АО Медицинский Университет Астана Кафедра общей и биологической химии СРС н а

соединительной ткани»
Выполнила: 235 группа ОМ
Проверила: Блудова С.А.
Астана, 2015 г.

ткани: 1) Введение;

2)Функции костной ткани; 3) Структура костной ткани; 4) Химический состав костной ткани; 5) Особенности метаболизма костной ткани. Влияние гормонов; 6) Влияние витаминов; 7) Энзимодиагностика; 8) Патология костной ткани.

клетками различного типа (фибробласты, хондробласты, остеобласты, тучные клетки, макрофаги) и

волокнистыми структурами.
Межклеточный матрикс (ВКМ — внеклеточный матрикс) представлен белками — коллагеном и эластином, гликопротеидами и протеогликанами, гликозаминогликанами (ГАГ), а также неколлагеновыми структурными белками — фибронектином, ламинином и др.
Соединительная ткань подразделяется на:
собственно соединительную ткань (рыхлая волокнистая и плотная волокнистая, плотная волокнистая делится на неоформленную и оформленную),
скелетную (опорную) соединительную ткань — костную и хрящевую,
трофическую ткань - кровь и лимфа,
соединительную ткани со специфическими свойствами — жировую, слизистую, пигментную, ретикулярную.

характерны:
универсальность,
тканевая специализация,
полифункциональность,
многокомпонентность и полиморфизм,
высокая способность к адаптации.
Основными клетками соединительной ткани

являются фибробласты. В них осуществляется синтез коллаген и эластина, и другие компоненты межклеточного вещества.

человека.

Функции соединительной ткани:
опорная (основа органов и тканей),
механическая (прочность тканей),
соединительная (связывание

клеток и межклеточно­го матрикса в единую ткань),
защитная (препятствует проникновению инфекцион­ных агентов),
пластическая (закрытие крупных дефектов тканей),
специфическая (зубы, сухожилия, кожа, фасции, связи),
поддержание формы органов (каркас органов).

белков (коллагена, эла­стина, фибронектина),
преобладание межклеточного матрикса,
преобладание гликозаминогликанов и протеогликанов.
Протеогликаны содержат

5% белка и 95% гликоз­аминогликанов.
Гликозаминогликаны соединительной ткани представлены: гиалуроновой кислотой, хондроитинсульфатами, кератансульфатами и дерматансульфатами.

кото­рого происходит из активированных аминокислот на по­лисомах фибробластов. Затем образованные

полипептид­ные цепи в цитозоле фибробластов подвергаются посттран­сляционным модификациям:
гидроксилирование пролина и лизина под действием пролин- и лизингидроксилаз с участием витамина С, а-кетоглутарата, О2 и Fе2+, в результате чего в поли­пептидной цепи образуются оксипролин и оксилизин;
гликозилирование ОН-групп лизина под действием гликозилтрансферазы с участием глюкозы и галак­тозы (присоединение дисахаридных остатков);
образование тройной спирали (триплета) — проколлагена — с рыхлыми концевыми С- и N-фрагментами;
выход молекулы проколлагена из фибробластов в межклеточное пространство сопровождается действи­ем проколлагенпептидаз, содержащихся в цитоплазматической мембране фибробластов, в результате чего происходит отщепление рыхлых N- и С концевыхфрагментов проколлагена и образование плотной правозакрученной тройной спирали (триплета) — молекулы тропоколлагена;
тропоколлаген подвергается действию фермента лизиламинооксидазы (Си2+-зависимой), в результате чего происходит окисление гШ2-групп лизина до аль­дегидных с образованием аллизина;
фибрилл огенез: в присутствии витаминов РР и В6 происходит образование поперечных ковалентных сшивок за счет альдегидных и аминогрупп в молеку­лах тропоколлагена, причем молекулы сдвинуты от­ носительно друг друга на 1/4; фибриллогенез приво­дит к образованию фибрилл коллагена;
-фибриллы коллагена объединяются в прочные коллагеновые волокна (зачастую содержащие по 6 фиб­рилл коллагена) как за счет ковалентных, так и за счет гидрофобных связей.

