Слайд 1Биохимия соединительной ткани: эластин; фибронектин и другие неколлагеновые белки.
Биохимия аморфного
вещества соединительной ткани
Мукополисахаридозы (болезни накопления в соединительной ткани)
Слайд 2Эластин: первичная структура
Фибриллярный белок соединительной ткани
В нем до 90 %
гидрофобных аминокислот – еще более гидрофобен, чем зрелый коллаген.
Много
лизина, есть участки со строго определенной последовательностью расположения аминокислот (триады), но их меньше, чем в коллагене
Слайд 3Эластин: пространственная организация
Полипептидные цепи укладываются в пространстве в виде рыхлых
глобул из одной полипептидной цепи
За счет остатков лизина происходит
взаимодействие между молекулами эластина
При взаимодействии лизина 4-х молекул эластина образуется ДЕСМОЗИН
Слайд 4Эластин: роль десмозинового мостика
Десмозин – это структура пиридина, которая образована
4-мя остатками лизина четырех эластиновых цепей.
Десмозин – аналог сшивки в
коллагене.
Образование десмозина между отдельными молекулами эластина делает возможным смещение молекул без разрыва (растяжение тканей, богатых эластином)
Слайд 6Аморфное вещество соединительной ткани (межуточное вещество)
Клетки соединительной ткани не могут
свободно перемещаться в ней
Коллагеновые фибриллы формируют мощные волокна коллагена, которые
практически не распадаются на отдельные нити
Слайд 9Аморфное вещество соединительной ткани (межуточное вещество)
Эластиновые волокна формируют протяженные сети,
которые после растяжения возвращаются в исходное состояние
Соединительной ткани в целом
присущи высокая упругость, малая проницаемость и постоянная степень гидрофильности (определенное количество воды в структуре соединительной ткани)
Слайд 10Эти особые свойства соединительной ткани обеспечивают компоненты внеклеточного аморфного вещества:
Неколлагеновые
белки аморфного вещества
Углеводные структуры (гетерополисахариды соединительной ткани)
Слайд 11Неколлагеновые белки соединительной ткани
1. Фибронектины
2. Ламинин
3. Протеогликаны соединительной ткани
4. Белки-регуляторы
остеогенеза
Все эти белки синтезируются клетками соединительной ткани, однако зрелая форма
образуется в межклеточном пространстве путем многоступенчатой посттрансляционнной модификации
Слайд 12Фибронектины
Широко распространены в организме
Некоторые клетки выделяют водорастворимую разновидность фибронектина
Клетки соединительной
ткани продуцируют в основном нерастворимую форму фибронектина
Слайд 13Строение фибронектина
Фибронектин – типичный пример «модулярных» гликопротеинов
Гомодимер, состоящий из 2
идентичных полипетидов, каждый из которых имеет молекулярную массу порядка 235
КДа (2 субъединицы фибронектина)
Полипетиды гомодимера связаны друг с другом дисульфидными связями на С-концевой части молекулы
Слайд 14Строение фибронектина
Каждая субъединица, образованная полипептидной цепью, представляет собой вытянутую структуру,
длиной 60-70 нм и диаметром 2-3 нм, содержит ряд небольших
функциональных ДОМЕНОВ (блоков)
В фибронектине идентифицированы домены, отвечающие за способность белка связываться с коллагеном, фибрином, фактором XIII свертывания крови, гепарином, компонентом С1 комплемента, клетками разных видов
Слайд 15Строение фибронектина
Структурные домены относительно устойчивы к протеиназам, но соединены участками,
чувствительными к протеолизу
Все домены фибронектина сильно гликозилированы: присоединеннные олигосахаридные цепи
делают белок «клейким», поэтому его называют иногда «билогический клей»
Слайд 17Генетика фибронектина
Каждый из этих функциональных блоков – доменов - кодируется
в гене белка одним или парой экзонов
Гены фибронектина во
всех типах клеток идентичны, но в разных клетках синтезируются разные варианты фибронектина (разные способы экспрессии генов)
Не все экзоны экспрессируются в каждой молекуле фибронектина
Слайд 18Роль фибронектина
Нерастворимая форма фибронектина в виде фибриллярной сети располагается на
клеточной поверхности и во внеклеточном матриксе, препятствуя свободному перемещению клеток
