Занятие № 4. Биохимия соединительной ткани и ткани кости.

Цель занятия. Изучить состав и метаболические процессы в соединительной ткани. Обобщить знания об особенностях состава ткани кости и зуба. Ознакомиться с некоторыми методами качественного и количественного исследования компонентов соединительной ткани.

 

Студент должен
знать:	уметь:
1) многообразие соединительной ткани; 2) структуру, биосинтез и катаболизм коллагена; 3) структуру, биосинтез и распад эластина; 4) маркеры деградации коллагена и эластина; 5) характеристику и биологическую роль неколлагеновых белков и гликозаминогликанов; 6) особенности синтеза и деградации гликозаминогликанов; 7) особенности структуры и метаболизма хряща; 8) основные клеточные элементы костной ткани и их функции в ремоделировании костной ткани; 9) особенности основных белков органического матрикса костной ткани и их биологические функции. 10) основные этапы минерализации остеоида и участие в этих процессах специфических белков. 11) обмен кальция и фосфата и влияние на эти процессы паратгормона, кальцитонина и кальцитриола.	1) схематически представить структуру коллагена и коллагеновых волокон, эластина, гликозамино-протеогликановые комплексы межклеточного вещества; 2) охарактеризовать особенности биогенеза зрелого коллагена; 3) интерпретировать механизмы нарушения биогенеза коллагена и эластина при недостаточности витамина С, ионов меди; 4) объяснить особенности химического состава и строения костной ткани; 5) охарактеризовать процессы минерализации костной ткани; 6) объяснить роль процессов ремоделирования в физиологических условиях и при патологических процессах.; 7) объяснить особенности кальций-фосфорного обмена и его регуляцию, нарушения обмена кальция при рахите, остеопорозе, гиперпаратиреозе.

Содержание занятия. На занятии студентам предстоит пройти проверку заданий по самоподготовке, дать ответы на тесты контроля исходного уровня знаний и вопросы преподавателя, решить ситуационные задачи, прослушать доклад по теме УИРС, выполнить работы по обнаружению коллагена в тканях, количественному определению оксипролина в моче, гликозаминогликанов в коже, исследованию минеральныого состава тканей кости/зуба, обнаружению белка в ткани кости или зуба.

Методические указания к самоподготовке

Материал, изучаемый на данном занятии, чрезвычайно важен для правильной ориентировки в вопросах нормы и патологии соединительной ткани, тканей кости и зуба, а также для последующего усвоения вопросов диагностики и лечения большой группы диффузных заболеваний соединительной ткани, стоматологических заболеваний, болезней костной ткани.

При подготовке к занятиям необходимо вспомнить материал, пройденный по курсу гистологии, по разделам, посвященным собственно соединительной ткани и ее специализированным вариантам (хрящ, кость, зубы, жировая ткань, кожа, лимфоидная ткань и др.), обратить внимание на разнообразие состава основных (резидентных) клеток.

Для успешного усвоения темы и активной работы на занятии, используя учебник, конспекты лекций и дополнительную литературу, выполните следующие задания:

