Osteoartriit: kuidas on liigesekõhre paigutatud?

Tavaline liigesekõhre täidab kahte peamist ülesannet: rõhu imendumist deformatsioonil mehaanilise stressi ajal ja liigeste pindade sileduse tagamist, mis võimaldab liigestamisel liikumisel hõõrdumist minimeerida. Seda tagab lihase kõhre, mis koosneb rakuvälises maatriksisse (ECM) sukeldatud kondro-ioonist, ainulaadne struktuur.

Täiskasvanu normaalne liigesekõhre võib jagada mitmeks kihiks või tsooniks: pind või tangentsiaalne tsoon, üleminekuala, sügav või radiaalne tsoon ja kaltsifitseeritud tsoon. Pinna ja üleminekuvööndi vahelisel kihil ning eriti ülemineku- ja süvapiirkondade vahel ei ole selgeid piire. Unkaltsifitseerimata ja kaltsifitseerunud liigesekõhre vahelist seost nimetatakse "laineliseks piiriks" - see on joon, mis määratakse dekalihistunud kude värvimise teel. Kõhre kaltsifitseeritud tsoon on põlvede kogupikkuses suhteliselt püsiv osa (6-8%). Liigesoojalise kõhre kogupaksus, sealhulgas kaltsifitseeritud kõhre tsoon, varieerub sõltuvalt koormusest liitepinna kindlale alale ja liigese liigile. Katkendlik hüdrostaatiline rõhk subkonsondilises luus mängib olulist rolli kõhre normaalse struktuuri säilitamisel, luumurde aeglustades.

Kondrotsüüdid moodustavad umbes 2-3% kogu koe massist; pinna (tangentsiaalse) tsoonis asuvad nad mööda ja sügavas (radiaalses) tsoonis - risti kõhre pinnaga; üleminekupiirkonnas moodustavad kondrotsüüdid kogu maatriksi kaudu hajutatud 2-4-rakkude rühmad. Sõltuvalt liigeste kõhrepiirkonnast on kondrotsüütide asukoha tihedus varieeruv - suurim rakutihedus pinnatsoonis, madalaim kaltsifitseerituna. Lisaks on rakkude jaotumise tihedus varieeruv liigestest liigestesse, see on vastupidiselt proportsionaalne kõhre paksuse ja selle vastava saidi kogenud koormusega.

Kõige pinnaviisavalt asuvad kondrotsüüdid on kettakujulised ja moodustavad tangentsiaalses tsoonis mitu kihti rakke kitsa maatriksriba all; Selles tsoonis paiknevad sügavalt paiknevad rakud omavad rohkem ebaühtlaseid kontuure. Üleminekuvööndis on kondrotsüütidel sfääriline kuju, mõnikord ühendatakse need maatriksisse hajutatud väikeste rühmade hulka. Sügavanni kondrotsüüdid on valdavalt kujuga ellipsad, mis on rühmitatud radikaalselt paigutatud 2-6-rakkude ahelatesse. Kaltsifitseeritud tsoonis jagatakse need veelgi säästlikult; mõned neist on nekrootilised, kuigi enamus on elujõulised. Rakud on ümbritsetud uncalcified maatriksiga, rakkudevaheline ruum kaltsifitseeritakse.

Seega moodustab inimese liigesekõhre hüdreeritud ECM ja neisse süvistatud rakud, mis moodustavad 2-3% kogu koe kogusest. Kuna kõhre kudedel ei ole veres ja lümfis olevaid veresooni, toimub rakkudevaheline interaktsioon, toitainete kohaletoimetamine neile, ainevahetusproduktide eemaldamine, difusioon läbi ECM-i. Hoolimata asjaolust, et metaboolsed kondrotsüüdid on väga aktiivsed, ei jagune need tavaliselt täiskasvanud inimestele. Hondratsüüdid eksisteerivad hapnikuvabas keskkonnas, usuvad, et nende metabolism toimub peamiselt anaeroobselt.

Iga kondrotsüüti loetakse eraldi kõhre metabolismiks, mis on eraldatud naaberrakkudest, kuid vastutab VKM elementide tootmise eest antud raku vahetus läheduses ja säilitab selle koostise.

