Нарушение метаболизма соединительной ткани при некоторых патологических состояниях у детей

Размещено на http://www.allbest.ru/

9

Нарушение метаболизма соединительной ткани при некоторых патологических состояниях у детей

Системная дисплазия соединительной ткани -- распространенное состояние, которое имеет различные фенотипы и висцеральные проявления, характеризуется особенностями метаболизма и является фоном для развития воспалительных, аутоиммунных, дегенеративных изменений в различных органах [14, 28]. В настоящее время дисплазия соединительной ткани (ДСТ) рассматривается как нарушение соединительной ткани в эмбриональном и постнатальном периодах вследствие генетически измененного фибриллогенеза внеклеточного матрикса, которое приводит к расстройству гомеостаза на тканевом, органном, организменном уровнях с прогредиентным течением [8, 28, 40]. Известно около 200 видов наследственной патологии, обусловленной нарушениями соединительной ткани. Их объединяют в две группы дисплазий -- дифференцированные и недифференцированные соединительнотканные дисплазии [14]. Первая группа включает в себя заболевания соединительной ткани, имеющие определенный тип наследования и четкую симптоматику (синдромы Марфана, Элерса -- Данлоса и др.). Вторая группа включает в себя множество вариантов аномалий соединительной ткани без четко очерченной симптоматики и носит название «недифференцированный синдром дисплазии соединительной ткани» (НСДСТ). Вопрос диагностики и лечения НСДСТ в настоящее время является одним из актуальных в силу распространенности заболевания, трудности дифференциальной диагностики, а также особенностей течения отдельных клинических форм [5, 11, 19].

Широкий спектр патологических состояний, обусловленных нарушениями соединительной ткани, определяется сложностью ее строения и многообразием функций.

Современная наука рассматривает соединительную ткань как совокупность различных видов тканей, объединенных общностью происхождения и строения. Она составляет около 50% всей массы тела, образует опорный каркас (скелет), наружные покровы, сухожилия, хрящи, связки, строму органов, а также формирует внутреннюю среду организма, через которую все структурные элементы получают питательные вещества и отдают продукты метаболизма [14].

Соединительная ткань делится на собственно соединительную, хрящевую и костную. Собственно соединительная ткань, в свою очередь, делится на волокнистую ткань и соединительную ткань со специальными свойствами. К последней относятся ретикулярная, жировая, пигментная и слизистая ткани.

Волокнистая соединительная ткань в зависимости от содержания волокнистых структур может быть рыхлой и плотной.

Для плотной соединительной ткани характерно преобладание волокнистых структур и прежде всего коллагеновых волокон, ориентация которых в пространстве определяет деление волокнистой соединительной ткани на оформленную и неоформленную. Рыхлая соединительная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества. К клеточным элементам рыхлой соединительной ткани относятся фибробласты, макрофаги, плазмоциты, тканевые базофилы, адипоциты, пигментоциты, клетки адвентиция, а также лейкоциты, которые мигрируют из крови [1, 31].

Межклеточное вещество состоит из волокнистых структур (коллагеновые, эластические, ретикулярные волокна) и основного вещества. Основное (аморфное) вещество представлено водой, белками, липидами, полисахаридами, минеральными веществами (Mg, Ca, K, Na). К полисахаридам относятся гликозаминогликаны (ГАГ, старое название -- мукополисахариды): сульфатированные -- гепаран-сульфат, хондроитин-4-сульфат, хондроитин-6-сульфат, кератан-сульфат, гепарин и несульфатированные -- гиалуроновая кислота. Они отличаются не только физико-химическими свойствами, но и распределением в разных видах соединительной ткани. Так, в сердечных клапанах преимущественно локализуются гиалуроновая кислота и хондроитин-6-сульфат. Соединения ГАГ с белками образуют протеогликановые комплексы. Соединения белков с олигосахаридами образуют гликопротеины (гликоконъюгаты): фибронектин, остеонектин, ламинин [3, 9, 17, 24].

