Раны и раневая инфекция (М.И. Кузин) - часть 26

карбоновых кислот наиболее устойчи-

вы те, которые локализованы не толь-

ко в митохондриальных мембранах, но

и в гиалоплазме, а наименее устойчи-

ва сукцинатдегидрогеназа — единст-

венный из изученных ферментов, не

связанный с коферментом.

Образование грануляционной ткани,

состоящей из сосудов и фибробластов,

также сопровождается повышением

активности ферментов, связанных с

обменом энергии, причем накопление

в клетках РНК и белка, а также син-

тез коллагена протекают на фоне вы-

раженной стимуляции гликолиза и

расщепления АТФ. Данные гистохи-

мических исследований позволили ус-

тановить, что в условиях воспаления

синтез коллагеновых белков фибро-

бластами сопряжен не только с окис-

лительным, но и с гликолитическим

фосфорилированием. На других моде-

лях заживающих ран впоследствии

это было подтверждено чисто биохи-

мическими методами [Grant L., Proc-

kop D., 1972].

Резкое повышение активности фер-

ментов гликолиза в грануляционной

ткани раны показано также J. Michael

и соавт. (1975). При определении ак-

тивности фосфофруктокиназы, гексо-

киназы и лактатдегидрогеназы уста-

новлено, что на 4—8-е сутки зажив-

ления раны она увеличивается в 12,4

и 5 раз. Особенно показательна акти-

вация фосфофруктокиназнои реакции,

являющейся основной лимитирующей

реакцией гликолиза. Активность фер-

ментов цикла трикарбоновых кислот

(фумаратгидратаза и изоцитратдегид-

рогеназа) увеличивалась в меньшей

степени (максимально в 2—3 раза), а

малатдегидрогеназы — падала ниже

нормы, начиная с 4-х суток. Важными

являются сведения о пятикратном уве-

личении активности ферментов глута-

матдегидрогеназы и Р-гидроксибути-

рил-СоА-дегидрогеназы, осуществляю-

щих связь углеводного обмена с бел-

ковым и жировым соответственно. Ак-

тивность пентозного цикла повыша-

ется в 2'/г раза на 4-й день иссле-

дования.

Таким образом, в процессе разви-

тия грануляционной ткани в развива-

ющихся микрососудах и фиброблас-

тах происходит активация цикла

Кребса, гликолиза и пентозного цик-

ла. Характерно, что повышение актив-

ности дегидрогеназы глюкозо-6-фосфа-

та — фермента, принимающего учас-

тие в прямом окислении глюкозы, сов-

падает с увеличением концентрации

РНК в цитоплазме и ядрышках фиб-

робластов. Согласно биохимическим

данным, в организме животных пен-

тозный цикл является, вероятно, един-

ственно возможным путем синтетичес-

кого образования пентоз, входящих в

состав различных соединений и в пер-

вую очередь нуклеиновых кислот. В

отличие от лейкоцитов и макрофагов

активация пентозного цикла в проли-

ферирующих фибробластах в основ-

ном связана с синтезом нуклеиновых

кислот.

В дальнейшем при образовании боль-

шого количества микрососудов и

улучшении оксигенации тканей проис-

ходят увеличение доставки кислорода,

необходимого для синтеза коллагена

и регенерации эпителия, и активация

окислительного фосфорилирования.

Однако гликолиз продолжается и на

поздних стадиях, когда идет синтез

и секреция коллагена.

3.3.2. ГЛИКОЗАМИНОГЛИКАНЫ

(МУКОПОЛИСАХАРИДЫ)

Отличительной особенностью грану-

ляционной ткани является интенсив-

ное образование сложных полисахари-

дов — гликозаминогликанов. Преж-

нее и более привычное их название

«мукополисахариды» является биохи-

мически менее точным, но до сих пор

часто употребляется. Новый термин

«гликозаминогликаны» (правильнее

гликозаминоглкжуроногликаны) и сов-

ременная номенклатура этих соедине-

ний предложены в 1960 г. I. Jeanloz.

Гликозаминогликаны представляют

собой вещества, состоящие из амино-

сахаров (гликозамино-) и уроновых

кислот (глюкуроно-), объединенных в

длинные цепи (-гликаны). Другими

СХЕМА 3.6

Биосинтез

гликоз аминогликанов

словами, гликозаминогликаны — поли-

меры дисахарида с повторяющимися

блоками, содержащими аминосахар и

уроновую кислоту.

Источником образования гликозаминоглика-

нов в соединительной ткани являются в основ-

ном фибробласты, а также тучные и некоторые

другие клетки. Биосинтез их начинается от мо-

лекулы глюкозы путем ее фосфорилирования и

образования комплексов с уридиновыми нукле

отидами (схема 3.6). Реакции катализируются

ферментом гликозилтрансферазой. В результа-

те образуются УДФ-глюкуроновая и УДФ-иду-

роновая кислоты, УДФ-Ы-ацетилглюкозамин и

УДФ-М-ацетилгалактозамин, которые полимери-

зуются в различные полисахариды.

Классификация и состав гликозаминоглика-

нов представлены в табл. 3.2.

