Osteoklasti

Osteociti

Osteoblasti

KOŠTANE ĆELIJE

FUNKCIJE KOŠTANOG TKIVA

PREDAVANJE br.

Tema: Biohemija koštanog tkiva

Fakulteti: Stomatološki.

Koštano tkivo je vrsta vezivnog tkiva sa visoko mineralizovanom međućelijskom supstancom.

1. Oblikovanje

2. Podrška (fiksacija mišića, unutrašnjih organa)

3. Zaštitni (grudni koš, lobanja, itd.)

4. Skladištenje (depo minerala: kalcijuma, magnezijuma, fosfora, natrijuma, itd.).

5. Regulacija CBS (sa acidozom ispušta Na+, Ca 3 (PO 4) 2)

U ljudskom tijelu postoje 2 vrste koštanog tkiva: retikulofibrozno (spužvasta koštana tvar) i lamelarno (kompaktna koštana tvar). Od njih se formiraju različite vrste kostiju: cjevaste, spužvaste itd.

Kao i svaka tkanina, koštanog tkiva sastoji se od ćelija i intercelularnog matriksa.

Postoje 2 vrste ćelija mezenhimskog porekla u koštanom tkivu.

1 vrsta:

a) osteogene matične ćelije;

b) semi-matične stromalne ćelije;

c) osteoblasti (od kojih se formiraju osteociti);

d) osteociti;

Tip 2:

a) hematopoetske matične ćelije;

b) hematopoetske ćelije polumata (od kojih se formiraju mijeloične ćelije i makrofagi);

c) monocitna ćelija koja stvara unipotentne kolonije (iz nje se formira monoblast → promonocit → monocit → osteoklast);

Mlade ćelije koje se ne dijele koje stvaraju koštano tkivo. Imaju različite oblike: kubične, piramidalne, ugaone. Sadrži 1 jezgro. Široki ER, mitohondrije i Golgijev kompleks su dobro razvijeni u citoplazmi. U ćeliji je puno RNK, visoka aktivnost alkalne fosfataze i aktivna biosinteza proteina (kolagen, proteoglikani, enzimi).

Nalaze se samo u dubokim slojevima periosta i na mjestima regeneracije koštanog tkiva. Pokrijte cijelu površinu koštane grede u razvoju.

Preovlađujuće ćelije koštanog tkiva formiraju se od osteoblasta. Nisu sposobni za diobu, imaju razgranati oblik, veliko jezgro u centru ćelije, sadrže malo organela i nemaju centriole. Smješteni su u lakunama i proizvode komponente međustanične tvari.

Divovske multinuklearne ćelije hematogene prirode. U ćeliji postoje 2 zone. Ćelija ima mnogo vakuola, mitohondrija i lizozoma. Ribozoma je malo, grubi ER je slabo razvijen.

Aktivnost osteoklasta regulišu T limfociti preko citokina. Osteoklasti su sposobni uništiti kalcificiranu hrskavicu ili kost. Oni oslobađaju CO 2 i karboanhidrazu u međućelijsku tečnost. H 2 O + CO 2 = H 2 CO 3 Akumulacija kiselina dovodi do razaranja kalcijevih soli i organskog matriksa.


Međućelijski matriks koštanog tkiva uključuje organske i neorganske supstance. U kompaktnoj kosti neorganska komponenta čini 70% koštane mase, organska komponenta čini 20% koštane mase, a voda 10% koštane mase. Istovremeno, po zapremini, neorganska komponenta čini samo oko ¼ kosti; ostatak zauzimaju organske komponente i voda.

U spužvastom koštanom tkivu neorganska komponenta čini 33-40% koštane mase, organska komponenta 50% koštane mase, a voda 10% koštane mase.

Organska komponenta koštanog tkiva sastoji se uglavnom (90-95%) od kolagenih vlakana (kolagen tipa 1), koja sadrže mnogo hidroksiprolina, lizina, fosfata povezanog sa serinom i malo hidroksilizina.

