Биохимия минерализованных тканей полости рта

строения является наличие хорошо развитого межклеточ-ного матрикса, в котором в большом количестве откладываются минеральные соли
Костная ткань и твердые ткани зуба имеют много общих биохимических и морфо-логических признаков, но при этом наделены и индивидуальными особенностями, отличаясь по клеточному составу, строению основных компонентов межклеточного матрикса и по своей функциональной специализации

Минерализованные ткани

Костная
ткань

Твердые ткани
зуба

Скелет, череп

Альвеолярные
кости верхней
и нижней
челюсти

Эмаль
Дентин
Цемент

Минерализованные
ткани полости рта

организованным и активно
функционирующим образованием, обладающим:
- опорно-защитной
- резервуарно-депонирующей
- метаболической функциями
Костная ткань образует скелет, формируя тело человека, выполняет функ-
цию фиксации и защиты органов, расположенных в черепе, в грудной и та-
зовой полостях
Кости служат местом депонирования кальция и фосфора, а костный мозг
является центральным органом кроветворения и созревания клеток иммун-
ной системы
Выполнение таких многочисленных функций обеспечивается особеннос-
тями строения и сложным химическим составом компонентов костной тка-
ни, придающим ей высокую прочность, упругость, способность сопротив-
ляться нагрузкам

- остеоциты - минеральные вещества - 45%
- остеокласты - вода - 25%
Костная ткань состоит из клеток и выраженного межклеточного вещества, которое
включает остеоид - органический матрикс, построенный из коллагеновых волокон, и
основное минерализованное вещество, состоящее преимущественно из гликопро-
теинов и протеогликанов
Органический компонент костной ткани составляет около 30%, неорганический~
70%
Основным минералом костей является – гидроксиапатит, который выступает глав-
ным хранилищем в организме кальция – 99% и фосфора – 85%
В сочетании друг с другом органические и неорганические компоненты создают проч-
ную опорную ткань, способную сопротивляться сжатию, растяжению и другим механи-
ческим нагрузкам

Клетки – до 5%

Межклеточное вещество - 95%

и минеральных компонентов, а также способность к гидратации определяют степень жесткости и упругости минерализованных тканей, что отражается на их сопротивляемости нагрузкам, устойчивости к ударам, прочнос-
ти на разрыв и способности снижать трение соприкасающихся поверхностей

Коллагеновые волокна

- гидроксиапатит

- протеогликаны, гликопротеины, фосфолипиды, цитрат

Основное минерализованное вещество

небольшое количество специфических клеток:
- дентин содержит одонтобласты
- цемент зуба – цементобласты
Эти клетки участвуют в образовании внеклеточной органической матрицы, состоящей из:
- коллагена
- протеогликанов
- гликопротеинов
- фосфолипидов
- цитрата
Эмаль зуба образуется клетками эктодермального происхождения - амелобластами, что отличает ее от других минерализованных тканей, имеющих мезодермальное происхождение
По окончании морфогенеза зрелая эмаль представляет бесклеточ-ную минерализованную ткань, неспособную к обновлению и восста-новлению после травм и повреждений

коллагена
протеогликанов
гликопротеинов
фосфолипидов
цитрата

из волокнистых структур и основного вещества, включающего органические и неорганические компоненты
Физико-химические свойства межклеточного матрикса (МКМ), его структура и химический состав в значительной степени определяют функции минерализо-ванных тканей
Важнейшими органическими составляющими МКМ, в котором происходит образование и отложение кристаллов гидроксиапатита, являются коллаген, гликопротеины, протеогликаны, а также фосфолипиды и цитрат
Специфическое взаимодействие этих молекул обеспечивает образование высокоупорядоченной трехмерной структуры межклеточного матрикса (МКМ)
Среди белков межклеточного матрикса выделяют фибриллярные белки 2-х функциональных типов – коллагены, имеющие преимущественно структурную функцию, и белки семейства фибронектина и ламинина, имеющие адгезив-ные свойства. Последние, в свою очередь, наряду с многочисленными протео-гликанами и гликопротеинами, наделенными различной функциональной специализацией, составляют многочисленную группу неколлагеновых белков межклеточного матрикса минерализованных тканей