VCR paisata kolmest osast, millest igaühel on unikaalne morfoloogilised struktuuri ja spetsiifilist biokeemilist koostist. VCR vahetult külgnevad kbazalnoy kondrotsüütkoostisosadele membraani, mida nimetatakse peritsellulaarse, ililakunarnym, maatriks. Seda iseloomustab kõrge seotud rakkude interaktsiooni hüaluroonhape proteoglükaani agregaatide CD44-tüüpi retseptoritega ja suhteline vähesus korraldatud kollageeniifbrillide. Otsekokkupuutes peritsellulaarse maatriksi territoriaalset või kapsulaarset, sideainega, mis koosneb võrgu lõikuvate fibrillaarne kollageenid, mis isoleerib üksikute rakkude või (mõnikord) rakkude rühma moodustav hondron ning ei anna tõenäoliselt erilise mehaanilise rakutoest. Kontakteeruda kondrotsüütkoostisosadele maatriks kapsulaarset saavutatakse arvukalt tsütoplasmajätkeid rikas mikrofilamentide ja kindlate maatriksi molekulide, näiteks CD44-ankorin ja podobnye retseptoreid. Suurim ja eemalolev basaalmembraani ECM eraldati kondrotsüütkoostisosadele - territooriumidevahelisi maatriksit, mis sisaldab kõige rohkem kollageeniifbrillide ja proteoglükaanidele.

ECM jagunemine osakondadeks on täiskasvanu liigesekõhjust selgemalt piiritletud kui mittearenenud liigesekõhv. Iga osakonna suhteline suurus erineb mitte ainult erinevate liigeste, vaid isegi sama kõhre vahel. Iga kondrotsüüt tekitab selle ümbritseva maatriksi. Esitatud uuringud küps kondrotsüüdist kõhre läbi aktiivse metaboolse kontrolli oma peritsellulaarse ja territooriumiga maatriksid on vähem aktiivsed kontrolli territooriumidevahelisi maatriksi, mis võib olla ainevahetuslikult "inertne".

Nagu varem mainitud, koosneb liigesekõhre peamiselt suurest VKM-ist, mida sünteesitakse ja reguleeritakse kondrotsüütide poolt. Kudede makromolekulid ja nende kontsentratsioon muutuvad elu jooksul vastavalt muutuvatele funktsionaalsetele vajadustele. Siiski jääb ebaselgeks: rakud sünteesivad kogu maatriksit üheaegselt või teatud faasides vastavalt füsioloogilistele vajadustele. Makromolekulide kontsentratsiooni, ainevahetuse tasakaal nendevahelist määratleda suhtlust ja biokeemilisi omadusi ja seega funktsiooni liigesekõhre lähemal ühine. Põhikomponent VCR täiskasvanud liigesekõhre on vesi (65-70% kogumassist), mis on kindlalt ühendatud seal abil spetsiaalse füüsikalisi omadusi makromolekulide kõhrekoe sisaldab kollageenid, proteoglükaanid ja mitte-kollageenkoliit glükoproteiinid.

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

Kõhre biokeemiline koostis

Kollageenikiud koosnevad kollageeni fibrillaarsete valkude molekulidest. Imetajatest moodustab kollageeni osakaal keha neljandiku kõigist valkudest. Kollageen moodustab fibrillaarsed elemendid (kollageeni fibrillid), mis koosnevad struktuuriüksustest, mida nimetatakse tropokollageniks. Tropokollageeni molekulil on kolm ahelat, mis moodustavad kolmekordse heeliksi. Selline struktuur tropocollagen molekuli, samuti struktuuri kollageeni kiududest, kui need molekulid paralleelselt paigutatud pikisuunas konstantse nihkega ligikaudu 1/4 pikkusest ja tagada kõrge elastsuse ja tugevuse kudedes, kus nad asuvad. Praegu on tuntud 10 geneetiliselt erinevat tüüpi kollageeni, mis erinevad a-ahelate keemilisest struktuurist ja / või nende kogumisest molekulis. Kõige uuritud esimesed neli kollageeni tüüpi on võimelised moodustama kuni 10 molekulaarset isovormi.

Kollageeni fibrillid on osa enamuse sidekoe, sh kõhrkoe rakusisese ruumi osa. Lahustumatu kolmemõõtmelise võrgu ulatuses on kokkutõmbuvatest kollageenfibriilist "keerdunud" muud lahustumatud komponendid nagu proteoglükaanid, glükoproteiinid ja koespetsiifilised valgud; mõnikord on nad kovalentselt seotud kollageeni elementidega.

Fibrillides organiseeritud kollageeni molekulid moodustavad umbes 50% kõhre orgaanilisest kuivjäägist (10-20% looduslikust kõhrast). Täiskasvanud kõhred moodustavad ligikaudu 90% kollageenidest II tüüpi kollageenid, mis esinevad ainult teatavates kudedes (nt klaaskeha, embrüonaalne seljaaju). II tüüpi kollageen tähistab kollageeni molekulide esimest klassi (moodustavad fibrillid). Lisaks sellele leitakse ka inimese kollageeni IX, XI tüüpi ja väikest arvu VI tüüpi küpset liigesekõhjust. IX-tüüpi kollageenikiudude suhteline kogus kollageeni fibrillides väheneb loote kõhrlt 15% -lt pulli küpsetest kõhredest umbes 1% -ni.

