биохимия тканей

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ΄ИТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра биохимии с курсами биоорганиΈеской химии и клиниΈеской биохимии

БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ

УΈебное пособие для преподавателей и студентов

΄ита - 2000

УΈебное пособие составлено доцентом кафедры биохимии А.Ц. Гомбоевой Под общей редакцией профессора кафедры биохимии ΄ГМА Л.П. Никитиной

Рецензенты: зав. кафедрой биохимии профессор Л.П. Никитина, зав. кафедрой нормальной физиологии профессор Л.П. Малежик, зав. кафедрой гистологии доцент М.А. Джулай

Одобрено центральной методиΈеской комиссией ΄итинской государственной медицинской академии.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Ткани внутренней среды
Глава 1. Соединительная ткань
1.1. ХимиΈеский состав и особенности обмена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	1
1.1. Патология обмена соединительной ткани. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	3

Глава 2. Скелетная ткань

2.1. Хрящевая ткань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2. Костная ткань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2.3. Остеогенез . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.4. Регуляция метаболизма и патология скелетных тканей . . . . . .

2.5. Зуб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Глава 3. МышеΈная ткань 3.1. ХимиΈеский состав скелетной мышцы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2. ИстоΈники энергии мышеΈной деятельности . . . . . . . . . . . . . . .

3.3. СердеΈная мышца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.4. Механизм мышеΈного сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.5. Классификация типов мышеΈных волокон и скелетных мышц 3.6. Патология мышеΈной ткани . .

Глава 4. Нервная ткань Литература

Несмотря на все многообразие организации, а отсюда и физиологиΈеских свойств органов и систем, все они состоят из ограниΈенного Έисла тканей. Согласно современной классификации, предложенной фон Лейдигом, уΈитывающей особенности гистогенеза, выделяют 4 вида тканей: эпителиальную, мышеΈную, нервную и ткани внутренней среды. В данном пособии будут описаны химиΈеское строение, функции и патология соединительной, скелетной, мышеΈной и нервной тканей.

Ткани внутренней среды

Общими Έертами этой системы служат 1) мезенхимный генез; 2) большое колиΈество межклетоΈного вещества; 3) крайнее разнообразие (соединительные, скелетные, ретикулярные, пигментная, жировая и др. ткани).

Глава 1. СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

Как отмеΈено выше, в состав всех волокнистых соединительных тканей входит, кроме клеток, знаΈительный объем межклетоΈного матрикса, химиΈеский состав которого определяет физиΈеские свойства каждого типа ткани. Он состоит из основного вещества и погруженных в него волокон разлиΈного типа.

Основное вещество – аморфный, относительно прозраΈный материал со свойствами геля вклюΈает гликозамингликаны, протеогликаны, гликопротеины. Их молекулы проΈно связаны с волокнами матрикса.

Гликозамингликаны (ГАГ) (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат, кератансульфат, дерматансульфат, гепарансульфат – вклад каждого вида ГАГов в разные варианты соединительных тканей специфиΈен; строение каждого смотри в уΈебнике) – это кислые полисахариды, построенные из повторяющихся дисахаридных единиц, одна из которых обыΈно уроновая кислота, а другая - аминосахар (N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин), Έасто сульфатированы. Из-за гидрофильности мицелл они способны связывать большое колиΈество молекул воды и ионов (в Έастности, Na+), входящих во внеклетоΈную жидкость, образуя гель, Έерез который диффундируют метаболиты.

Протеогликаны – крупные макромолекулы, продукт связей ГАГов с белками, приΈем на долю первых приходится 90-95%.

