Синовиальная оболочка на схематичном изображении сустава
Синовиальная оболочка
Латинское название
Синовиальная оболочка капсулы коленного сустава.
Синовиа́льная оболо́чка — внутренний слой суставной сумки или костно-фиброзного канала. Синовиальная оболочка выстилает всю поверхность суставной полости и связки, расположенные в суставе, за исключением хрящевых участков. Она богата нервами и сосудами, которые обеспечивают обмен веществ в полости сустава, питание суставного хряща. Осуществляет дополнительную амортизацию суставов, повышает подвижность эпифизов за счет своих жировых складок, обеспечивает биологическую защиту, так как препятствует переходу воспаления с костной ткани в полость сустава.
Синовиальная оболочка образована соединительной тканью и выстлана эндотелием. Она обеспечивает синтез синовиальной жидкости и имеет ворсинки для увеличения поверхности синтеза синовиальной жидкости. [1]
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Синовиальная оболочка» в других словарях:
СИНОВИАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА — нежная, тонкая, но плотная перепонка, выстилающая внутреннюю сторону сумочной связки суставов; выделяет синовиальную жидкость, желтого цвета, служащую для уменьшения трения между суставными концами костей. Словарь иностранных слов, вошедших в… … Словарь иностранных слов русского языка
СИНОВИАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА — СИНОВИАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА, см. Суставы … Большая медицинская энциклопедия
Синовиальная оболочка — I Синовиальная оболочка (membrana synovialis; синоним синовиальная мембрана) представляет собой слой эндотелиальных клеток и подлежащей рыхлой неоформленной волокнистой соединительной ткани; выстилает полость сустава, сухожильное влагалище или… … Медицинская энциклопедия
Синовиальная оболочка — внутренний слой суставной сумки или костно фиброзного канала, в котором проходит сухожилие мышцы. С. о. образована соединительной тканью и выстлана эндотелием (См. Эндотелий); продуцирует синовиальную жидкость (См. Синовиальная жидкость) … Большая советская энциклопедия
Синовиальная оболочка — (мед.) см. Сустав и Сухожилие, болезни их … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Мембрана Синовиальная, Оболочка Синовиальная (Synovial Membrane, Synovium) — внутренний слой суставной капсулы, имеющий множество обращенных в полость сустава синовиальных ворсинок, богатых кровеносными сосудами. Синовиальная мембрана покрыта слоем синовицитов, которые секретируют синовиальную жидкость, смазывающую и… … Медицинские термины
МЕМБРАНА СИНОВИАЛЬНАЯ, ОБОЛОЧКА СИНОВИАЛЬНАЯ — (synovial membrane, synovium) внутренний слой суставной капсулы, имеющий множество обращенных в полость сустава синовиальных ворсинок, богатых кровеносными сосудами. Синовиальная мембрана покрыта слоем синовицитов, которые секретируют… … Толковый словарь по медицине
синовиальная мембрана — (membrana synovialis, PNA) см. Синовиальная оболочка … Большой медицинский словарь
Синовиальная жидкость — синовия (от греч. sýn вместе и лат. ovum яйцо) (в анатомии), прозрачная тягучая желтоватая жидкость, заполняющая полости суставов, синовиальных влагалищ и сумок; увлажняет суставные (хрящевые) поверхности костей и внутреннюю оболочку… … Большая советская энциклопедия
Филистеев Павел Анатольевич, заведующий отделением МРТ диагностического центра MED-7, врач отделения рентгеновской диагностики и томографии ФГБУ «Центральная клиническая больница с поликлиникой » Управления делами Президента РФ
Синовиальные складки коленного сустава являются частью его нормальной анатомии и иногда способны вызывать клинические проявления. Магнитно-резонансная томография (МРТ) и МР-артрография позволяют неинвазивно оценить состояние синовиальных складок, провести дифференциальную диагностику причины болевого синдрома в коленном суставе. Синовиальные складки на МР-изображениях выглядят как линейные гипоинтенсивные тяжи на фоне окружающей жидкости и жира. Т2- и протонно-взвешенные импульсные последовательности с подавлением МР-сигнала от жировой ткани признаны оптимальными для визуализации синовиальных складок.
