Viêm xương khớp: sụn khớp khớp như thế nào?

Sụn khớp thường thực hiện hai chức năng chính: hấp thu áp lực do biến dạng trong quá trình cơ học căng thẳng và đảm bảo sự trơn nhẵn của các bề mặt khớp, cho phép bạn giảm thiểu ma sát khi di chuyển trong khớp. Điều này được đảm bảo bởi cấu trúc duy nhất của sụn khớp, bao gồm chondro-ita đắm trong ma trận ngoại bào (ECM).

Sụn khớp động mạch bình thường của người lớn có thể được chia thành nhiều lớp, hoặc vùng: vùng bề mặt, hoặc tiếp tuyến, vùng chuyển tiếp, vùng sâu, hoặc xuyên tâm và khu vực võng mạc. Lớp giữa bề mặt và các vùng chuyển tiếp và đặc biệt là giữa quá trình chuyển tiếp và các vùng sâu không có ranh giới rõ ràng. Sự kết nối giữa sụn khớp được làm mềm và sét lại được gọi là "đường biên lượn sóng" - đây là đường được xác định bằng cách nhuộm các mô bị mất màu. Vùng đáy của sụn là một tỷ lệ tương đối ổn định (6-8%) trong tổng chiều cao của caspia. Tổng độ dày của sụn khớp, bao gồm cả vùng sụn sụn, thay đổi tùy theo tải trên một diện tích nhất định của bề mặt khớp và loại khớp. Áp suất thuỷ tĩnh liên tục trong xương dưới xương sống đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì cấu trúc bình thường của sụn, làm chậm quá trình làm xoắn.

Chondrocytes chiếm khoảng 2-3% tổng khối lượng mô; trong vùng bề mặt (tiếp tuyến) nằm dọc, và trong vùng sâu (xuyên tâm) - vuông góc với bề mặt của sụn; trong vùng chuyển tiếp, tế bào chondrocytes hình thành từ 2-4 tế bào nằm rải rác khắp ma trận. Tùy thuộc vào diện tích của sụn khớp, mật độ vị trí của tế bào sụn thay đổi - mật độ tế bào cao nhất trong vùng bề mặt, thấp nhất trong mô sẹo. Ngoài ra, mật độ phân bố của tế bào thay đổi từ khớp đến khớp, tỷ lệ nghịch với độ dày của sụn và tải có trong khu vực tương ứng của nó.

Các tế bào chondrocytes nằm ở bề mặt nhất là hình dạng và hình dạng đĩa trong vùng tiếp tuyến nhiều lớp tế bào nằm dưới một dải ma trận hẹp; Các tế bào nằm sâu trong vùng này có khuynh hướng có nhiều đường không đều nhau. Trong vùng chuyển tiếp, tế bào chondrocytes có hình dạng hình cầu, đôi khi chúng được kết hợp thành các nhóm nhỏ rải rác trong ma trận. Chondrocytes của vùng sâu có hình elipsoidal, được xếp thành các chuỗi được bố trí đều từ 2-6 ô. Trong khu vực nóng nảy, chúng được phân bố thậm chí còn ít; một số trong số đó là hoại tử, mặc dù hầu hết là khả thi. Các tế bào được bao quanh bởi một ma trận không bị biến đổi, không gian giữa các tế bào bị khử.

Do đó, sụn khớp của người bao gồm ECM hydrat và các tế bào đắm mình trong đó, chiếm 2-3% tổng lượng mô. Vì mô sụn không có mạch máu và bạch huyết, sự tương tác giữa các tế bào, việc cung cấp các chất dinh dưỡng cho chúng, việc loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất được thực hiện bằng cách khuếch tán qua ECM. Mặc dù thực tế là các tế bào chondrocytes trao đổi chất rất hoạt động, chúng thường không phân chia ở người trưởng thành. Tế bào Chondrocytes tồn tại trong một môi trường không có oxy, tin rằng sự trao đổi chất của chúng được thực hiện chủ yếu ở dạng không k..

Mỗi tế bào chondrocyte được xem như là một đơn vị chuyển hoá riêng biệt của sụn, tách ra từ các tế bào lân cận, nhưng chịu trách nhiệm sản xuất các yếu tố VKM trong vùng lân cận của tế bào và duy trì thành phần của nó.

