2.3. Неколлагеновые белки костной ткани

Остеонектин – это гликопротеин (Рис. 10). Синтезируется остеобластами и функционально активными остеоцитами. По количеству остеонектина в крови можно судить о степени дифференцировки костных клеток. Остатки глутаминовой (Глу) и аспарагиновой (Асп) кислот, аминокислотные и фосфорилированные остатки лизина (Лиз) связывают ионы Са²⁺ и присоединяются к ГАП. Остеонектин формирует центры кристаллизации и участвует в минерализации костной ткани, соединяя коллаген I типа с кристаллами ГАП.

Рис. 10. Строение остеонектина, где 1-остатки Глу, Асп кислот; 2-аминокислотные остатки Лиз; 3-фосфорилированные остатки Лиз; 4-углеводный фрагмент [2 с изменениями].

Остеокальцин – кислый гликопротеин (Рис. 11). Синтезируется остеобластами. Состоит из 49 аминокислотных остатков, из которых 3 представлены γ- карбоксиглутаминовой кислотой (γ-Глу или gla). Остеокальцин карбоксильными группами связывает ионы Са²⁺ и присоединяется к кристаллам ГАП, через которые взаимодействует с остеокластами и активирует их. Активированные остеокласты участвуют в резорбции кости.

Рис. 11. Строение остеокальцина, где группы СОО^- - остатки γ-Глу кислот [2 с изменениями].

Gla (γ-Глу)-протеин матрикса – кислый белок гликопротеин, родственный остеокальцину (Рис. 12). Синтезируется остеобластами. В его состав входят 5 остатков γ-Глу. Gla-протеин связывает ионы Са²⁺, взаимодействует с остеокластами и активирует их. Активированные остеокласты участвуют в резорбции кости.

G la-протеин

Gla-протеин- Са²⁺

Gla-протеин-Са²⁺- остеокласт активный

гидролиз коллагена

замедление минерализации

Рис.12. Строение Gla-протеина [2 с изменениями].

Сиалопротеин кости – кислый белок гликопротеин с большим содержанием углеводов, 12% которых представлены сиаловой кислотой (Рис. 13). Синтезируется остеобластами. Комплекс сиалопротеин кости-Са²⁺-ГАП активирует остеокласты и способствует прикреплению их к поверхности кости. Этим стимулируется резорбция костной ткани и тормозится рост ГАП.

Рис.13. Строение сиалопротеина кости [2].

Остеопонтин – кислый белок гликопротеин (Рис. 14). Синтезируется остеобластами. Содержит повторы аспарагиновой кислоты, которые связывают ионы Са²⁺ и кристаллы ГАП. Комплекс остеопонтин-Са²⁺-ГАП соединяется с остеокластами и активирует их. Активированные остеокласты участвуют в резорбции кости.

Рис.14. Строение остеопонтина кости [2 с изменениями].

Протеогликаны кости - это сложные белки, простетическая группа которых представлена ГАГ, из которых наибольшее значение имеют хондроитинсульфат и кератансульфат (Рис. 15). Их сульфатные группы (SO₄)^2- способствуют активному связыванию ионов Са²⁺ и формированию кристаллов ГАП. При разрушении цепей ГАГ под действием протеаз происходит высвобождение Са²⁺ в зоне минерализации.

Рис.15. Катаболизм хондроитинсульфатов в костной ткани [2].

Функции белков костной ткани:

- минерализующая – минерализация осуществляется только на белковой матрице, позже на их основе протекают реакции деминерализации и реминерализации;

- регуляторная – стимулируют митозы клеток твердых тканей (являются митогенами);

- обеспечивают дифференцировку и созревание клеток (являются морфогенами);

- осуществляют межклеточное взаимодействие и обеспечивают связь органического матрикса с минеральными компонентами (являются адгезинами);

- обеспечивают направленное движение клеток и рост кристаллов (обеспечивают хемотаксис);

- защитная – неколлагеновые белки костной ткани, окружающие апатиты, образуют тонкую сетку, смягчая воздействие неблагоприятных факторов на кристаллы ГАП.