Введение
Складка коленного сустава представляет собой дупликатуру синовиальной оболочки, выстилающей полость сустава. Структура синовиальных складок тонкая, пленчатая, с зонами васкуляризации. С эмбриогенетической точки зрения складки являются частично рудиментированными синовиальными мембранами и обнаруживаются в коленных суставах здоровых людей. Точная функция синовиальных складок неизвестна. Ряд авторов считает, что синовиальные складки подобно глазным векам способствуют улучшению смазки сустава синовиальной жидкостью.
Наиболее часто возникают изменения медиопателлярной складки, однако точная оценка распространенности ССС затруднена по причине отсутствия четких критериев диагностики.
На МРТ интактные синовиальные складки представляют собой тонкие гипоинтенсивные линейные структуры, исходящие из синовиальной выстилки. Их визуализация значительно улучшается при наличии жидкости в суставе (суставного выпота, крови или контрастного препарата при проведении МР-артрографии).
Эмбриогенез
В настоящее время распространено мнение, что коленный сустав первоначально состоит из трех отсеков – медиального, латерального и супрапателлярного, разделенных синовиальными перегородками. Неполное рассасывание этих перегородок приводит к формированию хорошо развитых синовиальных складок, занимающих пространство между дистальными отделами эпифиза бедренной кости и проксимальными отделами большеберцовой кости. Внутриутробное движение в коленном суставе у плода может одновременно способствовать рассасыванию складок и формированию полости сустава. Эта теория позволяет объяснить наличие супрапателлярной и инфрапателлярной складок, но безосновательна для латеральной и медиальной складок, так как пателло-феморальный сустав ни на одном из этапов эмбриогенеза не разделен на полости в плоскости этих складок (то есть, во фронтальной). Эмбриологические работы S. Ogata и H.K. Uhthoff показали, что медиопателлярнная складка не является остатком синовиальной перегородки. Вероятно, она имеет мезенхимальное происхождение и связана с внутриутробной латерализацией надколенника, о чем говорит преобладание мезенхимы именно в медиопателлярной зоне.
Возможности МРТ в диагностике синовиальных складок
Синовиальные складки на МР-изображениях выглядят как гипоинтенсивные тяжи на фоне жидкости и жира по периферии. Наиболее информативными импульсными последовательностями в диагностике синовиальных складок из-за высокого сигнала от жидкости признаны градиентные Т2-взвешенные импульсные последовательности, а также Т2- или протонно-взвешенные последовательности с использованием жироподавления. МР-артрография применима в случае недостаточного количества внутрисуставной жидкости и наличии выраженных клинических симптомов манифестирующей складки. Контрастный агент обеспечивает высокий межтканевой контраст суставных поверхностей, растягивает капсулу сустава, что в совокупности помогает визуализировать все складки коленного сустава, верифицировать или исключить их патологические изменения.
Размеры и морфологическая перестройка синовиальных складок не являются достоверным признаком их клинической значимости. При наличии стойких клинических симптомов и отсутствии других возможных причин похожего симптомокомплекса (например, повреждения медиального мениска или внутренней боковой связки, пателло-феморального артроза, артроз медиальных отделов сустава) характерными признаками синдрома патологической складки является локальный синовит, эрозии суставного хряща надколенника и пателлярной поверхности бедренной кости.
Супрапателлярная складка
В литературе существует несколько синонимов супрапателлярной складки: супрапателлярная перегородка, верхняя складка, надколенниковая складка.
Супрапателлярная складка локализована между супрапателлярной сумкой и полостью коленного сустава, имеет косо-нисходящий ход, начинаясь от синовиальной оболочки на передней поверхности метафиза бедра и заканчиваясь в области задней части сухожилия четырехглавой мышцы в зоне прикрепления к надколеннику. До конца 4 месяца внутриутробного развития плода супрапателлярная складка полностью отделяет полость коленного сустава от супрапателлярной сумки, а уже к концу 5 месяца ее форма не отличается от таковой у взрослого человека.