VCR phát ra ba phần, mỗi trong số đó có cấu trúc hình thái độc đáo và thành phần sinh hóa cụ thể. VCR trực tiếp liền kề kbazalnoy sụn màng, được gọi là pericellular, ililakunarnym, ma trận. Nó được đặc trưng bởi sự tương tác tế bào nội dung cao liên quan đến axit hyaluronic của uẩn proteoglycan với thụ thể CD44-như thế nào, và sự thiếu tương đối của sợi collagen có tổ chức. Trực tiếp tiếp xúc với ma trận pericellular lãnh thổ hoặc dạng nang, một ma trận trong đó bao gồm một mạng lưới các giao nhau Collagen sợi nhỏ, và tóm tắt các tế bào đơn lẻ, hoặc (đôi khi) một nhóm các tế bào hình thành hondron, và có khả năng cung cấp máy móc phụ trợ đặc biệt cho các tế bào. Liên ma trận sụn với vỏ bao đạt được bằng rất nhiều quá trình tế bào chất giàu microfilaments và bởi các phân tử ma trận cụ thể, chẳng hạn như các thụ thể CD44-ankorin và podobnye. Các sụn lớn nhất và xa xôi nhất từ màng nền ECM tách ra - ma trận interterritorial chứa số lượng lớn nhất của sợi collagen và proteoglycan.

Sự phân chia ECM vào các phòng ban được mô tả rõ ràng hơn trong sụn khớp của người lớn hơn so với sụn khớp chằng chịt. Kích thước tương đối của mỗi bộ phận thay đổi không chỉ ở các khớp khác nhau, mà ngay cả trong cùng một sụn khớp. Mỗi chondrocyte tạo ra một ma trận xung quanh nó. Theo các nghiên cứu, tế bào chondrocytes mô sụn trưởng thành thực hiện kiểm soát chuyển hóa hoạt động trên các ma sát tế bào và vùng lãnh thổ, ít chủ động kiểm soát ma trận liên chủ, có thể chuyển hóa thành "trơ".

Như đã đề cập trước đó, sụn khớp chủ yếu bao gồm ECM rộng, tổng hợp và quy định của tế bào sụn. đại phân tử mô và nồng độ của chúng khác nhau trong suốt cuộc đời để đáp ứng yêu cầu thay đổi chức năng. Tuy nhiên, nó vẫn chưa rõ ràng: các tế bào tổng hợp toàn bộ ma trận cùng một lúc hoặc ở giai đoạn nhất định phù hợp với các nhu cầu sinh lý. Nồng độ của các đại phân tử, cân bằng trao đổi chất giữa chúng, xác định các mối quan hệ và các đặc tính sinh hóa tương tác, và do đó chức năng của sụn khớp trong một doanh. Các thành phần chính của người lớn VCR sụn khớp là nước (65-70% tổng khối lượng), được kết nối vững chắc căn cứ vào phương tiện của tính chất vật lý đặc biệt của các đại phân tử mô sụn gồm Collagen, proteoglycans và glycoprotein phi collagen.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11]

Thành phần sinh hóa của sụn

Các sợi collagen bao gồm các phân tử của protein sợi collagen. Ở động vật có vú, tỷ lệ collagen chiếm 1/4 số protein trong cơ thể. Collagen tạo thành các phần tử dạng sợi (collagen fibrils), bao gồm các tiểu đơn vị cấu trúc, được gọi là tropocollagen. Phân tử tropocollagen có ba chuỗi tạo thành một đường xoắn ba. Một cấu trúc như vậy của phân tử tropocollagen, cũng như cấu trúc của các sợi collagen, khi các phân tử được sắp xếp song song theo hướng dọc với một sự thay đổi liên tục của khoảng 1/4 chiều dài và đảm bảo tính đàn hồi và sức mạnh của các mô trong đó họ đang nằm ở trên cao. Hiện nay, có 10 loại collagen khác biệt về collagen, khác nhau về cấu trúc hóa học của a-xơ và / hoặc sự tích tụ của chúng trong phân tử. Các loại collagen đầu tiên được nghiên cứu nhiều nhất có thể tạo thành 10 đồng phân tử phân tử.

Các sợi collagen là một phần của không gian ngoài tế bào của hầu hết các loại mô liên kết, bao gồm cả mô sụn. Trong mạng lưới ba chiều của sợi collagen hòa tan thành phần giao nhau hòa tan nhiều hơn "vướng" khác, chẳng hạn như proteoglycans, glycoprotein và protein mô cụ thể; đôi khi chúng liên kết cộng hóa trị với các yếu tố collagen.

Các phân tử collagen tổ chức trong sợi cấu thành khoảng 50% sụn khô khô hữu cơ (10-20% sụn bản). Trong sụn trưởng thành, khoảng 90% collagens là collagens loại II, chỉ tìm thấy ở một số mô nhất định (ví dụ như thủy tinh, tủy sống phôi). Collagen loại II đề cập đến lớp đầu tiên (hình thành các sợi) của các phân tử collagen. Thêm vào đó, trong sụn khớp đặc trưng của một người collagen IX, loại XI và trong một số nhỏ các loại VI cũng được tìm thấy. Số lượng tương đối của sợi collagen kiểu IX trong các sợi collagen giảm từ 15% ở sụn của thai nhi xuống khoảng 1% ở sụn trưởng thành của con bò.