Одним из основных видов волокон соединительной ткани являются коллагеновые волокна, которые состоят преимущественно из коллагена -- фибриллярного белка, являющегося главным компонентом экстрацеллюлярного матрикса соединительной ткани. Особенностью строения данного белка является то, что 1/3 всех аминокислотных остатков составляет глицин, 1/3 -- пролин и гидроксипролин, около 1% -- гидроксилизин, очень низкое содержание тирозина и метионина, отсутствует триптофан [3]. В настоящее время известно 19 типов коллагена [44]. Синтез коллагена кодируется определенными генами, из которых идентифицированы гены, ответственные за синтез 3 типов коллагена -- 1, 3, 5 [42].

Современные исследования расширили представление о функциях соединительной ткани, из которых ведущей является интеграция в единое целое различных органов и тканей организма [28]. Эта функция проявляется в процессах адаптации организма, которые обеспечиваются направленной миграцией клеток, транспортом биологически активных, питательных и других веществ, перераспределением жидкостных потоков, изменением проницаемости биологических мембран. Межклеточное вещество выполняет роль депо для накопления и последующего выведения излишков жидкости. К функциям соединительной ткани относятся также морфогенетическая, трофическая (метаболическая), опорно-механическая (биомеханическая), защитная (барьерная), пластическая [1, 24, 31]. Трофическая функция соединительной ткани заключается в обеспечении активного обмена между кровью и тканями, участии в регуляции обменных процессов за счет синтеза и секреции цитокинов, ферментов, простагландинов и т.д. Обеспечивается свойствами аморфного вещества и клеток соединительной ткани. Опорно-механическая функция обеспечивает двигательную способность организма, защиту органов от повреждений. Обусловлена в первую очередь коллагеновыми волокнами, а также химическим составом межклеточного вещества. Барьерная функция соединительной ткани включает в себя не только механическую, но и элементы иммунной защиты, синтез веществ с антимикробным действием. Обеспечивается фагоцитами, иммунокомпетентными клетками, гемопоэтическими тканями. Пластическая функция (регенерация и замещение дефектов) связана с функцией клеточных элементов, прежде всего фибробластов. С пластической функцией тесно связана морфогенетическая функция -- формирование структуры органов и тканей в эмбриогенезе и постнатальном периоде. Обеспечивается деятельностью фибробластов и ГАГ.

Фибробласты -- наиболее многочисленный и функционально ведущий клеточный тип, ответственный за поддержание структурной целостности волокнистой соединительной ткани. Фибробласты являются основными клетками -- продуцентами межклеточного вещества. Они синтезируют как основные волокнистые структуры, в том числе и коллаген, так и основные компоненты аморфного вещества, в том числе ГАГ и фибронектин -- фибриллярный гликопротеин внеклеточного матрикса [1, 17]. Помимо этого, фибробласты участвуют в синтезе цитокинов: интерлейкина-3, интерлейкина-7, колониестимулирующего фактора гранулоцитов и макрофагов, а также коллагеназы -- фермента, разрушающего коллаген, тем самым препятствуя раннему формированию склеротического процесса.

Таким образом, соединительная ткань объединяет в единое целое различные органы и ткани организма. Поэтому от метаболических процессов, происходящих в соединительной ткани, будут зависеть процессы адаптации организма, стабильность органов и систем. Миокардиальная стабильность также будет определяться состоянием обменных процессов соединительной ткани. Соединительная ткань, выполняя многочисленные и очень важные функции, реагирует практически на все физиологические и патологические воздействия. При этом морфологические изменения в самой соединительной ткани в основном стереотипны. В то же время поражение соединительной ткани провоцирует возникновение вторичных нарушений со стороны внутренних органов и систем, что проявляется развитием хронических заболеваний, которые нередко и определяют прогноз основного патологического процесса.

Соединительная ткань и, в частности, ее внеклеточный матрикс -- сложнейшая многокомпонентная система. В биохимическом аспекте высокая степень организованности и упорядоченности межклеточного матрикса выражается специфическими количественными соотношениями образующих его биополимеров. Любые отклонения от этих специфических соотношений не могут не повлечь за собой нарушений структуры и функций соединительной ткани [32].

