골관절염 : 관절 연골은 어떻게 배열되어 있습니까?

정상적인 관절 연골은 두 가지 주요 기능을 수행합니다. 기계적 응력 중 변형에 의한 압력 흡수 및 관절 표면의 부드러움을 보장하여 관절을 움직일 때 마찰을 최소화 할 수 있습니다. 이것은 세포 외 기질 (ECM)에 침지 된 연골 - 이타로 구성된 관절 연골의 독특한 구조에 의해 보장됩니다.

표층 또는 접선 영역, 천이 영역, 깊이 또는 직경, 면적 석회화 면적 : 관절 연골 정상적인 성인 여러 층 또는 영역으로 분할 될 수있다. 표면과 전이 영역 사이의 층, 특히 전이 영역과 깊은 영역 사이의 층에는 명확한 경계가 없습니다. 비 석회화 및 석회화 된 관절 연골 사이의 연결을 "물결 모양의 경계선"이라고합니다. 이것은 결석 된 조직을 염색하여 결정된 선입니다. 연골의 석회화 된 영역은 초승달의 전체 높이에서 비교적 일정한 비율 (6-8 %)입니다. 석회 연골 부위를 포함한 관절 연골의 총 두께는 관절 표면의 특정 부위의 하중과 관절의 유형에 따라 다릅니다. 연골 하골의 간헐적 인 정수압은 연골의 정상적인 구조를 유지하고 골화를 늦추는 데 중요한 역할을합니다.

연골 세포는 전체 조직 질량의 약 2-3 %를 차지합니다. 표면 (접선) 영역에서 그들은 연골의 표면에 수직 인 깊은 (반경 방향) 영역을 따라 위치한다; 전이 영역에서, 연골 세포는 매트릭스를 통해 흩어져있는 2-4 개의 세포 그룹을 형성한다. 관절 연골의 영역에 따라, 연골 세포의 위치의 밀도가 다양합니다. 표면 영역에서 가장 높은 세포 밀도, 석회화 된 세포 밀도가 가장 낮습니다. 또한 세포 분포의 밀도는 관절에서 관절까지 다양하며 연골의 두께와 해당 부위가받는 하중에 반비례합니다.

가장 표면적으로 위치한 연골 세포는 원반 모양을 띠고 좁은 줄기 세포 아래에있는 여러 층의 세포를 접선 영역에 형성합니다. 이 구역의 깊게 위치한 셀은 더 고르지 않은 윤곽을 갖는 경향이 있습니다. 전이 영역에서, 연골 세포는 구형이며 때로는 모체에 분산 된 작은 그룹으로 결합됩니다. 깊은 영역의 연골 세포는 방사상으로 배열 된 2-6 세포의 사슬로 그룹화되어 우세하게 타원형이다. 석회화 된 지역에서 그들은 더욱 조심스럽게 분배됩니다. 그들 중 일부는 괴사 성이지만 대부분 생존 할 수 있습니다. 세포는 칼슘이없는 매트릭스로 둘러싸여 있으며 세포 간 공간은 석회화됩니다.

따라서, 인간 관절 연골은 수화 된 ECM 및 그 안에 잠긴 세포로 구성되며, 이는 전체 조직 부피의 2-3 %를 구성한다. 연골 조직에는 혈액과 림프관이 없으므로 세포 간의 상호 작용, 영양소 전달, 대사 산물 제거는 ECM을 통한 확산에 의해 수행됩니다. 대사 체액 성 세포가 매우 활동적이라는 사실에도 불구하고, 그들은 보통 성인에게서 분열하지 않습니다. 연골 세포는 무산소 환경에 존재하며, 신진 대사가 우세하게 혐기성으로 수행된다고 믿습니다.

각 연골 세포는 이웃 세포로부터 분리 된 연골의 별개의 대사 단위로 간주되지만, 주어진 세포의 바로 근처에서 VKM 요소의 생성 및 그 조성의 유지에 책임이있다.

VCR의 독특한 형태 학적 구조 및 특정 생화학 적 조성물을 각각 갖는 세 개의 섹션을 방출한다. Pericellular, ililakunarnym 매트릭스라는 VCR 직접 인접 kbazalnoy 연골 세포의 막. 이는 CD44 수용체와 같은 프로테오글리칸 응집체 높은 관련 세포 상호 작용 히알루 론산 함량 및 조직 콜라겐 원 섬유의 상대적인 부족을 특징으로한다. 직접 개별 세포를 캡슐화하거나 hondron 형성 세포 (때때로) 그룹 및 셀 특수 기계적인 지원을 제공 할 가능성이 교차 섬유상 콜라겐의 네트워크로 구성된 매트릭스 pericellular 매트릭스 영토 또는 캡슐과 접촉한다. 미사 풍부한 세포질 다양한 프로세스 및 CD44-ankorin podobnye 수용체와 같은 특정 매트릭스 분자 캡슐에 의해 달성하여 연골 매트릭스 문의. 가장 큰 원격 기저막 ECM으로부터 분리 연골 - 콜라겐 및 프로테오글리칸 브릴의 최대 개수를 포함하는 매트릭스 interterritorial.

