Биологическая химия - часть 166

Гепаринсульфат в отличие от гепарина в дисахаридных единицах чаще

содержит N-ацетильные группы, чем N-сульфатные. Кроме того, степень

О-сульфатирования гепаринсульфата ниже, чем гепарина.

Биосинтез гликозаминогликанов. Известно, что синтез глюкозамина *

и глюкуроновой кислоты, входящих в состав гиалуроновой кислоты,

происходит из D-глюкозы. Непосредственные предшественники гиалуро-

новой кислоты – нуклеотидные (уридиндифосфонуклеотидные) производные

N-ацетилглюкозамина и глюкуроновой кислоты.

Предшественником углеводных остатков сульфатированных гликоза-

миногликанов, как и у гиалуроновой кислоты, является молекула D-глю-

козы. Далее происходит эпимеризация глюкозамина в галактозамин, а

глюкуроновой кислоты при синтезе дерматансульфата – в идуроновую кис-

лоту. Нуклеотидные производные этих соединений утилизируются при

биосинтезе сульфатированных гликозаминогликанов, при этом сульфат

включается в биосинтез гликозаминогликанов в виде 3'-фосфоаденозин-5'-

фосфосульфата (ФАФС). В процессе биосинтеза гликозаминогликанов при-

нимает участие большое количество различных ферментов, в том числе

трансфераз.

Образование и катаболизм протеогликанов

В соединительной ткани все гликозаминогликаны находятся в соединении

с белками. Термин «протеогликан» используют для обозначения веществ,

в которых полипептидная и полисахаридная части молекулы соединены

прочной ковалентной связью.

Примером протеогликана может служить гиалуропротеин, выделенный

из синовиальной жидкости и содержащий всего 2,2–2,3% белка. У разных

протеогликанов белковые компоненты различны; они не имеют ничего

общего с фибриллярными белками соединительной ткани – коллагеном

и эластином.

Считают, что в большинстве случаев остаток серина служит той точкой

полипептидной цепи молекулы протеогликанов, к которой присоединяется

гликозаминогликан.

В соединительной ткани протеогликаны образуют ряд «монтажей»

последовательно возрастающей сложности, своего рода «иерархии» макро-

молекулярных агрегатов. Функции протеогликанов в соединительной ткани

во многом определяются свойствами входящих в их состав гликозами-

ногликанов. Так, ионообменная активность гликозаминогликанов как по-

лианионов обусловливает активную роль протеогликанов в распределении

ряда катионов в соединительной ткани. Например, накопление кальция

в очагах оссификации связано с одновременным накоплением хондроитин-

сульфатов, активно фиксирующих катионы кальция. Такие функции про-

теогликанов, как функция связывания экстрацеллюлярной воды и регуляции

процессов диффузии, также в значительной мере зависят от свойств вхо-

дящих в их состав гликозаминогликанов.

При помощи радиоактивных изотопов была установлена высокая ско-

рость обмена протеогликанов. Процессы деполимеризации гликопротеино-

вых полимеров пока изучены мало. Из ферментов, способных гидро-

* Клетки соединительной ткани могут использоваться для биосинтеза гликозаминогли-

канов готовый глюкозамин.

669

лизовать гликозаминогликаны, наиболее изучена β-гиалуронидаза. Послед-

няя относится к лизосомальным ферментам. β-Гиалуронидаза млеко-

питающих гидролизует β-1,4-гликозидную связь между дисахаридными

единицами гиалуроновой кислоты. В результате образуется дисахарид –

глюкуроновая кислота (β1–>3) N-ацетилглюкозамин, который дальше

гидролизуется под влиянием лизосомальной β-гликозидазы. Хондроитин-

сульфаты также способны расщепляться под влиянием β-гиалуронидазы.

К факторам, регулирующим метаболизм соединительной ткани, прежде

всего следует отнести ферменты, гормоны и витамины.

Многие гормоны оказывают воздействие преимущественно на отдель-

ные определенные разновидности соединительной ткани. В данном разде-

ле рассматриваются гормональные влияния, которые носят общий ха-

рактер. Так, ряд глюкокортикоидных гормонов (кортизон и его аналоги)

угнетают биосинтез коллагена фибробластами, тормозят и другую важ-

нейшую метаболическую функцию фибробластов – биосинтез гликозами-

ногликанов.

По-видимому, действие глюкокортикоидных гормонов на соединитель-

ную ткань не ограничивается угнетением биосинтетической активности

фибробластов. Предполагают, что под их влиянием происходит активация

ферментного катаболизма коллагена.

Минералокортикоидные гормоны (альдостерон, дезоксикортикостерон)

надпочечников, напротив, стимулируют пролиферацию фибробластов

и одновременно усиливают биосинтез «основного вещества» соединитель-

ной ткани.