Молекулы фибронектина обеспечивают прикрепление клеток к фибриллам внеклеточного матрикса
Слайд 19Роль фибронектина
Фибронектин связывается с агрегирующимися проколлагеновыми фибриллами и ускоряет образование
зрелых фибрилл
Благодаря фибронектину коллагеновые и эластиновые волокна образуют протяженные упругие
структуры
Фибронектины связывают бактерии, попадающие в ткани, и препятствуют их дальнейшему продвижению и размножению
При опухолевых заболеваниях количество фибронектина снижается, что способствует метастазированию опухоли
Слайд 20Гликозаминогликаны (гетерополисахариды) соединительной ткани
Делятся на 2 группы:
Сульфатированные (содержат остатки серной
кислоты)
Несульфатированные – к ним относится только ГИАЛУРОНОВАЯ КИСЛОТА
Слайд 21Сульфатированные гликозаминогликаны (СГАГ)
Сульфатированные гликозаминогликаны подразделяются на 6 основных типов
5 типов
структурно сходны — в их полисахаридных цепях чередуются дисахаридные звенья,
состоящие из остатков сульфатированных аминосахаров (N-ацетилглюкозамина и N-ацетилгалактозамина) и уроновых кислот (D-глюкуроновой или L-идуроновой)
Слайд 22Сульфатированные гликозаминогликаны (ГАГ)
хондроитин-4-сульфат
хондороитин-6-сульфат
дерматансульфат
гепарин
гепарансульфат
Слайд 23
Число чередующихся дисахаридных звеньев в гликозаминогликанах может быть очень большим
Сульфатные
группы могут присоединяться к гликозаминогликанам через атом кислорода (O-сульфатирование) или
через атом азота (N-сульфатирование)
Слайд 24Кератансульфат – особый тип СГАГ
В СГАГ шестого типа — кератансульфате
в дисахаридных звеньях вместо уроновых кислот находится D-галактоза.
Слайд 25Пространственная организация СГАГ
Длинные полисахаридные цепи складываются в глобулы
Эти глобулы рыхлые
(не имеют компактной укладки) и занимают сравнительно большой объем
Обычно
далее связываются со специальными белками
Слайд 26Роль СГАГ
УЧАСТВУЮТ В ФОРМИРОВАНИИ ПРОТЕОГЛИКАНОВ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
Глюкозаминогликаны являются гидрофильными соединениями,
содержат много гидроксильных групп, имеют значительный отрицательный заряд (много карбоксильных
и сульфогрупп)
Значительный отрицательный заряд способствует присоединению к ним положительно заряженных катионов калия, натрия, кальция, магния
Присутствие ионов увеличивает способность удерживать воду, обеспечивая высокие упругие свойства соединительной ткани
Слайд 27Несульфатированные ГАГ – гиалуроновая кислота
Является одним из основных компонентов внеклеточного
матрикса, формирующим надмолекулярные комплексы протеогликанов
Содержится во многих биологических жидкостях (слюне,
синовиальной жидкости и др.)
Слайд 28Несульфатированные ГАГ – гиалуроновая кислота
Гиалуроновая кислота является главным компонентом синовиальной
жидкости, отвечающим за её вязкость
Слайд 29Формирование протеогликанов соединительной ткани
Остальные 5 % веса - это
специальный белок COR («сердцевина»)
1 молекула COR-белка может присоединить до 100
молекул СГАГ.
Белковый и небелковый компоненты в протеогликанах связаны прочными ковалентными связями
Слайд 30Дальнейшая судьба протеогликанов
В клетке протеогликаны образуют сложный надмолекулярный комплекс с
гиалуроновой кислотой
В его составе: гиалуроновая кислота, особые связующие белки, а
также протеогликаны
Упругие цепи СГАГ в составе протеогликанов образуют образуют макромолекулярные сетчатые структуры
Слайд 31Формирование комплекса протеогликанов с гиалуроновой кислотой
Слайд 32Дальнейшая судьба протеогликанов
Такое химическое строение обеспечивает выполнение функции молекулярного сита
с определенными размерами пор при транспорте различных веществ и метаболитов
Размер
пор определяется типом СГАГ, преобладающим в данной конкретной ткани
Слайд 33Дальнейшая судьба протеогликанов
Например, капсула почечного клубочка обеспечивает селективный транспорт
веществ в процессе ультрафильтрации, работая как молекулярное сито
За счет множества
сульфо- и карбоксильных групп сетчатые структуры являются полианионами, способными депонировать воду, некоторые катионы (К+, Na+, Ca+2, Mg+2).
