Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

ня і окисне фосфорилування забезпечують ресинтез АТФ.

При помірному фізичному навантаженні ос-

новним шляхом ресинтезу АТФ також є тканинне дихання. Однак при цьому, на додаток до жирних кислот і кетонових тіл, м’язи використовують ще й такий енергетичний матеріал, як глюкозу крові, тобто енергозабезпечення відбувається не тільки за рахунок тканинного дихання, але й гліколізу (окиснюється глюкоза).

При короткочасному інтенсивному м’язовому навантаженні витрата АТФ настільки значна, що швидкість доставки субстратів і кисню кров’ю виявляється недостатньою. У цих умовах спочатку ресинтез АТФ забезпечується креатинкіназною реакцією, і лише приблизно через 20 с максимально інтенсивної роботи починається посилення анаеробного гліколізу, інтенсивність якого досягає максимуму через 40–60 с. В анаеробному гліколізі витрачається глікоген самих м’язів, який розщеплюється до лактату; при цьому на одну молекулу глюкози утворюються дві молекули АТФ. Кількість роботи, що може забезпечити глікоген, залежить від його запасів, а швидкість енергопродукції — від активності гліколітичних ферментів. Найбільшу роль у регуляції швидкості гліколізу відіграє фермент, що запускає весь цей процес, — м’язова глікогенфосфорилаза. Непряма активація фосфорилази відбувається під впливом ендокринних і нервових сигналів. Гормони (переважно адреналін) активують пов’язану з мембраною аденілатциклазу, що запускає регуляторний каскад. Нервовий механізм активації глікогенфосфорилази по- в’язаний з деполяризацією мембрани і виходом Са2+ із саркоплазматичного ретикулума. Іони Са2+ зв’язуються кальмодуліном — однією з субодиниць неактивної кінази фосфорилази b. Зв’я- зування Са2+ кальмодуліном приводить до значного (приблизно в 10 разів) підвищення активності кінази фосфорилази b у результаті збільшення спорідненості до субстрату. Це сприяє АТФ-залежному фосфорилуванню неактивної кінази фосфорилази b і її активації. Активна (фосфорилована) кіназа фосфорилази спричинює полімеризацію фосфорилази b з утворенням фосфорилази а. За даними деяких авторів, при максимально напруженому анаеробному гліколізі, коли він підсилюється в 2000 разів, у скелетних м’язах людини швидкість анаеробного ресинтезу АТФ істотно перевершує його утворення в процесі окисного фосфорилування. Тому навіть на рівні виснаження працездатності вміст АТФ не знижується нижче 60–70 % від «норми», тоді як концентрація креатинфосфату може досягати значень, близьких до нуля. Оскільки в скелетних м’язах немає глюкозо-6-фосфатази, м’язовий глікоген призначений тільки для продукування енергії гліколітичним шляхом. Однак запаси глікогену в м’язах невеликі, тому існує верхня межа тієї кількості енергії, що виробляється під час гліколізу в умовах максимального (наприклад при спринті) навантаження. Більше того, нагромадження лактату і пов’язане з цим знижен-

ня рН, а також підвищення температури, що відбувається при дуже високій м’язовій активності, знижує активність обміну в м’язах. Описані вище процеси можуть підтримувати інтенсивну роботу в людини протягом 2–5 хв.

При більш тривалих інтенсивних навантаженнях неминуче залучаються процеси окисного метаболізму. У такому випадку загальна кількість енергії залежить від ендогенних запасів субстратів, а також і від наявності субстратів в інших депо — жиру в жировій тканині та глікогену в печінці. У людини запаси вуглеводів здатні підтримувати м’язову роботу, близьку до максимального навантаження, протягом усього лише 20–30 хв. Запаси жиру достатні для того, щоб інтенсивна робота могла тривати протягом кількох діб. Тому при інтенсивній роботі людини, що триває 2–3 год і довше, використовуються і глікоген, і жир. При цьому близько 65 % спожитого кисню іде на окиснення глікогену, а решта

—головним чином на окиснення жирних кислот.

