взаимодействует с рецепторами клеток матрикса

В костной ткани тромбоспондин синтезируется остеобластами и находится в остеоиде. Он состоит из трех идентичных субъединиц, связанных друг с другом дисульфидными мостиками. Субъединицы белка имеют несколько доменов, которые взаимодействуют с:

■ гепарансульфатсодержащими протеогликанами;

■ фибронектином;

■ ламинином;

■ коллагеном I типа;

■ остеонектином

■ Са²⁺.

Структура тромбоспондина. Рис.11.30.

Внеклеточные ферменты костной ткани.

Щелочная фосфатаза (ЩФ) катализирует реакцию дефосфорилирования фосфорорганических соединений матрикса кости:

R-O-PO₃^2- + H₂O ^→ R-OH + HPO₄^2- HPO₄^{2- →} H⁺ + PO₄^3-

Локально повышая концентрацию PO₄^3- ЩФ способствует образованию центров кристаллизации и формированию гидроксиапатитов.

Оптимальное значение рН для фермента – 9,6, поэтому ЩФ активна только на стадии минерализации.

ЩФ связана с клеточной мембраной остеобластов, на стадии минерализации фермент может выходить в кровоток.

Кислые фосфатазы (КФ)– лизосомальные ферменты, дефосфорилирующие белки в кислой среде (рН_опт ~ 5,2). Фермент активен на костной поверхности, обращенной к «щеточной каемке». Дефосфорилируя ОП и сиалопротеин кости, КФ нарушает прикрепление остеокластов к поверхности кости и замедляет скорость резорбции.

Пирофосфатаза секретируется остеобластами в зону минерализации. Фермент катализирует гидролиз пирофосфата:

_{Пирофосфатаза}

Н₄Р₂О₇ + Н₂О 2 Н₃РО₄ Н₂РО₄^- НРО₄^2- РО₄^3-

Н⁺ Н⁺ Н⁺

Ионы РО₄^3- участвуют в образовании гидроксиапатитов.

Активная пирофосфатаза способствует:

■ формированию центров кристаллизации;

■ минерализация костной ткани.

Протеогликаны (ПГ).

ПГ костного матрикса составляют ~ 10% фракции неколлагеновых белков. Содержание и состав этой фракции зависят от стадии развития и типа минерализованной ткани. Гликозамингликановые цепи состоят из хондроитина, дерматана, кератана. Больше всего в костной ткани содержится хондроитин-4 и хондроитин-6-сульфатов.

Хондроитинсульфаты и кератансульфаты протеогликанов связывая ионы Са²⁺, обеспечивают повышение их содержания в зоне минерализации.

Катаболизм хондроитинсульфатов в костной ткани. Рис.11.33.

Хондроитинсодержащие ПГ замещаются двумя малыми ПГ – декорином и бигликаном, которые внедряются и сохраняются в минерализованном матриксе. Декорин и бигликан синтезируются остеобластами, но не являются специфическими белками для костной ткани.

Органические небелковые соединения костного матрикса.

Липиды Кислые глицерофосфолипиды: фосфатидилсерин (ФС) и фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат (ФИФ₂) синтезируются остеобластами и секретируются во внеклеточное пространство матрикса. Полярные «головки» этих липидов заряжены отрицательно и способны связывать кальций.

Фосфатидилсерин играет ведущую роль в:

▐связывании Са²⁺, на начальных этапах минерализации;

▐обеспечении кальцием непрерывно растущих кристаллов гидроксиапатитов;

▐образовании связи гидроксиапатитов с белковой матрицей.

Участие фосфатидилсерина в образовании комплекса с Са²⁺, гидроксиапатитом и белковой матрицей Рис.11.34.

Н₂С-O-СO-R Взаимодействуют с гидрофобными радикалами

НС-О-СО- R аминокислот Ала, Вал, Лей и др. в составе белков

О

Н₂С-О-Р-О-СН₂-СН-NН₃⁺ Взаимодействует с группами –СОО^- Глу, Асп в составе белков

О^- СОО^- Взаимодействует с Са²⁺

↓

Взаимодействует с Са²⁺

Цитрат образуется в митохондриях остеобластов и составляет до 1% от общей массы костной ткани.

Активность цитратсинтазы в костной ткани значительно выше, чем в клетках других тканей. , для сравнения, в печени этой кислоты содержится в 20 раз меньше. В минерализованных тканях большая часть цитрата находится во внеклеточном пространстве и участвует в обмене кальция. Три карбоксильные группы кислоты, в зависимости от степени ионизации, могут образовывать растворимые или нерастворимые соли с кальцием. В кислой среде (рН<7) часть карбоксильных групп протонируется и теряет заряд, тогда цитрат образует растворимую соль.

Образование солей цитрата кальция при разных значениях рН среды.

Н₂С-СООН Са²⁺ Н₂С-СООН

НО-С-СОО^- НО-С-СОО Са

Н₂С-СОО^- рН<7 Н₂С-СОО

Растворимый цитрат кальция

Н₂С-СОО^- 3Са²⁺ Н₂С-СОО-Са-ООС-СН₂

2 НО-С-СОО^- НО-С-СОО-Са-ООС-С-ОН

Н₂С-СОО^- pH>7 Н₂С-СОО-Са-ООС-СН₂

Нерастворимый цитрат кальция

При снижении концентрации Н⁺ (pH>7) кальций связывается с двумя молекулами цитрата и образуются нерастворимые соли. Длительное воздействие паратгормона на остеобласты приводит к увеличению содержания цитрата в матриксе кости на 25-30%. Возрастает образование растворимого цитрата кальция, что приводит к вымыванию кальция из кости и выходу его в кровь.