2

План
Классификация соединительной ткани
Функции соединительной ткани.
Химический состав соединительной ткани
Морфологическая и биохимическая характеристика компонентов ткани. Особенности аминокислотного состава, и физико-химических свойств основных структурных белков.
2. Биосинтез коллагена, образование фибриллярных структур.
3. Гликозаминогликаны основного вещества, строение, биосинтез, биологическая роль, продукты распада..
4. Специфические черты метаболизма соединительной ткани, гормональная регуляция.
5. Понятие о коллагенозах и мукополисахаридозах. Химический состав костей.
6. Биохимические тесты в диагностике заболеваний соединительной ткани

КЛАССИФИКАЦИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
1. волокнистая ткань:
а). рыхлая неоформленная (образует строму многих органов, адвентициальная оболочка сосудов, образует собственную пластинку слизистых оболочек, подслизистую основу, располагается между мышечными клетками и волокнами);
б). плотная неоформленная ( сетчатый слой дермы, надкостница, надхрящница);
в). плотная оформленная (сухожилия, связки, капсулы, фасции, фиброзные мембраны);
2. скелетные ткани:
а). хрящевая ткань (3 вида: гиалиновый, эластический и волокнистый хрящ);
б). костная ткань (грубоволокнистая (незрелая) кость, пластинчатая (зрелая) кость);
3. специальные виды соединительной ткани:
а). белая жировая (есть везде);
б). бурая жировая (между лопатками, около почек, около щитовидной железы);
в). пигментная (сосудистая оболочка глаза, дерма в области сосков молочных желез, родимых пятен, невусов);
г). студенистая (пупочный канатик);
д). ретикулярная (селезенка, лимфатические узлы, миндалины, лимфоидные фолликулы, красный костный мозг);
4. кровь

ФУНКЦИИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
опорная — кости, хрящи, связки и сухожилия;
транспортная — кровь и лимфа;
защитная — клетками крови вырабатываются антитела, осуществляется фагоцитоз; они участвуют в заживлении ран и регенерации органов. Жировая, скелетная, хрящевая ткань защищают внутренние органы от механического повреждения. Жировая ткань – от переохлаждения;
кроветворная — лимфатические узлы, селезенка, красный костный мозг;
Запасающая – жировая ткань запасает ТГ, скелетная ткань и зубы – кальций, магний, фосфор, натрий, кровь в белках плазмы содержит запас аминокислот.
Регуляторная – клетками соединительной ткани синтезируются БАВ (более 100), которые регулируют обмен веществ (лептин), развитие иммунных, аллергических реакций (простагландины, гистамин, серотонин), клеточное деление, дифференцировку тканей (соматомедины, факторы роста и ингибирования фибробластов, митотический и ингибирующий пролиферацию фактор). Межклеточный матрикс (базальная мембрана) обеспечивает развитие органов и тканей, участвует в процессах регенерации.

Как и любая ткань, соединительная ткань состоит из клеток и межклеточного матрикса.
В отличие от других тканей, в ней, как правило, содержится мало клеток, которые при этом отличаются большим разнообразием.
Основные клетками соединительной ткани являются фибробласты
В разных видах соединительной ткани имеются разновидности фибробластов: хондробласты, хондроциты, остеобласты, остеоциты, остеокласты и т.д.
Эндотелиальные клетки покрывают изнутри все сосуды.
Пигментные клетки образуются из нервного гребня, в цитоплазме имеется пигмент – меланин.
Макрофаги образуются из моноцитов крови.
Тучные клетки (тканевые базофилы).
Плазматические клетки образуются из В-лимфоцитов
Лейкоциты, вышедшие из сосудов.
КЛЕТКИ

МЕЖКЛЕТОЧНЫЙ МАТРИКС
В отличие от других тканей, в соединительной ткани, как правило, преобладает межклеточный матрикс.
Межклеточный матрикс — это надмолекулярный комплекс, образованный сложной сетью связанных между собой макромолекул.

Функция межклеточного матрикса
образует каркас органов и тканей;
является универсальным «биологическим» клеем;
участвует в регуляции водно-солевого обмена;
образует высокоспециализированные структуры (кости, зубы, хрящи, сухожилия, базальные мембраны).
окружая клетки, влияет на их прикрепление, развитие, пролиферацию, организацию и метаболизм.