и оксипролина, 10 — аланина, 1 — оксилизина и 40%

всех остальных аминокислот;
не гидролизуется протеазами желудочно-кишечного тракта;
в коже, костях, связках, фасциях, на стенках сосу­дов, базальных мембранах содержатся различные типы коллагенов.
При старении коллагена образуется большое количе­ство поперечных сшивок, вследствие чего он приобретает более жесткую структуру. Катаболизм коллагена проис­ходит под влиянием фермента коллагеназы.
Об интенсивности распада коллагена судят по коли­чественному содержанию оксипролина в моче: у взрос­лых за сутки выделяется 15—20 мг, у детей — до 200 мг.

и горизон­тальном направлениях, причем сетчатая структура его обусловлена десмозином. Десмозин

образован тремя мо­лекулами аллизина и одной молекулой лизина. Биосин­тез эластина протекает на полисомах фибробластов, при­чем вначале образуется предшественник — тропоэластин, который не содержит поперечных связей и обладает рас­творимостью. В последующем проэластин превращается в эластин, нерастворимый и содержащий большое число поперечных связей, образованных десмозином, изодесмозином и лизиннорлейцином.
Аминокислотный состав эластина: глицина — 30%, аланина — 21, валина — 13, лейцина — 10, лизина — 10, оксипролина — 1 %.
Наибольшее содержание эластина в стенках аорты и других кровеносных сосудов.
Катаболизм эластина происходит под действием эластазы.

содержащий несколько активных центров связывания (поливалентный белок). Фибронектин, располагаясь в

межклеточном пространстве, участвует в структурной организации межклеточно­го вещества и в обеспечении межклеточного взаимодей­ствия в соединительной ткани. При недостаточном био­синтезе фибронектина у онкологических больных проис­ходит метастазирование (распространение) опухоли.

изменениями в соединительной ткани:
уменьшением отношения основное вещество/волок­на;
уменьшением содержания воды;
- увеличением

содержания коллагена;
снижением концентрации гликозаминогликанов;
изменением свойств коллагена (увеличение числа поперечных связей, снижение эластичности и спо­собности к набуханию).

пролин- и лизингидроксилаз в коллагене, уменьшает биосинтез проколлагена и тропоколлагена,

уменьшает прочность структуры коллагена и в конечном итоге нарушает прочность стенок кровенос­ных сосудов, связок, фасций и т. д.
Избыток витамина D3, а отсюда избыток гормона кальцитриола приводит к деструкции органического и ми­нерального компонентов костей и усилению катаболизма коллагена, сопровождающегося усилением выделения с мочой оксипролина.
Паратгормон при гиперпаратиреоидизме, активируя катаболизм коллагена, способствует увеличению в моче оксипролина и ионов кальция.
Системная склеродермия и другие коллагенозы со­провождаются увеличением биосинтеза коллагена, вслед­ствие чего развивается фиброз внутренних органов, свя­зок и кожи. Одновременно усилен распад коллагена с уве­личением выделения оксипролина с мочой.
Кортикостероиды (например, кортизон, кортизол) ингибируют рост и деление фибробластов, биосинтез м-РНК проколлагена, биосинтез фибронектина, протеогликанов.
Повышение биосинтеза коллагена происходит при заживлении обширных ран, циррозах печени, мышечных дистрофиях и ряде других заболеваний.
При недостатке ионов меди, снижении активности лизиламинооксидазы (или ее генетически обусловленной недостаточности) нарушается биосинтез эластина.

«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, остеоциты и остеокласты.