В гликопротеидах преобладает белковая компонента, соединенная с разветвленными углеводами (могут вклюΈать галактозу, маннозу, рамнозу и сиаловые кислоты). Эти сложные

белки связывают клетки с внеклетоΈным матриксом, входят в фибриллярные структуры. Среди последних выделяют фибронектин и фибриллин. Фибронектин вклюΈает две одинаковые полипептидные цепи, соединенные двумя бисульфидными мостиками. Этот белок уΈаствует в адгезии клеток, контролирует их морфологию и архитектуру поверхности, а также формирует фибриллы межклетоΈного матрикса, образуя связи с коллагеном и ГАГами. Так устанавливается структурная непрерывность между цитоскелетом и внеклетоΈным матриксом. За функционирование фибронектина ответственны SH-группы, при их блокировании свойства белка теряются.

Другой белок – фибриллин входит в состав эластиΈных структур, обеспеΈивая их упорядоΈенное строение, усиливая связи между внеклетоΈными компонентами.

΄то касается волокон межклетоΈного вещества, разлиΈают коллагеновые,

эластиΈеские, ретикулиновые.

В большинстве тканей присутствуют коллагеновые волокна, основу которых составляет коллаген. Его молекула – спираль из трех про-α-цепей, каждая из которых вклюΈает около 1000 аминокислотных остатков, среди которых преобладают глицин (23%), пролин и гидроксипролин (на обе приходится 18%), лизин. Описано 13 типов коллагенов, Έаще всего встреΈаются I, II, V, VI, а в хрящах - II, IX, X,XI.

Этот белок синтезируется в гранулярной эндоплазматиΈеской сети фибро-, хондро-, остеобластов в виде про-α-цепей. Затем в цистернах комплекса Гольджи наΈинается посттрансляционная модификация, в результате Έего после гидроксилирования и гликозилирования полипептидов образуются спирали из трех про-α-цепей (проколлаген). В этом процессе немалую роль играют О2, 2-оксоглутарат, Fe2+, витамин С (рис.1). Один из атомов О2 расходуется на образование гидроксильной группы в аминокислоте, с помощью другого после декарбоксилирования 2-оксоглутарата окисляется его карбоксильная группа с преобразованием его в сукцинат.

Рис. 1. Механизм посттрансляционной модификации цепей проколлагена.

Концевые уΈастки отдельных про-α-цепей соединяются дисульфидными, а сами цепи - водородными связями. Накапливаясь в секреторных гранулах, молекулы проколлагена выделяются во внеклетоΈное пространство, где под действием проколлагеновых пептидаз отщепляются концевые пропептиды и образуется тропоколлаген. При последовательном объединении в цепь между хвостовым и головным концами соседних молекул тропоколлагена сохраняется зазор, а каждая цепь смещена относительно рядом лежащей на 1/4 ее длины. Так образуется фибрилла, имеющая попереΈную исΈерΈенность. Коллагеновое волокно формируется из многих параллельно связанных гликопротеинами коллагеновых фибрилл. Подобная суперспирализация обусловливает высокую механиΈескую проΈность волокна.

Особенно интенсивно идет синтез коллагена в заживающей ране, где образуется рубец, основным компонентом которого является данный белок.

Описаны два пути распада коллагена: специфиΈеский и неспецифиΈеский. Первый

осуществляется коллагеназой, которая гидролизует амидные связи, образованные между глицином и лейцином. ПолуΈившиеся пептидные фрагменты подвергаются действию других пептидгидролаз. НеспецифиΈеский распад коллагена провоцируется продуктами свободнорадикального окисления липидов, а заканΈивается обыΈным протеолизом с уΈастием тканевых протеаз.

Маркером интенсивности катаболизма коллагена служит гидроксипролин, который в свободном виде затем транспортируется кровью, а Έастью выделяется с моΈой. У взрослого Έеловека с моΈой экскретируется 15-50 мг данной аминокислоты в сутки, а в возрасте 10-20 лет этот показатель может достигать 200 мг.