Неколлагеновые
белки

Коллаген

коллаген: 75% и более
неколлагеновые белки

прочность и сопротивляемость нагрузкам

Наличие хорошо
развитого
Межклеточного
матрикса (МКМ)

Наличие незначительного
количества
Специализированных
клеток

Коллагеновый
матрикс
включает:
Коллагены разных типов,
Основным из которых явля-
ется Коллаген I типа:
в кости и цементе
зуба – 90%
в дентине зуба – 95%

Основное
минерализованное
вещество
включает:
Органический компо-
нент – протеогликаны
и гликопротеины
Неорганический ком-
понент – минеральные
вещества, вода

клетки
мезенхимального
происхождения

Кость
остеобласты

Эмаль
амело-
бласты
(клетки экто-
дермального
происхожде-
ния)
зрелая
Эмаль –
бесклеточная
структура

Дентин
одонтобласты

Цемент
цементобласты

Основные клетки
твердых тканей
Обеспечивают синтез
компонентов МКМ

кальция – 99%
фосфора – 86%

Органический компонент
составляет:
в Костной ткани – 70%
Цементе зуба – 26%
Дентине – 20%
Эмали – 0,5%

Минеральный компонент
составляет:
в Костной ткани – 30%
Цементе зуба – 66%
Дентине – 70%
Эмали – 96%

- Белки:
коллагены,
протеогликаны,
гликопротеины
- Фосфолипиды
- Цитрат

Гидроксиапатит
[Ca10(PO4)6(OH)2]
Аморфный
фосфат и другие
апатиты

вещество

Эмаль Дентин Цемент Кость

тканей заключается в разном соотношении минерального и органического компонентов, что отражается на степени их минерализации
Показатель минерализации твердых тканей возрастает в последовательности: кость < цемент < дентин < эмаль
Количество органического вещества в межклеточном матриксе твердых тканей изменяется в обратной последовательности: эмаль < дентин < цемент < кость

кость < цемент < дентин < эмаль

эмаль < дентин < цемент < кость

эмаль < дентин < цемент < кость

кость < цемент < дентин < эмаль

и
гликопротеины
разная функциональная
специализация

Фибриллярные
белки МКМ

Костная ткань и твердые ткани зуба отличаются по количеству и составу
коллагеновых и неколлагеновых белков

коллагенов и неколлагеновых белков межклеточного матрикса
Основным белком всех минерализованных тканей является коллаген I типа
В межклеточном матриксе костной ткани, кроме коллагена I типа, присутствуют следы коллагенов V, XI, XII типов
В дентине зуба и костях полости рта присутствуют также коллагены III, IV, V, VI типов
Большое разнообразие коллагенов характерно для цемента зуба, в котором определяются I, II, III, V, IX, XII, XIV типы

СТРУКТУРА КОЛЛАГЕНОВ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ТКАНЕЙ

Сетевидные

Образующие
микрофибриллы

Ассоциированные
с фибриллами

IV, VIII, X

IX, XII, XIV

VI

I, II, III, V, XI

Фибрилло-
образующие

структура

тип

Коллагены

и входят в состав таких органов и тканей как кости скелета, зубы, кожа, сухожилия, связки, хрящи, кровеносные сосуды. Коллагены составляют около 30% от общего количества белка в организме человека.
Коллагены - это полиморфные белки, которые отличаются по первичной и пространственной структурам, по функциям и локализации в организме
В настоящее время идентифицировано ~ 25 разновидностей коллагеновых α-цепей, которые кодируются отдельными структурными генами
В разных органах и тканях экспрессируются разные комбинации этих генов и, соответственно, образуются разные типы коллагенов – изоколлагены
Для коллагенов характерна интенсивная посттрансляционная модификация, выраженность которой зависит от органа и ткани, и изменяется с возрастом
В зависимости от структуры, коллагены делятся на фибриллообразующие, заякоренные фибриллы, микрофибриллы, сетевидные, ассоциированные с фибриллами
Наиболее распространенными являются коллагены I, II, III, IV типов
Коллагены I, II, III, V, XI типов имеют форму фибрилл, построенных из струк-турных единиц – тропоколлагенов
Коллагены IX, XII, XIV типов относятся к белкам, ассоциированным с кол-лагеновыми фибриллами
Коллагены IV, V, X типов составляют группу сетьформирующих коллагенов
Коллаген VI типа относится к образующим микрофибриллы

