13. Тканевая биохимия

13.1. Биохимия соединительной ткани

Разнообразные виды соединительной ткани построены по единому принципу: в большой массе межклеточного основного вещества (протеогликаны и сетчатые гликопротеиды) распределены волокна (коллагеновые, эластиновые, ретикулиновые) и разнообразные клетки (макрофаги, фибробласты, и другие клетки).

Соединительная ткань выполняет разнообразные функции:

• опорная функция (костный скелет);

• барьерная функция;

• метаболическая функция (синтез в фибробластах химических компонентов ткани);

• депонирующая функция (накопление меланина в меланоцитах);

• репаративная функция (участие в заживлении ран);

• участие в водно-солевом обмене (протеогликаны связывают внеклеточную воду).

Состав и обмен основного межклеточного вещества.

Материал о структуре протеогликанов и гликопротеидов изложен в разделе «Химия углеводов».

Синтез гликопротеидов и протеогликанов.

Углеводный компонент протеогликанов представлен гликозаминогликанами (ГАГ), включающими в свой состав ацетиламиносахара и уроновые кислоты. Исходным веществом для их синтеза служит глюкоза.

1. Глюкозо - 6 - фосфат → фруктозо - 6-фосфат ^{глютамин}→ глюкозамин.

2. глюкоза → УДФ-глюкоза → УДФ - глюкуроновая кислота

3. глюкозамин + УДФ-глюкуроновая кислота + ФАФС → ГАГ

4. ГАГ + белок → протеогликан

Распад протеогликанов, гликопротеидов осуществляется различными ферментами: гиалуронидазой, идуронидазой, гексаминидазами, сульфатазами.

Обмен белков соединительной ткани.

Обмен коллагена

Основным белком соединительной ткани является коллаген (структуру смотри в разделе «Химия белков»). Коллаген - это полиморфный белок с различными вариантами сочетания полипептидных цепей в его составе. В организме человека преобладают фибриллообразующие формы коллагена 1,2,3 типа.

Синтез коллагена.

Синтез коллагена происходит в фиробластах и во внеклеточном пространстве, включает несколько стадий. На первых стадиях синтезируется проколлаген N и С концевые фрагменты). Затем происходит посттрансляционная модификация проколлагена двумя способами: путём окисления (гидроксилирование) и путём гликозилирования.

1. окислению подвергается аминокислоты лизин и пролин при участии ферментов лизиноксигеназы, пролиноксигеназы, ионов железа и витамина С. Образовавшиеся гидроксилизин, гидроксипролин, участвуют в формировании поперечных связей в коллагене;

2. присоединение углеводного компонента осуществляется при участии ферментов гликозилтрансфераз.

Модифицированный проколлаген выделяется в межклеточное пространство, где подвергается частичному протеолизу путём отщепления концевых N и С фрагментов. В результате проколлаген переходит в тропоколлаген - структурный блок коллагенового волокна.

Распад коллагена.

Коллаген - медленно обменивающийся белок. Распад коллагена осуществляется ферментом коллагеназой. Она является цинксодержащим ферментом, который синтезируется в виде проколлагеназы. Проколлагеназа активируется трипсином, плазмином, калликреином путём частичного протеолиза. Коллагеназа расщепляет коллаген в середине молекулы на большие фрагменты, которые далее расщепляются цинксодержащими ферментами желатиназами.