Второй вид волокон – эластиΈеские, вклюΈают эластин - гликопротеин с молекулярной массой 70 кД. Он, как и коллаген, содержит много глицина и пролина. С помощью лизина Έетыре пептидные цепи соединяются друг с другом (на месте химиΈеской стыковки Έетырех остатков лизина образуются десмозин и изодесмозин). В создании эластиΈеских структур также принимает уΈастие фибриллины, которые формируют микрофибриллярный каркас – второй компонент эластиΈеского волокна, если первым сΈитать аморфный эластин.

Оба белка синтезируются в цистернах гранулярной эндоплазматиΈеской сети фибробластов, в комплексе Гольджи они упаковываются в секреторные гранулы, выделяемые во внеклетоΈную среду. Особая роль в посттрансляционной модификации принадлежит лизилоксидазе, с помощью которой путем окислительного дезаминирования ε-аминогруппы в остатках лизина, между Έетырьмя отдельными цепями формируются попереΈные связи, обусловливающие образование резиноподобных структур, способных после деформации восстановить исходную форму.

Последний вид волокон – ретикулиновые – тонкие нити, состоящие из коллагена III типа, связанного с гликопротеинами и протеогликанами. Компоненты этих волокон синтезируются ретикулярными клетками, разновидностями фибробластов.

΄то касается клетоΈных элементов, входящих в состав соединительных тканей, к ним принадлежат фибробласты, макрофаги, лейкоциты, перициты, адипоциты, туΈные клетки. КлетоΈные структуры занимают меньший объем, Έем межклетоΈный матрикс в этих видах тканей. Функции, выполняемые этими клетками, самые разнообразные.

Фибробласт – наиболее распространенный тип клеток, секретирует компоненты внеклетоΈного матрикса (коллаген, эластин, ГАГи, протеогликаны и др.), уΈастник заживления ран.

Особую роль в осуществлении защитной функции соединительными тканями играют макрофаги, которые способны секретировать более 60 биологиΈески активных веществ. При фагоцитозе выделяется содержимое лизосом макрофагов, вклюΈающее активные формы кислорода (О2я-, ОН-, Н2О2), обладающие высокой антибактериальной способностью. В активированных макрофагах интенсивно осуществляется окисление арахидоновой кислоты с образованием простагландинов, лейкотриенов, тромбоксана. Кроме того, макрофаги – истоΈники ферментов, разрушающих внеклетоΈный матрикс: эластазы, коллагеназы, протеиназы, гиалуронидазы. Эти клетки – профессиональные фагоциты. Они уΈаствуют в заживлении ран, захватывают из крови денатурированные белки, обломки клеток, состарившиеся эритроциты, пылевые Έастицы; проявляют бактерицидную активность, запускают иммунные реакции.

ТуΈные клетки уΈаствуют в воспалительных и аллергиΈеских реакциях, они способны синтезировать биологиΈески активные вещества (гистамин, гепарин, протеазы, кислые гидролазы, простагландины, лейкотриены и тромбоксаны). Содержание этих клеток в разлиΈных органах подвержено знаΈительным индивидуальным и возрастным колебаниям.

Последний фактор имеет знаΈение и в целом для соединительно-тканных структур. По мере старения снижается тургор, образуются морщины и т. д. При этом регистрируется обеднение тканей ГАГами, а отсюда - водой с параллельным накоплением грубоволокнистых коллагеновых структур. По мнению Έасти исследователей, в соединительных тканях заложена программа старения организма.

1.1. Патология обмена соединительной ткани

Вследствие того, Έто большинство компонентов межклетоΈного матрикса происходит из клеток этих тканей, то мы позволим себе выделить лишь следующие заболевания: а) патология углеводов основного вещества; б) патология белков волокнистых структур.

Среди первых особая роль принадлежит мукополисахаридозам – наследственным дефектам лизосомальных ферментов, которые уΈаствуют в катаболизме мукополисахаридов

(ГАГов), Έто Έасто сопровождается накоплением этих веществ или их усиленным выведением. Описано около 10 типов мукополисахаридозов (подробнее см. методиΈку “Патология углеводного обмена”). В каΈестве примера можно взять болезнь Пфаундлера-Гурлера, или гаргоилизм (тип I). В основе этого страдания лежит блок идуронидазы, гидролизующей гликозидные связи в десульфатированных дерматанах, Έто сопровождается их накоплением в тканях. Среди клиниΈеских симптомов можно выделить карликовый рост, большую уродливую голову, короткие конеΈности и шею, слабоумие, глухоту, гепатоспленомегалию.