и количеством углеводов
Молекула коллагенов разных типов имеет общий принцип организации и пред-ставляет собой суперспираль, состоящую из 3-х α-цепей
В состав молекулы коллагена могут входить 3 одинаковые или 3 разные α-п/п цепи, отличающиеся по количеству гидроксилированных остатков пролина и лизина, и по степени их гликозилирования
Молекулы зрелого коллагена характеризуются низким содержанием серосо-держащих и ароматических аминокислот
Синтезируются коллагены специальными бластными клетками и поступают в МКМ, где из них образуются фибриллы высокой прочности, нерастворимые в воде, солевых растворах, в слабых растворах кислот и щелочей
Основным белком костной ткани является коллаген І типа, который состав-ляет около 90% органического матрикса кости. Этот тип коллагена формирует прочные нерастворимые коллагеновые волокна, участвующие в процессе ми-нерализации. Кроме коллагена І типа в матриксе костей присутствуют следы коллагенов V, XI, XII типов

разных α-полипептидных цепей
римская цифра в скобках обозначает тип коллагена
арабские цифры - разные α-цепи
индекс за скобкой - количество идентичных α-цепей:
тип коллагена количество идентичных α-цепей
[α1(І)]2α2(І)
разные α-цепи
Тройная спираль коллагена I типа включает 2е α1-цепи и 1у α2-цепи, которые отличаются по аминокислотному составу и последовательности аминокислот в полипептидной цепи
3 α-цепи в коллагене I типа параллельны и имеют необычную укладку в прост-ранстве

В формуле:

волокна, нм

ткани (остеоколлагена) является:
высокое содержание оксипролина, свободных ε–аминогрупп остатков лизина и оксилизина
меньшее количество поперечных связей, формируемых посредством аллизина
остеоколлаген менее гликозилирован и остатки гидроксилизина соединены с галактозой, а не с галактозилглюкозой - дисахаридом, характерным для других типов коллагенов
в остеоколлагене повышенно содержание фосфата, большая часть которого связана с остатками серина
возможным отличием коллагена І типа кости является наличие фосфорилиро-ванного N-концевого пропептида, который частично сохраняется в минерали-зованном матриксе

глицин

пролин

аланин

пролин

гидроксипролин

гидроксипролин

как десмозин и изодесмозин, которые характерны для эластина неминерализо-ванной соединительной ткани
Образуются эти структуры из 4-х молекул лизина, три из которых предвари-тельно окисляются до аллизина (ε-альдегидов). Радикалы 4-х молекул сбли-жаются и через перекрестные связи образуют пиридиновое кольцо
С наличием десмозина и изодесмозина связывают способность фибрилляр-ных белков растягиваться в двух направлениях

Структура десмозина и изодесмозина

десмозин

в изодесмозине

4 остатка
лизина

обеспечивают стабильность коллагенового матрикса и являются специфическими компонен-тами зрелого коллагена І типа костной ткани
Пиридиновые структуры являются устойчивыми образованиями и при резорб-ции кости освобождаются в свободной форме или в составе пептидных фраг-ментов коллагена, отражая деструктивные процессы физиологического и патологического характера
Костная ткань является основным источником пиридинолина биологических жидкостей организма человека
В остеоколлагене соотношение пиридинолин/изопиридинолин соответству-ет 4:1 и такое же соотношение сохраняется в моче
С возрастом количество десмозина и изодесмозина в моче ↓
В клинической практике определение уровня пиридиновых структур в крови и моче используется для оценки резорбции костной ткани и диагностики остеопороза, первичного гиперпаратиреоза, остеомаляции, гипотиреоза, гиперкальциемии у пациентов со злокачественными опухолями

XII
Цемент зуба I, II, III, V, XII, XIV
Дентин зуба III, IV, V, VI
Кости полости рта I, III, IV, V, VI

