8. Недостаток, какого витамина может явиться причиной нарушения образования коллагенового волокна:
9. При старении возрастает ригидность связок, сухожилий, уменьшается тургор тканей. Укажите возможные причины этого явления:
1) увеличение количества поперечных связей между молекулами тропоколлагена,
2) уменьшается соотношение: основное вещество/волокна,
3) снижается способность межклеточного вещества связывать воду,
4) увеличивается способность межклеточного вещества связывать воду,
5) увеличивается количество протеогликанов в межклеточном матриксе.
10. Назовите, какой компонент из ниже перечисленных необходим для активно-
ТЕМА «БИОХИМИЯ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА И СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ» ВАРИАНТ 2
Выберите 1 или несколько правильных ответов
1. В каких органах преимущественно локализуется коллаген?
2. Какая из перечисленных ниже особенностей правильно характеризует коллаген.
А. Коллаген является полноценным пищевым источником аминокислот.
Б. При старении увеличивается скорость обмена коллагена.
В. Коллаген составляет 1/3 от общего количества белка в организме, является основным структурным белком.
Г. В составе коллагена преобладают лизин, оксилизин, аланин.
3. Какая из перечисленных аминокислот отсутствует в составе эластина?
4. Укажите причины изменений наступающих при старении:
А. Увеличивается соотношение: протеогликаны / волокна.
Б. Уменьшается количество связанной воды.
В. Уменьшается соотношение: протеогликаны / волокна.
Г. Увеличивается тургор тканей.
Д. Увеличивается количество связанной воды.
5. Особенности соединительной ткани:
А. Много клеточных элементов.
Б. Присутствие волокнистых структур.
В. Наличие протеогликанов.
Г. Мало межклеточного вещества.
6. Компоненты, определяющие прочность костной ткани:
В. Неколлагеновые белки.
7. Определите последовательность реакций образования проколлагена в эндо-
А. Гидроксилирование пролина и лизина.
Б. Удаление N-концевой сигнальной последовательности.
В. Образование внутри – и межмолекулярных дисульфидных связей.
Г. Образование тройной спирали.
8. Какие факторы могут явиться причиной нарушения первичной структуры
А. Дефицит витамина С.
Б. Мутации в ДНК фибробластов.
Г. Недостаток витамина А.
Д. Недостаточность кислорода.
1) является фибриллярным белком,
2) способен к обратимому растяжению,
3) располагается в стенках крупных сосудов, обеспечивая их упругие свойства,
4) преобладает в структуре костной ткани, обеспечивает механическую прочночть,
5) десмозин обеспечивает сетчатую структуру эластина
10. При старении возрастает ригидность связок, уменьшается тургор тканей. Укажите возможные причины этого явления:
A. Увеличение количества поперечных связей между молекулами тропоколлагена
Б. Уменьшается соотношение: основное вещество/волокна.
B. Снижается способность межклеточного вещества связывать воду.
Г. Увеличивается количество протеогликанов в межклеточном матриксе.
ТЕМА «БИОХИМИЯ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА И СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ» ВАРИАНТ 3
Выберите 1 или несколько правильных ответов
1. Выберите положения, правильно характеризующие эластин:
а) является фибриллярным белком
б) способен к обратимому растяжению
в) располагается в стенках крупных артерий
г) преобладает в гепатоцитах
д) преобладает в структуре крупных сухожилий
2. Назовите, какой компонент из ниже перечисленных необходим для активности пролингидроксилазы?
3. Какие последствия для коллагена может иметь недостаток витамина С в организме?
А. Повышение количества оксипролина.
Б. Увеличение водородных связей между полипептидными цепями коллагена.
В. Прочность молекул коллагена увеличивается.
Г. Снижение активности пролингидроксилазы фибробластов.
4. Для протеогликанов характерны все указанные функции кроме:
А. Образуют «смазочный материал» в суставах.
Б. Взаимодействуют с коллагеновыми фибриллами, образуя, межклеточный матрикс.
В. Связывают большое количество воды, Na+, Са2+ в межклеточном пространстве.
Г. При старении увеличивается соотношение протеогликаны / волокна.
Д. Образуют структуры типа «молекулярных сит», препятствующие перемещению крупных молекул, вирусов, бактерий.
5. Структурные компоненты межклеточного матрикса:
6. В гидроксилировании остатка пролина при синтезе коллагена участвует:
Г. Двухвалентное железо.
Д. Все правильно.
7. Какая из перечисленных аминокислот отсутствует в составе эластина?
1) сложные белки, состоящие из белка (90-95%) и гликозамино-гликанов (5-10%),
2) сложные белки, состоящие из белка (5-10%) и гликозаминогли-канов (90-95%),
3) составляют основную массу межклеточного матрикса соединительной ткани,
4) образуют гелеобразную структуру,
5) на их долю приходится до 30% сухой массы соединительной ткани.