ECM을 부서로 나누는 것은 미성숙 관절 연골보다 성인의 관절 연골에서보다 명확하게 묘사됩니다. 각 부서의 상대적인 크기는 다른 관절에서뿐만 아니라 동일한 연골 내에서도 다양합니다. 각 연골 세포는 그 주변의 기질을 생산합니다. 출원 연구는 pericellular 영토 연골 매트릭스 위에 실시 활성 대사 제어의 연골 세포는 대사 적으로 "불활성"될 수있는 덜 활성 제어 interterritorial 행렬이다 성숙.

앞서 언급 한 바와 같이, 관절 연골 주로 합성 및 연골 세포에 의해 조절 광범위한 ECM 구성된다. 조직 거대 분자와 그 농도는 기능적 요구 사항 변화에 맞게 생활 전반에 걸쳐 다양하다. 그러나 불분명 : 세포는 생리 학적 요구에 따라 동시에 또는 특정 단계에서 전체 행렬을 합성. 거대 분자의 농도는, 그들 사이의 대사의 균형은 관절 내 관절 연골의 상호 관계 및 생화학 적 특성 때문에 함수를 정의한다. 관절 연골 VCR의 성인의 주요 성분은 물 단단히 콜라겐, 프로테오글리칸 및 비 콜라겐 성 당 단백질을 포함하는 거대 분자의 연골 조직의 특정 물리적 특성에 의해 내부에 연결되고, (총 질량의 65-70 %)이다.

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연골의 생화학 적 구성

콜라겐 섬유는 콜라겐 섬유소 단백질 분자로 구성됩니다. 포유류에서 콜라겐의 비율은 신체의 모든 단백질의 1/4을 차지합니다. 콜라겐은 tropocollagen이라고 불리는 구조적인 subunits로 이루어져있는 소 섬유 성분 (교원질 섬유소)를 형성합니다. 트로포 콜라겐 분자는 삼중 나선을 형성하는 세 개의 사슬을 가지고 있습니다. 이 분자는 길이 방향의 약 1/4의 일정한 변위로 길이 방향으로 평행하고 그들이 위치한 조직에 높은 탄성과 강도를 제공 할 때 콜라겐 섬유의 구조뿐만 아니라 트로코 콜라겐 분자의 구조입니다. 현재, 10 개의 유 전적으로 구별되는 유형의 콜라겐이 알려져 있으며, a- 사슬의 화학 구조 및 / 또는 분자 내에서의 이들의 집합이 상이하다. 가장 많이 연구 된 첫 번째 네 가지 유형의 콜라겐은 최대 10 개의 분자 이성체를 형성 할 수 있습니다.

콜라겐 섬유소는 연골 조직을 포함하여 대부분의 유형의 결합 조직의 세포 외 공간의 일부입니다. 불용성 삼차원 네트워크 내에서, 프로테오글리칸, 당 단백질 및 조직 특이 적 단백질과 같은 다른보다 용해성 인 성분은 붕괴하는 콜라겐 섬유로부터 "얽혀있다". 때때로 그들은 콜라겐 요소에 공유 결합되어있다.

피 브릴로 구성된 콜라겐 분자는 연골의 유기 건조 잔류 물 (원생 연골의 10-20 %)의 약 50 %를 차지합니다. 성숙한 연골에서는 콜라겐의 약 90 %가 특정 조직에서만 발견되는 II 형 콜라겐 (예 : 유리체, 배아 척수)입니다. II 형 콜라겐은 콜라겐 분자의 일종 (원 섬유 형성)을 말합니다. 그 외에, 사람 콜라겐 IX의 성숙한 관절 연골에서, XI 타입과 소수의 VI 타입이 또한 발견됩니다. 콜라겐 섬유소에서 IX 형 콜라겐 섬유의 상대적 양은 태아 연골의 15 %에서 황소의 성숙한 연골의 약 1 %로 감소합니다.

콜라겐 I 형의 분자는 프리 콜라겐 전구체의 형태로 합성되고 분비되는 3 개의 동일한 폴리 펩타이드 a, (Ⅱ) 사슬로 구성된다. 기성의 콜라겐 분자가 세포 외 공간으로 방출되면, 그들은 원 섬유를 형성합니다. 성숙한 관절 연골에서는 II 형 형태의 원 섬유 아케이드가 있는데, 더 두꺼운 분자가 조직의 깊은 층에 위치하고, 표면층에서는 수평으로 더 얇은 형태를 띠고 있습니다.

