Состав белка костной ткани

Белки матрикса, специфичные для костной ткани

Состав белка костной ткани

Рис. 20.17. Схематическое строение главного протеогликана хряща

Подобного рода связывающие белки обнаружены и в других тканях. Они обеспечивают соединение гиалуроновой кислоты с белковыми цепями. Короткий линейный участок полипептидной цепи отделяет домен G1 от другого глобулярного домена (G2), который гомологичен домену G1, но не имеет третьей петли.

Поэтому, несмотря на гомологичность, этот домен не может связываться с молекулой гиалуроновой кислоты. После домена G2 идет участок, богатый кератансульфатом. Он состоит из 23 повторяющихся шести аминокислотных участков, богатых ГЛУ и ПРО.

СЕР этих повторов связан О-гликозидными связями с кератансульфатами.

Вслед за богатой кератансульфатом областью расположена главная часть белка ПГ, состоящая из двух участков с разной аминокислотной последовательностью.

Первый участок содержит 11 повторов по 40 аминокислот, в которых СЕР-ГЛУ последовательности, соединенные с хондроитин сульфатом, расположены без особой упорядоченности. Второй отрезок содержит 7 повторов по 100 аминокислот.

Каждый повтор состоит из отрезка в 30 аминокислот и 7 участков по 10 аминокислот, в каждом из которых есть последовательность СЕР-ГЛУ. К ней обычно присоединена молекула ХДС. С-концевой отдел ПГ содержит третий глобулярный домен.

Считают, что он гомологичен лектину, выделенному из печени, и может избирательно связываться с галактозой или фукозой. Характерной особенностью главного ПГ хряща является большое число отрицательно заряженных молекул.

Неколлагеновые белки матрикса и низкомолекулярные протеогликаны

В хряще можно найти специфические и общие для всех видов соединительной ткани белки. Из хрящевой ткани выделены два типа ПГ, содержащих хондроитин сульфат или дерматан сульфат небольшого размера. Белковые цепи этих ПГ гомологичны и содержат последовательности, богатые ЛЕЙ.

В частности, такие последовательности содержит белок – фибромодулин. Он обнаружен во многих тканях, что указывает на схожесть их функций. Фибромодулин влияет на фибриллогенез.

Он найден в коллагеновых волокнах костной ткани, где его рассматривают как основной регулятор фибриллогенеза.

Еще два белка, бигликан и декорин, выделены из разных тканей и отличаются наличием последовательности СЕР-ГЛИ. Если назначение бигликана неизвестно, то декорин участвует в связывании с коллагенами I и II типов, а также ингибирует фибринолиз. Малые ПГ составляют лишь 1-2% от общей массы всех ПГ хряща.

Белок с ММ 58 кДа. Этот основной белок был впервые изолирован из бычьего суставного хряща. Подобно другим белкам матрикса, он богат АСП, АСН, и ЛЕЙ. Предполагают, что он связывается с поверхностью клеток.

Другие белки, специфичные для хрящевой ткани

Белок хрящевого матрикса с ММ 148 кДа. Этот белок выделяется совместно с главным ПГ хряща. Он состоит из 3-х субъединиц по 54000 Да, связанных S-S связями. Он обладает основными свойствами. В нем обнаружены домены, гомологичные эпидермальному фактору роста. Возможно, он ковалентно связан с белком большого ПГ, поскольку его трудно отделить от ПГ. Функция белка пока неизвестна.

Хрящевой олигомерный высоко молекулярный белок матрикса. Выделен из суставного хряща. Содержит несколько субъединиц с ММ 100 кДа. Значительная часть этого белка может быть выделена из растворов с высокой ионной силой, что говорит о его слабой связи с белками матрикса. В основном, встречается в суставном хряще:

Белок с ММ 36 кДа. Он найден также в костях, но не открыт в других типах соединительной ткани. До 25% всех аминокислот приходится на АСП, АСН и ЛЕЙ. В своем составе не содержит углеводов. Место расположения в хряще неизвестно, выделяется при экстракции гуанидином (4 М). Может связываться с хондроцитами.

Анхорин. Этот белок (ММ 34000) специфически соединяется с коллагеном второго типа, содержит в своем составе 329 аминокислот. Он обнаружен на поверхности хондроцитов и гомологичен внутриклеточным белкам, связывающим кальций.