I tüüpi kollageeni molekulid koosnevad kolmest identse polüpeptiidi a, (II) ahelatest, mis on sünteesitud ja sekreteeritud prekolageeni prekursori kujul. Kui valmis kollageeni molekulid vabanevad ekstratsellulaarsesse ruumi, moodustuvad nad fibrillid. II tüüpi küpse lihase kõhre kollageeni kollageen moodustab fibrillaraaradade, kus rohkem "paksu" molekule asub sügavates kihtides koes ja rohkem "õhuke" - horisontaalselt pinna kihtides.

II tüübi procollagen geenis leiti tsüsteiinirikas N-terminaalse propeptiidi kodeeriv ekson. Seda eksonit ei väljenda küpse kõhre, vaid arengu varases staadiumis (prehondrogenesis). Selle eksoni olemasolu tõttu on prokollageeni II tüüpi molekul (tüüp II A) pikem kui II tüüpi kollageen. Tõenäoliselt inhibeerib seda tüüpi prokollageeni ekspressioon liigesekõhjust ECM-i elementide akumuleerumist. See võib mängida rolli kõhre patoloogias (nt ebapiisav reparatiivne vastus, osteofüte moodustamine jne).

II tüüpi kollageeni fibrillide võrgustik pakub tõmbetugevuse funktsiooni ja on vajalik koe mahu ja kuju säilitamiseks. Seda funktsiooni suurendavad kovalentsed ja ristsiduvad kollageeni molekulid. VCR ensüümi lüsüüloksüdaasi vormid hüdroksülüsiin aldehüüdi, mis seejärel muundatakse multivalentse amino-hüdroksülüsiin püridinoliin moodustav ristsidemed Ahelatevaheliste. Ühelt poolt tõuseb selle aminohappe kontsentratsioon vanusega, kuid küpsena kõhred ei muutu praktiliselt. Teisest küljest moodustub liigesekõhvuses eri tüüpi ristsidestuste suurenemine koos vanusega, mis on moodustunud ilma ensüümide osalemiseta.

Umbes 10% kollageeni kõhrekoe üldkogusest on nn väiksemad kollageenid, mis paljudel juhtudel määravad selle koe ainulaadse funktsiooni. Tüüpi kollageeni IX kuulub III klassi molekulide korotkospiralnyh ja ainulaadne rühma FACIT kollageeni (fibrilli-Associated kollageeni katkestustega Triple -helices - fibrilli seotud kollageeni katkestustega kolmikheeliks). See koosneb kolmest geneetiliselt erinevast ahelast. Üks neist - _2- ahelaline - on glükosüülitud samaaegselt kondroitiinsulfaadiga, mis muudab selle molekuli proteoglükaaniks üheaegselt. IX tüüpi kollageeni spiraali ja II tüüpi kollageeni segmentide vahel tuvastatakse nii küpsed kui ka ebaküpsed hüdroksüpüridiini ristsidemed. Kollageen IX võib samuti toimida külgnevate kollageeni fibrillide vahelisel molekulidevahelisel interfibrillikul "ühendusel" (või sillal). IX kollageeni molekulid moodustavad ristsidemed omavahel mis suurendab mehaanilist stabiilsust kolmemõõtmelise fibrillaarne võrgu- ja kaitseb seda ensüümide toime. Nad pakuvad ka vastupidavust deformatsioonile, piirates proteoglükaanide turset võrgustikus. Samuti anioonsed CS-ahela IX kollageenimolekuli sisaldab katioonne domeeni teavitades fibrilli suure laengu ja tendents suheldes teiste maatriksi makromolekule.

Kollageeni XI tüüp on ainult 2-3% kollageenide kogumassist. See kuulub kollageenide esimese klassi (moodustavad fibrillid) ja koosneb kolmest erinevast ahelast. Koos II ja IX tüüpi kollageeni tüüp X-kollageen moodustab liigesekõhre heterotsüütide fibrillid. Kollageeni XI tüüpi molekulid leiavad II tüüpi kollageeni fibrillide abil immunoelektromikroskoopia abil. Võib-olla nad korraldavad kollageenitüüpi II molekule, kontrollivad fibrillide külgsuunalist kasvu ja määravad heterotüpilise kollageeni fibrilli läbimõõdu. Lisaks on ristjoonte moodustamisel kaasatud kollageen XI, kuid isegi küpses kõhris jäävad põiksuunalised sidemed mittevastavate kahevalentsete ketoamiinide kujul.

Liigesiseses kõhris leiti väike kogus VI tüüpi kollageeni, mis oli lühifunktsiooniliste molekulide III klassi teine esindaja. VI tüüpi kollageen moodustab erinevad mikrofiibrillid ja võib-olla kontsentreeritakse kondrooni kapslikmaatriksisse.

