Десневая жидкость и поверхностные образования зубов

82.	1.	89.	2.
83.	1.	90.	3.
84.	1,2,3,5.	91.	5.
85.	2,4.	92.	1,2,3,4.
86.	1,2,3,4,5.	93.	2,4,5.
87.	2,5.	94.	1-г,2-в,3-а.
88.	1,2,3,4.

Эталоны ответов на ситуационные задачи Биохимия соединительно-тканных структур и межклеточного матрикса

1. 1. В коллагене - белке соединительной ткани содержатся остатки гидроксипролина, которые образуются из пролина под действием пролил-гидроксилазы. Этот фермент в активном центре имеет ион Fe²⁺. Для сохранения железа в восстановленном состоянии нужна аскорбиновая кислота (витамин С);

2. При авитаминозе С снижается активность пролилгидроксилазы и содержание остатков гидроксипролина в коллагене. Такой коллаген не образует нормальные по структуре волокна, что приводит к ломкости стенок сосудов, к разрушению связочного аппарата зуба – периодонта, к нарушению структуры минерализованных тканей: кости, эмали, дентина, цемента.

2. 1. В коллагене 33% составляет глицин, 21% - пролин и гидроксипролин, 11% - аланин. В составе коллагена присутствует гидроксилизин. Отсутствуют аминокислоты: цистеин, триптофан, мало гистидина, метионина, тирозина. Полипептидную цепь коллагена можно изобразить следующим образом: (-Гли-X-Y-)n, где Гли – глицин, Х – чаще всего пролин или гидроксипролин, Y – другие аминокислоты. Каждая из этих аминокислот имеет значение для формирования правильной структуры коллагена;

2. Основная посттрансляционная модификация при синтезе коллагена – гидроксилирование аминокислотных остатков пролина и лизина. Эту реакцию катализируют ферменты пролил- и лизилгидроксилазы при участии кофактора Fe²⁺ и аскорбиновой кислоты;

3. Молекула тропоколлагена состоит из трех полипептидных цепей, закрученных одна вокруг другой. Цепи удерживаются за счет водородных связей между амино-и карбоксильными группами пептидного остова разных полипептидных цепей, входящих в состав тройной спирали. Глицин всегда находится в месте пересечения цепей. Отсутствие радикала у глицина позволяет цепям плотно прилегать друг к другу. Такие аминокислоты, как пролин и гидроксипролин, ограничивают подвижность и, тем самым, увеличивают стабильность тройной спирали.

3. 1. Протеогликаны – это сложные белки, углеводная часть которых представлена гликозаминогликанами (ГАГ) и составляет 95%. ГАГ - это длинные неразветвленные полисахаридные цепи, построенные из многократноповторяющихся дисахаридных звеньев - [А-В]_n. Отрицательно заряженные группы ГАГ связывают Са²⁺ и активно участвуют в процессе минерализации.

2. Катаболизм протеогликанов происходит с участием протеиназ и гликозидаз. Разрушение цепей ГАГ осуществляют гликозидазы (гиалуронидаза, β-глюкуронидаза и другие) и сульфатазы. При этом в норме высвобождаются ионы Са²⁺ и повышается их концентрация в зоне минерализации. Поэтому при нарушениях распада ГАГ, процесс минерализации костной ткани происходить не будет.

4. 1. Дисахаридная единица дерматансульфата, представленная (L-идуроновой кислотой и N-ацетилгалактозамин-4-сульфатом)n, где n - число повторов более 1000 раз.

2. Благодаря наличию большого числа отрицательных зарядов полисахаридные цепи сульфатированных ГАГ связывают множество осмотически активных ионов: Na⁺, Ca²⁺, K⁺, которые удерживают воду. Особая структура и способность к гидратации позволяют использовать в медицине сульфатированные ГАГ для повышения влажности поверхности роговицы глаза;

3. Полисахаридные цепи ГАГ образуются в аппарате Гольджи. Они синтезируются путем последовательного присоединения к связывающему трисахариду (-ксилоза-галактоза-галактоза-), выполняющего роль затравки, под действием ферментов гликозилтрансфераз. Углеводные цепи по мере удлинения сульфатируются и далее полимер выводится через мембрану на наружную поверхность фибробласта.

5. 1. Лизилоксидаза принимает участие в процессе посттрансляционной модификации коллагена, а именно в гидроксилировании лизина. Данный процесс очень важен для последующего образования ковалентных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл. Фермент содержит в активном центре атом Fe²⁺. Для сохранения железа в данной форме необходим восстанавливающий агент, роль которого играет кофермент гидроксилаз – аскорбиновая кислота (витамин С).

