Ваш город: Москва
Выбрать другой город

Роль гликозаминогликанов в репарации костной ткани

Протеогликаны - это сложные соединения полисахаридов с белком. Полисахариды, входящие в состав протеогликанов, представляют из себя линейные полимеры, построенные из разных дисахаридных субъединиц, образованных уроновыми кислотами (глюкуроновой, галактуроновой и идуроновой), N-ацетилгексозаминами (IM-ацетилглюкозамин, N-ацетил-галактозамин) и нейтральными сахаридами (галактозой, маннозой и ксилозой). Эти полисахаридные цепи называются гликозаминогликанами. По меньшей мере один из Сахаров в дисахариде имеет отрицательно заряженную карбоксильную или сульфатную группу (Стейси М., Баркер С,1965).

Зрелая костная ткань содержит в основном сульфатированные гликозаминогликаны (сГАГ), такие как хондроитин-4- и хондроитин-6-сульфаты, дерматан-сульфат и кератан-сульфат. Биосинтез протеогликанов в костной ткани осуществляется главным образом активироваными остеобластами и в незначительной степени зрелыми остеоцитами (Juliano R., Haskell S., 1993; Wendel M., Sommarin Y., 1998).

Функциональное значение сульфатированных гликозаминогликанов в соединительной ткани (СТ) велико и связано в первую очередь с формированием коллагеновых и эластиновых волокон. Сульфатированные гликозаминогликаны участвуют практически во всех процессах обмена соединительной ткани и могут оказывать модулирующее влияние на дифференцировку её клеточных элементов (Панасюк А.Ф., Ларионов Е.В., 2000). От их качественных и количественных характеристик в тканях, а также специфики взаимодействия с другими компонентами межклеточного матрикса, зависят многие показатели регенерации соединительной ткани. В последнее время эти положения находят подтверждение и для процессов репарации костной ткани (Pieper J.S., 2000).

И коллаген, и гликозаминогликаны взятые по отдельности обладают в основном лишь остеокондуктивными свойствами (Parsons J., 1988; Mehlisch D.R., 1989). При объединении этих соединений в комплекс, они уже способны оказывать определенный остеоиндуктивный эффект, хотя имеющиеся в литературе данные по этому вопросу достаточно противоречивы. И, наконец, если в данном комплексе будут присутствовать еще и сульфатированные гликозаминогликаны, то такая композиция должна иметь дополнительные остеоиндуктивные свойства.

За счет каких же механизмов это может происходить?

Известно, что в норме сульфатированные гликозаминогликаны практически отсутствуют в свободном виде. При патологических состояниях, когда матрикс подвергается разрушению, идет высвобождение сГАГ и они способны проявлять свои уникальные свойства. Именно в свободном состоянии сульфатированные гликозаминогликаны оказывают влияние на многие показатели обмена соединительной ткани. Как показано в экспериментальных и клинических исследованиях сГАГ снижают активность протеолитических ферментов, подавляют синергическое разрушительное действие на межклеточный матрикс этих ферментов и кислородных радикалов, блокируют синтез медиаторов воспаления за счет маскировки антигенных детерминант и отмены хемотаксиса, предотвращают апоптоз клеток, индуцированный повреждающими факторами, а также угнетают синтез липидов и с помощью этого механизма препятствуют процессам деградации ткани ( Панасюк А.Ф., Ларионов Е.В., 2000, Wendel M., Sommarin Y., 1998;).

Одновременно эти соединения способны принимать непосредственное участие в построении коллагеновых волокон и межклеточного матрикса в целом, стимулировать пролиферацию хондроцитов и других клеток соединительной ткани, повышать их биосинтетическую активность и улучшать сосудистую микроциркуляцию непосредственно в СТ. Кроме того, на ранних этапах повреждения они выступают как инициаторы создания в СТ временного матрикса. Этот феномен реально имеет очень важное значение потому, что позволяет приостановить как распад соединительной ткани, так и формирование грубого рубца. В дальнейшем именно последнее и обеспечивает более быстрое замещение рубцовой ткани на обычную, для данного органа соединительной ткани.

К сожалению, имеющаяся в литературе информация о роли этих соединений в обмене соединительной ткани, относится главным образом к хрящевой ткани. С другой стороны, описанные выше свойства этих соединений, скорее всего, универсальны для соединительной ткани в целом и поэтому нет серьезных оснований считать, что реализация свойств сульфатированных гликозаминогликанов в костной ткани будет иметь качественные отличия от других видов соединительной ткани. Действительно, роль сГАГ в регуляции остеогенеза должна быть очень значительна. Подтверждением этому служит ряд данных, имеющихся в литературе.

Так, по мнению А.Я. Фриденштейна, основным претендентом на роль индуктора эктопического остеогенеза в модельной системе является мукополисахарид (в современной терминологии протеогликан), секретируемый эпителием мочевого пузыря. К такому же заключению приходит и Г.И. Лаврищева, считая, что протеогликаны могут быть включены в контроль микроокружения над гемопоэзом и другими гистогенезами производных мезенхимы и костной ткани в частности. (Фриденштейн А.Я., Лалыкина К.С., 1973; Лаврищева Г.И., Оноприенко Г.А., 1996).

Следовательно, остеоиндуктивные свойства практически всех биокомпозиционных материалов обеспечиваются входящими в их состав либо клетками, либо биоактивными компонентами. Например, это могут быть клетки костного мозга, фибробласты, тромбоциты и/или морфогенетические белки, факторы роста, гормоны, а также другие биоактивные субстанции (Drivdahl R. H. et.al., 1982; Aspenberg P. et.al., 1991; Ripamonti U. et.al., 1992; Cook S.D. et.al., 1994; Brown R. et.al., 1997; Reddi A.H., 1998; Bruder S.,1998). В нативном костном матриксе свойство индукции костеобразования, как показал Urist М., принадлежит морфогенетическим белкам, способным направленно влиять на дифференцировку остеогенных клеток-предшественников мезенхимальной ткани (Urist М., 1965, 1983, 1989; Хэм А., Кормак Д., 1983).

Учитывая эти обстоятельства , и то, что восстановление костной ткани в организме реципиента должно происходить как за счет структуры и свойств трансплантата или имплантата, так и за счет активации собственных клеточных элементов организма и усиления регенерации ткани в целом, фирмой ООО "Конектбиофарм", был разработан ряд биокомпозиционных материалов на основе костного коллагена и костных сульфатированных гликозаминогликанов животных и человека. При этом, следуя стратегии и принципам современной тканевой инженерии, разработка этих материалов велась в соответствии с общими требованиями к такого рода продукции, которая должна иметь низкую антигенность и высокие показатели биосовместимости, а также быть безопасной и эффективной при воздействия на ткани мишени (Bruck S.D., Mueller E.P., 1989; Friess W., 1998; Vacanti C.A., Pins G., 1992).

Механизмы действия гликозаминогликанов:

1. Подавление синтеза липидов.

2. Подавление активности протеолитических ферментов.

3. Подавление синергического действия ферментов и кислородных радикалов.

4. Снижение биосинтеза медиаторов воспаления за счет маскирования вторичных антигенных детерминант и подавления хемотаксиса.

5. Подавление апоптоза.

6. Построение коллагеновых волокон.

7. Регуляция пролиферации клеток.

8. Регуляция биосинтеза компонентов межклеточного матрикса.

9. Улучшение процессов микроциркуляции.

10. Перестройки в структурах протеогликанов.

11. Регуляция хондро- и остеогенеза.

Статья предоставлена ООО "Конектбиофарм"

 

Регулярно читаете статьи по специальности? Подпишитесь на нашу рассылку.

No comments yet