Химический состав межклеточного матрикса
1). Коллагеновые и эластиновые волокна. Они придают ткани механическую прочность, препятствуя ее растяжению;
2). аморфное вещество в виде ГАГ и протеогликанов. Оно удерживает воду и минеральные вещества, препятствует сдавливанию ткани;
3). неколлагеновые структурные белки - фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин и др. Кроме того, в межклеточном матриксе может присутствовать
4). минеральный компонент - в костях и зубах: гидроксиапатит, фосфаты кальция, магния и т.д. Он придает механическую прочность костям, зубам, создает запас в организме кальция, магния, натрия, фосфора.

Химический состав соединительной ткани
вода (63%.)
плотные вещества (37%), из них:
коллаген 85%
эластин 4,4%
ретикулин 0,5%
альбумины и глобулины 0,6%
гликозоаминогликаны (ГАГ) 3,5 %
липиды 2,8%
др. органические вещества 3,2%
неорганические вещества 0,5% (кроме костей, зубов)

Особенности обмена соединительной ткани
Разные виды соединительной ткани существенно отличаются по выполняемым функциям и имеют заметные различия в обмене веществ и энергии.
В целом, благодаря низкой концентрации клеток, обмен веществ и энергии в соединительной ткани протекает медленнее, чем в других тканях. В клетках обмен веществ и энергии может быть высоким (фибробласты, макрофаги) или низким (адитоциты).
Соединительная ткань потребляет мало кислорода (исключение - бурая жировая ткань).
Особенностью обмена веществ в соединительной ткани является активный синтез клетками белков и гетерополисахаридов, необходимых для построения межклеточного матрикса

Регуляция обмена соединительной ткани
Синтез коллагена и ГАГ
протеогликанов
Глюкокортикоиды
Старение организма
Минералокортикоиды
Андрогены (тестостерон)
Соматомедин – включение
Сульфатов в ГАГ (ФАФС)

Старение соединительной ткани
уменьшение содержания Н2О и отношения основное вещество/волокна
снижение содержания гиалуроновой кислоты
изменение соотношение отдельных гликанов

Свойства
1. высокая эластичность (эластин),
2. высокая прочность (коллаген),
3. волокнистость,
4. плохая растворимость в воде,
5. высокая устойчивость к денатурации,
6. плохая перевариваемость в ЖКТ,
7. низкая антигенность,
8.низкая биологическая ценность из-за ограниченного аминокислотного состава.
Белки соединительной ткани

Коллаген — фибриллярный белок, основной компонент межклеточного матрикса.
обладает огромной прочностью и практически не растяжим (прочнее стальной проволоки того же сечения, он может выдерживать нагрузку в 10000 раз большую собственного веса).
Это самый распространенный белок организма, на него приходиться от 25 до 33% общего количества белка в организме, т.е. 6% массы тела.
Около 50% всех коллагеновых белков содержится в тканях скелета, около 40% — в коже и 10% — в строме внутренних органов.
Коллаген
Коллагеновые волокна
Белок коллаген

Под коллагеном-белком понимают два вещества:
тропоколлаген и проколлаген.
тропоколлаген состоит из 3 α-цепей.
Известно около 30 видов α-цепей
Большинство α-цепей содержит около 1000АК.
В тропоколлагене содержится 33% глицина, 25% пролина и 4-оксипролина, 11% аланина, есть гидроксилизин, мало гистидина, метионина и тирозина, нет цистеина и триптофана.
Первичная структура α-цепей состоит из повторяющейся АК последовательности: ГЛИ-X-Y. Где X – часто пролин, Y – 4-оксипролин или 5-оксилизин.
Вторичная структура α-цепи представлена левозакрученной спиралью в витке которой находиться 3 АК.
Четвертичная структура 3 α-цепи скручиваются друг с другом в правозакрученную суперспираль тропоколлагена. Она стабилизируется водородными связями, радикалы АК направлены наружу.

Молекула тропоколлагена
Фибриллы и волокна коллагена

Молекула проколлагена устроена также как и тропоколлагена, но на ее концах находятся С- и N-пропептиды, образующие глобулы.
N-концевой пропептид состоит из 100АК,
С-концевой пропептид – из 250АК.
С- и N-пропептиды содержат цистеин, который через дисульфидные мостики образует глобулярную структуру.