4) имеет доменную структуру,
5) имеет несколько центров связывания.
10. Чем объяснить лечебный эффект витамина С при цинге?
A. Повышением активности пероксидазы
Б. Упрочнением структуры коллагена за счет образования дополнительных водородных связей.
B. Повышением содержания оксипролина в коллагене
Г. Увеличением активности гликозилирования оксипролина
ТЕМА «БИОХИМИЯ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА И СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ» ВАРИАНТ 4
Выберите 1 или несколько правильных ответов
1. Укажите признаки, характерные для соединительной ткани: а) преобладание глобулярных белков
б) преобладание фибриллярных белков
в) наличие большого количества липопротеидов
г) преобладание межклеточного вещества по сравнению с клеточными элементами
Источник
Краткий обзор некоторых кофакторов, участвующих в синтезе коллагена
Качественные коллагеновые волокна — одна из основных составляющих здоровой кожи. Поэтому большое количество косметологических методов направлено на восстановление ее коллагенового каркаса. Как витамины и микроэлементы могут влиять на синтез коллагена? И почему для достижения стойкого эффекта необходимо учитывать их количественный состав в организме?
Ежегодно создаются новые методики и препараты для улучшения синтеза коллагена с целью профилактики инволюционных процессов в организме и уменьшения выраженности возрастных изменений.
Но за стремлением повлиять на коллагеногенез извне порой забывают о тех веществах, без достаточного количества которых в самом организме синтез коллагена крайне затруднен. Никто не будет отрицать, что продукция этого жизненно важного белка зависит от гормонов, гормоны, в свою очередь, от присутствия металлов, усвоение металлов — от витаминов; и эту цепочку можно продолжать долго, тем более что она замкнутая. Осветить все нюансы в одной статье не представляется возможным, но сделать шаг навстречу пониманию некоторых процессов — в наших силах. Синтез и процессинг (созревание) коллагена включает в себя несколько этапов:
- транскрипция генов, кодирующих коллагены, в которой участвуют десятки магнийи кальцийзависимых белков;
- синтез препроколлагена на рибосоме, поддерживаемый магний- и кальцийзависимыми белками;
- транспорт цепи препроколлагена в эндоплазматический ретикулум посредством сигнального пептида на N-концевом участке аминокислотной цепи;
- удаление сигнального пептида в препроколлагене посредством фермента пептидазы;
- гидроксилирование аминокислотных остатков пролина с участием Fe2+ и аскорбат-аниона в качестве кофакторов;
- гликозилирование моносахаридами аминокислотных остатков лизина в препроколлагене в присутствии ферментов, содержащих ионы марганца;
- сборка тройной спирали проколлагена из 3 аминокислотных цепей препроколлагена;
- внесение необходимых конформационных изменений в проколлаген посредством изомеризации остатков цистеина и пролина;
- упаковка проколлагена в транспортный везикул, перенос во внеклеточный матрикс;
- вне клетки модификация молекулы проколлагена с помощью протеиназ проколлагена, нуждающихся в ионах Zn2+ как кофакторе;
- формирование коллагеновых фибрилл из тропоколлагена посредством лизилоксидазы, кофакторами которой являются ионы Cu+ и тирозил-хинон (рис. 1) [1].
Всем известно об участии магния и кальция в синтезе соединительной ткани и коллагена, но о железе, цинке, меди, витаминах С и D часто забывают. Именно эти кофакторы рассмотрим в статье.
Железо
Железодефицитная анемия в той или иной степени присутствует у 40–60 % женщин детородного возраста по всему миру [2, 26]. И это при том, что железо — один из важнейших микроэлементов, необходимых для нормального функционирования биологических систем организма. Оно требуется для осуществления функции дыхания, кроветворения, участвует в иммунобиологических и окислительно-восстановительных реакциях.
Причины дефицита железа:
- недостаточное поступление в организм железа из-за нарушения режима питания (например, при вегетарианской диете);
- снижение всасываемости железа в кишечнике (рис. 3);
- нарушение регуляции обмена витамина С;
- избыточное поступление в организм фосфатов, оксалатов, кальция, цинка, витамина Е;
- поступление в организм железосвязывающих веществ;
- усиленное расходование железа (в периоды интенсивного роста и беременности);
- потери железа, связанные с травмами, кровопотерями во время операций, обильными менструациями, язвенными болезнями, донорством, занятиями спортом;
- нарушение функции щитовидной железы;
- различные системные и опухолевые заболевания [21].
Учитывая высокую распространенность дефицита железа в популяции, сложно говорить о нормальном синтезе коллагена при таких состояниях.
Цинк — единственный металл, представленный в небелковой части ферментов каждого класса, и никаким другим металлом цинк не может быть заменен. Несмотря на малую концентрацию цинка в крови, стабильные связи с макромолекулами делают его доступным для всех тканей организма, что в дальнейшем позволяет удовлетворять потребности в нем белков и ферментов, выполняющих различные биологические функции [28].