II 형 프로 콜라겐 유전자에는 시스테인이 풍부한 N- 말단 프로 펩티드를 암호화하는 엑손이 발견되었다. 이 엑손은 성숙한 연골에서는 발현되지 않지만 발달 초기 (연골 형성 전)에 발현됩니다. 이 엑손의 존재 때문에 프로 콜라겐 II 타입 분자 (타입 II A)는 타입 II 콜라겐보다 길다. 아마도 이러한 유형의 프로 콜라겐의 발현은 관절 연골의 ECM에있는 요소의 축적을 억제합니다. 이것은 연골 병리의 발달에 역할을 할 수 있습니다 (예 : 부적절한 회상 반응, 골 형성 형성 등).

제 2 형 콜라겐 피 브릴의 네트워크는 인장 강도 기능을 제공하며 조직의 부피 및 형태를 유지하는데 필요하다. 이 기능은 콜라겐 분자 사이의 공유 결합 및 교차 결합에 의해 향상됩니다. VKM에서, lysiloxidase 효소는 히드 록실 이소시아네이트로부터 알데히드를 형성하며, 히드 록시 이소는이어서 사슬 사이에 교차 결합을 형성하는 다가 아미노산 히드 록실 이소 - 피리 디놀로 전환된다. 한편,이 아미노산의 농도는 나이에 따라 증가하지만, 성숙한 연골에서는 실질적으로 변화하지 않습니다. 한편, 관절 연골에서는 효소가 관여하지 않고 형성되는 연령에 따라 여러 유형의 교차 결합 농도가 증가합니다.

콜라겐 연골 조직의 총량의 약 10 %는 소위 콜라겐 (minor collagens)이며, 많은면에서이 조직의 독특한 기능을 결정합니다. 콜라겐 형 III IX는 분자 korotkospiralnyh 클래스 고유 그룹 FACIT 콜라겐 (중단 된 트리플로 피 브릴 관련 콜라겐 속하는 - 헬릭스 중단 삼중 나선 브릴 관련 콜라겐). 3 개의 유 전적으로 다른 체인으로 구성됩니다. 그 중 하나 인 ₂ 사슬은 콘드로이틴 설페이트와 동시에 글리코 실화되며 이는이 분자를 동시에 프로테오글리칸으로 만든다. 콜라겐 타입 IX 나선형 및 II 형 콜라겐 세그먼트 사이에서 성숙 및 미성숙 히드 록시 피리딘 교차 결합이 검출된다. 콜라겐 IX는 또한 인접한 콜라겐 섬유 사이의 분자간 - 섬유 간 "연결자"(또는 다리)로서 기능 할 수 있습니다. IX 콜라겐 분자는 입체 섬유의 네트워크의 기계적 안정성을 증가시키고, 효소에의 노출로부터 보호 자체 간의 가교 결합을 형성한다. 그들은 또한 변형 내성을 제공하여 네트워크 내에서 프로테오글리칸의 팽창을 제한합니다. 또한 음이온 CS 쇄 IX 콜라겐 분자 브릴 크고 충전 및 다른 매트릭스 고분자와 상호 작용하는 경향을 알리는 양이온 도메인을 포함한다.

콜라겐 XI 타입은 전체 콜라겐 질량의 2-3 %에 불과합니다. 그것은 콜라겐의 일종 (원 섬유 형성)에 속하며 3 개의 서로 다른 α 사슬로 구성됩니다. II 형 및 IX 콜라겐과 함께 X 형 콜라겐은 관절 연골의 이종 소 섬유를 형성합니다. 콜라겐 XI 유형의 분자는 면역 전자 현미경 (immunoelectromicroscopy)의 도움으로 II 형 콜라겐 섬유질 안쪽에서 발견됩니다. 아마도 그들은 II 형 콜라겐 분자를 조직하여 원 섬유의 외측 성장을 조절하고 이형성 콜라겐 원 섬유의 직경을 결정할 것입니다. 또한, 콜라겐 XI는 교차 결합 형성에 관여하지만, 성숙한 연골에서도 횡단 결합은 미성숙 한 2가 케토 아민 형태로 남아 있습니다.

짧은 스팬 분자의 클래스 III의 또 다른 대표적인 VI 형 콜라겐이 관절 연골에서 발견되었다. VI 형 콜라겐은 다양한 마이크로 피 브릴을 형성하며, 아마도 콘드론의 캡슐 매트릭스에 집중되어있을 수 있습니다.