Одним из основных показателей метаболизма коллагена является содержание оксипролина. Оксипролин (производное пролина) -- одна из основных аминокислот коллагена, что позволяет считать его маркером, отражающим катаболизм этого белка. Около 20% оксипролинсодержащих пептидов, высвобождаемых из коллагеновых молекул, экскретируется с мочой. Только 1% оксипролина мочи находится в свободном виде, остальные 99% являются компонентами пептидов. При нарушениях синтеза коллагена уменьшаются поперечные связи в фибриллах коллагена, что приводит к возрастанию содержания легкорастворимого коллагена. Поэтому у больных с нарушенным метаболизмом соединительной ткани увеличивается экскреция оксипролина с мочой, содержание его свободной фракции и уменьшается содержание связанной фракции. При этом выраженность биохимических изменений коррелируют с тяжестью патологического процесса [17]. Оксипролин в суточной моче обычно определяют по методике J. Bergman и R. Loxley (1969), в модификациях (Е.И. Дайхин и соавт., 1983; П.Н. Шараев, 1981). О катаболизме межклеточного вещества соединительной ткани судят по величине экскреции гликозаминогликанов в суточной моче. Чаще всего используется метод хроматографии по методике S. Schiller и соавт. [37] Как правило, у больных с различными клиническими вариантами патологии соединительной ткани экскреция ГАГ увеличивается [17]. В практических целях для стандартизации результатов целесообразно производить перерасчет содержания оксипролина и ГАГ на 1 г креатинина на 1 м2 поверхности тела. Максимальные величины экскреции оксипролина и ГАГ наблюдаются в раннем возрасте, затем отмечается их снижение, максимально выраженное в возрасте до 7 лет [10, 39]. Изменение экскреции оксипролина, ГАГ с мочой и соотношения их фракций при заболеваниях, сопровождающихся нарушениями метаболизма, выявили ряд авторов: при склеродермии [20], приобретенных пороках сердца [35], псориазе [13], пиелонефритах у детей [30], остром обструктивном бронхите у детей [26], циррозе печени [6], при гипертонической болезни [29]. Повышение суточной экскреции оксипролина с мочой у детей с синдромом дисплазии соединительной ткани (СДСТ) отмечено В.Л. Кашиной (2002), Н.А. Золотаревой (2003), при СДСТ сердца -- Н.М. Кореневым и соавт. (2001), Л.Н. Богмат и соавт. (2005), причем более значительное повышение оксипролина наблюдалось у больных с миксоматозной дегенерацией митрального клапана. В то же время общее содержание ГАГ в крови у больных с СДСТ сердца было ниже, чем у здоровых, в основном за счет хондроитин-4-, кератан- и гепаран-сульфатов, которые в большом количестве находятся в клапанах, строме сердца. При этом выявленные изменения коррелировали со степенью пролапса митрального клапана [34].

Изучение содержания аминокислот при ДСТ не ограничивается только изучением экскреции оксипролина с мочой. Представляет интерес изучение всего пула аминокислот в сыворотке крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [17]. В настоящее время в природе насчитывается более 300 аминокислот, однако протеиногенных, которые входят в состав природных белков, всего 20. Кроме них, в состав некоторых белков входят производные аминокислот: оксипролин, гидроксипролин, оксилизин, гидроксилизин и др. [3, 9] Как известно, гидроксипролин присутствует в большом количестве в составе всех типов коллагена соединительной ткани, и повышенное его содержание в крови может рассматриваться как косвенный маркер гиперкатаболизма коллагена. Кроме того, лизин и пролин являются предшественниками проколлагена и измененное их содержание также может указывать на нарушение процесса синтеза коллагена [17]. Лизин, а также аргинин и аспарагин играют регулирующую роль в развитии апоптоза тканей [36], а цистеин, помимо того, что является естественным ингибитором иммунных комплексов, участвует в синтезе сульфатированных гликозаминогликанов [47]. В литературе 60-70 гг. имеются многочисленные сообщения об изменении спектра аминокислот при различных патологических состояниях [16, 27], однако при СДСТ сердца этот вопрос не изучался, так как этот вид патологии сформировался как самостоятельная нозологическая единица в конце 80-х гг. В современной литературе имеются сообщения об изменении аминокислотного метаболизма при ишемическом инсульте [23], острых лимфобластных лейкемиях у детей [2], при неспецифическом язвенном колите [12], болезни Паркинсона [7] и др. Т.И. Кадурина (1999, 2000) выявила значительные изменения спектра аминокислот у больных с наследственными болезнями соединительной ткани, в том числе и при MASS-фенотипе (поражение Mitral valve, Аorta, Skeleton, Skin).