Известно также, что тироксин вызывает усиленную деполимеризацию

гиалуроновой кислоты, а соматотропный гормон передней доли гипофиза

стимулирует включение пролина в полипептидную цепь тропоколлагена.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ ПРИ СТАРЕНИИ

И НЕКОТОРЫХ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

Общим возрастным изменением, которое свойственно всем видам соеди-

нительной ткани, является уменьшение содержания воды и отношения

основное вещество/волокна. Показатель этого соотношения уменьшается

как за счет нарастания содержания коллагена, так и в результате снижения

концентрации гликозаминогликанов. В первую очередь значительно сни-

жается содержание гиалуроновой кислоты. Однако не только уменьшается

общее количество кислых гликозаминогликанов, но изменяется и коли-

чественное соотношение отдельных гликанов. Одновременно происходит

также изменение физико-химических свойств коллагена (увеличение числа

и прочности внутри- и межмолекулярных поперечных связей, снижение

эластичности и способности к набуханию, развитие резистентности к кол-

лагеназе и т.д.), повышается структурная стабильность коллагеновых

волокон (прогрессирование процесса «созревания» фибриллярных структур

соединительной ткани). Следует помнить, что старение коллагена in vivo

неравнозначно износу. Оно является своеобразным итогом протекающих

в организме метаболических процессов, влияющих на молекулярную струк-

туру коллагена.

Среди многих поражений соединительной ткани особое место занимают

коллагенозы. Для них характерно повреждение всех структурных составных

670

частей соединительной ткани: волокон, клеток и межклеточного основного

вещества. К коллагенозам обычно относят ревматизм, ревматоидный

артрит, системную красную волчанку, системную склеродермию, дерма-

томиозит и узелковый периартериит. Каждое из этих заболеваний имеет

своеобразное течение и сугубо индивидуальные проявления. Среди много-

численных теорий развития коллагенозов наибольшее признание получила

теория инфекционно-аллергического происхождения.

Наконец, необходимо отметить, что нарушение процесса гидроксили-

рования коллагена – один из биохимических дефектов при цинге. Коллаген,

синтезированный в отсутствие или при дефиците аскорбиновой кислоты,

оказывается недогидроксилированным и, следовательно, имеет понижен-

ную температуру плавления. Такой коллаген не может образовать нор-

мальные по структуре волокна, что и приводит к поражению кожи и лом-

кости сосудов, столь четко выраженных при цинге.

Глава 22

КОСТНАЯ ТКАНЬ

Костная ткань – особый вид соединительной ткани. Необходимо различать

понятия «кость как орган» и «костная ткань».

Кость как орган – это сложное структурное образование, в которое

наряду со специфической костной тканью входят надкостница, костный

мозг, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы и в ряде случаев

хрящевая ткань.

Костная ткань является главной составной частью кости. Она образует

костные пластинки. В зависимости от плотности и расположения пластинок

различают компактное и губчатое костное вещество. В телах длинных

(трубчатых) костей в основном содержится компактное костное вещество.

В эпифизах длинных костей, а также в коротких и широких костях

преобладает губчатое костное вещество.

Клеточными элементами костной ткани являются остеобласты, остео-

циты и остеокласты.

Остеобласт – клетка костной ткани, участвующая в образовании меж-

клеточного вещества. Отличительной чертой остеобластов является на-

личие сильно развитого эндоплазматического ретикулума и мощного ап-

парата белкового синтеза. В остеобластах синтезируется проколлаген,

который затем перемещается из эндоплазматического ретикулума в комп-

лекс Гольджи, включается в секретируемые гранулы (везикулы). В резуль-

тате действия группы специальных пептидаз от проколлагена отщепляются

сначала N-концевой, а затем С-концевой домены и формируется тропо-

коллаген. Последний в межклеточном пространстве образует фибриллы.

В дальнейшем после образования поперечных сшивок формируется зрелый

коллаген (см. гл. 21).

В остеобластах синтезируются также гликозаминогликаны, белковые

компоненты протеогликанов, ферменты и другие соединения, многие из

которых затем быстро переходят в межклеточное вещество.

Остеоцит (костная клетка) – зрелая отростчатая клетка костной ткани,

вырабатывающая компоненты межклеточного вещества и обычно заму-

рованная в нем.

Как известно, остеоциты образуются из остеобластов при формиро-

вании костной ткани.

Остеокласт – гигантская многоядерная клетка костной ткани, способная

резорбировать * обызвествленный хрящ и межклеточное вещество костной

ткани в процессе развития и перестройки кости. Это основная функция

остеокласта. Следует отметить, что остеокласты, так же как и остеобласты,

синтезируют РНК, белки. Однако в остеокластах этот процесс протекает

* Резорбция - рассасывание кости при участии остеокластов, т.е. процесс, характери-

зующийся образованием углублений (лакун) в костных пластинках.

672