프로테오글리칸은 하나 이상의 글리코 사 미노 글리 칸 사슬이 공유 결합 된 단백질이다. 프로테오글리칸은 가장 복잡한 생물학적 거대 분자 중 하나입니다. 가장 광범위한 proteoglycan은 연골 VKM에 존재합니다. 콜라겐 섬유질의 네트워크 내부에서 "얽힌"친수성 proteoglycans은 주요 기능을 수행합니다. 그들은 가역적으로 변형 할 수있는 능력을 연골에 알려줍니다. 프로테오글리칸은 다른 많은 기능을 수행하며, 그 핵심은 분명하지 않습니다.

Aggrecan은 관절 연골의 주요 proteoglycan입니다 : 그것은 조직에 proteoglycans의 전체 질량의 약 90 %입니다. 230 kD의 핵심 단백질은 N-terminal과 C-terminal oligosaccharides뿐만 아니라 많은 공유 결합 된 glycosaminoglycan chain에 의해 glycosylated된다.

총 중량의 거대 분자의 약 90 %를 구성하고 관절 연골의 글리코 사 미노 글리 칸 사슬 - 케 라탄 설페이트 (황화 이당류 N-atsetilglyukozamingalaktoza 여러 설페이트 부 및 시알 산과 같은 다른 모노 사카 라이드 잔기의 서열을 나타냄)로부터 순서를 나타내는 콘드로이틴 설페이트 ( N - 아세틸 갈 락토 사민, 글루 쿠 론산, 황산 에스테르의 이당류는 각각 제 나 N-atsetilg의 여섯 번째 탄소 원자에 연결된 락토스).

응집체의 핵심은 세 개의 globular (G1, G2, G3) h interglobular (E1 및 E2) 도메인을 포함합니다. N 말단 영역은 길이가 21 nm 인 E1 분절로 분리 된 G 및 G2 도메인을 함유한다. G로부터 분리 된 C 말단에 위치하고 C3 영역 _이 약 15~25 케 라탄 설페이트 사슬 및 O- 결합 올리고 사카 라이드의 100 개 이상의 콘드로이틴 설페이트 체인을지지 이상 (약 260 ㎚) E2 세그먼트. 뿐만 아니라, G 근처 주로 G1- 및 C2 도메인 및 E1 세그먼트 내에있는 올리고당은 N 연결된 ₃ -regiona한다. 가장 확장 (콘드로이틴 설페이트 풍부한 소위 영역) 체인 콘드로이틴 황산 케 라탄 설페이트 체인의 약 50 %를 포함한다 : 글리코 사 미노 글리 칸은 두 개의 영역으로 분류된다. E에 국한 케 라탄 설페이트, 풍부한 지역 ₂ G1 영역 근처 -segmente 콘드로이틴 설페이트 풍부한 영역 앞에. Aggregan 분자는 또한 핵심 단백질에 콘드로이틴 황산 연쇄를 부착시키는 크 실로 오스 잔기에 주로 국한된 인산 에스테르를 함유한다. 그들은 또한 핵심 단백질의 세린 잔기에서도 발견된다.

C3- 도메인 의 C- 말단 부분 _은 렉틴과 매우 유사하여, 프로테오글리칸 분자는 특정 탄화수소 구조에 결합함으로써 ECM에 고정 될 수있다.

최근의 연구는 G 내의 EGF 형 (표피 성장 인자)를 코딩하는 엑손의 서브 도메인을 발견 하였다 ₃. 항 -EGF 폴리 크로 날 항체를 사용하여, EGF- 유사 에피토프는 인간 관절 연골의 집합체에서 68 kD의 펩타이드 내에 국한되었다. 그러나 그 기능에는 설명이 필요합니다. 이 하위 도메인은 림프구의 이동을 조절하는 접착 분자의 구조에서도 발견됩니다. 성숙한 인간의 관절 연골에서 분리 aggrecan 분자의 약 1/3은 그대로 C 포함 _{3 개} 의 도메인을; 아마도 이는 ECM에서 효소 경로에 의해 아그 리칸 분자가 크기가 감소 될 수 있기 때문일 것입니다. 분할 조각의 더 운명과 기능은 알려져 있지 않습니다.

주요 기능 세그먼트는 aggrecan 분자 glikozaminoglikannesuschy의 E 인 ₂ -segment. 케라틴 황산염이 풍부한이 지역은 아미노산 프롤린, 세린 및 트레오닌을 함유하고 있습니다. 대부분의 세린 및 트레오닌 잔기 O-N-atsetilgalaktozaminovymi 당화 잔기들은하여 그들을 길게 상기 케 라탄 설페이트 체인에 포함 된 특정 당사슬의 합성을 발생시킨다. 전자의 나머지 ₂ -segmenta는 일련 콘드로이틴 설페이트 체인의 시작 잔기 ksilozilnym 부착을 제공하는 100 개 이상의 서열 세린 글리신을 포함한다. 일반적 콘드로이틴 -6- 황산 콘드로이틴 -4- 설페이트의 비의 프로테오글리칸 동일 분자 내에 동시에 존재는 사람의 연골의 연령에 따라 변화 제이션.