Виды коллагена
Известно 19 типов коллагена, которые отличаются по первичной структуре цепей, функциям и локализации в организме.
95% всего коллагена в организме человека составляют коллагены I, II и III типов.
I - сухожилий, связок,
II -хрящей,
III - кровеносных сосудов, кожи, кишечника
IV - базальных мембран.

Синтез коллагена
1. На полисомах ЭПР синтезируются полипептидные препро-α-цепи коллагена.
1000
100
100
250
Сигнальный
пептид
N-конец
α-цепь
С-пептид
синтез
1000
100
100
250
Сигнальный
пептид
N-конец
α-цепь
С-пептид
2. В полости ЭПР при отщеплении сигнального пептида препро-α-цепи превращаются в про-α-цепи.
пептидаза
про-α-цепь
препро-α-цепь

1000
100
250
N-конец
α-цепь
С-пептид
1000
100
250
N-конец
С-пептид
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
Пролин
4-оксипролин
пролил-4-гидроксилаза
Y-положение
Лизин
5-оксилизин
лизил-5-гидроксилаза
ГЛИ-X-Y
Пролин
3-оксипролин
пролил-3-гидроксилаза
X-положение

4. Гликозилтрансфераза гликозилируется галактозой или галактозилглюкозой гидроксилизин про-α-цепей.
1000
100
250
N-конец
С-пептид
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
1000
100
250
N-конец
С-пептид
О
ОН
ОН
О
ОН
ОН
О
ОН
Глюкоза
галактоза
галактоза
Галактоза
Гликозилтрансфераза
УДФ-галактоза
УДФ

1000
100
250
1000
100
250
1000
100
250
SH
SH
SH
SH
1000
100
250
1000
100
250
1000
100
250
S
S
S
S
SH
SH
S
S
С-пептиды
В просвете ЭПР 3 про-α-цепи, c помощью С-концевых пропептидов соединяются между собой дисульфидными мостиками

S
S
S
S
S
S
250
100
100
100
3 про-α-цепи скручиваются с образованием тройной спирали проколлагена. Тройная спираль проколлагена стабилизируется водородными связями.
проколлаген секретируется в межклеточный матрикс
После этого гидроксилирование и гликозилирование про-α-цепей прекращается.
250
250
С-пептиды

В межклеточном матриксе от некоторых проколлагенов (I, II, III, V, XI типов) проколлагенпептидазы отщепляют концевые С- и N-пропептиды, в результате чего образуется тропоколлагены.
У проколлагенов IV, VIII, X типов концевые пропептиды не отщепляются.

Катаболизм коллагена
Время полужизни (Т1/2) – недели –месяцы.
Скорость биосинтеза и деградации сбалансированы.
Распад – специальный фермент коллагеназа («разрезает» сразу 3 пептидные цепи тропоколлагена па ¼ расстояния от С-конца между глицином и лейцином).

нарушение процесса гидроксилирования коллаген при цинге
Коллаген, синтезированный при дефиците аскорбиновой кислоты, недогидроксилирован и имеет пониженную температуру плавления, не может образовать нормальные по структуре волокна, что приводит к поражению кожи и ломкости сосудов.

Старение коллагена
увеличение числа и прочности внутри- и межмолекулярных поперечных связей,
снижение эластичности и способности к набуханию,
развитие резистентности к коллагеназе, повышение структурной стабильности коллагеновых волокон (созревание = старение коллагена) .

Эластин — основной белок эластических волокон
в больших количествах содержится в межклеточном веществе кожи, стенок кровеносных сосудов, связках, лёгких.
Эти ткани могут растягиваться в несколько раз по сравнению с исходной длиной, сохраняя при этом высокую прочность на разрыв.
Эластин
Эластин — гликопротеин с молек. массой 70 кДа.
Первичная структура цепь из 800 АК,
преобладают глицин, валин, аланин, много пролина и лизина, немного гидроксипролина, отсутствует гидроксилизин.
Большое количество гидрофобных радикалов препятствует созданию регулярной вторичной и третичной структуры эластина, поэтому он приобретает различные конформации.