Анхорин содержит 4 внутренних повтора по 70-80 аминокислот, не содержит сигнального пептида. Подобные белки синтезируются фибробластами. функция анхорина заключается в прикреплении коллагена второго типа к поверхности хондроцитов. Это своеобразный механорецептор клетки.

Через него на клетки может передаваться напряжение, прилагаемое к ткани.

Хондрокальцин или С-концевой пропептид коллагена второго типа (ММ 35000 Да). Хрящ содержит небольшое количество этого белка, связанного с кристаллами гидроксиапатита. Экстрагируется солевыми растворами. В хряще участвует в процессах минерализации.

Белок с ММ 21 кДа. Маленький белок, богатый АСН, АСП, ГЛУ, ГЛН, ЛЕЙ. Синтезируется гипертрофными хондроцитами и, возможно, связан с коллагеном Х, специфичным для таких хондроцитов.

Остеокальцин. Изучен наиболее хорошо. ММ 5800 Да. Найден только в костях и зубах, где является преобладающим белком. В его молекуле обнаружены три остатка гамма-карбоксиГЛУ, что говорит о его способности связывать кальций. Прочно связан с апатитом.

Участвует в регуляции роста кристаллов. Синтез управляется витамином Д3, что указывает на связь белка и с мобилизацией кальция. Поэтому нарушения обмена этого белка вызывают нарушение функции костной ткани.

Аналогичные белки выделены из костной ткани и названы “белками, подобными остеокальцину”.

Костный сиалопротеин. Фрагмент этого белка был выделен четверть века назад. Отличается высоким содержанием сиаловых кислот, ММ 59000 Да.

Он содержит трипептид АРГ-ГЛУ-АСП, типичный для белков, получивших название интегрины и обладающих способностью связываться с клетками.

В последующем было установлено, что связывание с клетками осуществляется через специальный рецептор, который содержит последовательность из 10 ГЛУ, что придает ему кальций-связывающие свойства.

Около половины остатков СЕР этого белка соединены с фосфатом, поэтому его можно считать фосфопротеином. Функция белка неясна, но он тесно связан с клетками и апатитом.

Синтез белка тормозится активной формой витамина Д и стимулируется дексаметазоном. Полагают, что белок включается в анаболическую фазу образования костной ткани.

Найден только в костях, обладает свойством избирательно связывать стафилококк.

Остеопонтин. Минерализованный матрикс кости содержит еще один анионный белок со свойствами, подобными предыдущему, но с более низким содержанием углеводов. ММ его составляет 32600 Да.

Он содержит отрезки отрицательно заряженных кислот (АСП), фосфорилирован по СЕР, содержит трипептид АРГ-ГЛУ-АСП (R-G-D), локализованный в участке для специфического связывания с интегринами[4]. Синтез остеопонтина стимулирует витамин Д, что отличает его от костного сиалопротеина.

Этот белок найден в светлой зоне остеокластов, связанной с минеральным компонентом. Указанные факты наводят на мысль о том, что остеопонтин участвует в привлечении предшественников остеокластов и связывании их с минеральным матриксом.

В пользу этой гипотезы свидетельствует и то обстоятельство, что остеокласты имеют большое количество интегриновых рецепторов, которые могут связываться с остеопонтином.

Кроме костной ткани остеопонтин обнаружен в дистальных канальцах почек, в плаценте, ЦНС, эпидермисе мышей. У последних вещества, способствующий образованию опухолей, ускоряли и образование остеопонтина.

Костный кислый гликопротеин. Изолирован из костной ткани, ММ 75000 Да, содержит много сиаловых кислот и фосфата. Кость содержит много других кислых белков, богатых фосфатом. В костях они участвует в минерализации костной ткани.

Остеонектин.Этотбелок (ММ 43000 Да) имеет кальций связывающий домен и несколько участков, богатых ГЛУ. Домен не содержит g-карбокси-ГЛУ, хотя и напоминает по структуре белки, участвующие в свертывании крови. Этот белок широко распространен в тканях. Возможно, он синтезируется в любой растущей ткани. Связывается с коллагеном и аппатитом.

Тромбоспондин. Белок широко распространен в организме, выделен из тромбоцитов и обнаружен в костях. Состоит из трех субъединиц, ММ 150000 Да. Имеет последовательность АРГ-ГЛУ-АСП, что позволяет ему связываться с поверхностями клеток. Он связывается и с другими белками костной ткани.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/3_171966_belki-matriksa-spetsifichnie-dlya-kostnoy-tkani.html

Состав белка костной ткани

Состав белка костной ткани
Только у нас: Введите до 31.03.2020 промокод бонус2020 в поле купон при оформлении заказа и получите скидку 25% на всё!