Как видно из табл. 3.2, аминогруппы гексо-

заминов во всех соединениях замещены

N-ацетильными группами, хотя в гепарине

и гепарансульфате они могут нести и N-суль-

фатные группы. Гиалуроновая кислота и хонд-

роитин являются несульфатированными глико-

заминогликанами, так как не содержат суль-

фатных групп. Остальные вещества представ-

ляют собой сульфатированные соединения,

среди которых гепарин выделяется тем, что

содержит наибольшее количество сульфатных

групп, т. е. является высокосульфатированным

гликозаминогликаном. Полианионный характер

этих макромолекул во многом обусловливает

природу взаимодействия между гликозамино

гликанами и другими молекулами и ионами

межклеточного вещества соединительной ткани.

Количество дисахаридных блоков, степень

сульфатации и количество сульфатных групп

в гликозаминогликанах сильно меняются в

зависимости от вида животного, типа ткани,

патологических воздействий (от 20—100 блоков

в хондроитинсульфате до 100—20 000 в гиалу-

роновой кислоте).

Гликозаминогликаны существуют в тканях

главным образом не в чистом виде, а в виде

углеводной цепи, ковалентно связанной с

белковым стержнем, в результате чего возни-

кает макромолекула, обозначаемая термином

«протеогликан». Ковалентные связи в отличие

от водородных являются сильными, поскольку

возникают вследствие обобществления электро-

нов, когда связывающие электроны продол-

жают в той или иной степени оставаться

в поле ядер, которым они первоначально

принадлежали. Синтез белкового стержня необ-

ходим для инициирования гликозаминоглика-

новой цепочки и предшествует ему [Lamberg S.,

Stoolmiller A., 1974]. Реакции катализируются

ферментами — гликозилтрансферазами и суль-

фотрансферазами.

Реакция образования гликозаминогликана

(в данном случае хондроитинсульфата) имеет

следующий вид:

Белковый

стержень "

1 Ксилоза 2 Галактоза

Глюку-

3 роновая

кислота

N-ацетилгалак-

тозамин 5

Глюкуроновая

кислота

SO

3

Первая реакция гликосилирования представ-

ляет собой перенос ксилозы, образованной из

УДФ-глюкозы, к гидроксильной группе сери-

нового остатка в белковой молекуле, к которой

присоединяется синтезирующийся полисахарид.

Следующая область химической связи опреде-

ляется переносом двух молекул галактозы и

глюкуроновой кислоты (2 и 3). Дальнейшее

формирование хондроитиновой цепи происходит

в результате чередующегося переноса N-ацетил-

глюкозамина и глюкуроновой кислоты из

их соединений с УДФ к концам растущей

цепи. В процессе образования полисахарид

модифицируется введением сульфатных групп

путем эстерификации остатками серной кис-

лоты (6).

Белковый стержень протеогликана синте-

Номенклатура и состав гликозаминогликанов

Таблица 3.2

П р и м е ч а н и е . Кератансульфат, хотя и введен в данную номенклатуру,

фактически является гликопротеином, имеющим многие свойства, характерные

для гликозаминогликанов.

зируется на рибосомах шероховатой эндо-

плазматической сети, в цистернах которой

начинается образование полисахаридиой це-

почки, связанной с белком. Основное форми-

рование цепи совершается в процессе пере-

хода макромолекулы в цистерны гладкой эндо-

плазматической сети и пластинчатого комплек-

са, где происходит сульфатация и заканчивает-

ся синтез протеогликана, который выделяется

затем в межклеточное вещество.

Многими авторами [Шимкевич Л. Л.,

1981, и др.; Delauney A., Bazin S.,

1963] показано, что нарастание ко-

личества гликозаминогликанов в очаге

воспаления и регенерации совпадает

с пролиферацией фибробластов. Вна-

чале они определяются в цитоплазме

клеток, а затем в межклеточном ве-

ществе, ориентируясь по ходу отрост-

ков фибробластов или нитей фибрина.

Синтез их предшествует образованию

коллагеновых белков. Максимум на-

копления коллагена и выделение его в

межклеточное вещество наступают

тогда, когда уровень гликозаминогли-

канов резко снижается. По мнению

большинства исследователей, основное

значение в заживлении ран имеют

гиалуроновая кислота и хондроитин-

сульфат, причем сначала синтезиру-

ются гиалуроновая кислота и хонд-

роитин, а затем сульфатированные

мукополисахариды, которые, комплек-

сируясь с коллагеном, принимают

участие в образовании коллагеновых

волокон. Появление тучных клеток в

формирующемся рубце, причем иног-

да в большом числе, свидетельствует

также об определенном значении

гепарина в создании волокнистых

структур при репарации.

Расщепление гликозаминогликанов

в небольшой степени происходит в

соединительной ткани постоянно на-

ряду с их синтезом и осуществляется

при участии гидролитических фермен-

тов — гликозидаз (гиалуронидаза, |3-

глюкуронидаза, N-ацетилгексозамини-

даза) и сульфатаз. Интенсивная де-

полимеризация их происходит в ран-

ние сроки раневого процесса, в ре-

зультате чего повышаются проницае-

мость и гидрофильность межклеточно-

го вещества. Таким образом, важная

метаболическая роль гликозаминогли-

канов на всех этапах заживления ран

свидетельствует о том, что разработка

вопросов регуляции их синтеза и рас-

пада имеет большое практическое

значение для управления процессами

воспаления и регенерации.