Узв’язку з тим, що запаси глікогену менші, ніж запаси жирів, тривалість інтенсивної аеробної роботи звичайно лімітується саме постачанням глікогену. Існує кореляція між тривалістю роботи до повного знесилення і вмістом глікогену в м’язах на початку роботи. При повному зникненні запасів глікогену в м’язах доводиться використовувати в основному енергію жирів. Однак вироблення енергії при цьому становить лише 60 % і менше від максимальної енергопродукції при аеробному розпаді глікогену. Коли запаси глікогену в м’язах закінчуються, м’язи переходять на використання екзогенних вільних жирних кислот і ендогенних триацилгліцеролів.

Уцей час у крові підтримується досить високий рівень глюкози для забезпечення мозку та інших тканин (наприклад мозкового шару нирок), нормальний метаболізм яких повинен забезпечуватися переважно глюкозою. Таким чином, при переході м’язів від стану спокою до тривалої інтенсивної роботи спочатку утилізуються обидва субстрати (глікоген і жири), а потім відбувається повний перехід м’язів на розщеплення жирів і одночасне заощадження глюкози для за-

доволення мінімальних потреб у ній організму. Для β -окиснення у м’язах можуть використовуватися жирні кислоти ендогенних триацилгліцеролів і екзогенні жирні кислоти. У перші півгодини тривалого інтенсивного фізичного навантаження внутрішньом’язові триацилгліцероли у людини приблизно наполовину забезпечують загальне продукування енергії. У міру подальшої роботи все більше внесок екзогенних жирних кислот, що надходять із жирової тканини. Ферментом, відповідальним за ініціацію окиснення жирів у м’язовій тканині, є м’язова триацилгліцеролліпаза, а ферментом, відповідальним за ініціацію окиснення екзогенних вільних жирних кислот у м’язі, служить триацилгліцеролліпаза

жирових клітин.

Уперіод відновлення після максимального м’я- зового навантаження людина продовжує ще якийсь час тяжко дихати. Спожитий при цьому

додатковий кисень використовується для окиснення пірувату, лактату та інших субстратів, а також регенерації АТФ і креатинфосфату в м’я- зах. Одночасно лактат крові надходить у печінку й перетворюється шляхом глюконеогенезу на глюкозу, яка виходить із печінки в кров, потрапляє в м’язи і використовується на відновлення запасів глікогену (цикл Корі). Оскільки у м’язах відсутня піруваткарбоксилаза — «запальний» фермент глюконеогенезу, вважали, що глюконеогенез у м’язах не відбувається. Але в них досить активна цитоплазматична декарбоксилююча НАДФ+-залежна малатдегідрогеназа, яка перетворює піруват на малат, а потім малат за участю цитоплазматичної НАД+-залежної малатдегідрогенази окиснюється до оксалоацетату, що під впливом фосфоенолпіруваткарбоксикінази перетворюється на фосфоенолпіруват. Таким чином, додатково спожитий кисень («кисневий борг») відновлює нормальний метаболічний стан організму. Отже, однією з найважливіших сторін адаптації організму до фізичного навантаження є запасання і використання того чи іншого «палива».

Структура і функції саркоплазматичного ретикулума

Саркоплазматичний ретикулум — це система поздовжніх трубочок м’язової клітини, що запасає Са2+, який вивільняється в процесі збудження і скорочення. Нагромадженню іонів Са2+ в саркоплазматичному ретикулумі сприяє білок (кальсеквестрин), який неміцно зв’язує Са2+ (містить більше 40 ділянок скріплення Са2+), зменшуючи тим самим електрохімічний градієнт, що перешкоджає дії Са2+-АТФази саркоплазматичного ретикулума.