В состав органического матрикса костной ткани входят гликозамино-гликаны, основным представителем которых является хондроитин-4-суль-фат. Хондроитин-6-сульфат, кератансульфат и гиалуроновая кислота содержатся в небольших количествах.

Химический состав костной ткани

Изучение химического состава костной ткани сопряжено со значительными трудностями, поскольку для выделения органического матрикса требуется провести деминерализацию кости. Кроме того, содержание и состав органического матрикса подвержены значительным изменениям в зависимости от степени минерализации костной ткани.

Известно, что при продолжительной обработке кости в разведенных растворах кислот ее минеральные компоненты растворяются и остается гибкий мягкий органический остаток (органический матрикс), сохраняющий форму интактной кости.

Межклеточный органический матрикс компактной кости составляет около 20%, неорганические вещества – 70% и вода – 10%. В губчатой кости преобладают органические компоненты, которые составляют более 50%, на долю неорганических соединений приходится 33–40%.

Количество воды сохраняется в тех же пределах, что и в компактной кости (Ю.С. Касавина, В.П. Торбенко).

По данным А. Уайта и соавт., неорганические компоненты составляют около 1 /4 объема кости; остальную часть занимает органический матрикс. Вследствие различий в относительной удельной массе органических и неорганических компонентов на долю нерастворимых минералов приходится половина массы кости.

Неорганический состав костной ткани. Более 100 лет назад было высказано предположение, что кристаллы костной ткани имеют структуру апатита. В дальнейшем это в значительной мере подтвердилось.

Действительно, кристаллы кости относятся к гидроксилапатитам, имеют форму пластин или палочек и следующий химический состав – Са10(РО4)6(ОН)2.

Кристаллы гидроксилапатита составляют лишь часть минеральной фазы костной ткани, другая часть представлена аморфным фосфатом кальция Са3(РО4)2. аморфного фосфата кальция подвержено значительным колебаниям в зависимости от возраста.

Аморфный фосфат кальция преобладает в раннем возрасте, в зрелой кости преобладающим становится кристаллический гидроксилапатит. Обычно аморфный фосфат кальция рассматривают как лабильный резерв ионов Са 2+ и фосфата.

В организме взрослого человека содержится более 1 кг кальция, который почти целиком находится в костях и зубах, образуя вместе с фосфатом нерастворимый гидроксилапатит. Большая часть кальция в костях постоянно обновляется. Ежедневно кости скелета теряют и вновь восстанавливают примерно 700–800 мг кальция.

В состав минеральной фазы кости входит значительное количество ионов, которые обычно не содержатся в чистом гидроксилапатите, например ионы натрия, магния, калия, хлора и др.

Высказано предположение, что в кристаллической решетке гидроксилапатита ионы Са 2+ могут замещаться другими двухвалентными катионами, тогда как анионы, отличные от фосфата и гидроксила, либо адсорбируются на поверхности кристаллов, либо растворяются в гидратной оболочке кристаллической решетки.

Органический матрикс костной ткани. Приблизительно 95% органического матрикса приходится на коллаген. Вместе с минеральными компонентами коллаген является главным фактором, определяющим механические свойства кости.

Коллагеновые фибриллы костного матрикса образованы коллагеном типа 1. Известно, что данный тип коллагена входит также в состав сухожилий и кожи, однако коллаген костной ткани обладает некоторыми особенностями.

Есть данные, что в коллагене костной ткани несколько больше оксипролина, чем в коллагене сухожилий и кожи. Для костного коллагена характерно большое содержание свободных ε-амино-групп лизиновых и оксилизиновых остатков.

Еще одна особенность костного коллагена – повышенное по сравнению с коллагеном других тканей содержание фосфата. Большая часть этого фосфата связана с остатками серина.

В сухом деминерализованном костном матриксе содержится около 17% неколлагеновых белков, среди которых находятся и белковые компоненты протеогликанов. В целом количество протеогликанов в сформировавшейся плотной кости невелико.

В состав органического матрикса костной ткани входят гликозамино-гликаны, основным представителем которых является хондроитин-4-суль-фат. Хондроитин-6-сульфат, кератансульфат и гиалуроновая кислота содержатся в небольших количествах.