Как и все белки, коллаген синтезируется фибробластами из свободных аминокислотных остатков. Однако гидроксипролин и гидроксилизин не образуются из соответствующих свободных аминокислот. Эти аминокислотные остатки появляются после включения пролина и лизина в полипептидную цепь с участием ферментов (пролилгидроксилазы и лизилгидроксилазы) и кофактора -- аскорбиновой кислоты [1, 3]. Аскорбиновая кислота является одним из кофакторов, необходимых для синтеза коллагена, поддержания нормальной структуры и функции СТ [18, 33]. При недостаточном содержании аскорбиновой кислоты в организме могут создаться условия для нарушения синтеза коллагена. Это положение особенно актуально, так как, по данным В.Г. Майданника и соавт. (2003), практически во всех регионах Украины на протяжении всего года дефицит аскорбиновой кислоты среди детского населения составляет 70-100%. Исследованиями Н.М. Коренева и соавт. (2001), В.Л. Кашиной (2002), Л.Н. Богмат и соавт. (2005) доказано значительное снижение содержания аскорбиновой кислоты в крови больных с соединительнотканными дисплазиями, в т.ч. с СДСТ сердца.

Таким образом, соединительная ткань -- это сложнейшая структурная и многофункциональная система, которая объединяет в единое целое различные органы и ткани организма. Поэтому от метаболических процессов, происходящих в соединительной ткани, зависят процессы адаптации организма, стабильность его органов и систем. Понимание особенности метаболизма соединительной ткани и раннее выявление его нарушений может составить основу профилактики формирования и прогрессирования многих хронических состояний в детском возрасте.

метаболизм дисплазии коллаген соединительная ткань

Список литературы

1. Афанасьев Ю.И. Гистология. -- М.: Медицина, 1999. -- С. 199-253.

2. Бебешко В.Г., Бруслова К.И., Володіна Т.Т., Печенова Т.Н. Прогноз перебігу гострих лімфобластних лейкемій у дітей за складом амінокислот у сироватці крові // Укр. журн. гематології та трансфузіології. -- 2002. -- №6 (2). -- С. 17-19.

3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. -- М.: Медицина, 1998. -- 704 с.

4. Богмат Л.Ф., Введенская Т.С., Ахназарянц Е.А. Диспластические кардиопатии у подростков // Актуальні проблеми охорони здоров'я дітей шкільного віку і підлітків: Мат-ли наук.-практ. конф., присвяч.75-річчю Укр. НДІ ОЗДП. -- Харків, 1997. -- С. 64-66.

5. Богмат Л.Ф., Лебец И.С., Ахназарянц Е.Л. и соавт. Лечение и профилактика осложнений при отдельных вариантах дисплазии соединительной ткани у подростков // Совр. педиатрия. -- 2005. -- №1 (6). -- С. 147-150.

6. Бычкова В.И., Смирнова Б.И., Лесничук Л.В. Биохимические показатели соединительной ткани в диагностике начальной стадии цирроза печени // Клин. лаб. диагностика. -- 2003. -- №1. -- С. 10-14.

7. Витрещак Т.В., Полещук В.В., Пирадов М.А. Содержание медиаторных аминокислот в плазме крови у пациентов с болезнью Паркинсона // Биомедицинская химия. -- 2004. -- Т. 50, №1. -- С. 92-99.

8. Гнусаев С.Ф. Значение малых аномалий сердца у здоровых детей и при сердечно-сосудистой патологии по данным клинико-эхокардиографических исследований: Автореф. дис... д-ра мед. наук. -- М., 1996. -- 48 с.