Proteoglükaanid on valgud, millega kovalentselt kinnitatakse vähemalt üks glükosaminoglükaani ahel. Proteoglükaanid kuuluvad ühte keerukamaid bioloogilisi makromolekule. Kõige ulatuslikumad proteoglükaanid esinevad kõhre VKM-is. Kollageeni fibrillide võrgustiku sissetungijad, hüdrofiilsed proteoglükaanid täidavad oma peamist ülesannet - nad teavitavad kõhre pöördumatult deformeerumise võimest. Usutakse, et proteoglükaanid teostavad mitmeid muid funktsioone, mille olemus pole täielikult selge.

Aggrekaan on liigesekõhre peamine proteoglükaan: see moodustab umbes 90% proteoglükaanide kogumassist koes. Selle 230 kD tuumvalk on glükosüleeritud mitme kovalentselt seotud glükoosaminoglükaani ahela, samuti N-terminaalse ja C-terminaalse oligosahhariidiga.

Glükoosaminoglükaan ahela liigesekõhre, mis moodustavad ligikaudu 90% kogumassist makromolekulid - kerataansulfaati (esindab järjestus sulfaatderivaatidena disahhariidi N-atsetilglyukozamingalaktoza mitu -sulfaaditud portsjoniks ja muud monosahhariidijäägist nagu siaalhappe) ja kondroitiinsulfaat (esindab järjestusega disahhariidiga N-atsetüülgalaktoosamiini glükuroonhappe sulfaatestri iga ühendatud neljanda või kuuenda süsiniku aatom N-atsetilg laktosamiini).

Täitematerjali tuum sisaldab kolme kerakujulist (G1, G2, G3) h kaks interglobulaarset (E1 ja E2) domeeni. N-terminaalne piirkond sisaldab G ja G2 domeene, mis on eraldatud E1 segmendiga pikkusega 21 nm. C3-domeeni asub C-otsas eraldatakse G ₂ pikem (umbes 260 nm) E2 segment, mis kannab üle 100 kondroitiinsulfaat ahelaid umbes 15-25 kerataansulfaati kettide ja O-seotud oligosahhariidid. N-seotud oligosahhariidid leidub peamiselt lähemal G1- ja C2 domeene ja E1-segment, samuti paigale G ₃ -regiona. Glükosamiinglükaanid jagunevad kahte piirkonda: kõige pikendada (nn piirkonna rikas kondroitiinsulfaat) ahel sisaldab kondroitiinsulfaat ja umbes 50% kerataansulfaati ahelaid. Piirkond rikas kerataansulfaadid, lokaliseeritud E ₂ -segmente lähedal G1-domeeni eelneb piirkonna rikas kondroitiini sulfaadid. Aggrecan® molekulid sisaldada ka fosfaatestritele, lokaliseeritud peamiselt ksfiloosil jäägid, mis kondroitiinsulfaat ahelate kinnitunud tuumavalgu; need on leitud ka südameliigendi seriinijääkide kohta.

C-terminali segment C ₃ domeenid vysokogomologichen lektiiniks kusjuures proteoglükaani molekule saab salvestatud ECM sidumise kaudu teatud süsivesiniku struktuure.

Hiljutised uuringud on leidnud ekson kodeerib EGF-sarnase (epidermaalse kasvufaktori), sub-domeeni piires G ₃. EGF-i vastaste polüklonaalsete antikehade kasutamisel lokaliseeriti EGF-sarnast epitoopi 68 kD peptiidis inimese liigesekõhre agregaadis. Selle funktsioonid vajavad aga selgitust. See alamdomeen leiab ka lümfotsüütide migratsiooni kontrollivate adhesioonimolekulide struktuuri. Ainult umbes üks kolmandik agrekaani molekulid eraldati inimese küpse liigesekõhre sisaldada puutumata C ₃ domeenid; ilmselt on see tingitud asjaolust, et ECM-is võib agrekan-molekule vähendada ensüümi teel. Jagatud fragmentide edasine saatus ja funktsioon ei ole teada.

Peamised funktsionaalsed segment on agrekaani molekuli glikozaminoglikannesuschy E ₂ -segment. Kereta-sulfaatide rikas ala sisaldab aminohappeid proliini, seriini ja treoniini. Enamik seriin ja treoniinijääkide O-glükosüleeritud N-atsetilgalaktozaminovymi jääkide nad vallandavad sünteesi teatud oligosahhariidid, mis on sängitatud kerataansulfaati ketid, see pikendab neid. Ülejäänud E ₂ -segmenta sisaldab üle 100 järjestused seriin-glütsiin, milles seeria pakub ksilozilnym kinnituskohta jääkide alguses kondroitiinsulfaat ahelaid. Tüüpiliselt ja kondroitiin-6-kohal ja kondroitiin-4-sulfaat esineda ka samaaegselt Samasse proteoglükaani molekulide suhe varieerub sõltuvalt lokaliseerimine kõhre ja isiku eale.