вначале 3 остатка лизина окисляются до альдегидов,
затем происходит их соединение с четвёртым остатком лизина с образованием замещённого пиридинового кольца.
Окисление остатков лизина в альдегиды осуществляется лизилоксидазой (РР, В6, Cu2+).
Сшивки между остатками лизина двух, трёх или четырёх пептидных цепей эластина, образуют специфические структуры, которые называются десмозинами (десмозин или изодесмозин).

Катаболизм эластина
происходит при участии очень активной эластазы нейтрофилов.
Особое значение это имеет в лёгких, поскольку лёгочная ткань плохо регенерирует.
Разрушение эластина ведёт к потере эластичных свойств, разрушению альвеол и развитию эмфиземы лёгких.
эластазу нейтрофилов и другие протеазы ингибирует α1-антитрипсин, синтезируемый печенью.

Патология эластина
Снижение активности лизилоксидазы наследственное или приобретенное (дефицит меди, пиридоксина), приводит к снижению или прекращению образования десмозинов.
У эластических тканей снижается предел прочности на разрыв, появляются такие нарушения, как истончённость, вялость и растяжимость
Клинически эти нарушения могут проявляться кардиоваскулярными изменениями (аневризмы и разрывы аорты, дефекты клапанов сердца), частыми пневмониями и эмфиземой лёгких.

Аневризма
Дефекты клапанов сердца

Энфизема легких

Линейные гетерополисахариды, состоят из повторяющиеся димеров, могут связывать большие количества воды, в результате чего межклеточное вещество приобретает желеобразный характер. С водой накапливают минеральные вещества
В состав входят:
уроновые кислоты (глюкуроновая или идуроновая),
гексозамины
Виды ГАГ:
Гиалуроновая кислота,
Хондроитин-6-сульфат
Хондроитин-4-сульфат,
Гепарансульфат,
Дерматансульфат,
Гепарин.
Гликозаминогликаны ГАГ

Гиалуроновая кислота
Биозный фрагмент гиалуроновой кислоты
1. D-глюкуроновая кислота (β-1, 3)
2. N-ацетил-D-глюкозамин (β-1, 4)
Содержит несколько тысяч дисахаридных единиц, молекулярная масса достигает 105—107 Да.
В хряще связана с белком и участвует в образовании протеогликановов,
в стекловидном теле глаза, пупочном канатике, суставной жидкости встречается и в свободном виде.
В суставной жидкости уменьшает трение между суставными поверхностями.

Хондроитинсульфаты
Биозный фрагмент хондроитин-6-сульфата
1. D-глюкуроновая кислота (β-1, 3)
2. N-ацетил-D-галактозамин-6-сульфат (β-1, 4)
содержат около 40 дисахаридных единиц и имеет молекулярную массу 104-106 Да.
самые распространённые ГАГ, содержатся в хряще, коже, сухожилиях, связках, артериях, роговице глаза.
являются составным компонентом агрекана — основного протеогликана хрящевого матрикса.

Гепарин
Биозный фрагмент гепарина
D-глюкуроновая кислота (α-1, 4)
N-ацетил-D-глюкозозамин- 6-сульфат (β-1, 4)
Молекулярная масса 6-25х103 Да.
важный компонент противосвёртывающей системы крови.
синтезируется тучными клетками и находится в гранулах внутри этих клеток.
Наибольшее количество в лёгких, печени и коже.

Синтез осуществляется в ЭПР фибробластов с участием:
УТФ,
ацетил КоА,
ФАФС
и других метаболитов.
Распад ГАГ регулируется ферментами лизосом фибробластов.
Синтез и распад ГАГ

Синтез гликозамингликанов

Распад ГАГ

Протеогликаны - белки промежуточного вещества
состав
гликозоаминогликаны (ГАГ-95%) и белки - альбумины и глобулины (5%)

Заболевания соединительной ткани (Коллагенозы)
Системная красная волчанка (СКВ).
Системная склеродермия.
Дерматомиозиты.
Болезнь Шегрена.
Синдром Рейтера.
Ревматизм.
Общее название- ревматические болезни (РБ).

Системная красная волчанка
Системная красная волчанка (СКВ, болезнь Либмана-Сакса) — диффузное заболевание соединительной ткани, характеризующееся системным иммунокомплексным поражением соединительной ткани и её производных, с поражением сосудов микроциркуляторного русла.