Các phân tử collagen I loại bao gồm ba chuỗi polypeptide a, (II) giống hệt, được tổng hợp và tiết ra dưới dạng precursor precollagen. Một khi các phân tử collagen sẵn sàng được giải phóng vào không gian ngoài tế bào, chúng tạo thành sợi. Các khớp trưởng thành loại sụn II collagen dạng sợi nhỏ arcade, trong đó một phân tử "dày" nằm ở lớp sâu hơn của mô, và nhiều hơn nữa "mỏng" - theo chiều ngang trong các lớp bề mặt.

Trong gen procollagen loại II, một exon mã hóa một chất cysteine giàu N-terminal propeptide đã được tìm thấy. Exon này không biểu hiện ở sụn trưởng thành, nhưng ở giai đoạn phát triển sớm (tiền phát đại tràng). Do sự hiện diện của exon này, phân tử loại procollagen II (type II A) dài hơn collagen type II. Có lẽ, biểu hiện của loại procollagen này ức chế sự tích tụ các yếu tố trong ECM của sụn khớp. Nó có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của bệnh lý sụn khớp (ví dụ, phản ứng phục hồi không thích hợp, sự hình thành osteophyt, vv).

Một mạng lưới các sợi collagen loại II cung cấp chức năng chống căng và là cần thiết để duy trì thể tích và hình dạng của mô. Chức năng này được tăng cường bằng phép cộng hóa trị và liên kết chéo giữa các phân tử collagen. Các hình thức lysyl oxidase VCR enzyme của aldehyde hydroxylysine sau đó được chuyển đổi thành crosslinks pyridinoline hình thành amino-hydroxylysine đa hóa trị giữa các chuỗi. Một mặt, nồng độ của axit amin tăng lên theo độ tuổi, tuy nhiên, ở sụn trưởng thành nó thực tế không thay đổi. Mặt khác, trong sụn khớp, sự gia tăng nồng độ liên kết chéo của các loại khác nhau theo độ tuổi được hình thành theo độ tuổi, được hình thành mà không có sự tham gia của enzyme.

Khoảng 10% tổng số mô sụn collagen là collagens cái gọi là nhỏ, mà trong nhiều khía cạnh xác định chức năng duy nhất của mô này. Collagen type IX thuộc về lớp phân tử III korotkospiralnyh và nhóm độc đáo FACIT-collagen (sợi nhỏ-Associated Collagen với Triple Interrupted -helices - collagen sợi nhỏ liên kết lại với chuỗi xoắn ba bị gián đoạn). Nó bao gồm ba chuỗi gen khác nhau. Một trong số chúng - chuỗi ₂ - được glycosyl hoá đồng thời với chondroitin sulfate, làm cho phân tử này đồng thời proteoglycan. Giữa các phân đoạn của collagen loại IX xoắn ốc và collagen type II, cả hai liên kết chéo hydroxypyridine trưởng thành và chưa trưởng thành được phát hiện. Collagen IX cũng có thể hoạt động như một "kết nối" liên kết giữa các phân tử (hoặc cầu nối) giữa các sợi collagen liền kề. Các phân tử Collagen IX tạo thành các liên kết chéo giữa chúng, làm tăng sự ổn định cơ học của mạng lưới ba chiều dạng sợi và bảo vệ nó khỏi những ảnh hưởng của enzyme. Chúng cũng cung cấp khả năng chống lại sự biến dạng, hạn chế sự sưng tấy proteoglycans trong mạng. Ngoài ra anion CS-chuỗi IX collagen phân tử chứa tên miền cation thông thớ xơ phí lớn và xu hướng của tương tác với các đại phân tử ma trận khác.

Loại Collagen XI chỉ chiếm 2-3% tổng khối lượng collagens. Nó thuộc lớp học đầu tiên (hình thành các sợi) của collagens và bao gồm ba chuỗi a khác nhau. Cùng với các loại collagen II và IX, collagen X tạo thành các tế bào heterotic của sụn khớp. Các phân tử của loại collagen XI được tìm thấy bên trong các sợi collagen loại II với sự trợ giúp của kỹ thuật miễn dịch học. Có lẽ họ tổ chức các phân tử collagen loại II, kiểm soát sự phát triển của sợi dây và xác định đường kính của sợi collagen heterotypic. Ngoài ra, collagen XI có liên quan đến sự hình thành các liên kết chéo, nhưng ngay cả ở sụn trưởng thành, các liên kết ngang vẫn giữ ở dạng ketoamines chưa chín.

Một lượng nhỏ collagen loại VI, một đại diện khác của lớp III của các phân tử trong khoảng thời gian ngắn, đã được tìm thấy trong sụn khớp. Collagen loại VI tạo thành các sợi nhỏ khác nhau và, có thể, tập trung trong ma trận vòng của chondron.