Agressiini molekulide struktuur isiku liigesekõhre maatriksis muudab küpsemise ja vananemise protsessis mitmeid muutusi. Vananemisest tingitud muutused hõlmavad hüdrodünaamilise suuruse vähenemist kondroitiinsulfaatide keskmise ahela pikkuse muutuste, keratansulfaat-ahelate arvu ja pikkuse suurenemise tõttu. Mitu agregaani molekuli muutust läbivad ka proteolüütiliste ensüümide (nt agrekanaasi ja stromelüsiini) toime südamikuvalgusele. See viib agrekaani molekulide südameliigi keskmise pikkuse järkjärgulisse vähenemiseni.

Agregani molekulid sünteesivad kondrotsüüdid ja sekreteeritakse ECM-s, kus nad moodustavad agregaate, mis on stabiliseeritud siduvate valkude molekulidega. See agregatsioon sisaldab väga spetsiifilisi mittekovalentseid ja koostööl põhinevaid koostoimeid glükuroonhappe filamendi ja peaaegu 200 agrekaanide ja seonduvate valkude molekulide vahel. Glükuroonhappe - rakuväline sulfaatimata Glükoosaminoglükaan lineaarne suure molekulmassiga koosneb arvukatest järjestikku seotud molekulide atsetilglyu-N-kozamina ja glükuroonhappe. Agreka G1 domääni sidestatud aasad pöörduvad vastastikku viie järjestikku paigutatud hüaluroonhappe disahhariidiga. Siduv valk, mis sisaldab sarnaseid (kõrge homoloogse) paaritud silmuseid, interakteerub C1 domeeniga ja hüaluroonhappe molekuliga ning stabiliseerib agregaadi struktuuri. C1-domeen-hüaluroonhappe siduv valkkompleks moodustab väga stabiilse interaktsiooni, mis kaitseb proteolüütiliste ensüümide toimest G1 domeeni ja siduvat valku. Identifitseeriti kaks 40-50 kD molekulmassiga seonduva valgu molekuli; nad erinevad üksteisest glükosüülimise tasemest. Hyaluronic acid-aggrekaan adhesioonikohas on olemas ainult üks seonduva valgu molekul. Seonduva valgu kolmas, väiksem molekul moodustub proteolüütilise lõhustamise teel suuremate proteiinide poolt.

Umbes 200 molekuli agrekaani võib siduda ühe hüaluroonhappe molekuliga, et moodustada agregaat pikkusega 8 um. Rakuga seotud koosnev maatriks peritsellulaarse ja territooriumiga vaheseinad agregaatide säilitavad oma suhteid rakkude seondumise (via niidi hüaluroonhape) koos SD44-tüüpi retseptoritega rakumembraanil.

Täitematerjalide moodustamine ECMis on keerukas protsess. Äsja sünteesitud agrekaani molekulid ei avalda kohe hüaluroonhappega seostumise võime. See võib olla regulatiivne mehhanism, mis võimaldab äsja sünteesitud molekulidel jõuda maatriksi territoriaalsele tsoonile, enne kui see on suurte agregaatidega immobiliseeritud. Hiljuti sünteesitud agrekaani molekulide ja siduvate valkude arv, mis suudavad agregaate moodustada hüaluroonhappega suhtlemisel, väheneb oluliselt vanusega. Lisaks vanusele on inimese kõhrele eraldatud täitematerjalide suurus oluliselt vähenenud. See on osaliselt tingitud hüaluroonhappe ja agrekkaani molekulide molekulide keskmise pikkuse vähenemisest.

Liigesiseses kõhruses on kahte tüüpi agregaate. Esimese tüübi täitematerjalide keskmine suurus on 60 S, teise tüüpi (kiiresti sadestades "superagregaadid") agregaadid on 120 S. Viimast iseloomustab seonduva valgu molekulide arvukus. Nende superegregaatide olemasolu võib mängida olulist rolli koe toimel; koe taastamisel pärast lihase kõhre keskmise kihi jäseme liikumise tuvastamist leitakse nende kõrgemaid kontsentratsioone osteoartriidi poolt mõjutatud liigeses haiguse varajastes staadiumides, mille mõõtmed on oluliselt vähendatud.

Lisaks agrekaanile sisaldab liigesekõhre mitmeid väiksemaid proteoglükaane. Biglikani ja dekiniini dermataanisulfaatide kandvaid molekule molekulmass on vastavalt umbes 100 ja 70 kD; nende tuumvalgu mass on umbes 30 kD.