사람의 관절 연골의 매트릭스에있는 아그 리칸 분자의 구조는 성숙과 노화의 과정에서 많은 변화를 겪습니다. 노화와 관련된 변화로는 콘드로이친 황산염의 평균 사슬 길이의 변화, 즉 케라틴 황산염 사슬의 수와 길이의 증가로 인한 수력 학적 크기의 감소가 포함됩니다. 아그 리칸 분자의 많은 변화는 핵심 단백질에서 단백질 분해 효소 (예 : 아그레 카나 제 및 스트로 멜리 신)의 작용을 겪습니다. 이것은 aggrecan 분자의 핵심 단백질의 평균 길이가 점진적으로 감소하게됩니다.

Aggrecan 분자는 연골 세포에 의해 합성되어 ECM에서 분비되며, 결합 단백질의 분자에 의해 안정화 된 응집체를 형성합니다. 이 응집체는 글루 쿠 론산 필라멘트와 약 200 분자의 아그 리칸 및 결합 단백질 사이의 매우 특이적인 비공유 및 협동 작용을 포함한다. 글루 쿠 론산은 N- 아세틸 글루 카민 및 글루 쿠 론산의 순차적으로 결합 된 다수의 분자로 구성되는, 분자량이 큰 세포 외 비 술 폰화 된 선형 글 라이코 사 미노 글리 칸이다. Aggrecan의 G1 도메인의 결합 루프는 5 개의 연속 히아루론산 이당과 가역적으로 상호 작용합니다. 유사한 (고 상동) 쌍 루프를 포함하는 결합 단백질은 C1 도메인 및 히알루 론산 분자와 상호 작용하고 응집체의 구조를 안정화시킨다. C1- 도메인 - 히알루 론산 결합 단백질 복합체는 단백질 분해 효소의 작용으로부터 G1 도메인 및 결합 단백질을 보호하는 매우 안정한 상호 작용을 형성한다. 분자량이 40-50 kD 인 결합 단백질 2 개가 확인되었다. 이들은 글리코 실화 정도가 서로 다르다. 히알루 론산 - 아그 리칸 결합 부위에는 단 한 분자의 결합 단백질 만 존재한다. 세 번째, 더 작은, 결합 단백질의 분자는 단백질 분열 절단에 의해 더 큰 단백질로부터 형성된다.

약 200 분자 aggrecan 8 마이크론의 단위 길이를 형성하기 위하여, 히알루 론산의 하나의 분자에 결합 할 수있다. Pericellular 영토 분할 집합체로 이루어진 세포 - 연관된 매트릭스 세포막에 SD44와 같은 수용체 (스레드 히알루 론산을 통해) 결합에 의해 세포와의 관계를 유지한다.

ECM에서 응집체의 형성은 복잡한 과정입니다. 새로 합성 된 aggrecan 분자는 즉시 히알루 론산에 결합하는 능력을 나타내지 않습니다. 이것은 큰 집합체에 고정되기 전에 새로 합성 된 분자가 매트릭스의 interterritorial zone에 도달 할 수있게하는 조절 메커니즘으로 작용할 수 있습니다. 히알루 론산과의 상호 작용에 의해 응집체를 형성 할 수있는 새로 합성 된 아그 리카 분자 및 결합 단백질의 수는 연령이 증가함에 따라 유의하게 감소한다. 또한, 연령에 따라, 사람의 관절 연골로부터 격리 된 응집체의 크기가 현저하게 감소된다. 이것은 부분적으로 hyaluronic acid와 aggrecan 분자의 평균 분자 길이가 감소했기 때문입니다.

관절 연골에는 두 가지 유형의 응집체가 있습니다. 첫 번째 유형의 응집체의 평균 크기는 60S이며 두 번째 유형의 응집체는 빠르게 응축 된 "초 응집체"입니다. 후자는 결합 단백질의 분자가 풍부하다는 특징이 있습니다. 이러한 superagregate의 존재는 조직의 기능에 큰 역할을 할 수 있습니다. 관절 연골의 중층에 사지를 고정시킨 후에 조직을 수복하는 동안 골관절염의 영향을받는 관절에서 고농축이 발견되어 질병의 초기 단계에서 치수가 크게 감소된다.

Aggrecan 외에도, 관절 연골에는 많은 작은 proteoglycans가 포함되어 있습니다. 빅 리칸 (Biglikan)과 데릭 인 (Decorin), 델마 탄산염을 지닌 분자는 각각 약 100와 70 kD의 분자 질량을 가지고 있습니다. 핵심 단백질의 질량은 약 30 kD입니다.