Proteoglycans là những protein mà ít nhất một chuỗi glycosaminoglycan gắn liền với đồng vị. Proteoglycans thuộc một trong những đại phân tử sinh học phức tạp nhất. Proteoglycans mở rộng nhất hiện diện trong VKM sụn. "Vướng" trong mạng lưới các sợi collagen, proteoglycans hydrophilic hoàn thành chức năng chính của chúng - chúng báo cho sụn có khả năng biến dạng ngược. Người ta tin rằng proteoglycans thực hiện một số chức năng khác, mà bản chất của nó không hoàn toàn rõ ràng.

Aggrecan là proteoglycan chính của sụn khớp: khoảng 90% tổng khối lượng proteoglycans trong mô. Protein lõi của nó là 230 kD được glycosyl hóa bởi một số dây chuyền glycosaminoglycan kết hợp đồng hóa trị, cũng như các oligosaccharides N-terminal và C-terminal.

Chuỗi glycosaminoglycan của sụn khớp, trong đó chiếm khoảng 90% tổng số đại phân tử trọng lượng - keratan sulfate (đại diện cho chuỗi từ sunfat disacarit N-atsetilglyukozamingalaktoza nhiều phần sulfate và dư lượng monosaccharide khác, chẳng hạn như axit sialic) và chondroitin sulfate (đại diện cho chuỗi từ disacarit N-acetylgalactosamine, acid glucuronic, este sulfat, mỗi kết nối với thứ tư hoặc với nguyên tử cacbon thứ sáu của N-atsetilg lactosamine).

Protein lõi aggrecan chứa ba hình cầu (G1, G2, G3) h interglobular hai (E1 và E2) miền. Phần N-terminal gồm G, - và lĩnh vực G2- tách E1 chiều dài phân đoạn của 21 nm. C3-miền nằm ở C-terminus, tách ra khỏi G ₂ dài hơn (khoảng 260 nm) phân khúc E2 mà mang hơn 100 chuỗi chondroitin sulfate khoảng 15-25 chuỗi sulfate keratan và oligosaccharides O-liên kết. Oligosaccharides tìm thấy chủ yếu trong G1- và C2 lĩnh và E1 đoạn, cũng như gần G N-liên kết ₃ -regiona. Glycosaminoglycans được nhóm thành hai vùng: mở rộng nhất (được gọi là khu vực giàu chondroitin sulfate) chuỗi bao gồm chondroitin sulfate và khoảng 50% chuỗi sulfate keratan. Khu vực giàu sunfat keratan, cục bộ để E ₂ -segmente gần G1-miền trước một khu vực giàu sunphát chondroitin. Phân tử aggrecan cũng chứa este phosphate, khu trú chủ yếu vào dư lượng xylose rằng chuỗi chondroitin sulfat được gắn vào các protein lõi; họ cũng triển lãm tại protein lõi serine dư lượng.

Phân đoạn C-terminal _{của miền} C3 rất giống với lectin, để các phân tử proteoglycan có thể được cố định trong ECM bằng cách liên kết với các cấu trúc hydrocacbon nào đó.

Các nghiên cứu gần đây đã tìm thấy một exon mã hóa các (yếu tố tăng trưởng biểu bì) EGF-like, sub-domain trong G ₃. Sử dụng các kháng thể polyclonal chống EGF, một epitope giống như EGF đã được địa hoá trong một peptide là 68 kD trong tổng thể của sụn khớp của người. Tuy nhiên, chức năng của nó đòi hỏi phải làm rõ. Tên miền phụ này cũng được tìm thấy trong cấu trúc của các phân tử bám dính kiểm soát sự di chuyển của lymphocytes. Chỉ khoảng một phần ba của các phân tử aggrecan phân lập từ trưởng thành sụn khớp con người chứa nguyên vẹn C ₃ lĩnh vực; có lẽ điều này là do thực tế là trong ECM, các phân tử aggrecan có thể được giảm kích thước bởi tuyến đường enzyme. Số phận xa hơn và chức năng của các mảnh vỡ là không rõ.

Phân khúc chức năng chính là một phân tử aggrecan glikozaminoglikannesuschy E ₂ -segment. Các trang web, giàu keratan sunfat, chứa các axit amin proline, serine và threonine. Hầu hết các serine và threonine dư lượng O-glycosyl hóa dư lượng N-atsetilgalaktozaminovymi, họ kích hoạt quá trình tổng hợp của oligosaccharides nhất định, được nhúng vào trong các chuỗi sulfate keratan, do đó kéo dài cho họ. Phần còn lại của đoạn E ₂ chứa hơn 100 chuỗi serine-glycine, trong đó chuỗi cung cấp sự gắn kết với dư lượng xylosyl vào đầu chuỗi chondroitin sulfate. Điển hình và chondroitin-6-sulfate và chondroitin-4-sulfate tồn tại đồng thời trong các phân tử proteoglycan cùng một tỷ lệ thay đổi tùy theo địa hóa của sụn và tuổi tác của con người.

