Osteoarthritis: hogyan alakulnak ki az ízületi porcok?

A normális ízületi porc két fő funkciót lát el: a nyomás elnyelése deformálódással a mechanikai igénybevétel során, és biztosítja az artikuláris felületek simaságát, ami lehetővé teszi a súrlódás minimalizálását a kötésben. Ezt biztosítja az ízületi porc egyedi szerkezete, amely az extracelluláris mátrixba (ECM) merített chondro-itából áll.

A felnőtt felnőtt normális ízületi porcja több rétegre vagy zónára bontható: felületre vagy tangenciálisra, zónára, átmeneti zónára, mélyre vagy radiális zónára és meszes zónára. A felszíni és az átmeneti zónák közötti, különösen az átmenet és a mély zónák közötti rétegnek nincs egyértelmű határa. A nem kimutatott és a meszesedett ízületi porc kapcsolatát "hullámos határnak" hívják - ez a vonal, amelyet a dekalcifikált szövet festése határoz meg. A porc meszes zónája viszonylag állandó arány (6-8%) a növekvő magasságban. Az ízületi porc teljes vastagsága, beleértve a meszesedett porc zónáját is, függ a terhelésektől az adott felületen és az ízület típusán. A másodlagos hidrosztatikus nyomás a szubchondralis csontban fontos szerepet játszik a porc normális szerkezetének fenntartásában, lassítva a csontosodást.

A kondrociták a teljes szöveti tömeg kb. 2-3% -át teszik ki; a felszíni (tangenciális) zónában azok mentén és a mély (radiális) zónában helyezkednek el - a porc felületére merőlegesen; az átmeneti zónában a kondrociták a mátrixban szétszórt 2-4 sejtcsoportot alkotnak. Az ízületi porcoktól függően a kondrociták helyének sűrűsége változik - a felszíni zónában a legmagasabb sejtsűrűség, a kalcifikált legalacsonyabb. Ezenkívül a sejteloszlás sűrűsége a kötéstől az ízületig változik, fordítottan arányos a porc vastagságával és a megfelelő helyszín által tapasztalt terheléssel.

A legnagyobb felületen elhelyezkedő kondrociták lemez alakúak, és a tangenciális zónában több sejtréteget képeznek, amelyek egy keskeny mátrixcsík alatt helyezkednek el; E zónában található mélyen elhelyezkedő sejtek egyenetlenül alakulnak ki. Az átmeneti zónában a kondrociták gömb alakúak, néha a mátrixban szétszórt kis csoportokká alakulnak. A mély zóna kondrocitái túlnyomórészt ellipszoid alakúak, és 2-6 sejtes sugárirányban elrendezett lánchoz vannak csoportosítva. A meszesített zónában még kevésbé szétoszlanak; némelyek nekrotikusak, bár a legtöbb életképes. A sejteket egy nem kimutatott mátrix veszi körül, az intercelluláris tér meszesedik.

Így az emberi ízületi porcok hidratált ECM-ből és az abba merített sejtekből állnak, amelyek a szövet teljes térfogatának 2-3% -át teszik ki. Mivel a porcszövet nem rendelkezik vérrel és nyirokcsomóval, a sejtek közötti kölcsönhatás, a tápanyagok szállítása rájuk, az anyagcsere-termékek eltávolítása az ECM-en keresztül történő diffúzióval történik. Annak ellenére, hogy az anyagcsere-kondrociták nagyon aktívak, általában nem felnőtt emberekre oszlanak. A kondrociták oxigénmentes környezetben léteznek, úgy vélik, hogy anyagcseréjüket túlnyomórészt anaerob módon végzik.

Mindegyik chondrocytát különálló, a szomszédos sejtekből izolált porccsoport metabolikus egységének tekintik, de felelős a VKM elemek előállításáért az adott sejt közvetlen szomszédságában és összetételének fenntartásában.

A VKM-ben három osztály különböztethető meg, amelyek mindegyike egyedi morfológiai szerkezettel és egy bizonyos biokémiai összetétellel rendelkezik. VCR közvetlenül szomszédos kbazalnoy kondrocita membrán, az úgynevezett sejt körüli, ililakunarnym, mátrix. Jellemzője, hogy a nagy összefüggő sejt kölcsönhatás hialuronsav tartalom a proteoglikán aggregátumok CD44-szerű receptorokkal, és a viszonylagos hiánya a szervezett kollagén szálak. Közvetlenül érintkező pericelluláris mátrix területi vagy tok, egy mátrix, amely tartalmaz egy hálózati egymást metsző fibrilláris kollagének, amely beágyazza az egyes cellák, vagy (néha) sejtek egy csoportja képző hondron, és valószínű, hogy olyan különleges mechanikai támasza sejtek. Kapcsolat kondrocita mátrix kapszuláris által elért számos citoplazmatikus folyamatokat gazdag mikrofilamentumok és specifikus mátrix molekulák, mint például a CD44-ankorin és podobnye receptorok. A legnagyobb és a legtávolabbi az alapmembrán ECM elválasztjuk kondrocita - területközi tartalmazó mátrixot a legnagyobb számú kollagén szálak és proteoglikánok.