Inimese liigesekõhrega sisaldab biglükaani molekul kaks dermataanisulfaadi ahelat, samas kui tavalisem dekünin on ainult üks. Need molekulid moodustavad ainult väikese osa proteoglükaanidest liigesekõhes, kuigi nende kogus võib olla nii suur kui koondatud proteoglükaanid. Väikesed proteoglükaanidele suhtlema teiste makromolekulide ECM, sealhulgas kollageeniifbrillide, fibronektiini, kasvufaktorid ja teised. Jadekoriin algselt lokaliseeritud pinnal kollageeniifbrillide ning pärsib kollageeni fibirllogeneesi. Põhiline valk on kindlalt säilinud fibronektiini rakkude sidumisdomeeniga, seeläbi tõenäoliselt takistades selle sidumist rakupinna retseptoritega (integriinidega). Tulenevalt asjaolust, et nii jadekoriin ja biglükaani seonduvad fibronektiini ja pidurdada raku adhesiooni ja migratsiooni, samuti trombide teket nad suudavad pärssida koeparandus protsesse.

Liigese kõhre fibromoduliin on proteoglükaan, mille molekulmass on 50-65 kD, mis on seotud kollageeni fibrillidega. Selle südameliigend, mis on homogeenne kaunistuse ja bigakana südameliigenditele, sisaldab suures koguses türosiinsulfaadi jääke. See fibromoduliini glükosüülitud vorm (varem 59 kD maatriksvalk) võib osaleda kollageeni fibrillide struktuuri moodustumise ja säilitamise reguleerimises. Fibromoduliin ja dekoniin paiknevad kollageeni fibrillide pinnal. Seega, nagu eelnevalt mainitud, peaks fibrilli läbimõõdu suurenemisele eelnema nende proteoglükaanide (ja ka kollageeni tüüpi IX molekulide) selektiivne eemaldamine.

Loomkõhmus sisaldab VKM-is mitut valku, mis ei kuulu proteoglükaanide ega kollageenide hulka. Nad suhtuvad teiste makromolekulidega, moodustades võrgu, kus on enamus VKM-i molekule.

Anchorin, 34 kD massiga valk, lokaliseeritakse kondrotsüütide pinnal ja rakumembraanis, vahendab rakkude ja maatriksi vahelist interaktsiooni. Tänu oma suurele afiinsusele II tüüpi kollageeni korral võib see toimida mehhoreentseptorina, mis edastab signaali muutunud rõhu kohta kondrotsüüdi fibrillile.

Fibronektiin on enamiku kõhrkoe koostisosa, mis veidi erineb vereplasma fibronektiinist. On soovitatav, et fibronektiin soodustab maatriksi integreerimist, interakteerudes rakumembraanide ja teiste maatriksi koostisosadega nagu II tüüpi kollageen ja trombospondiin. Fibronektiini fragmendid mõjutavad negatiivselt kondrotsüütide ainevahetust - inhibeerivad agrekaani sünteesi, stimuleerivad kataboolseid protsesse. Osteoartroosi põdevate patsientide liigesevedelikus leiti fibronektiini fragmentide suur kontsentratsioon, mistõttu nad võivad osaleda haiguse patogeneesis hilisemates staadiumides. Võimalik, et ka teiste mandriküli molekulide fragmendid, mis seostuvad kondrotsüütide retseptoritega, on samuti samad.

Kõhre oligomeersete maatriksi valk (OMPC), mis kuulub trombospondiini superperekonda, on pentameer, millel on viis identset subühikut, mille molekulmass on umbes 83 kD. Neid leidub suurtes kogustes liigesekõhre, eriti kasvavas koes prolifereeruvate rakkude kihis. Seetõttu võib OMPCH osaleda rakkude kasvu reguleerimises. Kui palju madalam kontsentratsioon, leitakse nad küpsest liigesekõhjust ECM-is. Matrix-valke nimetatakse ka:

• põhiline maatriksvalk (36 kD), millel on suur afiinsus kondrotsüütide vastu, võib vahendada rakkude interaktsiooni ECM-is, näiteks koe remodelleerimise ajal;
• GP-39 (39 kD) ekspresseeritakse liigesekõhre pinnakihi ja sünoviaalmembraanis (selle funktsioonid ei ole teada);
• 21 kD valk sünteesitakse hüpertroofiliste kondrotsüütidega, suhtleb X-tüüpi kollageeniga, võib funktsioneerida lainepiirkonna tsoonis.

Lisaks on selge, et kondrotsüüdid ekspresseerivad väikeste mitteagregeeritud proteoglükaanide glükosüülimata vorme kõhre arengu teatud etappides ja patoloogilistes tingimustes, kuid nende spetsiifilist funktsiooni uuritakse praegu.