Cơ cấu của các phân tử aggrecan trong ma trận của sụn khớp của một người trải qua một số thay đổi trong quá trình trưởng thành và lão hóa. Những thay đổi liên quan đến lão hóa bao gồm sự giảm kích thước thủy động lực do thay đổi chiều dài chuỗi trung bình của chondroitin sunfat, sự gia tăng về số lượng và chiều dài của chuỗi keratan sulfate. Một số thay đổi trong phân tử aggrecan cũng trải qua hoạt động của các enzyme proteolytic (ví dụ aggrecanase và stromelysin) đối với protein lõi. Điều này dẫn đến sự giảm dần về chiều dài trung bình của protein lõi của các phân tử aggrecan.

Các phân tử Aggrecan được tổng hợp bởi các tế bào chondrocytes và được tiết ra trong ECM, nơi chúng hình thành các khối u được ổn định bởi các phân tử protein liên kết. Sự kết hợp này bao gồm các tương tác không cộng hóa trị và hợp tác rất cao giữa acid filamentu glucuronic và gần 200 phân tử của aggrecans và các protein liên kết. Acid glucuronic - ngoại bào unsulfated glycosaminoglycan tuyến tính khối lượng phân tử cao bao gồm một đa số của các phân tử liên tục liên quan atsetilglyu-N-kozamina và acid glucuronic. Các vòng ghép của miền G1 của aggrecan tương tác ngược lại với năm hỗn hợp disagaterin hyaluronic disaccharides liên tục. Protein gắn kết có chứa các cặp kết hợp tương tự (tương đồng cao), tương tác với miền C1 và phân tử axit hyaluronic và ổn định cấu trúc của tổ hợp. Tổ hợp phức hợp protein C1-domain-hyaluronic acid tạo thành một tương tác ổn định cao bảo vệ vùng G1 và protein gắn kết từ hoạt động của các enzyme proteolytic. Hai phân tử của một protein gắn kết với trọng lượng phân tử là 40-50 kD đã được xác định; chúng khác nhau về mức độ glycosyl hóa. Chỉ có một phân tử của protein liên kết có mặt tại vị trí liên kết acid hyaluronic acid-aggrecan. Phân tử thứ ba, nhỏ hơn của protein gắn kết được hình thành từ các protein lớn hơn do sự phân cắt proteolytic.

Khoảng 200 phân tử của aggrecan có thể liên kết với một phân tử của axit hyaluronic để tạo thành tổng hợp có chiều dài 8 μm. Ma trận tế bào liên quan bao gồm các bộ phận pericellular và lãnh thổ uẩn giữ mối quan hệ của họ với các tế bào bằng cách gắn (thông qua chủ đề axit hyaluronic) với thụ thể SD44 giống như trên màng tế bào.

Sự hình thành các cốt liệu trong ECM là một quá trình phức tạp. Các phân tử aggrecan mới được tổng hợp không biểu hiện ngay lập tức khả năng liên kết với axit hyaluronic. Điều này có thể phục vụ như là một cơ chế điều tiết cho phép các phân tử mới được tổng hợp đạt tới vùng liên vùng của ma trận trước khi bị cố định vào các hợp chất lớn. Số lượng các phân tử aggrecan mới được tổng hợp và các protein liên kết có khả năng hình thành các uẩn bằng cách tương tác với axit hyaluronic giảm đáng kể theo tuổi tác. Ngoài ra, với tuổi tác, kích thước của các khối u tách khỏi sụn khớp của một người được giảm đáng kể. Điều này một phần là do sự giảm chiều dài trung bình của các phân tử của axit hyaluronic và các phân tử aggrecan.

Có hai loại uẩn trong sụn khớp. Kích thước trung bình của các loại aggregate của loại đầu tiên là 60 S, các loại tổng của loại thứ hai (nhanh chóng kết tủa "superaggregates") là 120 S. Sau này được đặc trưng bởi một sự phong phú của các phân tử của protein liên kết. Sự có mặt của những siêu phân bố này có thể đóng một vai trò lớn trong sự hoạt động của mô; trong quá trình phục hồi các mô sau khi cố định của chi ở các lớp giữa của sụn khớp, nồng độ cao hơn trong khớp bị ảnh hưởng bởi viêm xương khớp, trong giai đoạn đầu của bệnh, kích thước của chúng sẽ giảm đáng kể.

Ngoài aggrecan, sụn khớp có chứa một số proteoglycans nhỏ hơn. Biglikan và decorin, các phân tử mang sulfat dermatan có khối lượng phân tử khoảng 100 và 70 kD; khối lượng của protein lõi của chúng là khoảng 30 kD.