Az ECM szervezeti egységekre történő felosztását egyértelműen egy felnőttek articuláris porcaiban határozták meg, mint az éretlen izületi porcokban. Az egyes osztályok relatív mérete nemcsak a különböző ízületekben változik, hanem ugyanabban a porcban is. Mindegyik kondrocita egy mátrixot hoz létre, amely körülveszi. Iktatott vizsgálatok érett porcsejtek porc hordozott aktív anyagcsere ellenőrzése alatt a sejtek körüli és a területi mátrixok kevésbé aktív kontroll területközi mátrix, amely lehet metabolikusan „inert”.

Amint azt korábban jeleztük, az izületi porcok főként hatalmas VKM-ből állnak, amelyeket kondrociták szintetizálnak és szabályoznak. A szöveti makromolekulák és koncentrációjuk változása az élet során a változó funkcionális igényeknek megfelelően. Azonban még nem tisztázott: a sejtek egyidejűleg vagy bizonyos szakaszokban szintetizálják az egész mátrixot a fiziológiai igényeknek megfelelően. A makromolekulák koncentrációjának, metabolikus egyensúly közöttük, kapcsolat meghatározására és interakció biokémiai tulajdonságokkal, és így a funkciója az izületi porc belül egy közös. A fő összetevője a videomagnó felnőtt ízületi porc víz (65-70% a teljes tömeg), amely szilárdan össze van kötve ott révén speciális fizikai tulajdonságai makromolekulák porcszövet tartalmazó kollagének, proteoglikánok és a nem-kollagén glikoproteinek.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]

A porc biokémiai összetétele

A kollagén rostok a kollagén fibrilláris fehérje molekuláiból állnak. Emlősökben a kollagén aránya a szervezetben lévő fehérjék egynegyedét teszi ki. A kollagén strukturális alegységekből álló fibrilláris elemek (kollagén fibrillák), a tropokollagénnek nevezik. A tropocollagen molekulának három lánca van, amelyek hármas hélixet alkotnak. Egy ilyen szerkezet a tropokollagén molekula, valamint a szerkezet a kollagén rostok, amikor ezeket a molekulákat párhuzamosan vannak elhelyezve a hosszanti irányban állandó elmozdulás körülbelül 1/4 hossza és biztosítja a nagy rugalmasságot és szilárdságot a szövetekben, amelyekben ezek találhatók. Jelenleg 10 genetikailag különböző típusú kollagén ismeretes, amelyek különböznek az a-láncok kémiai szerkezetében és / vagy a molekulában való gyűjtésükben. A leggyakrabban vizsgált első négy kollagén típus képes akár 10 molekuláris izoformát kialakítani.

A kollagén fibrillák része a legtöbb típusú kötőszövet extracelluláris térének, beleértve a porcszövetet is. Belül a három dimenziós hálózati oldhatatlan kollagén szálak egymást keresztező „kusza” más, oldható komponensek, mint például proteoglikánok, glikoproteinek és szövet-specifikus fehérjék; néha kovalensen kötődnek a kollagén elemekhez.

A fibrillákban szervezett kollagén molekulák a porc szerves száraz maradványának mintegy 50% -át alkotják (10-20% natív porc). Érett porcban a kollagének körülbelül 90% -a II típusú kollagén, amelyek csak bizonyos szövetekben találhatók (pl. Üveges, embrionális gerincvelő). A II. Kollagén a kollagénmolekulák első osztályának (formáló fibrillái). Emellett egy olyan érett ízületi porcban is megtalálható a kollagén IX, XI típusú és kis számú VI típusú kollagén. A IX típusú kollagén rostok relatív mennyisége a kollagén fibrillákban a magzat porcaiban lévő 15% -ról körülbelül 1% -ra csökken a bika érett porcában.