Распространенность дефицита цинка в мире не менее значительная, чем железа и витамина С, и составляет до 60% [29].
Для транспорта эритроцитами кислорода и углекислого газа абсолютно необходим цинк, и большая часть цинка крови содержится именно в эритроцитах в составе цинковых металлоферментов — карбоангидраз. Карбоангидразы катализируют превращения углекислого газа в угольную кислоту (угольная кислота участвует в поддержании pH крови в физиологическом диапазоне (7,25–7,35). В капиллярах легких эти процессы идут в обратном направлении: угольная кислота распадается на углекислый газ и воду, и углекислый газ удаляется наружу [18].
Без нормального дыхания ни одна клетка не способна осуществлять свои функции.
В мире распространенность дефицита меди в организме, приводящего, наряду с железом, к анемии, составляет до 30%. А ведь этот микроэлемент крайне необходим для нормальной физиологии организма.
Если говорить о коже, то медь играет ключевую роль в ангиогенезе, синтезе и стабилизации белков внеклеточного матрикса [3].
В физиологически значимых концентрациях (2 мг — средняя суточная потребность) медь ускоряет заживление ран [16].
Ионы меди, которые являются кофакторами лизилоксидазы, принимают участие в последнем этапе синтеза коллагена. Медь имеет важное значение для формирования внутри- и межмолекулярных поперечных связей в коллагене, а соответственно, и прочности коллагеновых и эластиновых фибрилл [8, 13, 15]. Недостаток меди ухудшает формирование сшивок коллагена и приводит к тяжелой патологии костей, легких и сердечно-сосудистой системы [12].
Компенсация дефицита этого микроэлемента, бесспорно, улучшает синтез коллагена, в том числе в коже (рис. 4) [7, 10].
Аскорбиновая кислота (витамин С)
Аскорбиновая кислота играет в организме фундаментальную роль — нет фактически ни одного физиологического процесса, в котором бы она не принимала участия.
Роль витамина С в организме
Аскорбиновая кислота в организме человека оказывает влияние на множество важнейших биологических процессов:
- образование кортикостероидов (при стрессе в несколько раз возрастает уровень потребления витамина С тканями и органами) [20];
- обмен тирозина (влияние на обмен гормонов щитовидной железы) [22];
- трансформация дофамина в норадреналин [25];
- превращение токсичных соединений ванадия в безвредные [23];
- превращение фолиевой кислоты в ее активную форму — тетрагидрофолат [27];
- активация мРНК ацетилхолинового рецептора [20];
- образование активных форм витамина D (транспортной формы [25(OH)D] — в печени и активной гормональной формы [1,25(ОН)2D] — в почках), что служит основным фактором профилактики остеопороза [20];
- потенцирование всасывания железа [24].
Распространенность дефицита витамина С в мире по разным данным составляет 20–40% [14, 15].
В последнее время много исследований посвящено аскорбиновой кислоте и ее биодоступности для кожи [9]. При недостатке витамина С в организме его нанесение на кожу не будет иметь ожидаемого эффекта, так как не сможет восполнить нутритивный дефицит. В ходе проведенных исследований выяснилось, что витамин С ускоряет заживление ран, участвует в активизации синтеза коллагена I типа (рис. 5) и снижении параметров окислительного стресса. Никаких значимых побочных эффектов при добавлении витамина С в питание в ходе проведенных исследований выявлено не было [5, 6].
Синтез коллагена зависит от гормонов, гормоны, в свою очередь, от присутствия металлов, усвоение металлов — от витаминов, и эту цепочку можно продолжать долго, тем более что она замкнутая.
Витамин D
Распространенность дефицита витамина D в российской популяции составляет более 90% (в мире 50–60%) [19]. Этот витамин стимулирует увеличение синтеза секретируемых белков TGF-β (регулируют деление
и дифференцировку различных типов клеток, включая фибробласты и кератиноциты) и их связывание с рецепторами на мембране клеток. Поэтому при его дефиците происходит нарушение активности сигнальных каскадов TGF-β, что ухудшает заживление кожи после любой травмы (включая косметологические манипуляции). Например, во время термолифтинга часть коллагеновых волокон дермы сжимается и уменьшается в объеме. Это приводит к повышению зернистости базального слоя и при достаточном количестве витамина D создает благоприятные условия для воздействия его активных форм на экспрессию TGF-β1, который и способствует обновлению соединительной ткани [11].
Выводы
Мы кратко обсудили лишь некоторые кофакторы, участвующие в синтезе коллагена. Но даже этот незначительный пласт информации позволяет судить о зависимости синтеза коллагена от нутритивного статуса организма, чем не следует пренебрегать, решая многие эстетические задачи. Изменение синтеза коллагена происходит постепенно и усугубляется нутритивным дефицитом [19].
Источник