Các sụn khớp của phân tử biglycan con người chứa hai chuỗi dermatan sulfate, trong khi thường xuyên hơn xảy ra decorin - chỉ có một. Những phân tử này chỉ là một phần nhỏ của proteoglycan trong sụn khớp, mặc dù họ cũng có thể có rất nhiều, cũng như uẩn lớn các proteoglycan. Proteoglycans nhỏ tương tác với phân tử khác trong ECM, bao gồm các sợi collagen, Fibronectin, yếu tố tăng trưởng, và những người khác. Decorin ban khu trú trên bề mặt của sợi collagen và ức chế collagen fibrillogenesis. Rod vững chắc giữ lại protein với một miền di-ràng buộc của Fibronectin, do đó có thể ức chế sự ràng buộc của thứ hai vào các thụ thể bề mặt tế bào (integrins). Do thực tế rằng cả hai decorin và ràng buộc biglycan để Fibronectin và ức chế kết dính tế bào và di cư, cũng như sự hình thành huyết khối, họ có thể ức chế quá trình sửa chữa mô.

Fibromodulin của sụn khớp là một proteoglycan có khối lượng phân tử 50-65 kD, liên kết với các sợi collagen. Protein cốt lõi của nó, tương đồng với các protein cốt lõi của đồ trang trí và bigakana, chứa một lượng lớn các chất tồn lưu tyrosine sulfat. Dạng glycosylated fibromodulin này (trước đây gọi là protein ma trận 59 kD) có thể tham gia vào việc điều chỉnh sự hình thành và duy trì cấu trúc của sợi collagen. Fibromodulin và decorin được đặt trên bề mặt của sợi collagen. Do đó, như đã nêu ở trên, sự gia tăng đường kính sợi cần được thực hiện bằng cách chọn lọc các proteoglycans (cũng như các phân tử collagen type IX).

Sụn khớp có chứa một số protein trong VKM, không thuộc về proteoglycans hoặc collagens. Họ tương tác với các đại phân tử khác để tạo thành một mạng lưới trong đó hầu hết các phân tử VKM được kết hợp.

Anchorin, một protein có khối lượng 34 kD, được bản địa hoá trên bề mặt của tế bào chondrocytes và trong màng tế bào, trung gian sự tương tác giữa tế bào và ma trận. Do ái lực cao đối với collagen type II, nó có thể hoạt động như một cơ quan cảm thụ cơ thể, truyền tín hiệu về áp lực đã thay đổi đối với sợi fibril của tế bào chondrocyte.

Fibronectin là một thành phần của hầu hết các mô sụn, hơi khác với fibronectin huyết tương. Nó được khuyến cáo rằng fibronectin thúc đẩy việc tích hợp ma trận bằng cách tương tác với màng tế bào và các thành phần ma trận khác như collagen loại II và thrombospondin. Fragments của fibronectin tiêu cực ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa của tế bào chondrocytes - ức chế tổng hợp aggrecan, kích thích các quá trình chuyển hóa. Trong các khớp lỏng của bệnh nhân bị osteoarthrosis, một tập trung cao các mảnh fibronectin đã được tìm thấy, do đó, họ có thể tham gia vào các bệnh sinh của bệnh ở giai đoạn sau. Có lẽ, các phân tử của các phân tử ma trận khác liên kết với thụ thể chondrocyte cũng có những tác dụng tương tự.

Sụn protein oligomeric ma trận (OMPH) - thành viên siêu họ thrombospondin là một pentamer năm tiểu đơn vị giống hệt nhau với trọng lượng phân tử khoảng 83 kD. Chúng được tìm thấy với số lượng lớn trong sụn khớp, đặc biệt là trong lớp tế bào đang phát triển trong mô đang phát triển. Do đó, có lẽ, OMPCH tham gia vào quy định về tăng trưởng tế bào. Ở nồng độ thấp hơn nhiều, chúng được tìm thấy trong ECM của sụn khớp chậu trưởng thành. Các protein ma trận cũng được gọi là:

• protein ma trận cơ bản (36 kD), có ái lực cao đối với tế bào chondrocytes, có thể làm trung gian sự tương tác giữa các tế bào trong ECM, ví dụ, trong quá trình tái cấu trúc mô;
• GP-39 (39 kD) được thể hiện trong lớp bề mặt của sụn khớp và trong màng bám (chức năng của nó không rõ);
• Protein 21 kD được tổng hợp bởi các tế bào chondroxy dày, tương tác với collagen X-type, có thể hoạt động trong vùng "đường sóng".

Bên cạnh đó, rõ ràng là tế bào sụn thể hiện một hình thức không glycosyl hóa của proteoglycans nhỏ không tổng hợp ở các giai đoạn nhất định của sự phát triển sụn và trong điều kiện bệnh lý, nhưng chức năng cụ thể của họ hiện đang được nghiên cứu.