Organska komponenta koštanog tkiva sadrži male količine proteoglikana i GAG-ova. Glavni predstavnik je hondroitin-4-sulfat, neki hondroitin-6-sulfat, keratan sulfat, hijaluronska kiselina.

Koštano tkivo sadrži ne-kolagenske strukturne proteine ​​osteokalcin, osteonektin, osteorontin, itd. Osteonektin je medijator kalcifikacije, vezuje kalcijum i fosfor za kolagen. Peptid (49AK) koji sadrži 3 ostatka γ-karboksiglutaminske kiseline. Vitamin K je uključen u sintezu ovog peptida, osigurava karboksilaciju glutaminske kiseline.

Inertno tkivo sadrži enzime: alkalnu fosfatazu (puno u rastućim kostima), kiselu fosfatazu (malo), kolagenazu, pirofosfatazu. Fosfotaze oslobađaju fosfate iz organskih jedinjenja. Pirofosfataza razgrađuje pirofosfat, koji je inhibitor kalcifikacije.

Također, organsku komponentu predstavljaju različite organske kiseline, fumarna, jabučna, mliječna itd. Lipidi su prisutni.

Mineralna komponenta koštanog tkiva odrasla osoba se sastoji uglavnom od hidroksiapatita (približan sastav Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2), osim toga uključuje kalcijum fosfate (Ca 3 (PO 4) 2), magnezij (Mg 3 (PO 4) 2), karbonati, fluoridi, hidroksidi, citrati (1%), itd. Sastav kostiju uključuje većinu Mg 2+, oko četvrtinu Na+ i mali dio K+ sadržanog u tijelu. Kod male djece u mineralnoj komponenti koštanog tkiva preovlađuje amorfni kalcijum fosfat (Ca 3 (PO 4) 2).

Kristali hidroksiapatita imaju oblik ploča ili šipki, debljine oko 8-15Å, širine 20-40Å, dužine 200-400Å. U kristalnoj rešetki hidroksiapatita, Ca 2+ može biti zamijenjen drugim dvovalentnim katjonima. Joni teških metala mogu se uvesti u rastuću kristalnu rešetku hidroksiapatita: olovo, radijum, uranijum i teški elementi koji nastaju tokom raspada uranijuma, kao što je stroncijum.

Anioni osim fosfata i hidroksila se ili adsorbiraju na veliku površinu koju formiraju mali kristali ili se otapaju u hidratacijskoj ljusci kristalne rešetke. Na + joni se adsorbuju na površini kristala.

Kristali hidroksiapatita su međusobno povezani preko Ca 2+ pomoću ostataka γ-karboksiglutaminske kiseline peptida (49 AA).

Zbog kristalne strukture koju čine organske i anorganske komponente, modul elastičnosti kosti je sličan betonu.

5030 0

Mastociti su misteriozni

Ovo su više specijalne snage opšte namene. Ima mnogo naziva: labrocit (grčki labros ogroman + hist. cytus cell), mastocit (njemački mastig mast + hist. cytus cell), heparinocit (ćelija koja luči heparin). Ove ćelije su misteriozne i neverovatne. Mastociti se nalaze svuda gdje postoji barem minimalni sloj vezivnog tkiva. Odlikuje ih raznolik izgled (polimorfizam). Još se ne zna tačno od kojih matičnih ćelija se formiraju mastociti. Postoji više dokaza da su to krvni monociti.

Iznenađujuće, mnogi doktori sa visokim stepenom obrazovanja potpuno nisu svjesni postojanja mastocita i njihovih funkcija. Po tome su posebno poznati endokrinolozi, koji smatraju da se sva kontrola tijela vrši iz ograničenog skupa endokrinih organa („činjenica proširenih vena nema veze s endokrinologijom“ – sa foruma RMS). Mastocit proizvodi oko stotinu različitih hormona i medijatora (hijaluronska kiselina, histamin, serotonin, heparin itd.) i čini 50% svih ćelija vezivnog tkiva.