У серцевому м’язі підвищення концентрації Са2+ у цитоплазмі спричинює швидке вивільнення додаткових іонів Са2+ із саркоплазматичного ретикулума (індукований кальцієм вихід Са2+). Після закінчення збудження м’язового волокна Са2+ активно відкачується в саркоплазматичний ретикулум за допомогою кальцієвої АТФази. У серцевому м’язі іони Са2+ виходять із клітини за допомогою Na+, Ca2+-обмінного механізму вторинного активного транспорту. Чим розрізняються сполучення збудження і скорочення в серцевому і скелетному м’язах? Кінцеві цистерни саркоплазматичного ретикулума серцевого м’яза мають набагато менші розміри, ніж у скелетного м’яза, отже, сполучення збудження і скорочення

всерцевому м’язі більшою мірою залежить від припливу позаклітинних іонів Са2+. Т-трубочки

всерцевому м’язі набагато крупніші, ніж у скелетних м’язах, що полегшує обмін іонами, поживними речовинами і продуктами метаболізму між кардіоміоцитами і позаклітинною рідиною. Т-трубочки містять негативно заряджені мукополісахариди, які зв’язують іони Са2+, збільшуючи тим самим кількість Са2+, придатного для сполучення збудження і скорочення. Зміна кількості іонів Са2+, що вивільняються з саркоплазматичного ретикулума, може набагато сильніше впли-

вати на скорочення серцевого м’яза, ніж на скорочення скелетних м’язів. Наприклад, збільшення концентрації Са2+ у цитоплазмі при симпатичній стимуляції серця або зменшенні виведення Са2+ при прийомі серцевих глікозидів сприяє нагромадженню Са2+ в саркоплазматичному ретикулумі, внаслідок чого при наступному циклі активації клітини вивільнення Са2+ із саркоплазматичного ретикулума збільшується.

У клітинах серцевого м’яза, на відміну від скелетного, відбувається індуковане кальцієм вивільнення Са2+, завдяки якому підвищення цитоплазматичної концентрації Са2+ приводить до швидкого і масованого вивільнення Са2+ із саркоплазматичного ретикулума.

Як скелетні або серцевий м’язи, гладкі м’язи скорочуються в результаті взаємодії товстих і тонких філаментів. Тонкі філаменти гладких м’язів містять тільки актин і тропоміозин. Скоротливі філаменти гладких м’язів не утворюють таких упорядкованих структур, як у скелетних м’я- зах. Співвідношення актину до міозину в гладких м’язах дорівнює 14–16 : 1, що набагато більше, ніж у скелетних м’язах — 2 : 1.

Скорочення гладких м’язів

Одиничним (унітарним) називають гладкий м’яз, в якому збудження передається від клітини до клітини по шляхах низького опору, даючи можливість м’язу реагувати як синцитій (одна м’язова клітина). Множинним (мультиунітарним) називають гладкий м’яз, який потребує зовнішньої (нервової або гормональної) активації для створення скоротливої сили. Відповідь м’яза в цілому є наслідком реакції великої кількості окремих клітин.

Тонічними називають скорочення, які підтримуються тривалий час (наприклад нормальний тонус артеріол системи мікроциркуляції).

Фазними називають відносно швидкі скорочення, після яких настає повне розслаблення (наприклад спонтанні скорочення гладких м’язів тонкої кишки).

Механізм дії іонів Са2+ у гладких м’язах

Гладкі м’язи не містять тропоніну, регуляція скорочення відбувається на рівні товстих філаментів. Ініціація скорочення у відповідь на збільшення цитоплазматичної концентрації Са2+ у клітинах гладкого м’яза відбувається в результаті зв’язування іонів Са2+ із кальмодулін-регу- ляторним білком, який має чотири центри зв’язування з Са2+. Комплекс Са2+-кальмодулін активує кіназу міозину, яка фосфорилує регуляторні легкі ланцюги на голівках молекули міозину. Після фосфорилування легких ланцюгів молекула міозину гідролізує АТФ, і починається цикл утворення поперечних містків. У гладких м’язах Са може також регулювати скоротливу силу на рівні тонких філаментів. У цій регуляції беруть участь білки кальдесмон і кальпонін, які зв’язуються з тонким філаментом та інгібують АТФазну активність за відсутності підвищеного рівня Са2+ у цитоплазмі.

Для гладких м’язів характерне утворення поперечних містків, коли міозин зв’язаний з актином упродовж деякого часу після зменшення концентрації Са2+ у цитоплазмі.

Важливо відзначити відмінність між серцевими і гладкими м’язами, оскільки обидва типи м’язів утворюють серцево-судинну систему. Скорочення міокарда мають фазовий характер із чітким чергуванням скорочення і розслаблення. Скорочення гладких м’язів є тонічними завдяки утворенню поперечних містків.