тела. Он помогает телу сохранять определенную форму, обеспечивая опору для всей

его массы, противодействуя силе тяжести и поднимая тело над землей. Это облегчает передвижение по суше. Внутренние органы оказываются закрепленными и подвешенными к скелету.
Защитная. Эндоскелет (внутренний скелет) человека защищает внутренние органы. Черепная коробка обеспечивает защиту головного мозга и органов чувств (зрения, обоняния,равновесия и слуха), позвоночник — защиту спинного мозга, а ребра и грудина — защиту сердца, легких и крупных кровеносных сосудов. 
Локомоция. Скелет, построенный из жесткого материала, служит местом прикрепления мышц. При сокращении мышц части скелета работают как рычаги, и это приводит к различным движениям.
Участвует в гистогенезе кроветворной ткани.
Метаболическая функция.
Резервуарно-депонирующая функция.
Защищает внутреннюю среду от хронического ацидоза.
Ловушка для попадающих в организм тяжелых металлов и радиоактивных изотопов.

Функции костной ткани:

вещества. Отличительной чертой остеобластов является наличие сильно развитого эндоплазматического ретикулума

и мощного аппарата белкового синтеза. В остеобластах синтезируется проколлаген, который затем перемещается из эндоплазматического ретикулума в комплекс Гольджи, включается в секретируемые гранулы (везикулы). В результате действия группы специальных пептидаз от проколлагена отщепляются сначала N-концевой, а затем С-концевой домены и формируется тропоколлаген. Последний в межклеточном пространстве образует фибриллы. В дальнейшем после образования поперечных сшивок формируется зрелый коллаген . В остеобластах синтезируются также гликозаминогликаны, белковые компоненты протеогликанов, ферменты и другие соединения, многие из которых затем быстро переходят в межклеточное вещество.

межклеточного вещества и обычно замурованная в нем. Как известно, остеоциты образуются

из остеобластов при формировании костной ткани.

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 менее интенсивно, так как у них слабо развит эндоплазматический ретикулум и имеется небольшое число рибосом, но содержится много лизосом и митохондрий.

20%, минеральные вещества 70 %, воды – 10%. Органическая часть

состоит на 95 % из белка – коллагена, 5% неколлагеновые белки, углеводы, жиры, протеогликаны, хондроитинсульфат,цитрат. Твердость – 99 % тканевого кальция, 87% фосфата, 58 % магния

сухой обезжиренной кости)

обмене, росте и развитии кости.

и распределении гормонов.

коллагеном, регуляции водного и солевого обмена.

обеспечивая увеличение кальция до такого уровня, когда наступает его минерализация

и кристаллизация.
Цитрат – принимает участие в регуляции уровня кальция в крови.

эластина, что имеет важное значение для формирования коллагеновых и эластиновых

фибрилл.

Кальций выполняет пластическую роль при форми­ровании тканевых структур. В организме находится в фор­мах: кристаллической — оксиаппатит (его структура та­кова, что может легко отдавать ионы в тканевые жидко­сти и вновь поглощать их); аморфной — более растворим и является резервом кальция и фосфора. Он преобладает в раннем возрасте, а в зрелом — кристаллический.

Одной из принципиально важных нутрициальных потребностей кости является обеспеченность костей магнием — элементом, регулирующим минерализацию, равномерный рост, гибкость и прочность костной ткани и увеличивающим репаративный потенциал костей.

Также он регулирует уровень инсулиноподобного фактора роста (ИФР-1).
Марганец — эссенциальный

микроэлемент и кофактор более 200 белков. К клиническим симптомам марганцевого дефицита у беременных относится остеопения; последствия дефицита марганца для плода включают аномалии развития скелета.

Бор влияет на активность ряда ферментных каскадов, включая метаболизм стероидных гормонов и гомеостаз кальция, магния и витамина D.

системными (гормоны) и местными факторами, которые обеспечивают взаимодействие между остеобластами

и остеокластами.