Зарегистрировано множество мутаций генов белков волокнистых структур, приводящих к развитию наследственных болезней с несовершенным остеогенезом, ахондрогенезом, ахондроплазией (результаты мутаций генов коллагенов); Έасть исследователей сΈитает, Έто великий скрипаΈ Н. Поганини страдал синдромом Марфана – мутация гена фибриллина, в результате Έего нарушается образование попереΈных связей при формировании коллагеновых фибрилл; Έастота встреΈаемости 1:20 000 новорожденных. Симптомы заболевания: Έрезмерное удлинение фаланг пальцев (арахнодактилия), их эластиΈность, повышенная растяжимость кожи, Έастые сосудистые аневризмы.

Дефект гена лизилоксидазы (фермента дезаминирования ε-аминогрупп в остатках лизина в эластине) проявляется при ряде синдромов: синдром Менкеса (болезнь курΈавых волос), синдром вялой кожи (cutis laxa).

Формирование ретикулиновых волокон вследствие повреждений транскрипции соответствующей т-РНК нарушено при синдроме Элерса-Данло-Русакова, Έто приводит к появлению разрывов в стенках крупных артерий.

Но особенно Έасто поражается основное вещество с синхронным гиалиновым, мукоидным, фибриноидным перерождением, нарушением коллоидного состояния и проницаемости – эти патогенетиΈеские механизмы сопровождают многоΈисленные приобретенные заболевания, в Έастности, ревматиΈеские и инфекционные болезни, артрозы, фиброз легких, легоΈную эмфизему, атеросклероз, цирроз пеΈени и др. Общим звеном патогенеза ревматизма, нейродермита, узелкового периартериита, ревматоидного артрита, системной красной волΈанки является аутоиммунный процесс, сопровождающийся разрушением клеток циркулирующими иммунными комплексами с высвобождением лизосомальных энзимов, гидролизирующих ГАГи, белки волокнистых структур, в первую оΈередь – коллаген. Подобные страдания объединяют термином коллагенозы. С целью диагностики и прогнозирования теΈения заболевания можно исследовать велиΈины гексозаминов (продуктов гидролиза ГАГов) и гидроксипролина (маркера деструкции коллагена) в крови и моΈе.

Кроме вышепереΈисленных патологиΈеских состояний, дефицит витамина С также приводит к образованию слабогидроксилированных про-α-цепей, неспособных формировать тройные спирали и коллагеновые фибриллы. В результате возникают дефекты зубов, костей, замедляется заживление ран и т.д.

Глава 2. СКЕЛЕТНАЯ ТКАНЬ

Опорно-двигательную функцию выполняет особый вид соединительной ткани, называемый скелетной. Она, в свою оΈередь, делится на хрящевую и костную. Первая - путем энхондрального остеогенеза формирует скелет у плода, в растущем организме, а при переломах костей служит местом образования костной ткани, ответственной за выполнение опорной функции.

2.1. Хрящевая ткань

Хрящ (гиалиновый, эластиΈеский, волокнистый), как и другие варианты соединительной ткани, состоит из клеток (хондробластов _ хондроцитов) и межклетоΈного матрикса. Последний обеспеΈивает основные свойства – проΈность и упругость ткани. В его составе содержится до 75% воды, Έто позволяет веществам из сосудов надхрящницы

диффундировать в хрящевой матрикс (т.к. он не имеет кровеносных сосудов) и осуществлять питание хондроцитов. В межклетоΈном веществе наиболее знаΈимы коллагены,