Akupunkturisti daju mastocitima važnu ulogu u kodiranju informacija koje prima akupunkturna tačka. Smatra se da aktivacija funkcionalne aktivnosti mastocita dovodi do otpuštanja u pericelularnu tekućinu fiziološki aktivnih supstanci - medijatora bola ili upale: supstance P, bradikinina, histamina, serotonina i dr., djelujući na okolne stanice i na receptore. nervnih završetaka, gdje se primljena informacija kodira i prenosi dalje duž nervnog puta.

Labrociti su najčešće lokalizovani u blizini malih sudova (kapilara), ispod epitela i u blizini žlezda kože, sluzokože i seroznih membrana, u kapsuli i trabekulama parenhimskih (bubrezi, jetra) organa i u limfnim organima.

U granulama mastocita pronađeni su heparin, histamin, serotonin, dopamin, hondroitin sulfati, hijaluronska kiselina, glikoproteini, fosfolipidi, hemotaktički faktori i faktor aktiviranja trombocita. Granule mastocita uključuju enzime - lipazu, esterazu, triptazu (aktivirajući kininogen), enzime Krebsovog ciklusa, anaerobnu glikolizu i pentozni ciklus.

Međućelijska supstanca (matriks) je sveprisutna

Međustanična tvar (ponekad se naziva matriks) obavlja različite funkcije. Omogućava kontakte između ćelija (medijator), formira mehanički jake strukture kao što su kosti, hrskavice, tetive i zglobovi (graditelj), čini osnovu filterskih membrana, npr. u bubrezima (osnivač), izoluje ćelije i tkiva jedno od drugog, npr. omogućava klizanje u zglobovima i kretanje ćelija (pomoćnik), formira puteve migracije ćelija po kojima se one mogu kretati, na primer, tokom embrionalnog razvoja (dirigent).

Dakle, međućelijska supstanca je izuzetno raznolika i po svom hemijskom sastavu i po svojim funkcijama. Budući da prostor ekstracelularnog vezivnog tkiva čini funkcionalno jedinstvo sa ćelijom, stanica može odgovoriti na stimulaciju samo kada joj informacija dolazi iz međućelijskog prostora. Dinamička struktura ovog prostora i principi njegove regulacije (sistem osnovne regulacije) određuju efikasnost ekstra- i intracelularnih katalitičkih procesa.

I ovise o strukturi glavne supstance (koja se naziva i matriks ili ekstracelularni matriks). Matrica je molekularna rešetka koja se sastoji od visokopolimernih ugljikohidrata i proteina (proteoglikani-glikozaminoglikani), strukturnih proteina (kolagen, elastin) i povezujućih glikoproteina (fibronektin). Kompleksi proteoglikana/glikozaminoglikana imaju negativan električni naboj i sposobni su da vežu vodu i učestvuju u ionskoj izmjeni.

Autonomna nervna vlakna koja se završavaju u matriksu obezbeđuju vezu sa centralnim nervnim sistemom, a kapilarno korito sa endokrinim sistemom.

Proteoglikani i glikoaminoglikani su vladari

Ćelijski i vlaknasti elementi vezivnog tkiva uronjeni su u prizemnu tvar, čije su glavne kemijske komponente proteini i polisaharidi. Potonji ne postoje u slobodnom obliku u tkivima. Oni su vezani kovalentnim vezama za proteine ​​i stoga se takvi spojevi nazivaju proteoglikani (PG). Struktura proteoglikana podsjeća na četkicu za boce.


HA - hijaluronska kiselina; SB - vezujući protein; BS - proteinsko jezgro proteoglikanske jedinice; CS - lanci hondroitin sulfata; KS - keratan sulfatni lanci.


U centru je dugačka linearna molekula hijaluronske kiseline. Oko 70-100 jedinica proteoglikana (proteinskih štapića) je vezano uz pomoć proteina koji drži. Sadrže hondroitin sulfat i keratan sulfat. Biosinteza proteoglikana se uglavnom odvija u fibroblastima (hondroblasti, osteoblasti). Upravo proteoglikani osiguravaju transport vode, soli, aminokiselina i lipida u avaskularna tkiva - hrskavicu, zid krvnih žila, rožnjaču, srčane zaliske.