и активности остеобластов. На процесс образования остеобластов влияют соматотропин (гормон

роста), эстрогены, 24,25(ОН)2D3, которые стимулируют деление остеобластов и превращение преостеобластов в остеобласты. Глюкокортикоиды, напротив, подавляют деление остеобластов.
Паратирин (паратгормон) синтезируется в паращитовидных железах. Молекула паратирина состоит из одной полипептидной цепи, содержащей 84 аминокислотных остатков. Синтез паратирина стимулирует адреналин, поэтому в условиях острого и хронического стресса количество этого гормона увеличивается. Паратирины активирует пролиферацию клеток-предшественников остеобластов, продлевает время их полужизни и ингибирует апоптоз остеобластов. В костной ткани рецепторы для паратирина присутствуют в мембранах остеобластов и остеоцитов. Остеокласты лишены рецепторов для данного гормона. Гормон связывается с рецепторами остеобластов и активирует аденилатциклазу, что сопровождается увеличением количества 3'5' цАМФ. Такое повышение содержания цАМФ способствует интенсивному поступлению ионов Ca2+ из внеклеточной жидкости. Поступивший кальций образует комплекс с кальмодулином и далее происходит активация кальцийзависимой протеинкиназы с последующим фос- форилированием белков. Связываясь с остеобластами, паратирин вызывает синтез остеокласт-активирующего фактора - RANKL, способного связываться с преостеокластами.

состоит из α-, β-, и γ-субъединиц. Активным началом паротина является γ-субъединица, которая

оказывает влияние на мезенхимные ткани - хрящ, трубчатые кости, дентин зуба. Паротин усиливает пролиферацию хондрогенных клеток, стимулирует синтез нуклеиновых кислот и ДНК в одонтобластах, процессы минерализации дентина и костей. Эти процессы сопровождаются понижением содержания кальция и глюкозы в плазме крови.
Кальцитонин - полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остат- ков. Секретируется парафолликулярными К-клетками щитовидной железы или С-клетками паращитовидных желёз в виде высокомолекулярного белка-предшественника. Секреция кальцитонина возрастает при увеличении концентрации ионов Са2+ и уменьшается при понижении концентрации ионов Са2+ в крови. Она также зависит от уровня эстрогенов. При недостатке эстрогенов секреция кальцитонина снижается. Это вызывает усиление мобилизации кальция в костной ткани и способствует развитию остеопороза. Кальцитонин связывается с специфическими рецепторами остеокластов и клеток почечных канальцев, что сопровождается активацией аденилатциклазы и повышением образования цАМФ. Кальцитонин влияет на транспорт ионов Ca2+ через клеточные мембраны. Он стимулирует поглощение ионов Ca2+ митохондриями и тем самым задерживает отток ионов Ca2+ из клетки. Этот зависит от количества АТФ и соотношения ионов Na+ и K+ в клетке. Кальцитонин угнетает распад коллагена, что проявляется уменьшением экскреции с мочой гидроксипролина. В клетках почечных канальцев кальцитонин ингибирует гидроксилирование 25(ОН)D3.

оптимальный рост костной ткани. Тиреоидные гормоны способны стимулировать секрецию гормонов

роста. Они повышают как синтез мРНК инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР-1), так и продукцию самого ИФР-1 в печени. При гипертиреозе подавляется дифференцировка остеогенных клеток и синтез белка в этих клетках, снижается активность щелочной фосфатазы. За счёт усиленной секреции остеокальцина активируется хемотаксис остеокластов, что ведёт к резорбции костной ткани.
Половые стероидные гормоны участвуют в процессах ремоделирования костной ткани. Воздействие эстрогенов на костную ткань проявляется в активации остеобластов (прямое и опосредованное действие), угнетении остеокластов. Они также способствуют всасыванию ионов Ca2+ в желудочно-кишечном тракте и его отложению в костной ткани.
Женские половые гормоны стимулируют продукцию кальцитонина щитовидной железой и снижают чувствительность костной ткани к паратирину. Они также вытесняют на конкурентной основе кортикостероиды из их рецепторов в костной ткани. Андрогены, оказывая анаболическое действие на костную ткань, стимулируют биосинтез белка в остеобластах, а также ароматизируются в жировой ткани в эстрогены.