Считается, что ключевым фактором, обеспечивающим степень редукции складки, является механический. В зависимости от объема движений в коленном суставе может сформироваться как небольшая перфорация в складке, так и ее частичное или полное отсутствие. T. Zidorn классифицировал степень «развития», или более точно – редукции, супрапателлярной складки на 4 группы в зависимости морфологических особенностей:
МР-томограмма коленного сустава в Т2 В.И., сагиттальная плоскость
При II типе складки зоны ее перфорации, обеспечивающие циркуляцию суставной жидкости в область заворота, получили название ворот.
Супрапателлярная складка персистирует очень часто – до 89% случаев по данным аутопсий. При МРТ коленного сустава складка лучше всего определяется в сагиттальной плоскости как линейный гипоинтенсивный тяж, кзади и сверху от надколенника.
При артроскопии полностью нередуцированную супрапателлярную складку можно заподозрить только по уменьшению объема супрапателлярного кармана. Иногда диагноз устанавливается случайно при пункции сустава, когда инъекционная игла оказывается в супрапателлярной сумке, а не в полости сустава.
Инфрапателлярная складка
Инфрапателлярная складка, или ligamentum mucosum – самая распространенная складка коленного сустава. Ее формирование происходит с 8 по 12 неделю гестации и зависит от степени инволюции примитивной эмбриональной мембраны, разделяющей медиальные и латеральные отделы сустава. Форма складки легла в основу ее артрокопической классификации S. Kim and W. Choe:
Инфрапателлярная складка начинается в передних отделах межмыщелкового углубления бедренной кости, расширяется вперед и вниз, прикрепляется к нижнему полюсу надколенника. Толщина складки широко варьирует от субмиллиметровой вплоть до размера передней крестообразной связки.
Инфрапателлярную складку легко обнаружить на сагиттальных МР-томограммах, как линейную гипоинтенсивную структуру, идущую через жировое тело Гоффа в плоскости, параллельной передней крестообразной связке. В ряде случаев, особенно у пациентов с полным разрывом передней крестообразной связки, хорошо развитая инфрапателлярная складка может симулировать ее сохраненные пучки. Также необходимо проводить дифференциальную диагностику инфрапателлярной складки с локальным узелковым синовитом, послеоперационными изменениями и свободным телом в области жировой подушки Гоффа. Осведомленность врачей-рентгенологов о существовании данной анатомической структуры позволяет в большинстве случаев поставить правильный диагноз.
Медиопателлярная складка
Медиопателлярную складку также называют медиальной складкой, синовиальной надколенниковой складкой, крыловидной складкой, пателлярным мениском, синовиальным выступом. Медиопателлярная складка начинается в области медиальной стенки коленного сустава, идет косо вниз и вплетается в синовий вокруг жирового тела Гоффа. Она может соединяться с супрапателлярной складкой, но чаще имеет раздельное прикрепление. В случае избыточного развития, медиопателлярная складка может распространяться на медиальную поверхность блока бедерной кости и медиальную фасетку надколенника.
МР-томограммы, аксиальная плоскость, протонно-взвешенный режим с подавлением сигнала от жировой ткани
J. Sakakibara, основываясь на форме и величине, выделил 4 типа медиопателлярной складки:
Данная классификация получила всеобщее признание и одобрение, так как проста в использовании и клинически востребована. Типы A и B медиопателлярной складки бессимптомны. Типы C и D могут ущемляться между медиальным мыщелком бедренной кости и надколенником с последующим утолщением и уплотнением, повреждая хрящ в области пателло-феморального сочленения. Основным механизмом воздействия складки является компрессия суставного хряща медиальной фасетки надколенника при сгибании и пателлярной поверхности медиального мыщелка бедренной кости при разгибании. Ряд авторов придерживается точки зрения, что фенестрированная медиопателлярная складка (тип D) чаще вызывает повреждение (импинджмент) суставного хряща медиальных отделов пателло-феморального сустава.