2. Реакция, катализируемая лизилоксидазой:

При синдроме Элерса-Данло, за счет дефекта лизилоксидазы, содержание гидроксилизина в структуре коллагена будет снижено, следовательно, при образовании коллагеновых фибрилл будут возникать менее прочные связи, а значит, такую структуру будет легче разрушить.

6. 1. Синтез и созревание коллагена включают в себя ряд посттрансляционных изменений:

- гидроксилирование пролина и лизина с образованием гидроксипролина и гидроксилизина;

- гликозилирование гидроксилизина;

- частичный протеолиз - отщепление «сигнального пептида», а также и N- и C-концевых фрагментов белка коллагена;

- образование тройной спирали коллагена.

Фибриллы коллагена образуются спонтанно, путём самосборки. Но эти фибриллы ещё не являются зрелыми, так как не обладают достаточной прочностью.

2. Образовавшиеся коллагеновые фибриллы укрепляются внутри- и межцепочечными ковалентными сшивками (они встречаются только в коллагене и эластине). Эти сшивки образуются следующим образом. Внеклеточный медьсодержащий фермент лизилоксидаза осуществляет окислительное дезаминирование аминогрупп в некоторых остатках лизина и гидроксилизина с образованием реактивных альдегидов (аллизина и гидроксиаллизина). Для этих реакций необходимо присутствие витаминов В₅ и В₆. Образовавшиеся реактивные альдегиды участвуют в формировании ковалентных связей между собой, а также с другими остатками лизина или гидроксилизина соседних молекул тропоколлагена, и в результате возникают поперечные «Лиз-Лиз-сшивки», стабилизирующие фибриллы коллагена.

7. 1. Изменения нормального обмена гликозаминогликанов происходит при различных формах ревматизма, артрита, гиповитаминозах, а также связано с усилением пролиферации фибробластов и с дегрануляцией тучных клеток. Усиленная дегрануляция наблюдается при действии различных факторов, таких как:

• ультрафиолетовое излучение, ионизирующее излучение

• гипоксия

• охлаждение

• прием некоторых лекарственных препаратов

• органические соединения

• иммунные реакции, аллергии.

2. При наследственных нарушениях обмена гликозаминогликанов, в частности, при недостаточности гидролитических ферментов - лизосомальных гликозидаз, участвующих в деградации гликозаминогликанов, в соединительной ткани происходит накопление неразрушенных или частично разрушенных соединений и выведение их в большом количестве с мочой. В тканях различных органов обнаруживаются многочисленные клетки, аккумулирующие гликозаминогликаны. Развиваются тяжелые лизосомальные болезни накопления гликозаминогликанов - мукополисахаридозы. Мукополисахаридозы (разновидность болезней накопления) - группа заболеваний, связанных с генетическим дефектов ферментативного расщепления углеводной части молекулы гликозаминогликанов, сопровождающихся отложением их в соединительной ткани различных органов. Большинство из них наследуется по аутосомно-рецессивному типу. В настоящее время наиболее распространенными мукополисахаридозами являются синдром Гурлера (накопление дерматансульфата, гепарансульфата), синдром Хантера (отложение дерматансульфата), болезнь Санфилиппо (накопление гепарансульфата), болезнь Моркио (отложение кератансульфата).

8. 1. При старении происходит уменьшение содержания воды и соотношение основное вещество/волокна за счет нарастания содержания коллагена и снижения концентрации гликозаминогликанов, особенно гиалуроновой кислоты. Увеличивается число сшивок в коллагене, уменьшается его эластичность.

2. Связанные с возрастом структурные изменения коллагена обусловлены изменениями активности ферментов, необходимых для его структурной модификации.

9. 1. У данного пациента нарушен метаболизм коллагена. Одним из основных показателей метаболизма коллагена является содержание в моче гидроксипролина – одной из основных аминокислот коллагена, что позволяет считать его маркером, отражающим катаболизм этого белка.

2. Так как коллаген является основным источником гидроксипролина, то по скорости его выделения с мочой судят о процессах катаболизма белка коллагена, а вместе с ним и всех соединительно-тканных структур. У лиц в возрасте 10-20 лет экскретируется с мочой до 200 мг/сутки гидроксипролина. С возрастом (у пожилых людей) его экскреция с мочой снижается (менее 15-20 мг/сутки), что свидетельствует об интенсивном обмене соединительной ткани в организме молодых и уменьшении этого процесса у людей старшего возраста. Экскреция пролина и гидроксипролина отражает обмен коллагена и увеличивается при заболеваниях, сопровождающихся его ускоренным распадом, например при рахите, гиперпаратиреозе, цинге.