Підвищення внутрішньоклітинної концентрації цАМФ збільшує силу скорочення серцевого м’яза, тоді як на гладкі м’язи цАМФ впливає протилежним чином — розслаблює їх, оскільки інгібує реакцію фосфорилування кінази легких ланцюгів міозину.

Гладком’язові клітини не містять Т-трубочок, клітина легко активується в результаті припливу позаклітинного кальцію. У гладких м’язах є саркоплазматичний ретикулум, який може бути досить добре вираженим.

Скорочення гладких м’язів, саркоплазматичний ретикулум в яких розвинений гірше, виявляється чутливішим до інгібування блокаторами кальцієвих каналів. У скелетному м’язі підвищення цитоплазматичної концентрації Са2+ відбувається завдяки вивільненню Са2+ із саркоплазматичного ретикулума. Для регуляції скорочень у серцевому м’язі однаково важливе значення мають і саркоплазматичний ретикулум, і приплив позаклітинних іонів Са2+. У гладких м’язах приплив позаклітинного Са2+ впливає на їх роботу істотно більше, ніж у скелетних.

Біохімічні зміни в м’язах при патології

Загальними для більшості захворювань м’язів (прогресуюча м’язова дистрофія, атрофія м’язів, тенотомія, поліміозит, деякі авітамінози) є різке зниження в м’язах кількості міофібрилярних білків, зростання концентрації білків строми і деяких саркоплазматичних білків, зокрема міоальбуміну. При ураженнях м’язів разом зі зміною фракційного складу м’язових білків спостерігається зниження рівня АТФ і креатинфосфату. При захворюваннях, пов’язаних із розпадом м’я- зової тканини, відбуваються зрушення у фосфоліпідному складі м’язів: значно знижується рівень фосфатидилхоліну і фосфатидилетаноламіну, підвищується концентрація сфінгомієліну і лізофосфатидилхоліну. Для багатьох форм патології м’язової тканини характерні порушення метаболізму креатину і його посилене виділення з сечею (креатинурія). Очевидно, що креатинурія у хворих на міопатію є результатом порушення в скелетній мускулатурі процесів фіксації (утримання) креатину і його фосфорилування. Якщо порушений процес синтезу креатинфосфату, то не утворюється і креатин, вміст його в сечі різко знижується. Підвищується креатиновий показник (креатин/креатинін). При патології м’язової тканини змінюється активність ферментів: змен-

шується активність ферментів, локалізованих у саркоплазмі; помітно зростає активність лізосомальних ферментів, особливо протеїназ. При багатьох захворюваннях м’язової системи відбуваються зрушення в системі цАМФ: знижується вміст цАМФ у м’язовій тканині; підвищується активність фосфодіестерази; порушується здатність аденілатциклази активуватися під впливом адреналіну. При повній ішемії серцевого м’яза (тромбоз або емболія коронарної судини) спочатку порушується кровопостачання і до змін, по- в’язаних із дефіцитом кисню, додаються наслідки повної відсутності енергетичних субстратів.

На ранній стадії ішемії (перші хвилини після оклюзії судини) швидко наростає активність глікогенолізу і гліколізу (реакція на викид катехоламінів), що веде до нагромадження лактату. Підвищення концентрації катехоламінів і цАМФ стимулює активацію фосфофруктокінази — ключового ферменту гліколізу. Дуже швидко запаси глікогену виснажуються, гліколіз сповільнюється внаслідок внутрішньоклітинного ацидозу, який інгібує фосфофруктокіназу. Вміст АТФ і креатинфосфату різко знижується в результаті порушення окисного фосфорилування в мітохондріях. Один із проявів цього стану — порушення мембранної проникності. Порушення цілісності мембран, дефіцит енергетичних ресурсів, порушення іонного складу зумовлюють гальмування функціональної активності м’язових клітин і їх постійну загибель. У цей період виявляються зміни складу білків міокарда (різке зниження вмісту міофібрилярних білків і нагромадження білків строми). Порушення обміну вуглеводів, білків і ліпідів (вільні жирні кислоти не окиснюються, а переважно включаються в триацилгліцероли) при інфаркті міокарда знаходить відображення в жировій інфільтрації серцевого м’яза. У діагностиці інфаркту міокарда визначення активності креатинкінази, аспартатамінотрансферази і лактатдегідрогенази в сироватці крові — найчутливіші тести.

