В состав неколагенновых белков входят разные гликопротеины, участвующие в процессах минерализации и в обмене компонентов ВКМ.
Углеводный компонент присоединяется к белковой части через О- и N-гликозидные связи и обеспечивают стабильность белка, защищая его от действия протеиназ.

и аспартата, которые способны связывать Ca2+ и таким образом

участвовать в образовании кристаллов гидроксиапатита.
Присутствие углеводов и последовательности аминокислотных остатков арг-гли-асп в первичной структуре белков обеспечивает их связывание с клетками, коллагенами
и протеогликанами.

остатки γ–карбоксиглутаминовой кислоты называют Gla-белками.
Аминокислотные остатки гамма-карбокси-глу,

обладают повышенной способностью связывать ионы кальция (между карбоксильными группами). Коферментом в реакциях карбоксилирования является витамин К (поэтому недостаток витамина К приводит к нарушению минерализации).

неколлагенового матрикса, состоит из 49 аминокислот, три из которых:

γ–карбоксиглутаминовая кислота (γ–Глу или Gla).
Остеокальцин, связывая кальций, снижает его концентрацию в ВКМ и уменьшает взаимодействие остеонектина с Са2+. В результате замедляется формирование центров кристаллизации
и происходит ограничение избыточной минерализации кости.
Взаимодействие с кальцием изменяет конформацию остеокальцина и он может связываться с мембранами остеокластов.
Клетки переходят в активную форму и начинают вырабатывать ферменты резорбции кости.

протеина присутствуют
5 остатков γ – карбоксиглутаминовой

кислоты, с помощью которых он участвует в кальций – зависимом взаимодействии с полярными головками липидов мембран остеокластов. Gla – протеин, активирует остеокласты и снижает скорость минерализации.
На рисунке показано, как
ионы кальция в виде
фиолетовых сфер
прикрепляются к Gla-белкам.

которые могут связываться с гидроксиапатитами.
В центре белковой молекулы

находиться фрагмент для связи с интегринами остеокластов - Арг-Глу-Асп (RGD-последовательность).
Взаимодействие с остеопонтином стимулирует прикрепление остеокластов к поверхности кости в участках физиологического и репаративного костеобразования.
Этот белок играет ключевую роль в построении минерализованного матрикса, взаимодействии клеток и матрикса и транспорте неорганических ионов.

содержит много аминокислотных остатков глутамата и аспартата и около

12 участков связывания кальция.
Соединяется с коллагеном I типа и может связываться с гидроксиапатитами.
Участки связывания гидроксиапатитов на молекуле остеонектина могут играть роль центров кристаллизации.
Остеонектин способствуют кальцификации, регулирует рост кристаллов гидроксиапатитов и отражает степень дифференцировки костных клеток.

для связи с интегринами остеокластов.
Участвует в процессах резорбции

кости, кальцификации воспаленных и поврежденных тканей, тормозит рост гидроксиапатитов.

при взаимодействии клеток между собой и внеклеточным матриксом.
Каждый

тип клеток имеет строго определенный набор интегринов, связывающий только специфичные для данных интегринов RGD-пептиды.

(ЩФ) – проявляет активность только на стадии минерализации т.к.

на этой стадии создается оптимум рН (9,6) для этого фермента.
ЩФ катализирует реакции дефосфорилирования, тем самым повышает концентрацию фосфатных остатков, которые способствуют образованию центров кристаллизации и формированию гидроксиапатитов.
Кислая фосфатаза - катализирует реакции дефосфорилирования остеопонтина и сиалопротеина кости в кислой среде, тем самым нарушают прикрепления остеокластов к поверхности кости и замедляет скорость резорбции.

около 10% неколлагеновых белков, белковая часть в протеогликанах представлена

коровым (сердцевинным) белком.
К коровому белку через N-гликозидные связи присоединен трисахарид - ксилоза-галактоза-галактоза, к которым крепятся цепи гликозаминогликанов.

К большим протеогликанам относят белки с большой молекулярной массой,

содержащие свыше 100 цепей гликозаминогликанов.
В эту группу входят агрекан, версикан и др. Они могут связываться с коллагенами и гиалуроновой кислотой и образовывать протеогликановые агрегаты.
В цементе зуба, костной ткани и коже присутствует – версикан, для матрикса хрящевой ткани характерен – агреган.

1 или 2 цепи гликозамингликанов.
Эта группа представлена декорином, бигликаном,

люмиканом, перлеканом и др.
Декорин и бигликан участвуют в межклеточном взаимодействии, связываются с эластином и адгезивными белками. Полисахаридные цепи представлены дерматансульфатами.

человека чаще всего встречаются:
Хондроитинсульфаты - самые распространённые гликозаминогликаны в

организме человека; они содержатся в хряще, коже, сухожилиях, связках, артериях, роговице глаза.
В минерализованных тканях преимущественно встречается хондроитин–4-сульфат (Х-4-С), меньше Х-6-С и др. ГАГ.
Кератансульфаты находится в роговице глаза, в хрящевой ткани, костях, межпозвоночных дисках.
Дерматансульфаты особенно характерены для кожи, кровеносных сосудов, сердечных клапанов.
Гепарансульфаты - входит в состав протеогликанов базальных мембран.

повторяться до 100 раз.

скрепляющими веществами ВКМ, могут специфически взаимодействовать с коллагеном, эластином,

фибронектином, ламинином и др. белками, тем самым создавать структуру ВКМ.
- могут присоединять, кроме воды, большие количества катионов (Na+, K+, Са2+) и таким образом участвовать в формировании тургора различных тканей. Водные растворы ГАГ имеют отрицательный заряд и гелеобразны;
- играют роль молекулярного сита в межклеточном матриксе, препятствуют распространению патогенных микроорганизмов;
- гиалуроновая кислота и протеогликаны выполняют рессорную функцию в суставных хрящах;
- способствуют созданию фильтрационного барьера в почках;
- кератансульфаты и дерматансульфаты обеспечивают прозрачность роговицы;
- гепарансульфаты - могут функционировать как рецепторы и участвовать в клеточной адгезии и межклеточных взаимодействиях.

группу болезней, при которых наблюдается генерализованное поражение соединительной ткани.
Это

поражение может проявляться главным образом со стороны суставов (ревматоидный артрит), сердца (ревматизм), кожи (склеродермия) или сосудов (узелковый периартериит).
Системная красная волчанка проявляется поражением всей соединительной ткани.
Этиология. Причиной болезни может послужить инфекция, особенно стрептококковая, охлаждение, избыточная инсоляция, лекарственная непереносимость.
Определенную роль играет наследственное предрасположение.

органов и тканей

ткани и её производных, с поражением сосудов микроциркуляторного русла

ткани, который существенно ускоряется при некоторых заболеваниях опорно-двигательного аппарата,

эндокринной системы и других патологических состояниях. Следствием ускоренного разрушения кости является остеопороз.
Остеопоро́з — хронически прогрессирующее системное, обменное заболевание скелета, которое характеризуется снижением плотности костей и усилением хрупкости, по причине нарушения метаболизма костной ткани с преобладанием катаболизма над процессами костеобразования, снижением прочности кости и повышением риска переломов.

характеризующееся недостаточной минерализацией костной ткани.
Может быть обусловлено недостатком

витамина D, нарушением его обмена, а также дефицитом макро- и микроэлементов, вызванным их повышенной фильтрацией в почках или нарушением всасывания в кишечнике.
При остеомаляции увеличивается общий объём костного вещества, но уменьшается его минерализация.