9. Губский Ю.І. Біологічна хімія. -- Київ -- Тернопіль: Укрмедкнига, 2000.

10. Дайхин Е.И., Козлова Н.И., Сиванова Л.А. Некоторые актуальные проблемы биохимической диагностики патологии соединительной ткани // Педиатрия. -- 1983. -- №4. -- С. 68-70.

11. Дорофеева Г.Д., Чурилина А.В., Дорофеев А.Э. Недифференцированные синдромы дисплазии соединительной ткани и внутренняя патология. -- Донецк, 1998. -- 144 с.

12. Дорофеев А.Э. Нарушения белкового и аминокислотного метаболизма у больных неспецифическим язвенным колитом и их профилактика // Вестник гигиены и эпидемиологии.-- 2003. -- Т. 7, №2. -- С. 229-234.

13. Загртдинова Р.М., Шараев П.Н., Колясева Н.А. и соавт. Показатели обмена соединительной ткани при псориатической болезни // Вестн. дерм. и венерол. -- 2001. -- №5. -- С. 47-48.

14. Земцовский Э.В. Соединительно-тканные дисплазии сердца. -- СПб.: ТОО Поли текс-Норд-Вест, 2000. -- 115 с.

15. Золотарева Н.А. Особенности метаболизма наследственных соединительнотканных дисплазий // Укр. ревм. журн. -- 2003. -- №3 (13).

16. Кайнова А.С. Обмен аминокислот у больных коллагенозами // Вопр. ревм. -- 1974. -- №1. -- С. 68-72.

17. Кадурина Т.И. Наследственные коллагенопатии. Клиника, диагностика, лечение, диспансеризация. -- СПб.: Невский диалект, 2000. -- 270 с.

18. Казак С.С., Прокопенко І.Г. Роль вітамінів у розвитку деяких патологічних станів та можливі шляхи усунення полігіповітамінозів у дітей раннього віку // Перинатологія та педіатрія. -- 2003. -- №2. -- С. 70-75.

19. Кашіна В.Л. Клініко-біохімічна характеристика сполучнотканинної дисплазії в підлітків: Автореф. дис... канд. мед. наук. -- Харків, 2002. -- 20 с.

20. Князев Ю.А., Марченко Л.Ф., Хомачанова И.В. и соавт. Дисбаланс гликозаминогликанов при различных формах склеродермии и красной волчанки // Вест. дерм. и венерол. -- 1996. -- №1. -- С. 34-35.

21. Коренєв Н.М., Кашіна В.Л., Кашкалда Д.А. и соавт. Клініко-біохімічні особливості синдрому дисплазії сполучної тканини серця у підлітків // ПАГ. -- 2001. -- №4. -- С. 34-36.

22. Коренев Н.М. Патология соединительной ткани у детей и подростков -- проблемы и перспективы // Мат-ли наук.-практ. конф. «Патологія сполучної тканини -- основа формування хронічних захворювань у дітей та підлітків». -- Харків, 2004. -- С. 3-5.

23. Кулеш С.Д., Дорошенко Е.М. Особенности метаболизма нейроактивных аминокислот в остром периоде ишемического инсульта // Журн. неврологии и психиатрии. -- 2000. -- №5. -- С. 64-65.

24. Луцик О.Д., Іванова А.Й., Кабак К.С., Чайковський Ю.Б. Гістологія людини. -- Київ: Книга плюс, 2003. -- 592 с.

25. Майданник В.Г., Хмелевський Ю.В., Корнійчук В.В. і соавт. Вміст вітамінів у дітей з вегетосудинною дістонією і гастроентерологічною патологією та ефективність застосування «Біовіталю» // ПАГ. -- 2003. -- №4. -- С. 37-42.

26. Мухсинова М.Х., Маматкулов Х.Н., Каримов М.И. Значение определения оксипролина в крови для оценки тяжести острого обструктивного бронхита у детей раннего возраста // Педиатрия. -- 2002. -- №6. -- С. 115-117.