В минерализованных тканях зуба – дентине и цементе основным белком ор-ганического матрикса также является коллаген І типа, на долю которого прихо-дится 95% и 90%, соответственно
В структуре коллагена І типа дентина зуба, как и в костной ткани, присутствует десмозин
Наряду с коллагеном І типа в твердых тканях зуба выявляются и другие типы. Так, в дентине содержатся коллагены III, IV, V, VI типов, в цементе - II, III, V, IX, XII, XIV типов
В костях полости рта содержатся коллагены III, IV, V, VI типов

фибриллообразующим коллагенам. Коллаген ІІ - [α1(ІІ)]3 отличается низким содержанием оксилизина, < 1%, и большим количеством углеводов > 10%. Колла-ген ІІІ - [α1(ІІІ)]3 мало гликозилирован, содержит большое количество оксипролина и в α-цепях при-сутствует цистеин. Коллаген V является гетерополимером и состоит из разных полипептидных цепей - [α1(V)α2(V)α3(V)]
Коллагены IX, XII, XIV типов относятся к белкам, ассоциированным с фибрилля-рными коллагенами, ограничивающими размеры фибрилл коллагенов I, II типов и участвующими в пространственной организации и ориентации фибрилл. Осо-бенностью их структуры является сочетание глобулярных и фибриллярных до-менов. Так, α-цепи коллагена IX типа включают 3 фибриллярных и 4 глобуляр-ных домена, которые связываются ковалентными связями с фибриллами колла-гена ІІ типа. Аналогично, коллаген XII взаимодействует с фибриллярным колла-геном І. Коллаген IX типа содержит много (+)- заряженных групп, через которые происходит взаимодействие с гиалуроновой кислотой и хондроитинсульфатами

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ КОЛЛАГЕНОВ РАЗНЫХ ТИПОВ

Коллагены IV, VIII, X типов относятся к сетевидным коллагенам. Коллаген IV состоит их разных п/п цепей - α1(ІV)[α2(ІV)]2 и имеет области, содержащие «неколлагеновые» аминокислотные последовательности
Коллагены VIII и X типов состоят из 3-х одинаковых полипептидных цепей - [α1(VІІІ)]3 и [α1(X)]3, соответственно. В этих коллагенах сохраняются N- и С-концевые пропептиды, которые участвуют в образовании сетевидных структур
Коллаген VI типа образует микрофибриллы, которые способны связываться с внеклеточными фибриллярными коллагенами и гликозаминогликанами. В корот-ких α-цепях этого коллагена, как и в коллагене IV типа, часто встречается пос-ледовательность из 3 аминокислот: (-арг-гли-асп-), обеспечивающая их взаимо-действие с адгезивными белками

суперспираль, состоящую из 3-х левозакрученных α-цепей, каждая из которых содержит около 1000 а/к
Каждой 3-й а/к в α-цепи коллагена является глицин, около 1/4 а/к составляют пролин или 4-гидроксипролин, около 11% - аланин и 1% – 5-гидроксилизин
Такие аминокислоты, как гистидин, метионин и тирозин представлены в зрелом коллагене в небольшом количестве, а цистеин и триптофан – отсутствуют
В целом, первичная структура α-цепей коллагена имеет необычный аминокисло-тный состав и представляет собой многократно повторяющийся на протяжении всей длины полипептидной цепи «структурный мотив» из 3-х аминокислот:
(-гли-x-y-)n, где в положении x часто находится пролин, в положении y – окси-пролин, оксилизин, или другие а/к
В каждой α-цепи коллагена встречается около 330 таких повторов
Оксипролин и оксилизин образуются в результате котрансляционной модифи-кации соответствующих аминокислот, которая происходит еще до завершения синтеза полипептидной цепи коллагена
Пролин является иминокислотой и вызывает изгибы в п/п цепи, стабилизируя ле-возакрученную спиральную конформацию. В результате своеобразного состава α-цепей, расстояние между остатками а/к по оси α-спирали в коллагене увеличе-чено и, по сравнению с туго закрученной α-спиралью глобулярных белков, α-спи-раль коллагена более вытянута, и на 1-н ее виток приходится 3 аминокислотных остатка, тогда как в глобулярных белках - 3,6

ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА α–ЦЕПЕЙ КОЛЛАГЕНА

Н2N-СН2-СООН

Глицин Пролин Гидроксипролин Лизин Гидроксилизин

2

НО-СН

форму стержня длиной 300 нм и диаметром 1,5 нм. Все 3-и α-спирали располагаются параллельно и удерживаются рядом за счет возникающих между ними поперечных водородных связей
В местах пересечения α-спиралей локализуется глицин, который не имеет боко- вого радикала, что обеспечивает максимальное сближение α-спиралей и образо-вание плотно упакованной тройной спирали тропоколлагена
Радикалы 2-х других а/к из триады (-х и -у), при скручивании α-цепей, оказывают-ся на наружной поверхности тройной спирали молекулы тропоколлагена
Пролин и гидроксипролин α-спиралей ограничивают вращение полипептидного стержня и увеличивают стабильность тройной спирали
Дополнительно структура тропоколлагена стабилизируется за счет образования водородны х связей между α-цепями при участии гидроксипролина и гидрокси-лизина

1,5 нм

300 нм

Молекула тропоколлагена

нить молекул тропоколлагена сдвинута по отно-шению к другой примерно на ¼ длины
Между концом одной молекулы и началом другой образуется просвет в 40 нм, который в костной ткани является центром минерализации
Важную роль в образовании коллагеновых фибрилл играют модифицированные аминокислоты - гидроксипролин и гидроксилизин. НО-группы гидроксипролина соседних цепей тропоколлагена образуют водородные связи, укрепляющие стру-ктуру фибрилл. Радикалы лизина и гидроксилизина обеспечивают образование прочных поперечных сшивок между молекулами тропоколлагена, еще сильнее стабилизирующих и укрепляющих структуру коллагеновых фибрилл. Кроме это- го к гидроксильным группам гидроксилизина последовательно присоединяются углеводные остатки, влияющие на механические свойства тканей
Коллагеновые фибриллы формируют коллагеновые волокна разной толщины, характеризующиеся малой растяжимостью и большой прочностью на разрыв
Коллагеновые фибриллы разных тканей отличаются по структурной организации, толщине и по способу укладки. Так, в сухожилиях они собраны в параллельные пучки, которые располагаются вдоль главной оси, в коже - подобно прутьям в плетеных изделиях, в рыхлой соединительной ткани – в виде волнообразно изо-гнутых округлых или уплощенных тяжей, в костной ткани - подобно чередующи-мся слоям в фанере

ОБРАЗОВАНИЕ КОЛЛАГЕНОВЫХ ФИБРИЛЛ

– 12 микрофибрилл
Фибриллы представляют собой поперечно исчерченные структуры толщиной в среднем 5-100 нм, с периодом повторяемости темных и светлых участков 64-67 нм. Причиной исчерченности является способ укладки молекул тропоколла-гена во время фибриллогенеза – каждая молекула смещена относительно сосе-дней на ¼ своей длины
В состав коллагенового волокна (толщиной 1-10 мкм), в зависимости от топо-графии, входят от нескольких до нескольких десятков фибрилл. Волокна при участии гликозаминогликанов и гликопротеинов складываются в пучки толщиной до 150 мкм
Коллагеновые волокна при варке образуют клейкое вещество (греч. кola– клей), что и определило название этих волокон

СТРОЕНИЕ КОЛЛАГЕНОВОГО ВОЛОКНА
Коллагеновое волокно

Поперечная
исчерченность

из целого ряда последовательных превращений, который начинается в клетках и завершается в межклеточном матриксе
Соответственно, выделяют 2 этапа синтеза и созревания (процессинга) колла-гена - внутриклеточный и внеклеточный
В остеобластах на полирибосомах происходит синтез препро–α-цепей, содер-жащих на N-конце гидрофобный «сигнальный» пептид (лидерная последова-тельность из 100 а/к), который облегчает перемещение пептидных цепей в просвет эндоплазматического ретикулума
После отщепления «сигнального» пептида специфической протеиназой образу-ются про–α-цепи, которые в полости ЭПР гидроксилируются по определенным остаткам пролина и лизина, и соединяются водородными связями, формируя тройную спираль проколлагена. На N- и С-концах проколлаген содержит про-пептиды, первичная структура которых лишена характерного «коллагенового мотива» и в которых остатки цистеина образуют внутрицепочечные S-S связи, а в С-пропептиде – и межцепочечные S-S связи. N- и С-концевые пропептиды образуют глобулярные домены, которые выполняют функцию «монтажных ус-тройств»,обеспечивающих правильную ориентацию α-цепей относительно друг друга и формирование третичной структуры коллагена. Внутри- и межцепочеч-ные дисульфидные связи в С-концевом участке также важны для предотвраще-ния образования крупных коллагеновых фибрилл, которые могли бы нарушать функции клеток и тканей в целом