Механізм зміни скоротності серцевого м’яза

Будь-які стимули, що спричинюють тривале збільшення концентрації Са2+ у цитоплазмі (за рахунок підвищеного припливу Са2+, підвищеного вивільнення Са2+ із саркоплазматичного ретикулума або зниженого витіснення Са2+ із цитоплазми), можуть викликати збільшення скоротності (або позитивний інотропний ефект). Так, катехоламіни (адреналін, норадреналін) спричинюють позитивний інотропний ефект у серці, зв’язуючись з β -адренорецептором, який активує аденілатциклазу за допомогою G-білка. У результаті цАМФ-залежна фосфорилаза фосфорилує Са2+-канал L-типу, що приводить до збільшення припливу Са2+ у клітину. Скорочення гладких м’язів, саркоплазматчний ретикулум в яких розвинений гірше, виявляється чутливішим до інгібування блокаторами кальцієвих каналів і розчинами, що не містять Са2+.

Біохімія сполучної тканини і кісток

Сполучна тканина в цілому становить приблизно 50 % від маси тіла. Це тканина підшкірної клітковини, сухожиль, зв’язок, хрящів, а також органічний матрикс кісток і зубів, міжм’язові фасціальні прошарки. Сполучна тканина оточує кровоносні судини, зв’язує між собою клітини окремих тканин, заповнюючи простір між клітинами так званою основною речовиною (внутрішньоорганна строма паренхіматозних органів, нейроглія мозку і т. ін.).

Сполучна тканина складається з трьох головних елементів:

1.Клітини сполучної тканини (фібробласти, хондроцити). Порівняно з іншими тканинами їх мало, тому основна речовина займає більше місця, ніж клітинні елементи.

2.Колагенові, еластичні й ретикулярні волокна, розташовані в оточенні проміжної речовини.

3.Основна речовина, що оточує клітини і волокна сполучної тканини.

Існує три головних молекулярних компоненти сполучної тканини: два фібрилярних білки — колаген і еластин, які в різних співвідношеннях присутні в більшості сполучних тканин, і протеоглікани — молекули, що являють собою білки, ковалентно зв’язані з полісахаридами.

Колаген — основний білок колагенових волокон. Колагенові волокна — це морфологічні утворення, що містять, крім білка колагену, інші хімічні компоненти. Колаген становить 25–33 % від загальної кількості білка в організмі дорослої

людини (або 6 % від маси тіла). Колаген має специфічний амінокислотний склад: приблизно 1/3 (33 %) амінокислотних залишків припадає на гліцин. Кількість проліну в колагені також значно вища, ніж в інших білках. Нарешті, у колагені є дві амінокислоти, які вкрай рідко зустрічаються в інших білках, а саме — гідроксипролін і гідроксилізин. Пролін і гідроксипролін становлять 1/4 частину всіх амінокислотних залишків і близько 1 % — гідроксилізин. У колагені існує певна послідовність амінокислот: майже кожний третій залишок — це гліцин; часто повторюється ділянка гліцин-пролін-гідроксипролін. Основною структурною одиницею колагену є тропоколаген, молекулярна маса якого — близько 285 000. Тропоколаген складається з трьоx поліпептидних ланцюгів однакового розміру. Кожний поліпептидний ланцюг тропоколагену містить близько 1000 амінокислотних залишків. Молекула тропоколагену має форму стрижня. Це один із найдовших відомих білків. Кожен із трьох його поліпептидних ланцюгів має форму спіралі. Крім того, ці три спіралізовані ланцюги закручуються один відносно одного, утворюючи тугу нитку. Три поліпептидні ланцюги з’єднані між собою водневими зв’язками, що виникають, в основному, за рахунок водневих зв’язків NНгрупи гліцину (пептидні NH-групи гліцину) і кисню пептидних С=О-груп амінокислотних залишків на інших ланцюгах.