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

Liigese kõhre funktsionaalsed omadused

Agregaki molekulid võimaldavad liigesekõhre pöörduvat deformatsiooni. Nad demonstreerivad spetsiifilisi vastasmõjusid ekstratsellulaarses ruumis ja kahtlemata mängivad olulist rolli ECM-i organisatsiooni, struktuuri ja funktsiooni osas. Kõhrekoe agrekatsiini molekulide kontsentratsioon on 100 mg / ml. Kõhre kestad Aggregani molekulid surutakse kokku 20% ulatuses, mida nad lahuses hõivavad. Kollageeni fibrillide moodustatav kolmemõõtmeline võrgustik informeerib selle iseloomuliku kuju kudet ja takistab proteoglükaanide hulga suurenemist. Kollageenivõrgu sees on immobiliseeritud proteoglükaanidel suur negatiivne elektrivarustus (sisaldab suures koguses anioonseid rühmi), mis võimaldab interakteeruda interstitsiaalse vedeliku mobiilsete katioonefraktsioonidega. Veega suhtlemisel tagavad proteoglükaanid niinimetatud paisumisrõhu, mida kollageeni võrk neutraliseerib.

Vesi on ECMis väga oluline. Vesi määrab koe mahu; mis on seotud proteoglükaanidega, see tagab survetugevuse. Lisaks sellele tagab vesi molekulide transport ja difusioon ECMis. Kõrge tihedusega negatiivne laeng suurtes proteoglükaanides, mis fikseeritakse koes, loob "välistatud mahu efekti". Proteoglükaanide kontsentreeritud kontsentratsioonilahuse pooride suurus on nii väike, et suurte gloobulaarsete valkude levik koes on rangelt piiratud. VKM tõrjub väikeseid negatiivselt laetud (nt kloriidioonid) ja suuri (nagu albumiini ja immunoglobuliini) valke. Rakkude suurus kollageeni fibrillide ja proteoglükaanide tihedas võrgustikus on võrreldav ainult teatud anorgaaniliste molekulide (näiteks naatriumi ja kaaliumi, kuid mitte kaltsiumi) mõõtmetega.

VKM-s on kollageeni fibrillides mõni kogus vett. Kõhre füüsikalis-keemilised ja biomehaanilised omadused määravad ekstrafibrillaarset ruumi. Fibberaarruumides sisalduv veesisaldus sõltub proteoglükaanide kontsentratsioonist ekstrafibberaalses ruumis ja suureneb viimaste kontsentratsiooni vähenemisega.

Proteoglükaanide fikseeritud negatiivne laeng määrab rakuvälise keskmise ioonikompositsiooni, mis sisaldab suures kontsentratsioonis vabasid katioone ja madala kontsentratsiooniga vaba anioone. Kuna agrekaani molekulide kontsentratsioon tõuseb pinnast kõhre sügavale tsoonile, muutub koe iooniline keskkond. Anorgaaniliste ioonide kontsentratsioon ECM-s annab kõrge osmootse rõhu.

Kõhre materjali omadused sõltuvad kollageeni fibrillide, proteoglükaanide ja koe vedelfaasi koostoost. Struktuuri- ja koostisele tingitud muutused ebakõla sünteetilised ja kataboolse protsesse ning lagunemise makromolekulide füüsilisest vigastusest, oluliselt mõjutada materjali omadused kõhre ja muuda oma ülesannet. Kuna kontsentratsiooni ja levitamise makro-molekulaarsete korralduse proteoglükaanidele ja kollageenid olenevad sügavus kõhre tsoonis varieerida biomehhaanilistele iga tsooni. Näiteks pindala tema kõrges kontsentratsioonis kollageeniifbrillide paigutatud tangentsiaalselt suhtes madalas kontsentratsioonis proteoglükaanidele on kõige väljendunud neutraliseerida venivusomadused jaotavad koormuse ühtlaselt kogu koe pinnale. Ülemineku- ja sügavates tsoonides annab proteoglükaanide kõrge kontsentratsioon kandevõime ülekandmiseks koeomadused. Tasandil "lainelist joont" kõhrkoed omadused varieeruvad järsult elastseks nekaltsifitsirovannoy tsoonist kõvad mineraliseerunud kõhre. "Lainejoonel" on koe tugevus kollageenivõrgus. Kõhrefibriidid ei ületa kõhrede osi; ühendis osteokondraalsete koe tugevuse tagab spetsiaalse kontuurid Piir tsoonide nekaltsifitsirovannogo ja lubjastunud kõhre vormis sõrmesarnane outgrowths ebaregulaarne, mis "sulgeb" kaks kihti ja takistab nende eraldamine. Lubjastunud kõhre on väiksema tihedusega subkondraalse luu, mistõttu täidab ülesannet vahekiht, mis pehmendab survekoormusega aasta kõhre ja kõhrealune luu kannab seda.