Принято считать, что гликозаминогликаны имеют непосредственное отношение к оссификации . Показано, что окостенение сопровождается изменением гликозаминогликанов: сульфатированные соединения уступают место несульфатированным.

Костный матрикс содержит липиды, которые представляют собой непосредственный компонент костной ткани, а не являются примесью в результате недостаточно полного удаления богатого липидами костного мозга. Липиды принимают участие в процессе минерализации.

Есть основания полагать, что липиды могут играть существенную роль в образовании ядер кристаллизации при минерализации кости.

Биохимические и цитохимические исследования показали, что остеобласты – основные клетки костной ткани – богаты РНК . Высокое содержание РНК в костных клетках отражает их активность и постоянную биосинтетическую функцию (табл. 22.1).

Своеобразной особенностью костного матрикса является высокая концентрация цитрата: около 90% его общего количества в организме приходится на долю костной ткани.

Принято считать, что цитрат необходим для минерализации костной ткани.

Вероятно, цитрат образует комплексные соединения с солями кальция и фосфора, обеспечивая возможность повышения концентрации их в ткани до такого уровня, при котором могут начаться кристаллизация и минерализация.

Кроме цитрата, в костной ткани обнаружены сукцинат, фумарат, малат, лактат и другие органические кислоты.

www.xumuk.ru

Читай также:

Строение костной ткани это : Что делать если исчезает костная ткань у зубов : Не хватает костной ткани для имплантов :

Только у нас: Введите до 31.03.2020 промокод бонус2020 в поле купон при оформлении заказа и получите скидку 25% на всё!

Источник: https://zdorovie-ok.ru/sostav-belka-kostnoj-tkani/

Коллаген – основа костей. Какие привычки вредят костной системе?

Состав белка костной ткани

Белок коллаген – вещество, которое сегодня на слуху. В основном его по незнанию связывают с индустрией красоты. Кожа на 70% состоит из этого компонента, потому и появились технологии избавления от морщин с помощью особых инъекций.

Однако в разговоре о коллагене акцент на красоту делать неправильно, поскольку этот белок – основа соединительной ткани. От него сильно зависит состояние костной ткани, хрящей, сухожилий, сосудов.

Чтобы костная система служила вам верой и правдой, стоит узнать, какие привычки вредят коллагену.

Что такое белок коллаген

Это вещество составляет около трети всех белков организма. Ученые подсчитали, что на его долю приходится 6% всей массы тела. Данный белок является главным компонентом внеклеточного матрикса, который и образует соединительную ткань. Опорно-двигательный аппарат также нельзя представить без данного вещества. Например, кости на 50% состоят из него.

Организм может вырабатывать этот белок самостоятельно, а также получает с пищей. Функции коллагена весьма многообразны, в основном они связаны с приданием прочности. Именно благодаря коллагену мы выглядим как существа, обладающие определенной физической формой. Да и наши органы сохраняют целостность благодаря ему. Упругость, эластичность нашего тела – это тоже его заслуги.

Однако этими функциями его роль в организме не ограничивается. Белок коллаген необходим для образования клеточных оболочек, еще он удерживает влагу в клетках, снижает рост раковых клеток, защищает артерии, помогая остановить болезни сердца.

Образование коллагена в организме – это сложный процесс, происходящий в клетках — фибробластах с участием ряда компонентов. Он синтезируется из свободных аминокислотных остатков. Без меди и цинка этого не произойдет. Кроме того, требуются другие металлы, например, двухвалентное железо. А его организм может получить только при посредстве витамина С.

Нехватка аскорбиновой кислоты в рационе приводит к тому, что производится неполноценный коллаген, а это в свою очередь отражается на состоянии костей, хрящей и кожи. Такой рыхлый белок – причина цинги, от которой в прошлом часто страдали моряки и низшие слои общества, испытывавшие трудности с полноценным рационом.

Принято считать, что для костей в первую очередь важен кальций. Действительно, он принимает участие в остеогенезе. А вот коллаген почему-то отодвинут на задний план, что несправедливо. Костный матрикс по большей части состоит именно из коллагена. Его можно назвать цементом, в котором замурованы костные клетки.

Минералы  (кальций, фосфор, магний) примыкают к волокнам коллагена, что придает нашему природному каркасу прочность. При участии клеток-остеобластов происходит минерализация  этих волокон. Этот процесс и лежит в основе остеогенеза, то есть образования костной ткани.

