Основные компоненты внеклеточного матрикса хрящевой ткани; особенности метаболизма.

Межклеточный матрикс хрящевой ткани обеспечивает её сложную микроархитектонику и состоит из коллагенов, протеогликанов, а также неколлагеновых белков - в основном гликопротеинов. Коллагеновые волокна переплетены в трёхмерную сеть, которая связывает остальные компоненты матрикса. пругость хрящевого матрикса определяется количеством воды. Для протеогликанов характерна высокая степень связывания воды, чем и обусловлены их размеры. Хрящевой матрикс содержит до 75%

воды, которая связана с протеогликанами. Высокая степень гидратации обусловливает большие размеры межклеточного матрикса и позволяет осуществлять питание клеток. Высушенный агрекан после связывания воды может увеличиться в объёме в 50 раз, однако ввиду обусловленных коллагеновой сетью ограничений набухание хряща не превышает 20 % от максимально возможного значения.

Метаболизм внеклеточного матрикса
Внеклеточный матрикс представляет собой сложную структуру, в которой взаимодействует целый ряд клеток различных типов и других компонентов. Коллаген является основным компонентом внеклеточного матрикса всех мягких тканей, сухожилий, связок и костного матрикса. Кроме коллагена, в матриксе также присутствуют глюкозаминогликаны, протеогликаны, фибронектин, ламинин и эластин.

Синтез коллогена

1-Й ЭТАП

Протекает на рибосомах, синтезируется молекула-предшественник: препроколлаген.

2-Й ЭТАП

С помощью сигнального пептида “пре” транспорт молекулы в канальцы эндоплазматической сети. Здесь отщепляется “пре” - образуется “проколлаген”.

3- Й ЭТАП

Аминокислотные остатки лизина и пролина в составе молекулы коллагена подвергаются окислению под действием ферментов пролилгидроксилазы и лизилгидроксилазы (эти окислительные ферменты относятся к подподклассу монооксигеназ) (смотрите рисунок).

При недостатке витамина “С” - аскорбиновой кислоты наблюдается цинга, - заболевание, вызванное синтезом дефектного коллагена с пониженной механической прочностью, что вызывает, в частности, разрыхление сосудистой стенки и другие неблагоприятные явления.

4-Й ЭТАП

Посттрасляционная модификация - гликозилирование проколлагена под действием фермента гликозил трансферазы. Этот фермент переносит глюкозу или галактозу на гидроксильные группы оксилизина.

5-Й ЭТАП

Заключительный внутриклеточный этап - идет формирование тройной спирали - тропоколлагена (растворимый коллаген). В составе про-последовательности - аминокислота цистеин, который образует дисульфидные связи между цепями. Идет процесс спирализации.

6-Й ЭТАП

Секретируется тропоколлаген во внеклеточную среду, где амино- и карбоксипротеиназы отщепляют (про-)-последовательность.

7-Й ЭТАП

Ковалентное “сшивание” молекулы тропоколлагена по принципу “конец-в-конец” с образованием нерастворимого коллагена. В этом процессе принимает участие фермент лизилоксидаза (флавометаллопротеин, содержит ФАД и Cu). Происходит окисление и дезаминирование радикала лизина с образованием альдегидной группы. Затем между двумя радикалами лизина возникает альдегидная связь.

Только после многократного сшивания фибрилл коллаген приобретает свою уникальную прочность, становится нерастяжимым волокном.

Лизилоксидаза является Cu-зависимым ферментом, поэтому при недостатке меди в организме происходит уменьшение прочности соединительной ткани из-за значительного повышения количества растворимого коллагена (тропоколлагена).

8-Й ЭТАП

Ассоциация молекул нерастворимого коллагена по принципу “бок-в-бок”. Ассоциация фибрилл происходит таким образом, что каждая последующая цепочка сдвинута на 1/4 своей длины относительно предыдущей цепи.