[12], [13], [14], [15], [16], [17]

Các tính chất chức năng của sụn khớp

Các phân tử của aggrecan cho sụn khớp có khả năng biến dạng có thể đảo ngược được. Họ thể hiện sự tương tác cụ thể trong không gian ngoài tế bào và chắc chắn đóng một vai trò quan trọng trong tổ chức, cấu trúc và chức năng của ECM. Trong các phân tử mô sụn aggrecane có nồng độ 100 mg / ml. Trong sụn, các phân tử Aggregan được nén đến 20% thể tích mà chúng chiếm trong dung dịch. Một mạng lưới ba chiều được hình thành bởi các sợi collagen báo hiệu mô của hình dạng đặc trưng của nó và ngăn chặn sự gia tăng khối lượng proteoglycans. Bên trong mạng collagen, các proteoglycans không hoạt động mang điện tích âm lớn (chứa một số lượng lớn các nhóm anion), cho phép tương tác với các nhóm cation di động của chất lỏng kẽ. Tương tác với nước, proteoglycan cung cấp cái gọi là áp lực sưng, mà là chống lại bởi mạng lưới collagen.

Sự hiện diện của nước trong ECM là rất quan trọng. Nước xác định thể tích mô; liên kết với proteoglycans, nó cung cấp khả năng chịu nén. Ngoài ra, nước cung cấp vận chuyển các phân tử và khuếch tán trong ECM. Mật độ cực đại của điện tích âm trên proteoglycans lớn được cố định trong mô tạo ra một "hiệu ứng âm lượng bị loại trừ". Kích thước lỗ của dung dịch phân giải protein trong máu của proteoglycan là quá nhỏ đến mức sự khuếch tán các protein hình cầu lớn vào mô bị hạn chế nghiêm trọng. VKM đẩy các ion tích điện âm nhỏ (ví dụ ion Clorua) và các protein lớn (như albumin và globulin miễn dịch). Kích thước của các tế bào trong mạng lưới dày đặc của các sợi collagen và proteoglycan chỉ có thể so sánh với kích thước của một số phân tử vô cơ (ví dụ, natri và kali, nhưng canxi).

Trong VKM, một lượng nước có trong sợi collagen. Các đặc tính hóa lý và cơ sinh của sụn khớp xác định không gian ngoài. Hàm lượng nước trong không gian sợi không phụ thuộc vào nồng độ proteoglycans trong không gian ngoài trời và tăng với sự giảm nồng độ của chất này.

Lượng điện tích âm cố định trên proteoglycans xác định thành phần ion của môi trường ngoài tế bào chứa cation tự do ở nồng độ cao và anion tự do ở nồng độ thấp. Vì nồng độ các phân tử aggrecan tăng lên từ bề mặt đến vùng sâu của sụn, môi trường ion của mô thay đổi. Nồng độ ion vô cơ trong ECM tạo ra áp suất thẩm thấu cao.

Các đặc tính của sụn như một chất phụ thuộc vào sự tương tác của các sợi collagen, proteoglycans và pha lỏng của mô. Thay đổi cấu trúc và thành phần do sự không phù hợp giữa tổng hợp và quá trình dị hóa, và sự xuống cấp của các đại phân tử bởi chấn thương về thể chất, ảnh hưởng đáng kể tính chất vật chất của sụn và làm thay đổi chức năng của nó. Kể từ khi tập trung và phân phối của tổ chức vĩ mô phân tử của proteoglycans và collagen thay đổi tùy theo độ sâu của vùng sụn thay đổi tính chất cơ sinh học của từng khu vực. Ví dụ, diện tích bề mặt với nồng độ cao của các sợi collagen xử lý tiếp tuyến liên quan đến nồng độ thấp của proteoglycan có các chống rõ rệt nhất tính kéo dài, phân phối tải trọng đồng đều trên bề mặt tế bào. Ở vùng chuyển tiếp và vùng sâu, một nồng độ cao proteoglycan truyền cho một mô để truyền tải tải nén. Ở cấp độ của "đường lượn sóng" đặc tính vật liệu sụn khác nhau mạnh từ khu nekaltsifitsirovannoy dẻo dai đến một sụn khoáng cứng. Trong vùng "đường lượn sóng" sức mạnh của mô được cung cấp bởi mạng lưới collagen. Các mô sợi sụn không qua các bộ phận sụn; trong khuôn viên của sức mạnh mô xương sụn được cung cấp bởi các đường nét đặc biệt ranh giới giữa khu nekaltsifitsirovannogo và sụn bị vôi hóa dưới hình thức outgrowths ngón tay giống như bất thường, mà "đóng" hai lớp và ngăn tách họ. Sụn bị vôi hóa là nhẹ hơn xương subchondral, vì vậy nó thực hiện các chức năng của một lớp trung gian mà làm mềm tải nén trên sụn và xương subchondral truyền nó.