Koormuse ajal tekib kolme jõu keeruline jaotus - tõmbamine, lõikamine ja tihendamine. Liigese maatriks deformeerub vee (ja ka rakkude ainevahetusproduktide) väljasaatmise tõttu koormustasust, suurendab ioonide kontsentratsioon interstitsiaalses vedelikus. Vee liikumine sõltub otseselt rakendatud koormuse kestusest ja tugevusest ning seda viib proteoglükaanide negatiivne laeng. In proteoglycans aega koe deformatsiooni tihedamalt surutud üksteise vastu, seega suurendades tõhusalt negatiivse laengu tiheduse ja molekulidevaheliste eemaletõukav negatiivse laengu jõud omakorda suurendab vastupanuvõimet veelgi deformatsioon kangast. Lõppkokkuvõttes deformatsiooni saavutanud tasakaalu, mille korral väline jõud on tasakaalustatud sisemise koormustakistus jõude - turse rõhul (interaktsioon ioonid proteoglükaanidele) mehaanilise koormusega (interaktsiooni proteoglükaanidele ja kollageenid). Kui koormus elimineeritakse, omandab kõhrekoe oma esialgse kuju, imendades koos toitainetega vett. Esialgne (eelnevalt koormatud) koe vorm saavutatakse, kui proteoglükaanide turse rõhk on tasakaalustatud kollageenivõrgu resistentsuse levimisega.

Biomehaanilised omadused liigesekõhre põhinevad strukturaalset terviklikkust kangast - kollageeniga proteoglükaani kompositsiooni tahke faasi ja vee ioonide temas lahustunud kui vedelas faasis. Koorest väljas on liigesekõhre hüdrostaatiline rõhk ligikaudu 1-2 atm. See hüdrostaatiline rõhk võib in vivo tõsta kuni 100-200 atm. Millisekundites seismise ajal ja kuni 40-50 meetrit kõndimise ajal. Uuringud in vitro on näidanud, et hüdrostaatilise rõhu 50-150 atm (füsioloogilised) lühikeseks ajaks viib mõõdukas kasv kõhre anabolismi 2 tundi - viib vedelikku kaotamata kõhre, kuid ei põhjusta mingeid muid muutusi. Küsimus jääb sellest, kui kiiresti kondrotsüüdid sellisele koormusele reageerivad in vivo.

Hüdratatsiooni indutseeritud vähenemine koos proteoglükaanide kontsentratsiooni edasise suurenemisega viib positiivselt laetud ioonide, nagu H ⁺ ja Na ^+, ligimeelitamiseni . See põhjustab ECM-i kogu ioonikompositsiooni ja pH muutust ja kondrotsüüte. Pikendatud koormus põhjustab pH vähenemist ja samaaegselt ka proteoglükaanide sünteesi langust kondrotsüütide poolt. Võib-olla on rakuvälise ioonkeskkonna mõju sünteesiprotsessidele osaliselt seotud ka selle mõjuga ECM-i koostisele. Hiljuti sünteesitud agrekaani molekulid nõrgalt happelises keskkonnas hiljem kui normaalsetes tingimustes valmivad agregeeritud kujul. On tõenäoline, et kondrotsüütide (näiteks koormuse ajal) pH-taseme langus võimaldab veelgi enam uuesti sünteesitud agrekaani molekule jõuda interterritoriaalsele maatriksile.

Kui koormus elimineeritakse, jõuab vesi sünoviaalsest õõnsusest, kandes koos rakkude toitainetega. Kõhre haigustunnused osteoartriit, proteoglükaani kontsentratsiooni alandatakse seetõttu laadimise ajal vett liigub mitte ainult vertikaalselt sünoviaalõõs, vaid ka teistes suundades, vähendades seeläbi võimsus kondrotsüüdist.

Lahastamis- või väike koormus viib oluliselt väheneb sünteesiprotsessid kõhre proteoglükaani sisu ning kuigi suurenemise dünaamilise koormuse viib läbi mõõduka tõusu proteoglükaani sünteesi ja sisu .. Intensiivne treening (20km päevas 15 nädalat) koertele põhjustas muutuse sisu proteoglükaanidele eriti nende kontsentratsiooni järsk vähenemine pinnavormides. Kõhre on pöörduvalt pehmenenud ja subkondraalse kondiga ümber kujundatud. Suur staatiline koormus aga põhjustas kõhrekahjustusi ja järgnevat degeneratsiooni. Lisaks põhjustab Aggrecan ECM kaotus osteoartroosile iseloomulikke ebanormaalseid muutusi. Agrekaani kadumine toob kaasa veetase tõmbamise ja järelejäänud väikese koguse proteoglükaanide turse. Selle agregatsiooni lahustumine aitab vähendada kohaliku fikseeritud laengu tihedust ja lõpuks muudab osmolaarsust.