Šema osnovne regulacije. Odnosi između kapilara, limfnih sudova, temeljne supstance, terminalnih vegetativnih aksona, ćelija vezivnog tkiva (mastociti, imunokompetentne ćelije, fibroblasti itd.) i ćelija parenhima organa. Kompleksi epitelnih i endotelnih ćelija nalaze se ispod bazalne membrane i komuniciraju sa osnovnom supstancom. Na površini svih stanica nalazi se sloj povezan s glavnom supstancom, glikoproteinskom ili lipidnom membranom, a ovdje se nalaze kompleksi histokompatibilnosti. Glavna supstanca je funkcionalno povezana preko kapilarnog korita sa endokrinim sistemom, a preko aksona sa centralnim nervnim sistemom. Fibroblast je centar metaboličkih procesa


A.A. Aleksejev, N.V. Zavorotinskaya

NAUKA


Teorija intercelularnog matriksa

Svi znamo da se ljudsko tijelo sastoji od ćelija, ali malo ljudi misli da je njihov broj otprilike 20% cijelog tijela. Preostalih 80% čine "međućelijski matriks". Šta je "međućelijski matriks"? Kako to možete vidjeti?

Najočigledniji primjer intercelularnog matriksa u ljudskom tijelu je koštano tkivo.

Ćelijska osnova koštanog tkiva je osteoblast. To su ćelije veličine 5-7 mikrona koje grade koštano tkivo. Njihov broj je čak i manji po težini od 20%. Ljudska kost se sastoji od kristala hidroksiapatita, kolagena (tip I) itd. Sve ostalo je međućelijski matriks.


Teorija ljudskog starenja

Čak i ako su ćelije 100% zdrave, u starosti dolazi do uništenja međućelijskog matriksa prvo. Kao rezultat toga, koža postaje mlohava, intercelularni matriks je uništen, koža "visi", a sve znakove starenja kože vidimo golim okom. Istu stvar možemo vidjeti na primjeru kostiju. Ljudi se ne razboljevaju jer se njihove ćelije ponašaju “pogrešno”. Osteoporoza uzrokuje lomljivost kostiju, prvenstveno zbog razaranja intercelularnog matriksa.

Isti problemi nastaju i kod ćelavosti. U ljudskoj kosi nema ćelija, naprotiv, kosa se sastoji od ćelijskih otpadnih produkata, a to je međućelijski matriks u svom čistom obliku. Kada se intercelularni matriks uništi, kosa nam opada.

SLJEDEĆE ČINJENICE GOVORE U KOR OVOJ TEORIJE:

Uzmimo za primjer restauraciju strukture, odnosno proces regeneracije.

Na primjer, osoba se posjekla. Obnavljanje ćelija se dešava približno istom brzinom kod deteta kao i kod starije osobe. Razlika u brzini zacjeljivanja rana izračunava se u procentima, ali ne po redu veličine. Kod starijih ljudi rane zarastaju jednako brzo, uporedivom brzinom kao i kod mladih ljudi. Ako kod mlade osobe plitka posjekotina zacijeli u roku od nedelju dana, onda je kod starije osobe potrebno 8-10 dana. Razlika nije dramatična, ćelije se dijele i regeneriraju približno istom brzinom tijekom cijelog života osobe, ako je zdrava. To ukazuje da su ćelije u redu, a sa godinama ne gube sposobnost regeneracije i dijeljenja.

Dugi niz godina bila je velika misterija za vodeće svjetske naučnike – kako se ćelije zapravo hrane? Odavno je svima jasno da svi nutrijenti prodiru u ćelije sa krvlju kroz krvne sudove, kroz kapilare. Šta dalje? Ako uzmete mikroskop i pogledate svoje ćelije, otkrit ćete da kapilari ne idu u svaku ćeliju u vašem tijelu, već opskrbljuju kisik i hranjive tvari vrlo velikim grupama stanica. šta je sljedeće?