Колаген синтезується клітинами з вільних амінокислот. Однак гідроксипролін і гідрокси-

лізин не включаються до складу поліпептидного ланцюга колагену в процесі його біосинтезу. Ці амінокислоти утворюються за участю ферментів відповідно пролінгідроксилази і лізингідроксилази, а також аскорбінової кислоти після включення проліну і лізину в поліпептидний ланцюг. Зазначені ферменти містять в активному центрі атом Феруму у фероформі (відновлений стан атома Феруму Fe2+). Аскорбінова кислота виконує роль відновного агента, зберігаючи атом Феруму у фероформі. У разі відсутності аскорбінової кислоти колаген виявляється негідроксильованим, тому він не може утворити нормальні за структурою колагенові волокна, що призводить до ушкодження шкіри й ламкості судин, що чітко виявлено при скорбуті.

Тропоколаген синтезується фібробластами у вигляді проколагену. Поліпептидні ланцюги проколагену мають додаткові пептидні ділянки на кінцях поліпептидних ланцюгів. Ці пептидні ділянки дістали назву N-кінцеві й С-кінцеві пептиди.

Формування зрілого колагенового волокна ілюструє рис. 18.3.

ФІБРОБЛАСТ

1.Синтез поліпептидного ланцюга

2.Гідроксилювання і глікозилювання

3.Утворення потрійної спіралі

4.Секреція

зв’язків

6. Складання поблизу поверхні клітини

Колагенове волокно

7. Утворення поперечних зшивок

Зріле колагенове волокно

Рис. 18.3. Схема формування зрілого колагенового волокна

С-кінцеві пептиди цих ланцюгів-поперед- ників зв’язані міжланцюговими дисульфідними зв’язками, відсутніми в колагені.

Поліпептидні ланцюги проколагену з додатковими пептидними зв’язками синтезуються у фібробластах і секретуються в міжклітинний простір сполучної тканини. Тут додаткові пептиди відщеплюються протеолітичними ферментамипроколагенпептидазами. Після їхнього відщеплення з тропоколагену, що утворився, формується колагенове волокно. Причому ряд молекул тропоколагену зміщений щодо сусіднього ряду молекул приблизно на 1/4 довжини молекули тропоколагену. Кінці молекул не зв’язані між со-

бою, між кінцем однієї молекули тропоколагену й початком другої є проміжок. У цих проміжках у колагеновх волокнах кісток відкладаються кристали фосфату кальцію.

Колагеновим волокнам властиві два типи поперечних зв’язків: внутрішньомолекулярні — у межах однієї тропоколагенової одиниці та міжмолекулярні — між окремими тропоколагеновими одиницями. В утворенні внутрішньомолекулярних поперечних зв’язків у колагені беруть участь бічні ланцюги лізину. Поперечні зв’язки надають колагеновим волокнам високого ступеня пружності.

Розщеплення колагену відбувається під дією специфічного ферменту — колагенази. Цей фермент розщеплює пептидні зв’язки між залишками гліцину і лейцину (або ізолейцину), перерізаючи всі три пептидні ланцюги колагену в одному місці — приблизно на 1/4 відстані від С-кінця поліпептидного ланцюга.

При кип’ятінні у воді волокнистий, нерозчинний і неперетравлюваний колаген перетворюється на желатин — розчинну суміш поліпептидів, що у кулінарії використовується для приготування желе.

Еластин — білок, що входить до складу еластичних волокон. Він відрізняється від колагену за хімічним складом і молекулярною структурою. Спільним для колагену й еластину є великий вміст гліцину і проліну, наявність гідроксипроліну, хоча останнього в еластині приблизно в 10 разів менше, ніж у колагені. В еластині немає гідроксилізину, але багато лізину. При ферментативному гідролізі еластину в гідролізаті виявляються десмозин й ізодесмозин. Ці сполуки містяться тільки в еластині й утворюються з бічних ланцюгів (радикалів) залишків лізину. В утворенні однієї молекули десмозину або ізодесмозину беруть участь радикали чотирьох залишків лізину, що утворюють піридинове кільце. Таким шляхом два, три або чотири поліпептидні ланцюги еластину можуть об’єднуватися в системи, здатні оборотно розтягуватися у всіх напрямках. Поряд із десмозином й ізодесмозином поперечні зв’язки в молекулі еластину утворюються в результаті з’єднання між радикалами амінокислот лізину і норлейцину.