인간 biglycan의 분자의 관절 연골 관련성이 밝혀 져야만 더 자주 발생하는 반면에, 두 개의 체인 마탄 설페이트를 포함 - 하나만. 그들은 또한 많은뿐만 아니라, 테오의 큰 집계를 할 수 있지만,이 분자는 관절 연골의 프로테오글리칸의 작은 부분이다. 작은 프로테오글리칸은 콜라겐 원 섬유, 피브로넥틴, 성장 인자 등을 포함한 ECM의 다른 거대 분자와 상호 작용합니다. 관련성이 밝혀 져야만는 원래 콜라겐 원 섬유의 표면에 지역화 및 콜라겐 fibrillogenesis을 억제한다. 로드 단단히 따라서 아마도 세포 표면 수용체 (인테그린)에 후자의 결합을 억제, 피브로넥틴의 세포 결합 도메인 단백질을 유지. 때문에 관련성이 밝혀 져야만 및 biglycan의 결합 피브로넥틴에 모두가 세포 부착 및 이동뿐만 아니라, 혈전 형성을 억제한다는 사실에, 그들은 조직 복구 프로세스를 억제 할 수있다.

관절 연골의 섬유 모 듈린 (fibromodulin)은 분자량이 50-65 kD 인 콜라겐 소 섬유와 관련된 프로테오글리칸입니다. 그것의 핵심 단백질, 장식과 bigakana의 핵심 단백질에 상응하는, 티로신 황산 잔류 물의 다량을 포함하고 있습니다. 이러한 glycosylated 형태의 fibromodulin (이전에는 59kD matrix protein이라고 불렸음)은 콜라겐 섬유 구조의 형성 및 유지에 대한 조절에 참여할 수 있습니다. Fibromodulin과 decorin은 콜라겐 섬유질의 표면에 있습니다. 따라서, 앞에서 지적한 바와 같이, 소 섬유 직경의 증가는 이들 프로테오글리칸 (및 콜라겐 타입 IX 분자)의 선택적 제거에 선행되어야한다.

관절 연골에는 VKM에 proteoglycans이나 collagens에 속하지 않는 많은 단백질이 포함되어 있습니다. 그들은 다른 고분자와 상호 작용하여 대부분의 VKM 분자가 결합 된 네트워크를 형성합니다.

Anchorin은 34 kD의 질량을 갖는 단백질로 연골 세포 표면과 세포막에 국한되어 세포와 기질 간의 상호 작용을 매개한다. II 형 콜라겐에 대한 높은 친 화성으로 인해, 연골 세포의 피 브릴에 변화된 압력에 대한 신호를 전송하는 기계 수용체 역할을 할 수 있습니다.

피브로넥틴은 대부분의 연골 조직의 구성 성분으로 혈장의 피브로넥틴과는 약간 다릅니다. Fibronectin은 세포막 및 II 형 콜라겐 및 thrombospondin과 같은 다른 매트릭스 성분과 상호 작용하여 매트릭스의 통합을 촉진한다는 것이 제안되었습니다. 피브로넥틴의 단편은 연골 세포의 신진 대사에 부정적인 영향을 미치며 - 아그 리칸의 합성을 억제하고 이화 과정을 자극합니다. 골관절염 환자의 관절액에는 고농도의 피브로넥틴 단편이 발견되어 나중에 병의 발병 기전에 참여할 수 있습니다. 아마도, 연골 세포 수용체에 결합하는 다른 매트릭스 분자의 단편도 동일한 효과를 가질 수 있습니다.

트롬 보스 폰틴 수퍼 패밀리의 구성원 인 연골 올리고머 매트릭스 단백질 (OMPC)은 약 83 kD의 분자량을 갖는 5 개의 동일한 서브 유닛을 갖는 5 량체이다. 그들은 관절 연골, 특히 성장하는 조직에서 증식하는 세포의 층에서 많이 발견됩니다. 따라서 아마도 OMPCH는 세포 성장의 조절에 참여합니다. 훨씬 낮은 농도에서, 그들은 성숙한 관절 연골의 ECM에서 발견됩니다. 매트릭스 단백질은 또한 다음과 같이 언급됩니다.

• 연골 세포에 대해 높은 친 화성을 갖는 기본 매트릭스 단백질 (36 kD)은 ECM에서 세포의 상호 작용을 중재 할 수있다.
• GP-39 (39 kD)는 관절 연골의 표층과 활막에서 발현된다 (기능은 알려져 있지 않다).
• 21 kD 단백질은 비대화 된 연골 세포에 의해 합성되고 X 형 콜라겐과 상호 작용하며 "웨이브 라인"영역에서 기능 할 수 있습니다.