Системная склеродермия
Системная склеродермия — прогрессирующее заболевание с характерным изменением кожи, опорно-двигательного аппарата и внутренних органов. В основе заболевания лежит воспалительное поражение мелких сосудов всего организма.

Дерматомиозиты
Дерматомиозит (син. болезнь Вагнера) — тяжелое прогрессирующее системное заболевание соединительной ткани, скелетной и гладкой мускулатуры с нарушением её двигательной функции, кожных покровов в виде эритемы и отёка и сосудов микроциркулятоного русла с поражением внутренних органов, нередко осложняющееся кальцинозом и гнойной инфекцией.

Болезнь Шегрена
Системное аутоиммунное заболевание, относящееся к болезням соединительной ткани; характеризуется поражением многих секретирующих желез, главным образом слюнных и слезных.
Причины заболевания неизвестны. Большинство рассматривают болезнь как следствие иммунопатологических реакций на вирусную инфекцию, предположительно ретровирусную

Синдром Рейтера
Синдром Рейтера — аллергическое реактивное состояние в большинстве случаев постинфекционного характера (после энтерита) с триадой: уретрит, конъюнктивит, артрит. Часто развиваются кератит и ирит.
Также синдром Рейтера часто вызывается хламидиями и гонококками.

Ревматизм
Ревматизм (РБ) - системное воспалительное заболевание соединительной ткани, характеризующееся преимущественной локализацией процесса в сердечно-сосудистой системе. Сопровождается нарушением иммунитета
Генетический ф-р (гены локуса D/DR (DR-2,DR-3,DR-4)).
инфекция, вызванная бета-гемолитическим стрептококком группы А.
Иммунологические ф-ры (Иммунологические маркеры, и их связь с локусом R главного комплекса HLA)
Причины

Клиника ревматизма
Большие критерии: кардит, полиартрит, малая хорея, кольцевидная эритема, ревматические узелки.
Малые критерии: наличие в анамнезе типичной ревматической атаки, ревматического порока сердца, артралгии, лихорадки (повышение температуры тела до 38оС и выше).

Наследственные болезни
соединительной ткани - «лизосомные болезни» - энзимопатии лизосомных ферментов, ответственных за распад гликозоамингликанов (ГАГ) соединительной ткани.

Наследственные коллагенозы

Тесты лабораторной диагностики при заболеваниях соединительной ткани
СОЭ ↑;
эритроциты (гиперхромная анемия), ↑,↓;
лейкоциты (N,↑,↓ );
↑ антитела к стрептококковым антигенам (антистрептолизин-О);
↑ антигиалуронидаза, антистрептокиназа);
↑ антинуклеарные факторы (в сыворотке пожилых людей в 15% случаях);

СРБ ( альфа- глобулин )↑;
Fе ↓ ;
Сu↑ ;
комплемент (в большинстве случаев)↑;
LЕ - клетки↑;
Ig(J,A,M,E)↑;
белок в моче ( протеинурия)↑;
α1-антитрипсин↑;
α2 -макроглобулин.↑;
фибриноген, серомедиоид↑;
ревматоидный фактор ↑;

В суставной жидкости:
белок ↑ ;
ревматоидный фактор↑;
лейкоциты↑;
фагоциты ↑;
коллагеназа суставной жидкости и крови ↑;

Эритроциты ↓;
Лейкоциты ↑(сдвиг влево);
СОЭ ↑ ;
α2 глобулин (СРБ, церуллоплазмин, гаптоглобин) ↑;
α1 серомукоид ↑;
глобулин (IgJ, IgA, IgM) ↑;
фибриноген ↑;
гиалуроновая кислота ↑;
дифениламиновая проба ↑;

атистрептолизин-О ↑;
антистрептогиалуронидаза ↑;
антистрептокиназа ↑;
оксипролин крови и мочи ↑;
трансаминазы (АСТ, АЛТ) ↑;
КФК ↑;
ЛДГ4, ЛДГ5 ↑;
Гидроксибутиратдегидгогеназа ↑;
Холинэстераза ↓;

Хондропротекторы

1. препараты, содержащие хондроитинсульфат. Участвует в образовании основного вещества соединительной ткани. Из хрящей крупного рогатого скота получают хондропротектор хонсурид