Гликозаминогликан

Гиалуроновая кислота

Хондроитин

Хондроитин-4-сульфат
и хондроитин-6-суль

фат
Дерматансульфат

Гепарансульфат

Гепарин
Кератансульфат

Моносахариды повторяющихся

дисахаридных белков

D-глюкозамины и
D-глюкуроновая кислота

D-галактозамин и
D-глюкуроновая кислота

То же

D-галатозамин и L идуроновая кис-

лота или D-глюкуроновая кислота

D-глюкозамин и
D-глюкуроновая кислота или

L-идуроновая кислота
То же
D-глюкозамин и
D-галактоза

N-ацетиль-

ные группы

+

+

+

+

+

+ У

+

О-сульфат-
ные группы

—

+

4-

+

+
+

N-сульфат-

ные группы

—

—

—

+

+ +

—

3.3.3. БЕЛКОВЫЙ ОБМЕН
И КОЛЛАГЕНООБРАЗОВАНИЕ

Обмен белка в ходе заживления

ран характеризуется наличием двух

противоположных процессов — син-

теза и распада. Распад белка преобла-

дает, естественно, в первые дни

(в благоприятных случаях), а синтез,

активируясь вскоре после ранения,

достигает максимума в период кле-

точной пролиферации, коллагенообра-

зования и эпителизации.

Степень распада белка зависит от

характера ранения, нарушений кро-

вообращения, инфицированности раны

и общей реакции организма. В целом

о его интенсивности можно судить по

уровню азотистых метаболитов в кро-

ви и моче и нротеолитической актив-

ности в ране.

Показано, что максимум экскреции

азота с мочой наступает в среднем

на 3—8-е сутки после повреждения.

Увеличение уровня азота в моче (глав-

ным образом азота мочевины) явля-

ется прямым результатом катаболи-

ческих процессов на уровне белков и

нуклеиновых кислот и объясняется

главным образом реакцией перифери-

ческих тканей, особенно скелетной

мускулатуры, на травму за счет син-

хронности метаболических процессов.

На данном примере отчетливо видна

тесная связь белкового метаболизма с

обменом энергии. D. Menaker (1975)

показал, что после травмы скелетной

мускулатуры расход энергии увеличи-

вается на 10—20%, при хирургиче-

ской инфекции — на 15—50%, а при

ожогах — на 40—100%. Предпола-

гают, что углерод белка служит источ-

ником углеводного интермеди арного

обмена для обеспечения по крайней

мере 10—25% потребности организма

в энергии.

Изменения белков плазмы крови

при травме обычно характеризуются

снижением уровня альбуминов с одно-

временным повышением уровня |3-гло-

булинов, особенно при раневой ин-

фекции и ожогах.

Одной из причин гипопротеинемии

при раневом процессе является уси-

ленная потеря организмом тепла.

По данным A. Fleck (1971), при тем-

пературе воздуха 20° С концентрация

альбумина в плазме у больных зна-

чительно падала в течение первых

5 дней и затем медленно нормализо-

валась. В то же время при темпе-

ратуре 30° С содержание альбумина

существенно не изменялось; мини-

мальными были в этих условиях и

изменения белковых фракций.

Протеолитические ферменты в ране

активируются в основном в связи с

деятельностью лейкоцитов, выде-

ляющих их из лизосом и лизосомопо-

добных гранул. Повышение активно-

сти этих ферментов является ответной

реакцией лейкоцитов на фагоцитоз

бактерий и продуктов распада тканей.

Однако и в других клетках очага вос-

паления в ранние сроки происходит

усиление протеолитических реакций.

Гистохимическими методами нами

было показано, что активность такого

важного фермента, как лейцинами-

нопептидаза (ЛАП), катализирующей

реакции гидролиза пептидов с отщеп-

лением свободной а-аминогруппы, уже

через 6 ч от начала воспаления по-

вышается в эндотелии и адвенти-

циальных клетках гиперемированных

сосудов и окружающих их тучных

клетках, а впоследствии также и в

макрофагах. В сосудах обнаружена

высокая активность ферментов фиб-

ринолиза.

Активация протеолитических реак-

ций в ране имеет в определенных

пределах защитное значение, способ-

ствуя расщеплению погибших тканей

до таких продуктов, которые легко

всасываются или усваиваются клет-

ками. На этом основано применение

протеолитических ферментов в клини-

ке для стимуляции плохо заживаю

щих ран. Вместе с тем, как справед-

ливо в противоположность довольно

распространенному взгляду указывает

А. Поликар (1969), внеклеточные

протеолитические ферменты на мик-

робов действуют слабо. Единственно

активным является лизоцим, пред-

ставляющий собой ацетиламинопо-

лисахаридазу и действующий за счет