Внутриклеточный этап

в составе пептидных цепей проколлагена. Модификация пролина и лизина происходит еще в процес-се синтеза полипептидной цепи и прекращается после образования тройной спирали
Гидроксильные группы гидроксипролина участвуют в образовании водородных связей между α-цепями, что необходимо для стабилизации тройной спирали зрелого коллагена, а гидроксилирование остатков лизина важно для последую-дующего образования ковалентных связей между молекулами тропоколлагена при сборке коллагеновых фибрилл
Реакцию гидроксилирования остатков пролина и лизина катализируют прокол-лагеноксигеназы (пролилоксигеназа, лизилоксигеназа), связанные с мембра-нами микросом
В реакции используются О2, α-кетоглутарат и в качестве кофермента выступает аскорбиновая кислота, поддерживающая в активном центре этих ферментов ион Fe2+ в восстановленном состоянии. При этом образуется дегидроаскорбат, обратное превращение которой в аскорбат происходит при участии восстанов-ленного глутатиона (Г-SH) - трипептида, состоящего из 3-х а/к - (γглу-цис-гли)

пролин

α-кетоглутарат

4-гидроксипролин

сукцинат

α-кетоглутарат

сукцинат

дегидроаскорбат

аскорбат

лизин

оксилизин

2

кол-лагена. Гидроксилирование остатков пролина повышает стабильность и темпе-ратуру плавления коллагена – показатель, влияющий на эластичность коллаге-новых волокон
При дефиците аскорбиновой кислоты (витамин С) нарушается гидроксилиро-рование остатков пролина и лизина в α-цепях проколлагена. В результате обра-зуются менее прочные коллагеновые волокна и развиваются симптомы цинги: хрупкость и ломкость кровеносных капилляров, множественные кровоизлияния под кожу и слизистые, кровоточивость десен, анемия, отечность, мышечная сла-бость, боли в суставах, поражение костей, нарушение заживления ран
Нарушение синтеза коллагена в дентине и пульпе зуба приводит к развитию множественного кариеса, ослаблению периодонтальных связок, расшатыванию и выпадению зубов. При ярко выраженной картине заболевания нарастают яв-ления гингивита и некротический процесс может охватывать область зева,
мягкое небо, пищевод, челюстные кости

(СН2)2
|
НС-О-Гал-Глю
|
СН2
|
NН2

О
||
-NН-СН-С-
|
(СН2)2
|
НС-ОН
|
СН2
|
NН2

После завершения гидроксилирования происходит гликозилирование прокол-лагена при участии специфических гликозилтрансфераз, которые образуют ко-валентную О-гликозидную связь между 5-ОН группой гидроксилизина и углево-дным компонентом, чаще галактозой или галактозилглюкозой
Начинается гликозилирование еще до спирализации α-цепей и завершается после образования тройной спирали. Число углеводных единиц в коллагене и их состав зависит от вида ткани
Далее из эндоплазматического ретикулума молекулы проколлагена перемеща-ются в аппарат Гольджи, включаются в секреторные гранулы и выделяются в межклеточное пространство