Еластин синтезується у фібробластах із тропоеластину. Він розчинний і не містить поперечних зв’язків. Надалі тропоеластин перетворюється на нерозчинний еластин за рахунок великої кількості поперечних зв’язків. Еластичні волокна, що складаються з еластину, здатні розтягуватися в кілька разів у довжину, а при знятті навантаження швидко відновлюють вихідну форму і розмір. Еластин знаходиться у великих кількостях у стінках кровоносних судин і зв’язках.

Протеоглікани утворюють основну речовину сполучної тканини, в яку занурені або якими вкриті волокнисті елементи сполучної тканини. Протеоглікани відіграють також роль міжтканинних прошарків і служать мастильним матеріалом у суглобах. Протеоглікани виконують функцію зв’язування екстрацелюлярної води, а

також катіонів. Наприклад, вони можуть фіксувати іони кальцію в осередках осифікації. Протеоглікани складаються з полісахаридів (приблизно 95 % молекули) і білків (5 %). Глікопротеїни також складаються з вуглеводного компонента й білка, але у глікопротеїнах білковий компонент переважає над вуглеводним. Полісахаридні ланцюги протеогліканів називаються глікозаміногліканами (або мукополісахаридами). Оскільки ці речовини переважно виявлялися в слизових субстанціях, до назви полісахаридів був доданий префікс «муко-». Пізніше термін «мукополісахариди» був замінений на термін «глікозаміноглікани». Полісахариди, як відомо, це полімери, що складаються з моносахаридів, з’єднаних глікозидними зв’язками. Глікозаміноглікани є лінійними нерозгалуженими полімерами, побудованими з повторюваних дисахаридних одиниць. Обов’язковий компонент дисахаридної одиниці — гексозамін, представлений глюкозаміном або галактозаміном. Другий головний мономер представлений гексуроновою кислотою або галактозою. Один із цукрів у дисахариді має негативно заряджену карбоксильну або фосфатну групу. Тому глікозаміноглікани називають ще кислими мукополісахаридами. Найважливіші глікозаміноглікани — це гіалуронова кислота, хондроїтин-4-сульфат, хондроїтин-6-сульфат, дерматансульфат, кератансульфат, гепарин, гепаринсульфат.

Гіалуронова кислота складається з повторюваних дисахаридних одиниць, утворених із D- глюкуронової кислоти й ацетил-D-глюкозаміну. Вважають, що основна функція гіалуронової кислоти в сполучній тканині — зв’язування води. Важлива також роль гіалуронової кислоти в регуляції проникності тканин.

α -1,4-глікозидний зв’язок між дисахаридними одиницями гіалуронової кислоти гідролізує α - гіалуронідаза (лізосомальний фермент). Глікозидні зв’язки в дисахариді між гіалуроновою кислотою і N-ацетилглюкозаміном гідролізує лізосомальний фермент α -глюкозидаза. При розщепленні гіалуронової кислоти підвищується проникність тканин.

Хондроїтин-4-сульфат і хондроїтин-6-суль-

фат складаються з повторюваних дисахаридних одиниць, представлених глюкуроновою кислотою й ацетил-галактозамін-4-сульфатом або аце- тил-галактозамін-6-сульфатом (залишок Н2SО4 зв’язаний з 4-м або з 6-м атомом Карбону похідного галактозаміну). Хондроїтинсульфати — основний полісахарид хряща. Дерматансульфат міститься в значних кількостях у шкірі. Кератансульфат уперше був виділений з рогової оболонки ока, але входить до складу й хрящової ткани-

ни. Гепарин і гепаринсульфат відомі насамперед як антикоагулянти.

З віком у сполучній тканині зменшується вміст води й співвідношення основна речовина/ волокна. Зменшення цього коефіцієнта відбувається за рахунок наростання вмісту колагену і в результаті зниження концентрації глікозаміногліканів, особливо гіалуронової кислоти.