. Эластин еще более гидрофобен, чем коллаген. В нем до 90% гидрофобных аминокислот. Много лизина, есть участки со строго определенной последовательностью расположения аминокислот. Цепи укладываются в пространстве в виде глобул. Глобула из одной полипептидной цепи называется альфа-эластин. За счет остатков лизина происходит взаимодействие между молекулами альфа-эластина.

В образовании этой структуры принимают участие радикалы аминокислоты лизина. Это структура ДЕСМОЗИНА. ДЕСМОЗИН - это структура пиридина, которая образуется при взаимодействии лизина 4-х молекул альфа-эластина.

КЛЕТОЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ.

Это ФИБРОБЛАСТЫ, ТУЧНЫЕ КЛЕТКИ и МАКРОФАГИ. В них происходят процессы синтеза структурных компонентов, а также процесс распада соединительной ткани. Коллаген обновляется на 50% за 10 лет. В фибробластах идут синтетические процессы: синтез коллагена, эластина.

10.33Химический состав и биологическая роль пелликулы. Общая характеристика зубного налета, биологическое значение и особенности химического состава: содержание воды, органических и минеральных веществ. Специфические полисахариды зубного налета.

Пелликула-это тонкая, прозрачная пленка, углеводно-белковой природы. В строении обнаруживается 3 слоя: 2 на поверхности эмали, а третий в поверхностном слое эмали. Пелликула покрывает зубной налет. Зубной налет белая мягкая пленка, находится в области шейки и на всей поверхности. Удаляется во время чистки и жесткой пищей. Это кариесогенный фактор.

Если центрифугировать зубной налет и пропустить его через фильтр, то выделяется 2 фракции, клеточная и бесклеточная. Клеточная эпителиальные клетки, стрептококки (15 %), дифтероиды, стафиллококки, дрожжеподобные грибы 75 %.

В зубном налете 20 % сухого вещества, 80 % НО. В сухом веществе есть минеральные вещества, белки, углеводы, липиды. Из минеральных веществ: Са - 5 мкгр/в 1 г сухого вещества зубного налета. Р 8,3, Na 1,3, К 4,2. Есть микроэлементы Са, Str, Fe, Mg, F, Se. F .Одни микроэлементы снижают восприимчивость зубов к кариесу F, Mg, другие снижают устойчивость к кариесу Se, Si. Белки из сухого налета 80 %. Белковый и аминокислотный состав не идентичен таковым смешанной слюны. По мере созревания аминокислот они изменяются. Исчезает гли, арг, лиз, > глутомата.

В зубном налете содержатся стрептококки: Str. mutans, Str. sanguis, Str. salivarius, для которых характерно анаэробное брожение. В этом процессе субстратом для бактерий, в основном, являются углеводы и аминокислоты. Сахароза - дисахарид, состоящий из фруктозы и глюкозы, которому принадлежит ведущая роль в возникновении кариеса.

Бактерии, как и другие клетки, содержат биополимеры (нуклеиновые кислоты, белки, полисахариды, липиды и др.), необходимые для их жизнедеятельности. Важная роль в жизнедеятельности кариесогенных микроорганизмов принадлежит синтезу полисахаридов. Зубной налет продуцирует внеклеточные полисахариды, содержащие леваны и декстрины. Гликаны обеспечивают адгезию бактерий друг с другом и поверхностью зуба. Потеря способности синтезировать этот полимер мутагенным штаммом Str. mutans ведет к уменьшению кариеса. Продуцирование гликанов ведет к утолщению зубного налета.

Декстран является резервным полисахаридом. В процессе расщепления декстрана микроорганизмами образуются органические кислоты, которые и оказывают деминерализирующее влияние на эмаль зуба.

Леван - это тоже биополимер. В процессе его расщепления также образуются органические кислоты. Однако леван больше используется микроорганизмами зубного налета в качестве источника энергии.