Гликозил-
трансфераза

ІІІ типов происходит отщепление N- и С-концевых пропептидов, в результате чего образу-ется молекула тропоколлагена, которая и является структурной единицей кол-лагеновых фибрилл
У коллагенов ІV, VІІІ, X типов концевые пропептиды не отщепляются и играют ва-жную роль в образовании сетеподобных структур
Молекула тропоколлагена имеет палочкообразную форму и состоит из 3-х спира-льно навитых друг на друга α-цепей, которые имеют равную длину и каждая со-держит около 1000 аминокислотных остатков
Молекулы тропоколлагена связываются между собой не конец в конец, а через промежутки с образованием просветов в 40 нм. В твердых тканях эти просветы выполняют роль центров минерализации, где откладываются кристаллы фосфа-та кальция
Далее, ступенчато расположенные параллельные ряды молекул тропоколлагена формируют коллагеновые фибриллы, которые укрепляются и стабилизируются внутри- и межцепочечными ковалентными «лизин-лизин» сшивками при участии фермента – РР и В6- зависимой, Cu2+-содержащей лизилоксидазы. Витамины РР и В6 участвуют в реакции в форме коферментов – НАД+ и пиридокальфос-фат, соответственно. Лизилоксидаза синтезируется в клетке в виде профермента и после связывания с ионами меди включается в везикулы и выводится из клет-ки. Вне клетки лизилоксидаза катализирует окислительное дезаминирование ε-аминогрупп в некоторых остатках лизина и гидроксилизина молекулы коллагена с образованием реактивных альдегидов - аллизина и гидроксиаллизина
Образовавшиеся альдегиды участвуют в формировании ковалентных связей ме-жду собой, а также с другими остатками лизина или гидроксилизина соседних мо-лекул тропоколлагена. В результате возникают внутри- и межмолекулярные попе-речные «лизин-лизин» сшивки, стабилизирующие фибриллы коллагена

В КОЛЛАГЕНЕ

Остаток
аллизина

Лизилнорлейцин

ЛО - лизилоксидаза

«лиз-лин» сшивка

«лиз-лин» сшивка

-

Остаток аллизина

Альдольная конденсация

и созревания коллагена приво-дят к тяжелым заболеваниям, которые сопровождаются изменениями структуры и функций внутренних органов, кожи, костно-суставной системы, включая ткани челюстно-лицевой области
Так, при синдроме Альпорта, обусловленном мутацией гена, который кодирует α-цепи коллагена IV типа, наряду с поражением внутренних органов, наблюда-ется гипоплазия эмали, нарушение структуры дентина зуба и дистрофические изменения мягких тканей полости рта
При наследственных коллагенозах происходит несовершенный остеогенез и молекулярные дефекты сопровождаются изменением структуры про-α-цепей, ↓-ем скорости секреции и количества коллагена, образованием нестабильной тройной спирали коллагена, формированием аномальных фибрилл

при участии Са2+, Zn2+-зависимой коллагеназы, которая расщепляет α-цепи между остатками глицина и лейцина, или изолейцина. Обра-зующиеся фрагменты коллагена становятся растворимыми и подвергаются дей-ствию других пептидаз
Са2+, Zn2+-зависимая коллагеназа относится к группе матриксных металлопроте-иназ (ММП), участвующих в катаболизме разных коллагенов и неколлагеновых белков межклеточного матрикса. В эту группу входит более 20 металлопротеи-наз, среди которых выделяют 4-е основных подсемейства – коллагеназы, жела-тиназы, стромелизины, металлоэластаза. В гидролизе разных типов коллагена участвуют разные матриксные металлопротеиназы. В частности, в расщеплении коллагенов I, II, III, VII, VIII, X типов участвует ММП-1, в гидролизе коллагена IV, V, VII, X, XI типов - ММП-2, коллагена IV, VII, IX типов - ММП-3. ММП-7 обеспечи-вает гидролиз коллагена IV типа, ММП-9 - коллагена IV,V типов, ММП-13 и ММП-14 - коллагена I, II, III типов
Синтез и активность ММП контролируется цитокинами, прогестероном, эстроге-нами, тканевыми специфическими белками
С возрастом развивается резистентность к коллагеназе, ↑-ся структурная ста-бильность коллагеновых волокон
Са2+, Zn2+-зависимая коллагеназа активируется при повреждениях коллагена, происходящих,например, при неферментативном гликозилировании а/к остатков, и осуществляет при этом гидролиз неправильно ориентированных в межклеточ-ном матриксе молекул коллагена
Деструкция МКМ при коллагенозах,остеомиелите, лейкозе, метастазировании опухолей, пульпите, пародонтите и других заболеваниях, сопровождается ↑-ем активности матриксных металлопротеиназ

РАСПАД КОЛЛАГЕНА. ПОКАЗАТЕЛИ ОБМЕНА КОЛЛАГЕНА