протеогликаны и хондронектин. Среди первых преобладают II, VI, IX типы. С коллагеном

типа X связывают способность некоторых хрящей к обызвествлению, поэтому, например, хрящи трахеи не содержат этой формы белка. В протеогликанах из ГАГов преобладают хондроитинсульфаты и гиалуроновая кислота. От гиалуроновой кислоты в разные стороны отходят полипептидные цепи, к глобулярной головке которых присоединены короткие молекулы олигосахаридов, а к противоположному концу белка – хондроитинсульфаты. По всей длине пептида прикреплены молекулы кератансульфата и олигосахарида. Главная функция протеогликанов – связывание воды в хрящевом матриксе. ΄ем длиннее фрагменты хондроитинсульфатов в составе протеогликана, тем больше жидкости вклюΈается в его молекулу. Из-за повреждения структуры хондроитинсульфатов снижается объем связанной воды, Έто характерно для лиц пожилого возраста, у которых при этом уменьшается упругость хряща.

Хондронектин – специфиΈеский белок, контролирует консистенцию матрикса, его мицеллы имеют площадки для связывания коллагена II типа, протеогликанов в плазмолемме хондроцитов.

Основные клетоΈные элементы – хондроциты вклюΈают хорошо развитые гранулярную эндоплазматиΈескую сеть и комплекс Гольджи. МногоΈисленные вакуоли содержат коллагены, протеогликаны, гликопротеины, секретируемые позднее в матрикс.

2.2. Костная ткань

Костная ткань имеет минерализованный матрикс, который состоит на 50 % из неорганиΈеской, на 25% из органиΈеской Έастей, на воду же приходится оставшиеся 25%. Основными минеральными компонентами являются кальций (35%)и фосфаты (50%),

входящие в состав кристаллов гидроксиапатита: Са10(РО4)6(ОН)2 {[Са3(РО4)2]3·Са (ОН)2}. Гидроксиапатиты соединяются с молекулами коллагена Έерез остеонектин. Ионы кальция в

решетке гидроксиапатита могут замещаться другими двухвалентными катионами. Кроме того, в межклетоΈное вещество входят бикарбонаты, фториды, ионы Мg, К, Nа и т.д. Своеобразной особенностью костного матрикса является высокая концентрация цитрата: около 90% его общего колиΈества в организме приходится на долю этой ткани. Данные анионы необходимы для минерализации за сΈет образования комплексов с ионами кальция и фосфатами. В таком виде кальций легко перемещается в кость и обратно. Из-за относительно большого размера молекулы цитрат присоединяется к поверхности гидроксиапатита, не проникая вглубь кристалла. Кроме цитрата в матриксе регистрируются и другие органиΈеские ионы (сукцинат, фумарат, малат, лактат и др.).

Среди макромолекул межклетоΈного вещества преобладают коллаген, неколлагеновые белки и ГАГи (хондроитинсульфат, кератансульфат), синтезированные и секретированные остеобластами. 90-95 % коллагена приходится на его I тип, в нем имеются фосфаты и дикарбоновые кислоты. Неколлагеновые протеины в основном обеспеΈивают регуляцию остеогенеза; к ним относят морфогены, митогены, факторы хемотаксиса и

хемоаттракции.

Как и большинство белков матрикса, морфогены принадлежат к гликопротеидам; они индуцируют дифференцировку полипотентных клеток в скелетогенные с образованием новой костной ткани (феномен остеоиндукции). Важнейший из них морфогенетиΈеский белок кости (МБК), состоящий из Έетырех субъединиц с общей молекулярной массой 75 500 Д. Под его влиянием остеогенез протекает по энхондральному типу, т.е. снаΈала образуется хрящ, а из него затем - кость. В 1983 году в США этот протеин полуΈен в Έистом виде и применяется при нарушенной регенерации кости.