A kollagén I típusú molekulák három azonos polipeptid a, (II) láncból állnak, szintetizálva és precollagén prekurzor formájában szekretálva. Miután a kész kollagén molekulák felszabadultak az extracelluláris térbe, fibrillákat képeznek. Az érett ízületi porc II típusú kollagén rostos formában Arcade, amelyben egy „vastag” molekulák található a mélyebb rétegeiben szövet, és több „vékony” - vízszintesen a felületi rétegek.

A II. Típusú procollagen génben egy ciszteinben gazdag N-terminális propeptidet kódoló exont találtunk. Ez az exon nem érett porcokban expresszálódik, hanem a fejlődés korai szakaszában (prehondrogenesis). Ennek az exonnak a jelenléte miatt a procollagen II típusú molekula (IIA típusú) hosszabb, mint a II típusú kollagén. Valószínű, hogy az ilyen típusú prokollagén expressziója gátolja az elemek felhalmozódását az ízületi porc ECM-jében. Lehet, hogy szerepet játszhat a porc patológiájának kialakulásában (például nem megfelelő reparatív válasz, osteophyte formáció stb.).

A II. Típusú kollagén fibrillák hálózata szakítószilárdságot biztosít, és szükséges a szövet térfogatának és alakjának fenntartásához. Ezt a funkciót a kollagén molekulák kovalens és térhálósodása fokozza. A VKM-ben a liziloxidáz enzim egy hidroxilizint tartalmazó aldehidet képez, amelyet egy többértékű aminosav hidroxil-szilil-piridinolinná alakítanak át, amely keresztkötéseket képez a láncok között. Egyrészt ennek az aminosavnak a koncentrációja az életkorral emelkedik, azonban érett porcában gyakorlatilag nem változik. Másrészt az ízületi porcban a különböző típusú keresztkötések koncentrációjának növekedése, melyet az enzimek bevonása nélkül alakítottak ki, a korral figyelhető meg.

Körülbelül 10% -át kollagén porc úgynevezett minor kollagének, amelyek nagyban meghatározzák az egyedülálló tulajdonsága ennek a szövet. Típusú kollagén IX osztályhoz tartozik, a III molekulák korotkospiralnyh és egyedi csoport FACIT-kollagén (fibriiium-kapcsolódó kollagén megszakított Triple -helices - fibrillum-kapcsolódó kollagén megszakított tripla hélix). Három genetikailag különböző láncból áll. Egyikük - egy ₂ -lánc - glikozilezett egyidejűleg a kondroitin-szulfát, ami a molekula egyidejűleg proteoglikán. Szegmensek közötti a hélix típusú kollagén IX kollagén, és a II típusú mutatnak mind érett és éretlen gidroksipiridinovye keresztkötések. Kollagén IX is működhet egy intermolekuláris-interfibrillyarny „csatlakozó” (vagy híd) közötti szomszédos kollagénszálakon. IX kollagén molekulák képezik térhálósodik egymás között, ami növeli a mechanikai stabilitása a háromdimenziós fibrilláris hálózat és megvédi azt a kitettség enzimek. Azt is biztosítani ellenállás deformáció, ami korlátozza a duzzanat proteoglikánok található a hálózaton belül. Szintén anionos CS-lánc IX kollagén molekula tartalmaz kationos domént tájékoztatása fibrillum nagy költség, és hajlamos kölcsönhatásban más mátrix makromolekulák.

A kollagén XI típus a kolagensek teljes tömegének csak 2-3% -a. Ez a kollagén első osztályának (formáló fibrillái) és három különböző a-láncból áll. A II. És IX. Típusú kollagénnel együtt az X típusú kollagén heterotikus fibrillákat képez az izületi porcban. A kollagén XI típusú molekulák a II. Típusú kollagén fibrillák belsejében találhatók immunoelektromos mikroszkópia segítségével. Talán kollagén típusú II molekulákat szerveznek, ellenőrzik a fibrillák laterális növekedését és meghatározzák a heterotípusos kollagén fibrillát. Ezenkívül a kollagén XI részt vesz keresztkötések kialakulásában, de még érett porcokban is a keresztirányú kötések éretlen kétértékű ketoaminok formájában maradnak.

Kis mennyiségű VI típusú kollagént, a III. Osztályú, rövid hatóanyag molekulák egyik képviselőjét az ízületi porcban találtam. A VI típusú kollagén különböző mikrofibrillákat képez, és esetleg a kondron kapszula mátrixában koncentrálódik.