또한, 연골 세포가 연골 발달의 특정 단계 및 병리학 적 상태에서 작은 비 - 응집체 프로테오글리칸의 비 - 글 라이코 실화 된 형태를 발현하지만, 이들의 구체적인 기능은 현재 연구되고 있음이 명백하다.

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관절 연골의 기능적 성질

Aggrecan의 분자는 관절 연골에 가역 변형을 일으키는 능력을 부여합니다. 그들은 세포 외 공간 내에서 특이적인 상호 작용을 보여 주며 의심의 여지없이 ECM의 조직, 구조 및 기능에 중요한 역할을합니다. 연골 조직에서 아그 레칸 분자는 100 mg / ml의 농도에 도달합니다. 연골에서 Aggregan 분자는 용액에서 차지하는 부피의 20 %로 압축됩니다. 콜라겐 섬유질에 의해 형성된 3 차원 네트워크는 조직의 특징적인 형태를 알려주고 프로테오글리칸의 부피 증가를 방지합니다. 콜라겐 네트워크 내에서 움직이지 않는 프로테오글리칸은 큰 음성 전하 (많은 양의 음이온 그룹 포함)를 가지고있어 간질 액의 이동성 양이온 그룹과 상호 작용할 수 있습니다. 물과 상호 작용하는 proteoglycans은 콜라겐 네트워크에 의해 방해되는 소위 팽창 압력을 제공합니다.

ECM에 물의 존재는 매우 중요합니다. 물은 조직의 양을 결정합니다. Proteoglycans과 관련하여 압축에 대한 내성을 제공합니다. 또한 물은 ECM에서 분자의 전달과 확산을 제공합니다. 조직에 고정 된 큰 proteoglycans의 음전하가 높은 밀도로 인해 "제외 된 부피 효과"가 생성됩니다. 프로테오글리칸의 내부 농축 용액의 기공 크기는 너무 작아서 큰 구형 단백질의 조직 내로의 확산이 심각하게 제한됩니다. VKM은 작은 음으로 하전 된 (예 : 염소 이온) 단백질과 큰 단백질 (예 : 알부민 및 면역 글로불린)을 밀어 낸다. 콜라겐 섬유소와 프로테오글리칸의 고밀도 네트워크 내에서 세포의 크기는 일부 무기 분자 (예 : 칼슘이 아니라 나트륨과 칼륨)의 크기와 만 일치합니다.

VKM에서 일부 양의 물이 콜라겐 섬유에 존재합니다. 연골의 물리 화학적 및 생 역학적 특성에 따라 원 섬유 공간이 결정됩니다. 원 섬유 공간에서의 수분 함량은 초 섬유 공간에서의 프로 테오 글리 칸의 농도에 의존하고 후자의 농도가 감소함에 따라 증가한다.

Proteoglycans의 고정 음전하는 고농도의 자유 양이온과 저농도의 자유 음이온을 함유하는 세포 외 배지의 이온 조성을 결정합니다. Aggrecan 분자의 농도가 연골의 표면에서 표면으로 상승하기 때문에 조직의 이온 환경이 변화합니다. ECM에서 무기 이온의 농도는 높은 삼투압을 생성합니다.

물질로서의 연골의 성질은 콜라겐 섬유소, 프로테오글리칸 및 조직의 액상 상호 작용에 의존한다. 인해 합성 및 이화 프로세스, 물리적 손상에 의한 거대 분자의 열화 사이의 불일치의 구조 및 조성의 변화는 크게 연골의 재료 특성에 영향을주는 그 기능을 변경. 콜라겐과 프로테오글리칸의 농도, 분포 및 거대 분자 조직은 연골 영역의 깊이에 따라 다양하기 때문에 각 영역의 생체 역학적 특성이 다양합니다. 예를 들어, 프로테오글리칸의 낮은 농도에 대해 접선 방향으로 배치 된 콜라겐 원 섬유의 높은 농도 표면적 속성을 가장 두드러 CounterACT와 연신 한 조직 표면에 걸쳐 균일하게 부하를 분산. 과도 및 깊은 구역에서, 고농도의 프로테오글리칸은 압축 하중 전달에 조직 특성을 부여합니다. "물결 모양 선"의 수준에서 연골의 재료 특성은 연성 비석 구획 영역에서보다 단단한 광물 화 연골로 급격히 변화합니다. "물결 선"의 영역에서 조직의 강도는 콜라겐 네트워크에 의해 제공됩니다. 연골 피질은 연골 성 부분을 가로 지르지 않습니다. Nekaltsifitsirovannogo 존과 2 층 "폐쇄"및 그 분리를 방지 손가락 불규칙한 형상의 outgrowths의 형태 석회화 연골 사이 특별한 윤곽에 의해 제공되는 골 연골 조직 강도의 화합물 바운더리. 석회화 연골은 연골 하골보다 밀도에 있으므로 연골에 압축 하중을 연화 및 연골 하골 그것을 송신 중간층의 기능을 수행한다.