скоординировано действуют на разные ткани и разные процессы - как

анаболические, так и катаболические. В костной ткани кортизол тормозит синтез коллагена I типа, некоторых неколлагеновых белков, протеогликанов и остеопонтина. Глюкокортикоиды также уменьшают количество тучных клеток, являющихся местом образования гиа- луроновой кислоты. Под влиянием глюкокортикоидов ускоряется распад белков. Глюкокортикоиды подавляют всасывание ионов Ca2+ в кишечнике, что сопровождается снижением его в сыворотке крови. Это понижение приводит к выбросу паратирина, который стимулирует образование остеокластов и резорбцию кости (рис. 5.7). Кроме того, кортизол в мышцах и костях стимулирует распад белков, что также нарушает формирование костной ткани. В конечном итоге действия глюкокортикоидов приводят к убыли костной ткани.

Лайтинену)

который участвует в биосинтезе Са2+-связывающих белков. Эти белки необходимы для

всасывания ионов Са2+ в кишечнике, реабсорбции их в почках и мобилизации кальция из костей. Поступление в организм оптимальных количеств витамина D является необходимым условием для нормального течения процессов кальцификации костной ткани. При недостаточности витамина D эти процессы нарушаются. Прием в течение длительного времени избыточных количеств витамина D приводит к деминерализации костей.

является ранним проявлением недостаточности витамина А. Считают, что данный факт

обусловлен нарушением синтеза хондроитинсуль-фата. Показано также, что при введении животным высоких доз витамина А, превышающих физиологическую потребность и вызывающих развитие гипервитаминоза А, наблюдается резорбция кости, что может приводить к переломам.

С не метаболизм костной ткани обусловлено прежде всего влиянием на

процессе биосинтеза коллагена. Аскорбиновая кислота необходима для осуществления реакции гидроксилирования пролина и лизина. При недостаточности витамина С остеобласты не синтезируют «нормальный» коллаген, что приводит к нарушениям процессов обызвествления костной ткани. Недостаток витамина С вызывает также изменения в синтезе гликозаминогликанов: содержание гиалуроновой кислоты в костной ткани увеличивается в несколько раз, тогда как биосинтез хондроитин-сульфатов замедляется.

компонентов костей и усиленному катаболизму коллагена, сопровождающегося усилением выделения с

мочой оксипролина

к увеличению растворимых коллагеновых компонентов (тропоколлаген и проколлаген). Доказано его

участие в
созревании и стабилизации коллагена,
т. е. в создании стабилизующих
внутри- и межмолекулярных связей.

аминокислоту метионина в соединение, нужное для укрепления соединительных тканей. В

случае отсутствия данных витаминов в клетках начинает образовываться вредное вещество, вызывающее негативные изменения в костной ткани.

Витамин В2 незаменим в процессах роста, восстановления ,при поддержке процесса фагоцитоза.

определения активности ферментов в биологических жидкостях человека.

- гидролизует разные синтетические субстраты при оптимуме рН, равном 10,0;

субстрат фермента in vivo точно не известен. ЩФ - гликопротеин; по структуре это димер с кажущейся значительной вариацией молекулярной массы фермента в разных тканях. ЩФ - металло-фермент, в состав активного центра фермента входит атом цинка. Полагают, что атом цинка повышает активность фермента, обеспечивая конформационные изменения и гидролиз моноэфиров ортофосфорной кислоты. Каждый мономер ЩФ содержит три металлосвязывающих центра. Лишенный ионов цинка фермент теряет активность, но восстанавливает ее после добавления металла. Активность фермента возрастает в присутствии ионов магния, для оптимальной активности необходимо определенное соотношение ионов магния и цинка.