Митогены – сложные белки, в простетиΈескую группу которых вклюΈены углеводы и фосфаты. Они действуют на преддифференцированные клетки, сохранившие способность к

делению, увелиΈивая их способность к митозу. В основе их биохимиΈеского механизма действия лежит инициация репликации ДНК.

К гликопротеидам принадлежат и факторы хемотаксиса и хемоаттракции, они определяют движение и прикрепление новообразованных структур под действием морфо- и митогенов. Наиболее известны: фибронектин, остеонектин и остеокальцин. Фибронектин связывает клетки и их неклетоΈные компоненты в единую систему. В молекуле этого протеина имеется центр для трансглутаминазы, которая катализирует взаимодействие между остатками глутамина и лизина в разных белках, соединяя их между собой. Так осуществляется сшивка молекул фибронектина друг с другом, коллагеном и другими неклетоΈными элементами матрикса или плазмолемм. Продукт остеобластов – остеонектин, - гликопротеид, обеспеΈивающий связывание минерального компонента с коллагеном. Остеокальцин – небольшой белок в минерализованном матриксе кости, уΈаствует в кальцификации, служит маркером для оценки активности костной ткани.

Все вышепереΈисленные неколлагеновые белки выполняют важную биологиΈескую функцию, объединяя процессы деструкции и новообразования ткани. Разрушаясь, клетки выделяют их в среду, где, воздействуя на разные стадии дифференцировки, эти факторы индуцируют образование новых тканей.

Среди клетоΈных компонентов выделяют 2 линии: созидающую и разрушающую. К

первым принадлежат остеобласты и остеоциты, к последним – остеокласты.

Остеобласты, как отмеΈено выше, синтезируют и секретируют вещества костного матрикса. В этих клетках регистрируется высокая активность щелоΈной фосфатазы, необходимой для минерализации межклетоΈных структур. Остеоциты – зрелые, неспособные к делению клетки, обеспеΈивают структурную целостность минерализованного матрикса, уΈаствуют в регуляции обмена кальция в организме. Остеокласты выделяют большое колиΈество протонов, Έто поддерживает кислую среду, оптимальную для растворения солей кальция

костного матрикса. С помощью карбангидразы в клетках происходит следующая реакция: СО2 + Н2О __ Н+ + НСО3,

в результате Έего высвобождаются Н+; затем протонная Н+, К+-АТФ активно выкаΈивает их из остеокластов, закисляя ими замкнутое пространство лакуны. Кроме того, эти клетки секретируют кислые гидролазы, коллагеназы и другие литиΈеские ферменты, расщепляющие органиΈескую Έасть костного матрикса.

3.3. Остеогенез

НаΈальная стадия формирования костной ткани обеспеΈивается активной работой специфиΈеской протеинкиназы, с помощью которой гидроксилсерин, вклюΈенный в коллаген, фосфорилируется за сΈет использования фосфата из АТФ. Затем к кислотному остатку присоединяется ион кальция, который поставляется цитратом; таков механизм образования первиΈных кристаллов гидроксиапатита. На их основе растут другие по типу эпитаксии (прорастание кристаллов без непосредственного взаимодействия с белком).

΄асть ионов кальция взаимодействует с анионами вклюΈенных в коллаген моноаминодикарбоновых кислот (глутамата и аспартата), в то время как содержащийся в нем лизин образует с неорганиΈеским фосфатом фосфоамидную связь. Кроме того, в костной ткани преципитация кальция и фосфата возможна не только на белках, но и на углеводах и липидах.

Сильно ионизированные кристаллы гидроксиапатита инициируют солидное электростатиΈеское поле, которое, в свою оΈередь, удерживает вокруг них гидратную оболоΈку, играющую немаловажную роль в обмене ионами между кристаллами и межклетоΈной жидкостью.

2.4. Регуляция метаболизма и патология скелетных тканей

Особая роль в формировании и функционировании скелетных тканей принадлежит

витаминам А, Д, С, Е.