10. 1. У больного - симптомы гиповитаминоза витамина С, который является коферментом пролингидроксилазы и лизилгидроксилазы, катализирующих гидроксилирование пролина и лизина. Гидроксипролин и гидроксилизин входит в состав коллагена, который является основным веществом соединительной ткани.

2. При замедлении данных реакций, вследствие малого количества кофермента, коллаген не может в полной мере выполнять свои функции и начинает разрушаться. Этим обусловлены клинические проявления гиповитаминоза С со стороны соединительной ткани.

11. 1. Представители гликозаминогликанов: хондроитин-сульфат, дерматан-сульфат, гепаран-сульфат, гепарин, кератан-сульфат.

2. Гликозаминогликаны представляют собой линейные гетерополисахариды, состоящие из повторяющихся дисахаридных единиц. Благодаря наличию сульфатных и карбоксильных групп ГАГ имеют отрицательный заряд, что во многом определяет их биологические свойства.

3. Благодаря особенностям своей структуры и физико-химическим свойствам, гликозаминогликаны могут выполнять в организме человека следующие функции: участвуют в осуществлении опорной функции, проницаемости клеточных мембран, «склеивании» соединительно-тканных волокон, «смазывании» суставных поверхностей и клеток, в процессах роста, дифференцировки и регенерации тканей, оплодотворения и размножения, в водно-солевом обмене между клетками и межклеточной жидкостью, в формировании тургора различных тканей, в осуществлении реакций иммунитета, препятствуют распространению патогенных микроорганизмов. В межклеточном веществе многих органов (печени, легких, сердца, сосудов) содержатся гепарин и дерматан-сульфат, являющиеся антикоагулянтами.

12. 1. При пульпите и пародонтите происходит деструкция коллагеновой матрицы внеклеточного вещества соединительной и минерализованных тканей полости рта. Причиной этого является повышение активности ММР1 (коллагеназа-1, коллагеназа фибробластов) - это Zn²⁺ и Ca²⁺ - зависимая эндопептидаза - фермент, который относится к группе матриксных металлопротеиназ и катализирует расщепление коллагена.

2. В ротовой жидкости повышается количество таких маркеров зрелого коллагена как гидроксипролин, пиридинолин, дезоксипиридинолин.

13. 1. При С-гиповитаминозе нарушается посттрансляционное гидроксилирование остатков пролина и лизина в α-цепях коллагена. В результате образуются менее прочные коллагеновые волокна и развиваются симптомы цинги - хрупкость и ломкость капилляров, кровоточивость десен, поражение костной ткани, снижение скорости заживления ран.

2. Нарушение синтеза и созревания коллагена в дентине и пульпе зуба приводит к ослаблению периодонтальных связок, расшатыванию и выпадению зубов, к развитию множественного кариеса. При выраженной картине заболевания происходит усиление проявлений гингивита, и некротический процесс может охватывать мягкое небо, челюстные кости, пищевод.

14. 1.

O = C

|

H – O – C²

|| О

H – O – C³

|

H – C

|

HO – C – H

|

CH₂ – OH

Биологическая роль витамина С:

• в качестве коферментов участвует в окислительно-восстановительных реакциях:

- гидроксилирования пролина и лизина с образованием соответствующих гидроксиаминокислот, необходимых для формирования молекул тропоколлагена и прочных коллагеновых волокон. В связи с этим при дефиците витамина С нарушается образование соединительно-тканных структур костной ткани (зубы разрушаются), связок (зубы выпадают), стенок кровеносных сосудов (кровоточивость десен, кровоизлияния);

- гидроксилирование тирозина и триптофана с образованием медиаторов нервного проведения (адреналина, норадреналина, серотонина);

- гидроксилирования витамина D₃ с образованием гормоноподобного вещества - кальцитриола;

- гидроксилирования промежуточных продуктов в ходе образования из холестерина гормонов коры надпочечников;

- участвует в превращении фолиевой кислоты (витамина В₉) в тетрагидрофолиевую кислоту (ТГФК);

• является антиоксидантом и ограничивает в тканях реакции образования перекисей.

2. В полости ЭПР происходит гидроксилирование остатков пролина и лизина при синтезе колагена с образованием гидроксипролина и гидроксилизина. Эти реакции катализируют гидроксилазы, которые содержат в активном центре атом железа (Fe²⁺). Для сохранения железа в восстановленной форме необходим восстанавитель - витамин С, являющаяся коферментом этих ферментов.

3. При дефиците витамина С нарушается гидроксилирование пролина и лизина. Структуры, используемые для сборки коллагеновых фибрилл, а затем волокон, рассыпаются, что приводит к повреждению связок периодонта, хрупкости и ломкости кровеносных сосудов (кровоточивости десен), разрушению и выпадению зубов.