A proteoglikánok olyan fehérjék, amelyekhez legalább egy glikozaminoglikánlánc kovalensen kapcsolódik. A proteoglikánok az egyik legösszetettebb biológiai makromolekulához tartoznak. A legszélesebb proteoglikánok a porc VKM-ben vannak jelen. A kollagén fibrillák hálózata belsejében a hidrofil proteoglikánok teljesítik a fő funkciójukat - tájékoztatják a porcust a reverzibilis deformáció képességéről. Úgy gondolják, hogy a proteoglikánok számos más funkciót is végeznek, amelyek lényege nem teljesen egyértelmű.

Az Aggrecan az ízületi porc fő proteoglikánja: a proteoglikánok teljes tömegének 90% -a a szövetben. A 230 kD-os magfehérjét számos kovalensen kapcsolt glikozaminoglikánlánc, valamint N-terminális és C-terminális oligoszacharidok glikozilálják.

Glükózaminoglikán lánc az ízületi porc, amelyek alkotják mintegy 90% a teljes tömegére makromolekulák - keratán-szulfát (ami a szekvenciát a szulfatált diszacharid N-atsetilglyukozamingalaktoza több szulfatált részek és más monoszacharid-maradékot, például sziálsav) és kondroitin-szulfát (képviselő szekvencia diszacharid N-acetil-galaktózamin, glükuronsav, szulfát-észter, melyek mindegyike kapcsolódik az a negyedik vagy a hatodik szénatomon az N-atsetilg laktózamin).

Aggrekán core fehérje három gömb (G1, G2, G3) h interglobular két (E1 és E2) domént. N-terminális rész tartalmaz egy G, - és G2- domének elválasztjuk E1 szegmens hossza 21 nm. C3-domén található, a C-terminális, elválasztjuk a G ₂ hosszabb (körülbelül 260 nm) E2 szegmenst, amely hordozza több mint 100 kondroitin-szulfát láncokat körülbelül 15-25 keratán-szulfát láncokat, és O-kapcsolt oligoszacharidok. N-kapcsolt oligoszacharidok elsősorban aromaanyagok G1- és C2 domének és az E1-szegmens, valamint közel a G ₃ -regiona. Glükózaminoglikánok vannak csoportosítva két régióban: a legtöbb kiterjesztett (ún régió gazdag kondroitin-szulfát) lánc tartalmaz kondroitin-szulfátot és körülbelül 50% a keratán-szulfát-láncok. Régió gazdag keratán- szulfátok, lokalizálták E ₂ -segmente közel G1-domén megelőzi a régió gazdag kondroitin-szulfát. Aggrekán molekulák is tartalmaznak-foszfát-észterek, lokalizált elsősorban xilóz maradékok, hogy a kondroitin-szulfát láncokat kapcsolódva a mag fehérje; a magfehérje szerinmaradványain is megtalálhatók.

C-terminális szegmense C ₃ doménjeinek vysokogomologichen lektin, amelynek proteoglikán molekulákat lehet rögzíteni az ECM-ben való kötődés révén bizonyos szénhidrogén-szerkezet.

A legújabb tanulmányok talált egy exon kódoló EGF-szerű (epidermális növekedési faktor), sub-domain a G ₃. Anti-EGF poliklonális antitestek alkalmazásával egy EGF-szerű epitópot lokalizáltunk egy 68 kD-os peptidben az emberi ízületi porc aggregátumában. A funkciók azonban tisztázásra szorulnak. Ez az aldomain megtalálható a limfociták migrációját szabályozó adhéziós molekulák szerkezetében is. Csak körülbelül egyharmada a aggrekán molekulák izolált érett humán ízületi porc tartalmaznak intakt C ₃ doménjeit; valószínűleg ez annak a ténynek köszönhető, hogy az ECM-ben az aggregátum molekulák mérete csökkenthető az enzim útján. Az osztott fragmensek további sorsa és funkciója ismeretlen.

A fő funkcionális szegmens egy aggrekán molekula glikozaminoglikannesuschy E ₂ -segment. A keratán-szulfátokban gazdag terület a prolin, a szerin és a treonin aminosavát tartalmazza. A legtöbb szerin és treonin oldalláncok O-glikozilált N-atsetilgalaktozaminovymi maradékok, ezek szintézisét kiváltani bizonyos oligoszacharidok, amelyek be vannak ágyazva a keratán-szulfát láncokat, és ezáltal meghosszabbodik őket. Az E ₂ szegmens többi része több mint 100 szerin-glicin szekvenciát tartalmaz, amelyekben a sorozat a kondroitin-szulfátláncok kezdetén kapcsolódik a xilozil-maradékokhoz. Tipikusan és a kondroitin-6-szulfát és kondroitin-4-szulfát egyidejűleg van jelen ugyanabban a proteoglikán molekulák aránya függ a lokalizáció porc és személy kora.