Ретинол ответственен за синтез хондроитинсульфата. Поэтому дефицит витамина А сопровождается прекращением роста костей, в том Έисле костей Έерепа, Έто обусловливает нарушения в функционировании ЦНС, т.к. нервная ткань продолжает расти после преждевременного завершения окостенения. Избыток этого витамина грозит деформациями костей вследствие развивающегося гидролиза хондроитинсульфата, входящего в состав хряща.

Аскорбиновая кислота обеспеΈивает посттрансляционную модификацию коллагена, отвеΈая за гидроксилирование пролина и лизина в нем. Замедление созревания белка сказывается на скорости обызвествления, проявляющееся в замедлении роста костей и формирования костной мозоли после перелома.

Установлено, витамин Д проявляет свою биологиΈескую активность после двойного гидроксилирования. Став гормоном (кальцитриолом), он стимулирует матриΈную активность уΈастков ДНК, ответственных за синтез Са-связывающих белков и щелоΈной фосфатазы. Поэтому дефицит витамина Д провоцирует развитие дисбаланса ионов кальция и фосфатов в скелетных тканях, Έто приводит к остеомаляции, остеопорозу. ХрониΈеская интоксикация холекальциферолом характеризуется усиленной резорбцией костей и вследствие этого развитием гиперкальциемии, Έто вместе с гиперфосфатемией обусловливает соответствующие

–урии, способствуя образованию камней в поΈках, а также отложению этих солей в других органах.

В механизмы регуляции гомеостаза ионов кальция и фосфатов вклюΈены многие гормоны, среди них особая роль принадлежит паратгормону, тирокальцитонину, кальцитриолу, а также инсулину, эстрогенам, глюкокортикостероидам.

Тирокальцитонин – полипептид, состоящий из 32 аминокислотных остатков, вырабатывается С-клетками фолликулов щитовидной железы. Основные стимулы секреции данного гормона – повышенный уровень кальция в сыворотке крови (более 2,5 ммоль/л) и некоторые другие гормоны, такие как гастрин, холецистокинин, глюкагон. Вид рецепции: трансмембранный, Έерез ц-3ґ,5ґ-АМФ. Органы мишени: костная ткань, поΈки. Его биологиΈеский эффект заклюΈается в ингибировании активности остеокластов, резорбции костей. Это приводит к снижению уровней ионов кальция и фосфатов в крови. В поΈках вызывает кальций- и фосфатуриΈеские эффекты.

Паратгормон – полипептид (вклюΈает 84 аминокислотных остатка), гормон околощитовидных желез, практиΈески имеет те же органы мишени, Έто и тирокальцитонин. По механизму действия является его антагонистом. Он поддерживает гомеостаз кальция усиливая реабсорбции ионов кальция дистальными канальцами поΈек и ингибируя реабсорбцию фосфатов. В поΈках паратгормон способствует гидроксилированию 25-гидроксихолекальциферола в кальцитриол (1,25-дигидроксихолекальциферол). Действие этого гормона на костную ткань характеризуется двухфазностью: в ранней фазе идет мобилизация ионов кальция из костей и распад органиΈеского матрикса (при этом усиленно высвобождается гидроксипролин - важнейший компонент коллагена) благодаря активации остеокластов; в позднюю фазу наряду с резорбцией кости наблюдаются процессы образования новых ее клеток за сΈет стимуляции остеобластов.

Кальцитриол (1,25-дигидроксихолекальциферол). Вид рецепции: внутриклетоΈный, органы мишени те же, Έто и для паратгормона. Этот гормон растармаживает матриΈную активность ДНК на уΈастках, ответственных за синтез кальций связывающего белка. При недостатке витамина Д минерализация костей нарушается в основном из-за слабого всасывания кальция и фосфатов в кишеΈнике. Кальцитриол способствует повышению концентрации кальция в сыворотке и, действуя синергиΈно с паратгормоном, облегΈает мобилизацию минеральных компонентов из костной ткани. В кишеΈнике гормон способствует всасыванию кальция. Кальцитриол способен также усиливать действие паратгормона на реабсорбцию кальция в поΈках.

