Основное вещество соединительной ткани

Важнейшим компонентом соединительной ткани является основное межклеточное вещество, или матрикс, состоящее в основном из гликозаминогликанов (мукополисахаридов). Последние представляют собой высокомолекулярные полисахариды, в состав которых входят амнносахара, остатки глюкуроновой, сиаловых, серной и уксусной кислот.

В соединительной ткани человека имеется 9 различных типов гликозаминогликанов, которые отличаются друг от друга по набору аминосахаров (галактозамин, глюкозамин), по наличию или отсутствию сульфатных групп (сульфатированные и несульфатированные гликозаминогликаны), по типу замещения в аминной группе и т.д. Общим же является то, что полисахаридные цепи со сходной молекулярной массой прикрепляются к одному белковому стержню, формируя таким образом большие полимерные молекулы — протеогликаны. Структура гликозаминогликанов меняется в зависимости от вида ткани: кожа, хрящ_; роговица, стекловидное тело и т.д.

Биологическое значение гликозаминогликанов не ограничивается тем, что они являются "смазывающими", "склеивающими", "опорными" материалами. Эти биополимеры, легко образующие комплексы с другими молекулами, способны задерживать и освобождать различные вещества., в том числе чуждые и токсичные. Структурная и химическая организация гликозаминогликанов такова, что они могут образовывать упорядоченные сети с порами определенной величины, обеспечивающими селективную проницаемость для различных веществ (молекулярное сито). Именно в этом состоит их барьерная роль. Гликозаминогликаны способны связывать огромное количество воды (до 500 молекул на одну макромолекулу). Нарушение этого свойства может привести к обезвоживанию или, наоборот, к избыточному накоплению воды (микседема).

Местом синтеза гликозаминогликанов являются фибробласты. Процесс этот катализируется специфическими ферментами — гликозилтрансферазами, от активности которых зависит скорость сборки полисахаридных цепей и чередование в них гликозильных остатков.

Гликозаминогликаны характеризуются интенсивным метаболизмом. Например, период полужизни гиалуроновой кислоты (одного из гликозаминогликанов) составляет 2—4 дня. Деградация гликозаминогликанов осуществляется главным образом в клетках (макрофагоцитах). В этом отношении главную роль играют лизосомальные ферменты — экзо- и эндогликозидазы, сульфогидролазы, и, по-видимому, протеазы.

Патология гликозаминогликанов состоит в нарушении их синтеза, распада или того и другого. Описан ряд болезней или синдромов, которые объединены под названием болезней накопления гликозаминогликанов или мукополисахаридозы. Самым характерным для этих болезней является накопление гликозаминогликанов в клетках и в то же время увеличенное выделение их с экскретами. Мезенхимные и паренхиматозные клетки оказываются переполненными некатаболизирующимися гликозаминогликанами, что может закончиться их гибелью. Причиной этих болезней является дефицит ферментов, необходимых для деградации гликозаминогликанов. Исследование in vitro фибробластов людей, страдающих мукополисахаридозами, показало, что меченные изотопами предшественники гликозаминогликанов усваиваются клетками, но медленно выводятся из них. Даже после трехдневного пребывания в культуральной жидкости 70% радиоактивной метки остается внутри клеток.

Местом накопления гликозаминогликанов в клетках являются лизосомы. Если в среду, где культивируются эти фибробласты, внести нормальные клетки, то скорость катаболизма гликозаминогликанов увеличивается. Очевидно, нормальные клетки секретируют какие-то вещества, способные проникать в дефектную клетку и исправлять данный дефект. Такими корригирующими веществами являются лизосомальные ферменты. Дефицит этих ферментов носит наследственный характер.

В связи с тем, что в тканях человека имеется несколько типов гликозаминогликанов (хондроитинсульфаты, гепарин и гепаринсульфат, кератан-сульфаты, гиалуроновая кислота) и катаболизм каждого из них определяется специфическим ферментом, то болезни накопления дифференцируют на несколько нозологических единиц. Так, например, при накоплении в клетках и гиперэкскреции дерматансульфата и гепаринсульфата (низкая или нулевая активность глюкуронидазы и гиалуронидазы) возникает синдром Гурлер; при накоплении хондроитинсульфата и кератансульфата (дефект фермента галактозамин-6-сульфат-сульфатазы) — синдром Маркио. Оба синдрома и им подобные характеризуются генерализованным поражением соединительной ткани. Гурлер-подобный фенотип характеризуется грубыми изменениями черт лица, тяжелой деформацией скелета, множественным дизостозом, гепатоспленомегалией. При синдроме Маркио наблюдается тяжелое поражение скелета, карликовость, тугоподвижность суставов, недостаточность аортального клапана, помутнение роговицы.

Вторым нефибриллярным компонентом основного вещества являются гликопротеиды. Гликопротеиды — это полимеры, состоящие из белкового стержня и ковалентно связанных с ним углеводных компонентов. Моносахаридными составными частями гликопротеидов являются гексозы, пентозы и аминосахара. Количество углеводных цепей может быть различным — от единиц до сотен. Важным компонентом гликопротеидов являются сиаловые кислоты. При ферментативном отщеплении этих кислот свойства гликопротеидов меняются, время полураспада их резко сокращается.

Значение гликопротеидов очень велико. Их делят на три группы: функциональные (ферменты, гормоны), интегрированные (в мембранах) и структурные. В данном случае речь идет о последних, т.е. о структурных. Установлено, что структурные гликопротеиды образуются в фибробластах, откуда поступают в окружающую среду. Туда же выходят эластические и коллагеновые волокна (проэластин, проколлаген). Дальнейшее созревание этих волокон в значительной мере определяется присутствием в среде гликопротеидов. Такие специфические морфологические особенности, как диаметр фибрилл, их расположение, ориентировка в пространстве; отношение между эластиновыми и коллагеновыми нитями,— все это связано с количеством и качеством структурных гликопротеидов. Изложенное важно для понимания тех нарушений, которые наблюдаются при патологии соединительной ткани. Изменение синтеза структурных гликопротеидов сказывается на регенерации и, в частности, на заживлении ран, имеет значение при атеросклерозе, нефрите и других заболеваниях.

Структурные гликопротеиды представляют интерес и в отношении их иммуногенности. Это важно при решении вопроса о том, какие компоненты соединительной ткани могут дать антигенный стимул при аутоиммунных заболеваниях, в том числе диффузных болезнях соединительной ткани. Установлено, что при парентеральном введении кроликам очищенных структурных гликопротеидов в крови появляются специфические антитела. Этими веществами можно индуцировать аллергические реакции замедленного типа у крыс и у морских свинок. Иногда антитела против структурных гликопротеидов обнаруживаются и у человека. При этом следует иметь в виду то обстоятельство, что гликопротеиды широко распространены в природе и, в частности, содержатся в мембранах микроорганизмов. Поэтому антитела у человека могут появляться в результате микробной инфекции, а уже потом взаимодействовать с гликопротеидами его собственной соединительной ткани.