Слайд 34Строение гиалуроновой кислоты
Гиалуроновая кислота представляет собой полимер, состоящий из остатков
D-глюкуроновой кислоты и D-N-ацетилглюкозамина, соединённых поочерёдно β-1,4- и β-1,3-гликозидными связями
Молекула гиалуроновой кислоты может содержать до 25 000 таких дисахаридных звеньев
Слайд 35Строение гиалуроновой кислоты
Природная гиалуроновая кислота имеет молекулярную массу от 5
000 до 20 000 000 Да.
Средняя молекулярная масса полимера,
содержащегося в синовиальной жидкости у человека составляет 3 140 000 Да
Слайд 36Структурное звено гиалуроновой кислоты
Слайд 37Содержание гиалуроновой кислоты
В теле человека весом 70 кг в среднем
содержится около 15 граммов гиалуроновой кислоты, треть из которой преобразуется
(расщепляется или синтезируется) каждый день.
Слайд 38Синтез гиалуроновой кислоты
Гиалуроновая кислота синтезируется классом встроенных мембранных белков, называющихся
гиалуронат-синтетазами (HAS)
В организмах позвоночных содержатся три типа гиалуронат-синтетаз: HAS1,
HAS2 и HAS3
Слайд 39Синтез гиалуроновой кислоты
Эти ферменты удлиняют молекулу гиалуроновой кислоты, поочерёдно присоединяя
к исходному полисахариду глюкуроновую кислоту и N-ацетилглюкозамин
В процессе синтеза полимер
экструдируется («выдавливается») через клеточную мембрану в межклеточное пространство
Слайд 40Катаболизм гиалуроновой кислоты
Гиалуроновая кислота расщепляется семейством ферментов, называемых гиалуронидазами
В
организме человека существуют по меньшей мере семь типов гиалуронидазоподобных ферментов,
некоторые из них подавляют опухолеобразование.
Слайд 41Особенности гиалуроновой кислоты в разных тканях: хрящевая ткань
Гиалуроновая кислота —
важный компонент суставного хряща, в котором присутствует в виде оболочки
каждой клетки (хондроцита)
В хряще формируются крупные отрицательно заряженные агрегаты, поглощающие воду
С возрастом длина полимера гиалуроновой кислоты в хряще сильно уменьшается, хотя общее количество ее увеличивается.
Снижение длины цепей гиалуроновой кислоты ухудшает упругие свойства хряща (развитие артрозов, остеохондроза и т.д.)
Слайд 42Кожа и гиалуроновая кислота
Гиалуроновая кислота входит в состав кожи, где
участвует в регенерации ткани
Принимает значительное участие в пролиферации и
миграции клеток,
Слайд 43Кожа и гиалуроновая кислота
При чрезмерном воздействии на кожу ультрафиолета, происходит
её воспаление («солнечный ожог»), при этом в клетках дермы прекращается
синтез гиалуроновой кислоты и увеличивается скорость её распада
Быстрое снижение содержания гиалуроновой кислоты в коже может стимулировать процесс развития злокачественных опухолей кожи
Слайд 44Новые направления в исследовании роли гиалуроновой кислоты
Гиалуроновая кислота участвует в
системе врождённого иммунитета
Продукты разложения гиалуроновой кислоты (олигосахариды и крайне низкомолекулярные
гиалуронаты) проявляют проангиогенные свойства – способствуют росту и восстановлению сосудов в области повреждений
Недавние исследования показали, что фрагменты гиалуроновой кислоты способны индуцировать воспалительный ответ в макрофагах и дендритных клетках при повреждениях тканей и отторжении трансплантированной кожи.
Слайд 45Использование препаратов гиалуроновой кислоты (гиалуронаны, гели гиалуроновой килсоты)
Катаракта (помутнение хрусталика)
Остеоартрит и другие болезни суставов: эндопротезы синовиальной жидкости;
Хирургическая среда
для офтальмологических операций;
Препараты для мягкого увеличения тканей и заполнения морщин (в том числе в виде внутрикожных инъекций) в косметической хирургии
Слайд 46Использование гиалуронидаз для коррекции рубцов
Расщепляют гиалуроновую кислоты в тканях на
короткие фрагменты
При этом снижается плотность рубцовой ткани
Стимулируется образование новых сосудов
и улучшается кровоснабжение
Активируется деление клеток эпителия в зоне введения гиалуроноидазы
Слайд 47Формирование протеогликанов соединительной ткани
СГАГ входят в состав сложных белков, которые
называются ПРОТЕОГЛИКАНАМИ
СГАГ составляют в протеогликанах 95 % их веса