№ №	Задание	Указания к выполнению задания
	Вспомните основные разновидности соединительной ткани.	1. Выпишите разновидности соединительной ткани, которые вы знаете. 2. Выпишите основные (резидентные) клетки собственно соединительной ткани и ее специализированных вариантов.
	Изучите структуру коллагенов.	1. Перечислите фибриллярные волокна соединительной ткани: а), б) и т.д. 2. Выпишите типы коллагенов. Приведите примеры особенностей α-цепей. 3. Дайте классификацию коллагенов. 4. Выпишите химические формулы аминокислот, характерных для тропоколлагена: а), б), в).
	Изучите метаболизм коллагена.	1. Напишите реакцию гидроксилирования пролина и лизина, укажите ферменты и кофакторы. 2. Представьте схематически этапы биосинтеза коллагена: рибосомный, посттрансляционные изменения, внеклеточные превращения. Какова роль аскорбиновой кислоты в созревании коллагена? 3. Лизилоксидаза: напишите продукт катализируемой ею реакции и образование коллагеновых сшивок.; какова роль ионов меди в активации этого фермента? 4. Приведите примеры коллагеназ, тканевых ингибиторов металлпротеиназ. 5. Приведите примеры маркеров деградации коллагена. 6. Ретикулин: опишите строение, состав, биологическую роль.
	Изучите структуру и метаболизм эластина.	1. Охарактеризуйте тропоэластин. 2. Охарактеризуйте структурные особенности эластина. Напишите структуру десмозина и лизиннорлейцина. Покажите роль десмозиновых сшивок в структуре зрелого эластина. 3. Фибриллин, его структура и участие в формировании эластина. 4. Эластазы и катаболизм эластина. 5. α1- антитрипсин в защите эластина от катепсинов фагоцитирующих клеток и протеиназ патогенных микроорганизмов.
	Изучите неколлагеновые белки основного вещества внеклеточного матрикса.	1. Выпишите основные гликопротеины межклеточного матрикса и охарактеризуйте их биологическую функцию. 2. Представьте примеры структуры гликозаминогликанов. Дайте их классификацию. 3. Схематически представьте надмолекулярные агрегаты гликозаминопротеогликанов. Дайте их классификацию, биологическую роль. 4. Схематически представьте биосинтез гиалуроновой кислоты. 5. Выясните, какие ГАГ преимущественно локализуются в коже, хряще, роговице глаза, стекловидном теле, синовиальной жидкости, кости, стенке аорты. 6. Выпишите основные функции протеогликанов: а), б), в), г). 7. Особенности катаболизма гликозаминогликанов.
	Изучите особенности структуры и метаболизма ткани хряща.	1. Выпишите белки коллагеновых структур хряща. 2. Выпишите протеогликаны, малые протеогликаны и гликопротеины, преобладающие в хрящевой ткани. 3. Обратите внимание на особенности метаболизма хряща, обусловленные отсутствием капилляров.
	Вспомните клеточный состав костной ткани.	1. Охарактеризуйте остеобласты и их функцию как клеток, обеспечивающих биогенез костного матрикса. 2. Охарактеризуйте остеокласты как разрушителей костного матрикса. 3. Дайте определение понятиям «ремоделирование костной ткани», «базовая метаболическая единица».
	Изучите особенности химического состава и метаболизма костной ткани.	1. Выпишите особенности химического состава кости. 2. Выделите состав коллагеновых волокон (основной коллаген и минорные коллагены). 3. Опишите преобладающие неколлагеновые белки основного вещества: костный сиалопротеин II, остеопонтин, остеонектин, фосфорины, протеогликаны, остеокальцин, костную щелочную фосфатазу; их роль в метаболизме кости. 4. Представьте химический состав гидроксиапатита в костной ткани как основу минеральной фазы. 5. Выпишите нормы потребления кальция в зависимости от периодов детства, юности и зрелости. 6. Кристаллы гидроксиапатита: напишите их химический состав и роль в ткани кости и зуба. 7. Охарактеризуйте биологическую роль фтора и его влияние на состав ткани зуба. 8. Опишите роль гидролитических ферментов лизосом, участвующих в рассасывании костной ткани.
	Изучите регуляцию метаболизма костной ткани: остеогенеза, ремоделирования и минерализации.	1. Выпишите основные гормоны, оказывающие влияние на метаболизм кости: а), б), в), г), д) и т.д. 2. Рассмотрите главные механизмы влияния на остеогенез и обмен кальция паратгормона, остеокальцина и витамина Д. 3. Напишите структуру витамина Д, его гидроксилирование в печени и почках, опишите основные проявления недостаточности кальцитриола у детей (рахит). 4. Охарактеризуйте влияние на биогенез и резорбцию костной ткани андрогенов, эстрогенов, инсулина, соматотропина, глюкокортикоидов.
	Изучите изменения состава и метаболизма соединительной ткани при старении и патологии.	1. Охарактеризуйте изменения соединительной ткани при старении. 2. Какие заболевания получили название «мукополисахаридозы»? Приведите примеры мукополисахаридозов. 3. Продумайте, почему изменяется метаболизм соединительной ткани при цинге (скорбуте). 4. Охарактеризуйте изменения в соединительной ткани при диффузных заболеваниях соединительной ткани: ревматизме, ревматоидном артрите, дерматомиозите, системной красной волчанку, узелковом периартериите и др. 5. Охарактеризуйте изменения в ткани зуба при кариесе, флюорозе.