Зубной налёт, минерализуясь, превращается в зубной камень. Особенно с возрастом, при некоторых видах патологии у детей отложения зубного камня связано с врожденными поражениями сердца.

10.34 Роль зубного налета в развитии кариеса и образовании зубного камня. Факторы, влияющие на химический состав и количество зубного налета. Факторы, способствующие образованию зубного камня. Общая характеристика химического состава зубного камня. Роль зубного камня в развитии пародонтита.

Зубной камень - отвердевший зубной налёт, образующийся на поверхности зубов. Зубной камень достаточно тёмный, что объясняется тем, что в его состав входят остатки пищи, отмершие клетки, бактерии, соли фосфора, железа и кальция. Причины и механизмы возникновенияНачалом образования зубного камня служит образование мягкого зубного налёта (зубная бляшка), состоящий из остатков пищи, бактерий и слизи, которая склеивает все это в сплошную массу. В первую очередь зубной камень образуется в местах скопления мягкого зубного налёта (зубной бляшки), на тех участках зубов, где нет необходимого самоочищения при жевании пищи. После происходит пропитка отложения минеральными компонентами, что приводит к образованию твёрдой массы зубного камня. Как правило, образование зубного камня продолжается от 4,5 до 6 месяцев. Нередко зубной камень появляется у детей-подростков, с возрастом его количество увеличивается, особенно при плохой гигиене полости рта.

Зубной камень откладывается на шейках зубов, может покрывать часть коронки и корня. Но он может образовываться и на зубных протезах, если за ними отсутствует должный уход.Причины возникновения зубного камня:

Человек нерегулярно чистит зубы или чистит их неправильно.

В рационе человека преобладает мягкая пища.

Жевание производится только одной стороной челюсти (левой или правой).

Использование некачественных зубных щёток и паст.

У человека нарушен обмен веществ, в первую очередь солевой.

Причиной возникновения зубного камня может быть неправильное положение зубов, шероховатая поверхность вследствие пломб, ортодонтических и ортопедических конструкций.Зубной налет на поверхности зуба образуется микроорганизмами полости рта. Продуктами жизнедеятельности микрофлоры зубного налета являются различные кариесогенные факторы: органические кислоты, аминокислоты, ферменты. Их образование в значительной мере стимулируется наличием легкоусвояемых углеводов в пище. В образовании зубной бляшки и развитии кариеса большое значение имеют факторы ротовой среды, создающие условия для микробного обитания. Среди них важная роль отводится плохому гигиеническому уходу за зубами, что способствует накоплению мягкого налета с последующим образованием на зубах микробной бляшки.

Зрелая зубная бляшка представляет собой структурно сложное полимикробное образование толщиной до 200 мкм. Она очень опасна для эмали зуба, т.к. разрушает ее. В зрелом зубном налете могут произойти изменения состава микроорганизмов, снижение продукции кислоты и увеличение рН, накопление кальция и его отложения в виде фосфорнокислых солей, т.е. зубной налет превращается в зубной камень.

Химический состав зубного камня:

• Большая часть зубного камня представлена – кальцием (29-57%), неорганическим фосфатом (16-29%), и магнием (0,5%). Источником кальция, фосфатов и других ионов является слюна.

• Кальций и фосфор осаждаются на органической матрице в виде солей и образуется брушит, который составляет до 50% от всех видов кристаллов. Кристаллы брушита имеют клиновидную форму.

• Накопление брушита приводит к формированию слабоминерализованного, легко удаляемого зубного камня.

• белки и аминокислоты (глутамат, аспартат и др.);

• углеводы (фруктоза, галактоза, гликозамингликаны);

• липиды (в основном глицерофосфолипиды, образуются при распаде клеточных мембран микроорганизмов).

Зубной камень, прорастая в десневой карман, постепенно отслаивает десну и способствует углублению десневого кармана и пародонтита. При отсутствии лечения зубы начинают шататься. Визуально обнаруживается как тёмные пятна с внешней и внутренней стороны зуба около десны.