Az egyén ízületi porcainak mátrixában lévő aggre-kán molekulák szerkezete számos változást mutat az érés és az öregedés folyamatában. Az öregedéssel járó változások közé csökkentett hidrodinamikai méret változások következtében az átlagos hossza a láncok a kondroitin-szulfát, a növekedés a lánchossz, valamint a keratán-szulfátok. Számos változás is van az agrotechnikai molekulában proteolitikus enzimek (pl. Aggrecanáz és stromelysin) hatására. Ez fokozatosan csökkenti az aggreg-molekulák alapvető fehérje átlagos hosszát.

Az Aggrecan molekulákat a kondrociták szintetizálják és az ECM-ben szekretálják, ahol a kötő fehérjék molekuláival stabilizált aggregátumokat alkotnak. Ez az aggregáció nagymértékben specifikus, nem kovalens és kooperatív interakciókat foglal magában a glükuronsavszálból és közel 200 molekula aggrekekből és kötő fehérjékből. Glükuronsav - extracelluláris nem szulfátéit glikózaminoglikán lineáris nagy molekulatömegű álló több sorban rokon molekulák atsetilglyu-N-kozamina és glükuronsav. Az aggregre G1 doménjének kapcsolt hurkái reverzibilis módon öt egymást követő elrendezésű hialuronsav diszachariddal kölcsönhatásba lépnek. A hasonló (nagy homológ) páros ciklusokat tartalmazó kötőprotein kölcsönhatásba lép a C1 doménnel és a hialuronsav molekulával, és stabilizálja az aggregátum szerkezetét. A C1 domén-hialuronsav-kötő fehérje komplex nagyon stabil kölcsönhatást hoz létre, amely védi a G1 domént és a kötő fehérjét a proteolitikus enzimek hatásától. A molekulasúly 40-50 kD molekulatömegű, két molekulát azonosítottunk; különböznek egymástól a glikoziláció mértékében. A kötő fehérje csak egy molekula jelen van a hialuronsav-aggre-kán kötőhelyen. A kötő fehérje harmadik, kisebb molekulája nagyobb proteinekből proteolitikus hasítással van kialakítva.

Körülbelül 200 aggrekán molekulák kötődnek egy molekula hialuronsav egy egységgé hossza 8 mikron. A sejt-asszociált álló mátrixot pericelluláris és területfelosztások aggregátumok megtartják kapcsolata a sejteket kötődve (via menet hialuronsav) és SD44-szerű receptorok a sejtmembránon.

Az aggregátumok kialakítása az ECM-ben összetett folyamat. Az újonnan szintetizált aggreg-gén molekulák nem mutatják azonnal a hialuronsavhoz való kötődés képességét. Ez olyan szabályozási mechanizmusként szolgálhat, amely lehetővé teszi az új szintetizált molekulák számára, hogy elérjék a mátrix interterritorial zónáját, mielőtt nagy aggregátumokba immobilizálódtak volna. Az újonnan szintetizált aggregátummolekulák és kötőfehérjék száma, amelyek aggregátumokat képesek kialakítani a hialuronsavval való kölcsönhatás révén, jelentősen csökken a korral. Ezenkívül az életkorral egy személy ízületi porcából izolált aggregátumok mérete jelentősen csökken. Ez részben a hialuronsav és az agregátum molekulák átlagos hosszúságának csökkenéséből adódik.

Az ízületi porcban kétféle aggregátum van. Az első típusú aggregátumok átlagos mérete 60 S, a második típusú aggregátumok (gyorsan kicsapódó "szuperaggregátumok") 120 S. Az utóbbit a kötő fehérje molekuláinak bőségével jellemzik. Ezeknek a szuperagregátumoknak a jelenléte nagy szerepet játszhat a szövet működésében; alatt szövet gyógyulás után immobilizálását egy végtag középső rétegeiben az izületi porc találják magasabb koncentrációkban a érintett ízületek osteoarthritis, méretük nagyban csökken a korai szakaszában a betegség.

Az aggregrán mellett az izületi porc számos kisebb proteoglikánt tartalmaz. Biglikan és decorin, a dermatán-szulfátokat hordozó molekulák molekulatömege körülbelül 100 és 70 kD; a magfehérje tömege körülbelül 30 kD.