 

Примеры контроля исходного уровня знаний

Вид 1. Для каждого вопроса выберите правильный ответ

А) Для коллагена характерны последовательности аминокислот:

1. – Гли-Ала-Вал-

2. –Лиз-Арг-Про-

3. –Гли-Оксипро-Про-

4. –Оксипро-Глу-Асп-

Б) В образовании вторичной структуры коллагена принимают участие:

1) водородные связи;

2) сложноэфирные связи;

3) псевдопептидные связи;

4) дисульфидные связи.

Вид 2. Для каждого вопроса, пронумерованного цифрой, подберите соответствующий ответ, обозначенный буквенным индексом. Один и тот же ответ может быть использован несколько раз.

А)

1. Гормоны, тормозящие процесс А. Инсулин

минерализации кости Б. Паратгормон

2. Гормоны, стимулирующие В. Кальцитонин

минерализацию кости Г. Окситоцин

3. Гормоны, не влияющие на Д. Глюкагон

метаболизм костной ткани Е. Соматотропин

Ж. Глюкокортикоиды

Б)

А. Коллаген 1. Является самым большим протеогликаном

Б. Эластин 2. Первичная структура включает последова-

В. Фибронектин тельность Гли-х-у

Г. Агрекан 3. Состоит из 2-х полипептидных цепей, име-

Д. Гиалуроновая кислота ющих несколько доменов

Вид 3. Для каждого вопроса выберите сочетание правильных ответов.

А) Пластичность эластинов объясняется наличием в их структуре:

1. Углеводных компонентов

2. Многочисленных дисульфидных связей

3. Остатков гидрофобных аминокислот

4. Десмозина и изодесмозина

5. Многочисленных водородных связей.

 

Б) Остеонектин

1. Участвует в регуляции минерализации костной ткани;

2. Синтезируется и секретируется остеобластами

3. Содержит поперечные сшивки, образованные радикалами Лиз

4. Является белком

5. Содержит много остатков Глу и Асп

Вид 4. Для каждого вопроса определите: 1) верно или неверно каждое из приведенных утверждений; 2) если верны оба утверждения, имеется ли между ними причинная связь.

А) Фибриллы коллагена имеют высокую прочность, потому что между составляющими ее молекулами тропоколлагена образуются связи типа шиффовых оснований.

 

Б) Костная ткань является депо кальция, фосфата, фторида в организме, потому что представляет разновидность соединительной ткани.

Примеры ситуационных задач

Задача 1. При авитаминозе С у больных выявляется расшатывание и выпадение зубов, повышается ломкость капилляров. Чем объясняются указанные явления? Какие процессы нормализуются при лечении цинги?

Задача 2. При диффузных заболеваниях соединительной ткани (коллагенозах) выявляется повышенное выделение с мочой гликозаминогликанов и свободного оксипролина, в крови повышается активность гиалуронидазы. Чем объясняется повышенное выделение из организма с мочой глюкозаминогликанов и оксипролина при коллагенозах?

Подготовьте к предстоящему занятию протокол лабораторных работ: выпишите кратко принципы методов и техники их выполнения, показатели нормы, оставляя место для расчетов и выводов.

Самостоятельная работа студентов