Вопрос — ответ

Получи компетентный ответ
от наших специалистов

Кальций и биосинтез коллагена

01.12.2016
175
0

Ученые проанализировали информацию по 23 500 белкам протеома человека, для которых установлены биологические роли. Из 23 500 белков функции 2145 белков в той или иной мере зависят от уровней кальция, а 625 из 2145 белков непосредственно связывают ион кальция как кофактор. В целом ионы кальция необходимы для функционирования многочисленных мембранных белков (как правило, белков-рецепторов) и внутриядерных белков (белки транскрипции и метаболизма ДНК). Также ионы кальция принимают значительное участие в процессах межклеточной адгезии и формирования структуры соединительной ткани, регуляции клеточного апоптоза и воспаления, синаптической трансмиссии и роста аксонов.

Многие патологии связаны с генетическими дефектами в кальций-зависимых белках: нарушения гемостаза и состава крови, пороки развития различных органов, нарушения функции щитовидной и паращитовидной железы и патологии соединительной ткани. Интересно отметить, что многие из них ассоциированы с нарушениями структуры соединительной ткани, в т. ч. коллагеновых сетей соединительной ткани.

Коллагеновые фибриллы являются механической основой соединительной ткани всех органов и в частности кости. Коллаген I типа образует наиважнейший компонент коллагеновой сети — протяженные фибриллы. В костях фибриллы коллагена минерализуются гидроксиапатитом кальция и связывают ион кальция аминокислотными остатками. В костной ткани фибриллы коллагена взаимодействуют с ионами кальция на поверхности кристаллов гидроксиапатита.

Однако взаимодействия между кальцием и коллагеном вовсе не ограничены непосредственными взаимодействиями между гидроксиапатитом и коллагеновыми фибриллами в костной ткани. Например, взаимодействия между клетками, синтезирующими коллаген, и самими коллагеновыми молекулами зависят от активности магний-зависимого и инозитол-зависимого фермента фосфатидилинозитол-3-киназы, который участвует в регуляции уровней внутриклеточного Ca2+.

Процесс биосинтеза коллагена нуждается в определенных кофакторах: ионах Са2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, Cu+, тирозил-хиноне и аскорбат анионе. Воздействие иона кальция собственно на биохимический процесс синтеза коллагена достаточно низкоспецифично — ведь ионы Са2+ влияют в основном на фундаментальные клеточные процессы транскрипции генов и трансляции всех видов белков.

Более специфичное влияние на биосинтез коллагена оказывают Са-зависимые белки, особенно Са-чувствительный рецептор (CASR) и костный морфогенетический белок 4 (BMP4).

Са-чувствительный рецептор (CASR), или «сенсор кальция», — рецептор, присутствующий, в частности, в клетках паращитовидной железы, секретирующих паратиреоидный гормон (ПТГ) и в клетках эндотелия почечных канальцев. Врожденные повреждения гена CASR приводят к гиперкальциемическим или гипокальцемическим расстройствам. CASR является физиологическим регулятором роста, дифференцировки и выживания остеобластов и остеокластов, непосредственно регулирует скелетный гомеостаз и метаболизм соединительной ткани. Стимулируемый ионами кальция Са2+ рецептор CASR индуцирует рост костной ткани и усиливает минерализацию кости остеобластами.

Кроме того, стимулирование CASR деления фибробластов неизбежно связано с повышением общего уровня активности фибробластов, в т. ч. более активным биосинтезом коллагена.

Костный морфогенетический белок 4 индуцирует образование хряща и кости, участвует в развитии зубов, формировании конечностей и заживлении переломов.

К другим Са-зависимым белкам, так или иначе влияющим на метаболизм коллагена, относятся матриксные металлопротеиназы (ММП) и некоторые ростовые факторы. Матриксные металлопротеиназы непосредственно не усиливают процессы биосинтеза коллагена, но играют роль в процессе заживления ран, ремоделировании соединительной ткани, деградации хряща, развитии и минерализации кости и заживлении переломов костей.

Улучшение биосинтеза коллагена — необходимое условие для восстановления структуры кости при срастании переломов, регенерации кости при постменопаузальном, лекарственном остеопорозе, а также при других нарушениях целостности кости. Нормализация биосинтеза коллагена способствует лучшему удержанию кальция в костной ткани и, следовательно, повышению минеральной плотности кости.

Костный метаболизм вообще и биосинтез коллагена в частности нуждаются в поддержке определенными «остеотропными» микронутриентами. В частности, процесс биосинтеза коллагена нуждается в ионах Са2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, Cu+ как кофакторах соответствующих ферментов. Поэтому препараты кальция, способствующие повышению обеспеченности организма магнием, цинком, медью, марганцем, повышают потенциал коллагенообразования в соединительной ткани.

 

Лечащий врач, №9, 2016

 

Возврат к списку

чтобы иметь возможность оставлять комментарии.