Az ízületi porc emberi biglycan molekula két lánc dermatán-szulfát, mivel több gyakran előforduló dekorin - csak egy. Ezek a molekulák csak egy kis része a proteoglikánok az izületi porc, bár ők is sokat, valamint a nagy aggregátumok proteoglikánok. Kis proteoglikánok kölcsönhatásba más makromolekulák az ECM, beleértve kollagén szálak, fibronektin, növekedési faktorok, és mások. Decorin eredetileg felületén lokalizálva a kollagén szálak és gátolja a kollagén fibrillogenezist. Rudat határozottan visszatartott protein egy sejtkötő dómén a fibronektin, így valószínűleg gátolja a kötődését az utóbbi sejtfelszíni receptorok (integrinek). Annak a ténynek köszönhetően, hogy mind a dekorin és biglikán kötődnek a fibronektinhez, és gátolja a sejtek adhézióját és migrációját, valamint a trombusképződés, képesek arra, hogy gátolják a szöveti javító eljárásokat.

Az ízületi porc fibroszodulja 50-65 kD molekulatömegű proteoglikán, amely kollagén fibrillel van társítva. A dekoráció és a bigakana magfehérjéjével homológ fő proteinje nagy mennyiségű tirozin-szulfát maradékot tartalmaz. Ez a fibromodulin glikozilált formája (korábban 59 kD mátrix fehérje) részt vehet a kollagén fibrillák szerkezetének kialakításában és fenntartásában. A fibromodulin és a dekorin a kollagén fibrillák felületén helyezkedik el. Tehát, amint azt korábban jeleztük, a fibrillátmérő növekedését megelőzni kell ezeknek a proteoglikánoknak (valamint a IX. Típusú kollagén molekuláknak) szelektív eltávolítását.

Az ízületi porc számos fehérjét tartalmaz a VKM-ben, amelyek nem tartoznak sem proteoglikánokhoz, sem kollagénekhez. Más makromolekulákkal kölcsönhatásba lépnek, hogy olyan hálózatot hozzanak létre, amelyben a legtöbb VKM molekulát beépítik.

A 34 kD-os tömegű Anchorin a chondrocyták felszínén és a sejtmembránon lokalizálódik, közvetíti a sejt és a mátrix közötti kölcsönhatást. A II. Típusú kollagén iránti nagyfokú affinitása miatt mechanoreceptorként működik, amely a kondrocita fibrillére gyakorolt változó nyomást jelző jelet továbbítja.

A fibronektin a legtöbb porcszövet szöveti összetevője, némileg eltér a vérplazma fibronektinjétől. Javasolt, hogy a fibronektin elősegíti a mátrix integrálódását a sejtmembránokkal és más mátrix alkotórészekkel, például a II. Kollagénnel és a trombospondinnal való kölcsönhatás révén. A fibronektin fragmensek negatívan befolyásolják a kondrociták anyagcseréjét - gátolják az aggregát szintézisét, stimulálják a katabolikus folyamatokat. Az osteoarthrosisban szenvedő betegek közös folyadékában nagy koncentrációjú fibronektin-fragmenseket találtak, így később részt vehetnek a betegség patogenezisében. Valószínűleg a kondrocita receptorokhoz kötődő egyéb mátrixmolekulák fragmensei ugyanolyan hatással bírnak.

A porc oligomer mátrixfehérje (OMPC), amely a thrombospondin szupercsalád egy tagja, öt azonos alegységű pentamer, amelynek molekulatömege körülbelül 83 kD. Nagyszámban találhatók az ízületi porcokban, különösen a növekvő szövetben lévő proliferáló sejtek rétegében. Ezért talán az OMPCH részt vesz a sejtnövekedés szabályozásában. Sokkal alacsonyabb koncentrációban megtalálhatók az érett ízületi porc ECM-je. A mátrixfehérjéket a következőképpen is nevezik:

• az alapmátrix fehérje (36 kD), amely nagy affinitással rendelkezik a chondrocyták számára, képes mediálni a sejtek kölcsönhatását az ECM-ben, például a szöveti átalakítás során;
• A GP-39 (39 kD) az izületi porc felületi rétegében és a szinoviális membránban expresszálódik (funkciója ismeretlen);
• A 21 kD-os fehérjét hipertrófiás kondrociták szintetizálják, kölcsönhatásba lépnek az X-típusú kollagénnel, képesek működni a "hullámvonal" zónában.

Ezen túlmenően, nyilvánvaló, hogy a kondrociták expresszálnak egy nem glikozilezett forma kis nem-aggregált proteoglikánok bizonyos szakaszaiban a porc fejlődés és patológiás állapotokban, de sajátos funkciója jelenleg tanulmányozzák.