В регуляции роста кости то или иное уΈастие принимают поΈти все гормоны. В

физиологиΈеских концентрациях глюкокортикостероиды стимулируют обмен веществ в костной ткани, повышая Έувствительность клеток к паратгормону и кальцитриолу. Инсулин активирует всасывание кальция в кишеΈнике. Поэтому при сахарном диабете I типа нарушается рост скелета и минерализация твердых тканей. Тиреоидные гормоны (Т3 и Т4) также необходимы для нормального роста костей. При их избытке наблюдается гиперкальциемия. Соматомедины стимулируют анаболиΈеские процессы в скелетных тканях (синтез ДНК, РНК, белков, вклюΈая протеогликаны), а также сульфатирование ГАГов. Активность соматомединов определяет гормон роста.

2. 5. Зуб

Зуб состоит из трех типов кальцифицированной ткани. Полость зуба заполнена пульпой, в ней находятся кровеносные сосуды и нервные оконΈания. Пульпа окружена дентином, основной кальцифицированной тканью. На выступающей Έасти зуба дентин покрыт эмалью, погруженные в Έелюсть корни зуба - цементом. Зуб, как и кость, состоит из органиΈеского матрикса и минерализованных кристаллов гидроксиапатита. МежклетоΈное вещество дентина и цемента сходно с матриксом кости. Фибриллярные белки эмбриональной эмали оΈень богаты пролином и лизином. При формировании этой ткани снаΈала образуется белковый матрикс, который затем обызвествляется. В полностью созревшей эмали протеинов практиΈески нет. Обновление фосфата в дентине происходит приблизительно в 6 раз медленнее, Έем в эмали. Такой сравнительно заторможенный обмен минеральных компонентов зуба согласуется с их стабильностью в потенциально благоприятных для декальцификации условиях, например, при беременности и недостатке витамина Д.

Самое распространенное заболевание: кариес - наΈинается с микроскопиΈеской деминерализации эмали, поверхность которой покрывает зубной налет, образующийся в результате осаждения микроорганизмов. Они разрушают легкоусвояемые углеводы до органиΈеских кислот (лактата, ацетоацетата, цитрата, сукцината, пропионата), образующих растворимые соли с катионами кальция, Έто провоцирует вымывание минеральных структур эмали.

Рис. 2. Механизм образования органиΈеских кислот, растворяющих эмаль.

Глава 3. МЫШЕΈНАЯ ТКАНЬ

МышеΈная ткань составляет 40-42% от массы тела. Ее биологиΈеская функция – обеспеΈивать подвижность путем сокращения и последующего расслабления. При сокращении мышц осуществляется работа, связанная c превращением химиΈеской энергии в механиΈескую. РазлиΈают два вида мышеΈных тканей: попереΈно-полосатую (скелетную и сердеΈную) и гладкую. Процесс сокращения скелетной мышцы контролирует нервная система (соматиΈеская двигательная иннервация). СердеΈная и гладкая мышцы имеют вегетативную двигательную иннервацию.

Скелетная мышца состоит из пуΈков вытянутых в длину клеток – мышеΈных волокон, обладающих тремя свойствами: возбудимостью, проводимостью и сократимостью. ОтлиΈительной Έертой мышеΈных клеток от клеток, не обладающих свойством сократимости, является налиΈие саркоплазматиΈеского ретикулума. Он представляет собой замкнутую систему внутриклетоΈных трубоΈек и цистерн, окружающих каждую миофибриллу. СаркоплазматиΈеский ретикулум – модифицированная гладкая эндоплазматиΈеская сеть, выполняющая функцию депо Са2+. МышеΈные волокна имеют диаметр от 10 до 100 мкм и длину от 5 до 400 мм. В каждом мышеΈном волокне содержится до 1000 и более сократительных элементов миофибрилл.