Не случайно рекомендуется принимать холодец или студень при артрозе. Резон в этом есть, поскольку эти блюда содержат желатин, а это и есть гидролизованный белок коллаген. Однако при остеопорозе эти продукты принесут больше вреда, нежели пользы. Конечно, коллаген для костей важен, но жирная пища – не лучший способ борьбы с данным заболеванием.

Намного важнее нормализовать гормональный фон, чтобы стимулировать рост клеток-остеобластов. А для этой цели была разработана линейка остеопротекторов с таким ценным компонентом анаболического действия как трутневый гомогенат.

Если говорить о здоровом человеке, то вред вредные привычки для коллагена – настоящее бедствие. Прежде всего, это пристрастие к табаку.

У заядлых курильщиков синтез коллагена идет на 40 % хуже, чем у людей, равнодушных к сигарете. Хронический стресс – другой разрушитель белка.

Во время переживаний активно выделяется гормон кортизола, который враждебен коллагену.

Но и это еще не все. Недавно медики занесли в черный список кофе. Согласно исследованиям, проведенным в 2014 году учеными Медицинского университета Белостока (Польша), кофеин снижает образование коллагена. Это серьезный повод задуматься всем любителям популярного напитка.

При генетически обусловленных заболеваниях также нарушается синтез коллагена. Здесь стоит назвать болезнь Марфана, пациенты которой отличаются удлиненными конечностями. Также это несовершенный остеогенез  или «болезнь хрустального человека».

Уже после 25-лет организм хуже вырабатывает белок коллаген, словно намекая нам на то, что земная жизнь не вечна. Недостаток этих волокон отражается на внешности, параллельно подтачивая целостность суставов и костей.

А потому следует заменять вредные привычки полезными. Так вы не только приостановите старение кожи без дорогих инъекций, но и укрепите костную систему. Да и волосы с ногтями приобретут здоровый вид.

Одна из таких привычек – рациональное питание.

О том, что белок коллаген не синтезируется без витамина С, было сказано выше. А потому употребление продуктов с этим компонентом, например, шиповника, станет отличной профилактикой заболеваний соединительной ткани.

Часто в борьбе за идеальную фигуру люди отказываются от белковой пищи, ставя себя в группу риска по варикозу и остеохондрозу.

Почему? Соединительная ткань из-за нехватки аминокислот страдает, что отражается на образовании коллагена. Под удар ставят себя и люди, которые перешли на строгое вегетарианство.

Если вы по моральным соображениям лишаете себя белковой пищи, то нужно поддержать организм с помощью натуральных витаминно-минеральных комплексов.

О том, как избежать болей в суставах, никто не задумывается – гром-то не грянул, зачем ставить громоотвод. Между тем от артралгии – так называется этот вид боли – страдают половина людей старше сорока лет и 90 % тех, кому больше семидесяти. Так что профилактика боли суставов – то, о чем стоит подумать, даже если вы…

Читать далее

Состояние человека, слаженность работы органов его тела во многом определяются  гормональным балансом. Восстановление хряща также подчинено влиянию вездесущих регуляторов жизни.

Без нормализации гормонального фона полноценная регенерация сустава невозможна.

За какие нити дёргает невидимый кукловод – эндокринная система, воздействуя на хрящевую ткань? Тестостерон Этот гормон вырабатывается половыми железами и корой надпочечников, как в мужском организме, так…

Читать далее

Заботиться о здоровье костей актуально в любом возрасте. Для  детей это важная профилактика рахита, а для взрослых – переломов и остеопороза. Однако спектр продукции для решения этих задач, настолько широк, что потеряться и ошибиться в выборе проще простого. Лучший комплекс витаминов для костей, если верить рекламным роликам, должен насытить кости кальцием и запереть его там…

Читать далееО ЗАБОЛЕВАНИЯХ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ

Солнечный свет для человека – не только источник хорошего настроения, радости и счастья.

При его попадании на сетчатку глаза и кожу в организме запускается большое количество физиологических процессов, например, синтез кальциферола.

Для чего нужен витамин Д, помимо улучшения всасывания кальция? Как компенсировать его дефицит, если пребывание под ультрафиолетовыми лучами солнца нежелательно для человека? Для чего…

Читать далее

Источник: https://osteomed.su/belok-kollagen/

Лечение Костей
Добавить комментарий