[10], [11], [12], [13], [14], [15]

Az ízület porcainak funkcionális tulajdonságai

Az aggregátum molekulái az izületi porcokat képesek reverzibilis deformációnak alávetni. Kimutatják az extracelluláris téren belüli specifikus kölcsönhatásokat, és kétségtelenül fontos szerepet játszanak az ECM szervezetében, szerkezetében és funkciójában. A porcszövetben az agresszív molekulák koncentrációja 100 mg / ml. A porcban az Aggregan-molekulákat az oldatban elfoglalt térfogat 20% -ára préseljük. A kollagén fibrillák által létrehozott háromdimenziós hálózat tájékoztatja a szövet formáját és megakadályozza a proteoglikánok mennyiségének növekedését. A kollagénhálózaton belül a mozgékony proteoglikánok nagy negatív töltést hordoznak (nagyszámú anionos csoportot tartalmaznak), amely lehetővé teszi az intersticiális folyadék mobil kationos csoportjainak kölcsönhatását. A vízzel való kölcsönhatás során a proteoglikánok az úgynevezett duzzadási nyomást biztosítják, amelyet a kollagénhálózat ellensúlyoz.

A víz jelenléte az ECM-ben nagyon fontos. A víz meghatározza a szövet mennyiségét; a proteoglikánokkal társítva, ellenáll a tömörítésnek. Ezenkívül a víz molekulák és diffúzió szállítására szolgál az ECM-ben. A szövetekben rögzített nagy proteoglikánokban a negatív töltés nagy sűrűsége "kizárt térfogathatást" eredményez. A proteoglikánok koncentrált oldatának pórusmérete olyan kicsi, hogy a nagy globuláris fehérjék diffúziója a szövetbe súlyosan korlátozott. A VKM kis negatív töltésű (pl. Kloridionokat) és nagy (például albumin és immunglobulinok) fehérjéket tilt. A kollagén fibrillák és a proteoglikánok sűrű hálózatán belüli sejtek mérete csak bizonyos szervetlen molekulák (például nátrium és kálium, de nem kalcium) méreteivel mérhető.

A VKM-ben bizonyos mennyiségű víz van jelen a kollagénszálakban. A porc fizikai-kémiai és biomechanikai tulajdonságai meghatározzák az extrafibrilláris teret. A fibrilláris térben a víztartalom függ a proteoglikánok koncentrációjától az extrafibrilláris térben, és növekszik az utóbbi koncentrációjának csökkenésével.

A proteoglikánok rögzített negatív töltése határozza meg az extracelluláris tápközeg ionösszetételét, amely nagy koncentrációban tartalmaz szabad kationokat, és kis koncentrációban szabad anionokat tartalmaz. Mivel az aggregkém molekulák koncentrációja a felszíntől a porc mély zónájáig emelkedik, a szövet ionos környezete megváltozik. A szervetlen ionok koncentrációja az ECM-ben magas ozmotikus nyomást eredményez.

Porc tulajdonságait, mint anyag függ a kölcsönhatás a kollagén szálak, proteoglikánokat és folyékony fázisok szövetben. Strukturális és kompozíciós változások miatt közötti eltérés a szintetikus és katabolikus folyamatok, és lebontása makromolekulák fizikai sérülés, jelentősen befolyásolja anyagtulajdonságok a porc és megváltoztathatja a funkcióját. Mivel a koncentráció és eloszlása a makro-molekuláris szervezet proteoglikánok és kollagének függ a mélysége a porc zóna változhat a biomechanikai tulajdonságok minden zónában. Például, a felület a magas koncentrációjú kollagén szálak elhelyezve érintőlegesen képest alacsony koncentrációja proteoglikánok már a legkifejezettebb ellenhatásban nyúlási tulajdonságokkal, forgalmazó a terhelés egyenletesen a szövet felületén. A átmeneti zónák és mély, nagy koncentrációjú proteoglikánok jelentések szöveti tulajdon átvitele kompressziós terhelést. Szintjén a „hullámos vonalak” porc anyagtulajdonságok változhat élesen hajlékony nekaltsifitsirovannoy zónából egy kemény ásványianyag porc. A "hullámvonal" területén a szövetek erejét a kollagénhálózat biztosítja. A porcos fibrillák nem haladnak át a porcos részeken; a vegyület osteochondralis szövet szilárdsága biztosítja speciális kontúrok közötti határ zónák nekaltsifitsirovannogo és meszes porcot formájában ujjszerű outgrowths szabálytalan, ami „zár” két réteget, és megakadályozza azok szétválasztása. Meszes porcot kevésbé sűrű, mint a porc alatti csont, így funkciója van egy közbenső réteg, amely puhítja a nyomóterhelés a porc és a porc melletti csont továbbítja.