Intercelularni matriks ima veoma složenu strukturu. U međućelijskom matriksu formiraju se putevi za transport korisnih materija i uklanjanje otpadnih materija, a ti putevi ne postoje uvek, a u zavisnosti od doba dana, stanja čoveka, mogu se formirati u obliku „tunela“. “, autoputevi itd. Mogu se formirati na istom mjestu. To je kao analogija sa reverzibilnim trakama na cestama, gdje ljudi ujutro voze u jednom smjeru, a uveče u suprotnom smjeru.

STRUKTURA MEĐUĆELIJSKOG MATRIKSA NIJE POTPUNO POZNATA.

Ali apsolutno je jasno dokazano: međućelijski matriks se sastoji od nekoliko glavnih komponenti. Općenito je prihvaćeno u znanstvenoj zajednici da je glavna komponenta intercelularnog matriksa hijaluronska kiselina. Stoga je sada vrlo moderan i naširoko se koristi u kozmetičkim kremama, dodacima prehrani itd. Osim toga, sadrži kolagen ili amorfni protein, hondroitin, posebno hondroitin sulfat, kojeg ima posebno u zglobovima. Osim toga, nedavna istraživanja pokazuju da je najvažniji element silicijum dioksid. Formira primarnu strukturu, koja se sastoji od jedinjenja silicijuma (SiO2). Vrlo podsjeća na redove iz Biblije, kada je “Bog stvorio čovjeka od gline”, a glina se, kao što znamo, sastoji od silicijum dioksida, silicijum-oksida.

Iako količina silicijuma u tkivima ljudskog tijela nije velika (samo 2%), on igra ogromnu ulogu. Uprkos činjenici da u prirodi ima mnogo silicijuma - on je glavni element u zemljinoj kori, ima vrlo malo bioraspoloživog silicijuma. Obični silicijum (pijesak, prašina, zemlja) je vrlo hemijski inertna tvar koja ne ulazi u hemijske reakcije. Čini se da ga ima puno, ali tijelo ga praktično nema gdje uzeti.

Intercelularni matriks je supramolekularni kompleks formiran od složene mreže međusobno povezanih makromolekula.

U tijelu, intercelularni matriks formira takve visokospecijalizirane strukture kao što su hrskavica, tetive, bazalne membrane, a također (sa sekundarnim taloženjem kalcijum fosfata) kosti i zubi. Ove strukture se međusobno razlikuju kako po molekularnom sastavu, tako i po načinu organiziranja glavnih komponenti (proteina i polisaharida) u različitim oblicima intercelularnog matriksa.

Hemijski sastav intercelularnog matriksa

Sastav intercelularnog matriksa uključuje: 1). Kolagen I elastinska vlakna . Oni daju tkanini mehaničku čvrstoću, sprečavajući je da se isteže; 2). amorfna supstanca u obliku GAG-ova i proteoglikana. Zadržava vodu i minerale i sprečava kompresiju tkiva; 3). nekolagenih strukturnih proteina - fibronektin, laminin, tenascin, osteonektin, itd. Osim toga, može biti prisutan u intercelularnom matriksu mineralna komponenta - u kostima i zubima: hidroksiapatit, kalcijum, magnezijum fosfati, itd. Daje mehaničku čvrstoću kostima, zubima i stvara rezervu kalcijuma, magnezijuma, natrijuma i fosfora u telu.

Funkcija intercelularnog matriksa

Intercelularni matriks obavlja različite funkcije u tijelu:

· formira okvir organa i tkiva;

· je univerzalni “biološki” ljepilo;

· učestvuje u regulaciji metabolizma vode i soli;

· formira visoko specijalizovane strukture (kosti, zubi, hrskavice, tetive, bazalne membrane).

· okolne ćelije, utiče na njihovo vezivanje, razvoj, proliferaciju, organizaciju i metabolizam.

KOLAGEN

Kolagen- fibrilarni protein, glavna strukturna komponenta intercelularnog matriksa. Kolagen ima ogromnu snagu (kolagen je jači od čelične žice istog poprečnog preseka; može izdržati opterećenje 10.000 puta veće od sopstvene težine) i praktično je nerastegljiv. To je najzastupljeniji protein u tijelu, koji čini 25 do 33% ukupne količine proteina u tijelu, tj. 6% tjelesne težine. Oko 50% svih proteina kolagena nalazi se u skeletnim tkivima, oko 40% u koži i 10% u stromi unutrašnjih organa.