Trong quá trình tải, một sự phân bố phức tạp gồm ba lực - kéo dài, cắt và nén. Ma trận khớp biến dạng do sự trục xuất dưới nước (và cũng có thể các sản phẩm chuyển hóa tế bào) từ vùng tải, làm tăng nồng độ của các ion trong interstitsialnoi lỏng. Sự di chuyển của nước trực tiếp phụ thuộc vào thời gian và cường độ của tải đã áp dụng và bị trì hoãn bởi điện tích âm của proteoglycan. Trong thời gian proteoglycans mô biến dạng ép chặt chẽ hơn với nhau, do đó làm tăng hiệu quả mật độ điện tích âm và các lực lượng điện tích âm đẩy giữa các phân tử lần lượt tăng sức đề kháng để biến dạng hơn nữa của vải. Cuối cùng biến dạng đạt trạng thái cân bằng, trong đó các lực lượng bên ngoài được cân bằng lực lượng kháng tải nội - sưng áp lực (sự tương tác với các ion proteoglycans) và ứng suất cơ học (proteoglycans tương tác và Collagen). Khi tải được loại bỏ, các mô sụn có được hình dạng ban đầu của nó bằng cách hút nước cùng với các chất dinh dưỡng. Biểu mô mô đun ban đầu (trước khi tải) đạt được khi áp lực sưng của proteoglycans được cân bằng bởi sức đề kháng của mạng lưới collagen đến sự lây lan của chúng.

Các tính chất cơ sinh học của sụn khớp được dựa trên sự toàn vẹn về cấu trúc của vải - thành phần collagen-proteoglycan như một pha rắn và nước và các ion hòa tan trong đó là một pha lỏng. Trong tải, áp suất thủy tĩnh của sụn khớp là khoảng 1-2 atm. Áp suất thủy tĩnh này có thể tăng lên trong cơ thể tới 100-200 atm. Trong mili giây trong khi đứng và 40-50 atm trong khi đi bộ. Các nghiên cứu in vitro đã cho thấy rằng áp lực thủy tĩnh của 50-150 atm (sinh lý) cho một khoảng thời gian ngắn dẫn đến tăng trưởng vừa phải sụn anabolism, trong 2 giờ - dẫn đến mất sụn lỏng, nhưng không gây ra bất kỳ thay đổi khác. Câu hỏi vẫn là tốc độ phản ứng của tế bào chondrocytes trong cơ thể với loại tải này.

Giả thiết làm giảm sự hydrat hóa với tăng nồng độ proteoglycan sau đó dẫn đến sự thu hút các ion tích điện dương, như H ⁺ và Na ⁺. Điều này dẫn đến sự thay đổi tổng thành phần ion và pH của ECM, và các tế bào chondrocytes. Việc nạp kéo dài làm giảm pH và đồng thời giảm sự tổng hợp proteoglycans bằng các tế bào chondrocytes. Có lẽ ảnh hưởng của môi trường ion ngoại bào đối với quá trình tổng hợp cũng có liên quan một phần đến ảnh hưởng của nó đối với thành phần của ECM. Các phân tử mới được tổng hợp aggrecan trong môi trường có độ axit yếu sau đó trong điều kiện bình thường đã chín thành các dạng tổng hợp. Có vẻ như sự giảm pH xung quanh các tế bào chondrocytes (ví dụ, trong quá trình tải) cho phép các phân tử aggrecane được tổng hợp mới nhất đạt được ma trận liên vùng.

Khi tải được loại bỏ, nước sẽ trở lại từ khoang khí quản, mang theo nó các chất dinh dưỡng cho tế bào. Sụn bị ảnh hưởng với bệnh viêm xương khớp, nồng độ proteoglycan được hạ xuống, do đó, trong quá trình tải nước di chuyển không chỉ theo chiều dọc trong khoang hoạt dịch, nhưng cũng theo các hướng khác, do đó làm giảm tế bào sụn điện.

Cố định hoặc tải nhỏ dẫn đến sự sụt giảm đáng kể trong quá trình tổng hợp nội dung sụn proteoglycan và, trong khi sự gia tăng tải trọng động dẫn đến một tổng hợp tăng proteoglycan khiêm tốn và nội dung .. Tập thể dục Intense (20km một ngày trong 15 tuần) ở chó gây ra một sự thay đổi trong nội dung của proteoglycans đặc biệt, giảm mạnh nồng độ của chúng trong vùng bề mặt. Có một số làm mềm có thể đảo ngược của sụn và tu sửa xương subchondral. Tĩnh nhất tải, tuy nhiên, đã gây ra thiệt hại sụn và sự thoái hóa sau này. Bên cạnh đó, sự mất mát của ECM aggrecan gây nên những thay đổi bất thường đặc trưng của viêm xương khớp. Việc mất dẫn aggrecan đến nước Push-Pull và sưng lượng nhỏ còn lại của proteoglycan. Pha loãng này làm giảm mật độ điện tích cố định nội hạt aggrecan và cuối cùng dẫn đến một sự thay đổi trong thẩm thấu.