A terhelés során három erõ összetett eloszlása következik be - nyújtás, nyírás és tömörítés. Az ízületi mátrix deformálódott a víz (és a sejtek metabolikus termékei) kiszabadulása miatt a terhelési zónából, növeli az intersticiális folyadék ionkoncentrációját. A víz mozgása közvetlenül függ az alkalmazott terhelés időtartamától és erősségétől, és a proteoglikánok negatív töltése késlelteti. A proteoglikánok időben szöveti deformáció szorosabban egymáshoz szorítva, ezáltal hatékonyan növelve a negatív töltés sűrűségét és intermolekuláris taszító negatív töltés erők viszont növeli az ellenállást, hogy tovább alakváltozás a szövet. Végső soron deformáció eléri az egyensúlyi állapotot, ahol a külső erők kiegyensúlyozott belső terhelési ellenállás erők - duzzadási nyomás (a kölcsönhatást ionokkal proteoglikánok) és mechanikai igénybevétel (interakció proteoglikánok és kollagének). Amikor a terhelés megszűnik, a porcszövet elnyeri eredeti alakját a tápanyagok mentén történő vízszívással. A kezdeti (pre-load) szövetformát akkor érik el, ha a proteoglikánok duzzadási nyomását egyensúlyba hozza a kollagénhálózat rezisztenciájával.

A biomechanikai tulajdonságok az izületi porc alapulnak szerkezeti integritását a szövet - kollagén-proteoglikán készítmény, szilárd fázis és a vizes és az ionok az abban oldott, mint folyékony fázissal. A hidrosztatikus nyomás terhelés az ízületi porc körülbelül 1-2 atm. Ez a hidrosztatikus nyomás in vivo 100-200 atm-ra emelkedhet . Ezredmásodpercek alatt állva, és akár 40-50 atm járás közben. Tanulmányok in vitro kimutatták, hogy a hidrosztatikus nyomás a 50-150 atm (fiziológiás) egy rövid ideig vezet mérsékelt porc növekedését anabolizmust, 2 órán át - elvesztéséhez vezet folyékony porc, de nem okoz semmilyen egyéb változás. Felmerül a kérdés, hogy a chondrocyták milyen gyorsan reagálnak in vivo az ilyen terhelésre.

A hidratálódás indukált csökkenése a proteoglikánok koncentrációjának későbbi növelésével a pozitív töltésű ionok, például a H ⁺ és a Na ⁺ jelenlétéhez vezet . Ez megváltoztatja az ECM teljes ionösszetételét és pH-ját, valamint a kondrocitákat. A tartós terhelés a pH-érték csökkenését és a proteoglikánok kondrociták szintézisének egyidejű csökkenését indukálja. Talán az extracelluláris ionos környezetnek a szintetikus folyamatokra gyakorolt hatása részben az ECM összetételére gyakorolt hatásával is összefügg. Az újonnan szintetizált molekulák aggrecan egy gyengén savas közegben, mint a normál körülmények között, érkeznek aggregált formában. Valószínű, hogy a kondrociták körüli pH-csökkenés (például terhelés alatt) lehetővé teszi, hogy az újonnan szintetizált agresszív molekulák eljussanak az interterritoriális mátrixhoz.

Amikor a terhelés megszűnik, a víz visszatér a szinoviális üregből, és hordozza a sejtek tápanyagait. A porc érintett osteoarthritis, proteoglikán koncentrációja csökken, ezért, betöltés közben a víz mozog nemcsak függőlegesen a ízületi üregben, hanem más irányokba, és ezáltal csökkenti a teljesítményt kondrocitákat.

Rögzítés vagy kis teher vezet jelentős csökkenése a szintetikus folyamatok porc proteoglikán tartalmat, és miközben a növekedés dinamikus terhelés vezet szerény növekedést proteoglikánszintézist és tartalmát .. Intenzív testmozgás (20km naponta 15 hét) a kutyák által okozott változást a tartalom proteoglikánok különösen a felületi zónában bekövetkező koncentrációjuk éles csökkenését. A porc és a subchondralis csontok reverzibilis lágyulása volt. A nagy statikus terhelés azonban porckárosodást és későbbi degenerációt okozott. Ezenkívül az Aggrecan ECM elvesztése az osteoarthrosisra jellemző kóros változásokat idéz elő. Az aggrecan elvesztése a víz vonzásához és a fennmaradó kis mennyiségű proteoglikán duzzadásához vezet. Ez a hígítás csökkenti aggrekánt helyi fix díj sűrűsége és végső soron a megváltozott ozmolaritást.