Презентация "Биохимия соединительной ткани"

• 1 слайд

  ЛЕКЦИЯ
  Биохимия соединительной ткани
  ГБОУ ВПО УГМУ Минздрава РФ
  Кафедра биохимии
  Екатеринбург, 2015г
  Дисциплина: Биохимия
  Лектор: Гаврилов И.В.
  Факультет: лечебно-профилактический,
  Курс: 2
  

• 2 слайд

  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
  
  

• 3 слайд

  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
  

• 4 слайд

  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.
  
  

• 5 слайд

  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
  

• 6 слайд

  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.
  

• 7 слайд

  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.
  

• 8 слайд

  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.
  

• 9 слайд

  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)
  

• 10 слайд

  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
  

• 11 слайд

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

• 12 слайд

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

• 13 слайд

  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
  

• 14 слайд

  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
  

• 15 слайд

  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.
  

• 16 слайд

  Молекула тропоколлагена
  Фибриллы и волокна коллагена
  

• 17 слайд

  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.
  

• 18 слайд

  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.
  

• 19 слайд

  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
  

• 20 слайд

  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
  

• 21 слайд

• 22 слайд

  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
  

• 23 слайд

  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
  

• 24 слайд

  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
  

• 25 слайд

  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.
  

• 26 слайд

• 27 слайд

  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).
  

• 28 слайд

  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.
  

• 29 слайд

  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) .
  

• 30 слайд

  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.
  

• 31 слайд

  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).
  

• 32 слайд

  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.
  

• 33 слайд

  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.
  

• 34 слайд

  Аневризма
  Дефекты клапанов сердца
  

• 35 слайд

  Энфизема легких
  

• 36 слайд

  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
  

• 37 слайд

  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.
  

• 38 слайд

  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.
  

• 39 слайд

  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.
  

• 40 слайд

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

• 41 слайд

  Синтез гликозамингликанов
  Глюкоза
  Глюкоза-6-фосфат
  АТФ
  Фруктозо-6-фосфат
  Глюкозо-1-фосфат
  УДФ-
  глюкоза
  УДФ-
  галактоза
  Глюкозоамин-6-
  фосфат
  УТФ
  глутамин
  АТ
  N-ацетил-глюкозоамин-
  1-фосфат
  ФАФС
  Гликозамингликаны
  УДФ-N-ацетил-
  галактозамин
  УДФ-N-ацетил-
  глюкозамин
  УДФ-идуро
  новая к-та
  УДФ-глюку
  ронова к-та
  

• 42 слайд

  Распад ГАГ
  Гиалуронидаза
  (микробов)
  β-глюкоуронидаза
  (лизосом)
  ГАГ
  Почки (моча)
  Ацетилглюкозоамин
  (АГА)
  Уроновые кислоты
  (глюкуроновые и
  идуроновые кислоты
  Включение
  в биосинтез
  Окисление до
  СО2 и Н2О
  Включение
  в биосинтез
  Окисление до
  СО2 , Н2О , NH3
  HSO4
  

• 43 слайд

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

• 44 слайд

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

• 45 слайд

  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.
  

• 46 слайд

  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.
  

• 47 слайд

  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.
  

• 48 слайд

  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
  

• 49 слайд

  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.
  

• 50 слайд

  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
  

• 51 слайд

  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).
  

• 52 слайд

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

• 53 слайд

  Наследственные коллагенозы
  

• 54 слайд

  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);
  

• 55 слайд

  СРБ ( альфа- глобулин );
  Fе  ;
  Сu ;
  комплемент (в большинстве случаев);
  LЕ - клетки;
  Ig(J,A,M,E);
  белок в моче ( протеинурия);
  1-антитрипсин;
  2 -макроглобулин.;
  фибриноген, серомедиоид;
  ревматоидный фактор ;
  

• 56 слайд

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

• 57 слайд

  Эритроциты ;
  Лейкоциты (сдвиг влево);
  СОЭ  ;
  2 глобулин (СРБ, церуллоплазмин, гаптоглобин) ;
  1 серомукоид ;
  глобулин (IgJ, IgA, IgM) ;
  фибриноген ;
  гиалуроновая кислота ;
  дифениламиновая проба ;
  

• 58 слайд

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

• 59 слайд

  Хондропротекторы
  

• 60 слайд

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

• 61 слайд

  2. хондропротекторы - экстракты хрящей и костного мозга молодых животных румалон
  3. артепарон (мукополисахаридный полиэфир серной кислоты), который по структуре и действию сходен с хондроитинсерной кислотой.