Struktura kolagena

Kolagen se odnosi na dvije supstance: tropokolagen i prokolagen.

Molekula tropokolagen sastoji se od 3 α-lanca. Poznato je oko 30 tipova α-lanaca koji se razlikuju po sastavu aminokiselina. Većina α-lanaca sadrži oko 1000 AA. Tropocollagen sadrži 33% glicina, 25% prolina i 4-hidroksiprolina, 11% alanina, hidroksilizina, malo histidina, metionina i tirozina, bez cisteina i triptofana.

· Primarna struktura α-lanaca sastoji se od ponavljajuće sekvence aminokiselina: Glycine-X-Y . IN X pozicija najčešće sadrži prolin, a in Y– 4-hidroksiprolin ili 5-hidroksilizin.

· Prostorna struktura α-lanca je predstavljena lijevom spiralom u kojoj su 3 AA po okretu.

3 α-lanca zajedno se uvijaju u desnu superhelix tropokolagen . Stabiliziran je vodoničnim vezama, a AA radikali su usmjereni prema van.

Molekula prokolagen strukturiran na isti način kao tropokolagen, ali na njegovim krajevima postoje C- i N-propeptidi, formiranje globula. N-terminalni propeptid se sastoji od 100 AA, C-terminalni propeptid se sastoji od 250 AA. C- i N-proteopeptidi sadrže cistein, koji formira globularnu strukturu kroz disulfidne mostove.

Vrste kolagena

Kolagen je polimorfni protein trenutno je poznato 19 vrsta kolagena, koji se međusobno razlikuju po primarnoj strukturi peptidnih lanaca, funkcijama i lokalizaciji u tijelu. 95% ukupnog kolagena u ljudskom tijelu je kolagen tipova I, II i III.

Vrste Geni Tkiva i organi
I COLIA1, COL1A2 Koža, tetive, kosti, rožnjača, posteljica, arterije, jetra, dentin
II COL2A1 Hrskavica, intervertebralni diskovi, staklasto tijelo, rožnjača
III C0L3A1 Arterije, materica, fetalna koža, stroma parenhimskih organa
IV COL4A1-COL4A6 Bazalne membrane
V COL5A1-COL5A3 Manji dio tkiva koji sadrži kolagen tip I i ​​II (koža, rožnjača, kosti, hrskavica, intervertebralni diskovi, posteljica)
VI COL6A1-COL6A3 Hrskavica, krvni sudovi, ligamenti, koža, materica, pluća, bubrezi
VII COL7A1 Amnion, koža, jednjak, rožnjača, horion
VIII COL8A1-COL8A2 Rožnica, krvni sudovi, podloga za kulturu endotela
IX COL9A1-COL9A3
X COL10A1 hrskavice (hipertrofirane)
XI COLUA1-COL11A2 Tkiva koja sadrže kolagen tipa II (hrskavica, intervertebralni diskovi, staklasto tijelo)
XII COL12A1
XIII C0L13A1 Mnogo tkanina
XIV COL14A1 Tkiva koja sadrže kolagen tipa I (koža, kosti, tetive, itd.)
XV C0L15A1 Mnogo tkanina
XVI COL16A1 Mnogo tkanina
XVII COL17A1 Hemidesmozomi kože
XVIII COL18A1 Mnoga tkiva, npr. jetra, bubrezi
XIX COL19A1 Ćelije rabdomiosarkoma

Geni kolagena se imenuju prema tipu kolagena i pišu arapskim brojevima, na primjer COL1 - gen za kolagen tipa 1, COL2 - gen za kolagen tipa II, itd. Slovo A (označava α-lanac) i arapski broj (označava tip α-lanca) dodijeljeni su ovom simbolu. Na primjer, COL1A1 i COL1A2 kodiraju, respektivno, α1 i α2 lance kolagena tipa I.