В костной ткани находятся ферменты цикла Кребса, ЦПЭ, гликолиза, щелочная фосфатаза. Ее активность за­висит от активности остеобластов. Когда в костной тка­ни происходят процессы, связанные с перестройкой кост­ной ткани, в крови увеличивается активность щелоч­ной фосфатазы.

наиболее часто используют в диагностике патологии гепатобилиарной системы и костной

ткани.
Активность ЩФ сыворотки крови часто повышена при обструктивных заболеваниях печени, холестазе, гепатите, явлениях гепатотоксичности, болезни Педжета, остеомаляции, новообразованиях, вовлекших в патологический процесс печень и костную ткань.

активность ЩФ.
Исследование активности ЩФ у больных с синдромом гипофосфатазии указывает

на важную роль ЩФ в процессах минерализации костной ткани.
Синдром гипофосфатазии - врожденное заболевание костной ткани, характеризующееся избирательной недостаточностью синтеза ЩФ. У пациентов с подобной патологией в тканях и сыворотке крови значительно снижена активность печеночного, костного и почечного изоферментов ЩФ при нормальной активности плацентарного и кишечного изоферментов. Другая особенность заболевания - накопление в крови и моче фосфорсодержащих комплексов, служащих эндогенным субстратом ЩФ. К ним относят фосфоэтаноламин, пирофосфат, П-5-Ф и т. д. Заболевание вызвано точечными мутациями гена, кодирующего синтез фермента.

костной ткани, но и при ее разрушении - остеопорозе и

последующей остеомаляции. При тяжелом остеопорозе и остеомаляции активность ЩФ в сыворотке крови может быть нормальной или слабо повышенной (в 2—3 раза). Остеомаляция, верифицированная гистологически, может протекать при нормальной активности ЩФ.
Активность ЩФ в сыворотке крови может быть повышена при остеомиодистрофии, развивающейся как осложнение длительного гемодиализа. При введении циклоспорина после трансплантации повышенная активность ЩФ в большей мере зависит от токсического влияния препарата на гепатоциты и в меньшей мере связана с патологией остеобластов. У пациентов с гиперпаратиреозом активность ЩФ сыворотки крови обычно в пределах нормы, но при развитии остеопороза, особенно остеонекроза, может быть значительно увеличена.

недостаточность витаминов С, Д и др., нарушение метаболизма витамина Д,

дефект кишечных или других рецепторов к кальцитриолу, кальцитонину.

костной массы и нарушение костной микроархитектоники, приводит к увеличению хрупкости

костей и повышенному риску переломов.

единицу объема.

из 350 костей, которые постепенно срастаются. В скелете взрослого человека остается

всего 206 костей.
2. Живая кость содержит в себе: 50% воды, 12,5% органических веществ, 21,8% неорганических веществ, а также 15,7% жира.
3. Кости представляют собой состав минеральных веществ. В них содержится 98% всех неорганических элементов организма: кальция 99% (около 1200 г), фосфора 87% (530 г.), магния 58% (11 г). Это основные вещества, но есть еще медь, цинк, алюминий, барий, кремний, фтор и другие — всего до 30.
4. Если человек начинает набирать вес, то основная опорная кость ноги — бедренная — может искривиться или прогнуться. Чтобы этого не произошло, эта кость также становится толще.
5. Если человек долго пролежит на больничной койке, кость теряет около 50% кальция. В ее структуре происходит перестройка, и она может стать тоньше.
6. Когда спортсмены тренируют мышцы, кости тоже «тренируются». Тренировки и физические нагрузки укрепляют их. Чем больше нагрузка на кости и мышцы, окружающие ее, тем она прочнее.
7. В костной ткани в течение всей жизни «трудятся» миллиарды клеток, среди которых различают клетки-разрушители и клетки-восстановители.
8. Человеческий скелет полностью обновляется каждые три месяца.
9. Кости по прочности превосходят гранит в 2,5 раза.
10. Бедренная кость является самой длинной костью в  скелете, она составляет 1/4 часть длины тела взрослого человека, выдерживает нагрузку на давление 1500 кг.