27. Нетахата Ж.Н., Ляпун С.Н. Аминокислотный обмен и патология детского возраста // Педиатрия. -- 1970. -- №2. -- С. 63-73.

28. Омельченко Л.И., Николаенко В.Б. Дисплазия соединительной ткани у детей // Doctor. -- 2004. -- №1. -- C. 44-47.

29. Поливода С.Н., Сычев Г.А. Изменение метаболизма соединительной ткани как патогенетический механизм нарушения структурно-функционального состояния крупных артерий при гипертонической болезни // Серце і судини. -- 2004. -- №3. -- С. 73-78.

30. Сафина А.И., Мальцев С.В., Захарова Н.Р., Шараев П.Н. Клиническое значение показателей обмена соединительной ткани у детей с пиелонефритом // Рос. педиатр. журн. -- 2005. -- №1. -- С. 44-47.

31. Серов В.В., Шехтер А.В. Соединительная ткань -- М.: Медицина, 1981.

32. Слуцкий Л.И. Биохимия нормальной и патологически измененной соединительной ткани. -- М.: Медицина, 1969. -- 375 с.

33. Сміян І.С., Слободян Л.М. Харчування і розвиток дитини. -- К.: Здоров'я, 1992. -- 252 с.

34. Сукачева А.И., Панфилова Е.А. К вопросу о синдроме дисплазии соединительной ткани сердца в педиатрической практике // Врачебн. практика. -- 2000. -- №2. -- С. 75-75.

35. Тетелютина Ф.К. Показатели обмена биополимеров соединительной ткани у беременных с приобретенными пороками сердца // Вест. Рос. ассоц. акуш.-гинек. -- 2002. -- №2. -- С. 34-36.

36. Чалисова Н.И., Пеннияйнен В.А., Хаазе Г. Регулирующая роль некоторых аминокислот при развитии апоптоза в органотипической культуре нервной и лимфоидной ткани // Рос. физиологический журн. -- 2002. -- №5. -- С. 627

37. Шараев П.Н. Метод определения свободного и связанного оксипролина в сыворотке крови // Лаб. дело. -- 1981. -- №5. -- С. 283-285.

38. Шараев П.Н., Пишков В.Н., Соловьева Н.И. и соавт. Метод определения гликозаминогликанов в биологических жидкостях // Лаб. дело. -- 1989. -- №5. -- С. 330-332.

39. Шамхалова В.Г. Значение биохимических методов исследования функционального состояния соединительной ткани в оценке физического развития здоровых детей // Функциональные методы исследования в педиатрии: Сб. науч. тр. -- М., 1976. -- С. 18-19.

40. Яковлев В.М. Клинико-иммунологический анализ клинических вариантов дисплазии соединительной ткани // Тер. архив. -- 1994. -- №5. -- С. 9-18.

41. Beighton P., Graham R., Bird H. Hypermobility of joints.-- New-York, 1983.

42. Henney D.W., Codfrey M., Schwartz et al. // New England J. Med. -- 1990. -- Vol. 323, №3. -- P. 152-159.

43. Yeesby M.J., Pyeritz R.E. Association and systemic Abnormalities of connective. Tissue. // J.A.M.A. -- 1989. -- Vol. 262. -- P. 523-538.

44. Prockop D.J., Kivirikko K.I. Collagens: molecular biology, diseases, and potentials for therapy // Annu Rev Biochem. -- 1995. -- Vol. 64. -- P. 403-434.

45. Tamura K., Fukuda I., Ishizaki M. Abnormalities in elastic fibersand olher connective tissue components of floppy mitral valve // Am. Hearts. J. -- 1995. -- Vol. 129, №6. -- P. 1149-1158.

46. Tajima S., Pinnell S.R. Ascorbie acid preferentially enhanees type I and III collagen gene transcription in human skin fibroblasts // J. Dermatol. Sci. -- 1996. -- Vol. 11, №3. -- P. 250-253.

47. Waterlow J.C. Whole-body protein turnover in humanspast, presen t and future // Annu. Rev.Nutr. -- 1995. -- Vol. 15. -- P. 57-94.

Размещено на Allbest.ru