하중이 가해질 때 3 가지 힘의 복잡한 분포가 발생합니다 - 늘어나는 것, 전단 및 압축. 관절 매트릭스는 부하 구역에서 물 (및 세포의 대사 산물)의 방출로 인해 변형되고, 간질 액 내의 이온 농도가 증가합니다. 물의 움직임은 적용된 하중의 지속 시간과 강도에 직접적으로 달려 있으며 프로테오글리칸의 음전하에 의해 지연됩니다. 조직의 변형 동안, 프로테오글리칸은 서로 더 가깝게 눌려져 효과적으로 음전하의 밀도를 증가 시키며, 힘의 분자간 반발력 음전하는 차례로 변형의 조직 저항을 증가시킨다. 궁극적으로, 변형은 평형에 도달하며, 부하의 외부 힘은 저항의 내부 힘, 즉 팽창 압력 (proteoglycans과 이온의 상호 작용)과 기계적 응력 (proteoglycan과 collagens의 상호 작용)에 의해 균형을 이룹니다. 하중이 제거되면, 연골 조직은 영양분과 함께 물을 빨아 들여 원래 모양을 얻습니다. 초기 (사전 부하) 조직 형태는 프로테오글리칸의 팽창 압력이 콜라겐 네트워크의 퍼짐에 대한 저항에 의해 균형을 이룰 때 달성됩니다.

관절 연골의 생체 역학적 특성은 조직의 구조적 완전성 (콜라겐 - 프로테오글리칸 조성을 고상으로하고 물을 액상으로 용해 시킴)을 기반으로합니다. 하중에서, 관절 연골의 정수압은 약 1-2 기압이다. 이 정수압 은 생체 내에서 100-200 기압으로 증가 할 수 있습니다 . 서있는 동안의 밀리 세컨드 및 걷는 동안의 최대 40-50 기압. 연구 결과 생체 외에서는 짧은 시간 동안 50-150 기압 (생리적)의 정수압을 2 시간 동안 연골 동화의 적당한 성장 리드 보여 주었다 - 액체 연골의 손실로 연결되지만 다른 변화를 유발하지. 문제는 연골 세포 가 이러한 종류의 부하 에 생체 내에서 얼마나 빨리 반응하는지 에 있습니다.

프로테오글리칸의 농도를 증가시켜 수화를 감소 시키면 H ⁺ 및 Na ⁺ 와 같은 양으로 하전 된 이온이 끌어 당깁니다 . 이것은 총 이온 조성과 ECM 및 연골 세포의 pH를 변화시킵니다. 장시간의 로딩은 pH의 감소와 동시에 연골 세포에 의한 프로테오글리칸 합성의 감소를 유도한다. 아마도 합성 과정에 대한 세포 외 이온 환경의 영향은 부분적으로 ECM의 조성에 미치는 영향과 관련이있다. 새로 합성 된 aggrecan 분자는 정상 상태보다 약한 산성 매질에서 응집 된 형태로 익어납니다. 연골 세포 주변의 pH가 감소하면 (예를 들어, 부하 중에), 새로 합성 된 합성 알부 레칸 분자가 인터 테리토리얼 매트릭스에 도달 할 가능성이있다.

부하가 제거되면, 물은 활액낭에서 영양분을 운반하면서 활액낭에서 되돌아옵니다. 골관절염에 의해 손상된 연골에서는 프로테오글리칸의 농도가 감소되므로 부하 중 물이 활액낭으로 수직으로 이동하지 않고 다른 방향으로 이동하여 연골 세포의 공급을 감소시킵니다.

동적 하중의 증가가 개에서 프로테오글리칸의 함량의 변화를 야기 (15주하는 일 20km) 소폭 증가 프로테오글리칸 합성 및 콘텐츠 .. 격렬한 운동을 유도하면서 고정화 작은 하중, 연골 프로테오글리칸 컨텐츠의 합성 처리의 현저한 감소를 초래하고 특히 표층에서의 농도가 급격히 감소한다. 연골이 가역적으로 연화되어서 연골 하골이 재 형성되었습니다. 그러나 큰 정적 부하는 연골 손상과 그 후의 퇴행을 일으켰습니다. 또한 Aggrecan ECM의 소실은 골관절염의 비정상적인 변화를 유발합니다. 상기 푸시 풀 물 aggrecan 리드의 손실 및 프로테오글리칸의 나머지 소량의 붓기. 이 희석 aggrecan 로컬 고정 전하 밀도를 감소시키고, 궁극적으로 이끌어 삼투압 변화한다.