Для визуализации медиопателлярной складки с помощью МРТ наиболее информативными считают Т2- или протонно-взвешенные изображения в сагиттальной и аксиальной плоскости с использованием режима жироподавления или без него. Медиопателлярная складка имеет низкий МР-сигнал и без труда распознается в типичном месте на фоне небольшого количества внутрисуставной жидкости. С другой стороны, следует всегда обращать внимание не только на размер складки и ее расположение относительно медиального мыщелка, но также на состояние суставного хряща в медиальной фасетке надколенника, мыщелке бедра и на жалобы пациента. При массивном внутрисуставном выпоте может произойти боковое смещение складки, осложняющее дифференциальную диагностику типов B и С. Крупный размер медиопателлярной складки может затруднить осмотр медиальных отделов сустава при артроскопии.
Латеральная пателлярная складка
Схематическое изображение анатомических структур латерального кармана коленного сустава (норма)
Латеральная пателлярная складка – наиболее редко встречающаяся складка коленного сустава. Чаще всего она имеет продольную форму, очень тонкая и расположена на 1-2 см латеральнее надколенника.Латеральная пателлярная складка берет свое начало на латеральной стенке и прикрепляется к инфрапателлярному жировому телу. S. Ogata и H.K. Uhthoff выдвинули гипотезу, что редкая персистенция латеральной пателлярной складки связана с латеральным смещением надколенника, не оставляющим места для нее в латеральном кармане. Латеральная складка может затруднять проведение артроскопии коленного сустава через передне-латеральный доступ.
Латеральную пателлярную складку не следует путать с более часто встречающимися крыловидной, верхнелатеральной, поперечной дугообразной складками.
Латеральная крыловидная складка расположена вплотную к надколеннику по наружной стенке, верхнелатеральная складка представляет собой разновидность дислоцированной кнаружи супрапателлярной складки. Поперечная дугообразная синовиальная складка часто обнаруживается на стыке вертикальной и переднезадней частей латерального кармана.
Патогенез и клинические проявления
МР-томограмма коленного сустава
Пациент А., 18 лет. МР-томограмма коленного сустава, протонно-взвешенный режим с подавлением жира (аксиальная плоскость) и артроскопические слайды. Жалобы на боль во внутренних отделах коленного сустава. Определяется удлинение, утолщение, фибрилляция медиальной пателлярной складки, которая достигает медиального мыщелка бедра (тип С по Sakakibara). Стрелкой указана зона «растрескивания» и хондромаляции суставного хряща медиальной фасетки надколенника.
Синдром медиопателлярной складки чаще диагностируется у подростков, чем у взрослых, в связи с более редким сопутствующим поражением менисков и связок. Наиболее типичным является возникновение симптомов после тупой травмы колена. Основной жалобой пациентов являются боли в медиальных отделах сустава, которые могут возникать как при нагрузке, так и в покое, и усиливаются при повторяющемся сгибании/разгибании. Боль локализуется кнутри от надколенника, выше линии суставной щели коленного сустава. Неспецифические признаки включают крепитацию, выскакивание, щелчки, псевдозаклинивание и выпот. Дифференцировать ССС чаще всего приходится с разрывом медиального мениска и пателлярной нестабильностью. В случае пальпации медиальнее надколенника плотного болезненного тяжа диагноз синдрома медиопателлярной складки становится более вероятным.
МР-томограмма коленного сустава (сагиттальная плоскость) в режиме Т2- взвешенности с жироподавлением до контрастирования (А) и Т1-взвешенности после внутривенного введения контрастного препарата (Б). Определяется полностью нередуцированная супрапателлярная складка с формированием замкнутой супрапателлярной сумки. Отмечается утолщение синовиальной оболочки сумки (признаки бурсита), пролабирование нижнего полюса сумки в верхние отделы пателло-феморального сочленения с явлениями компрессии.
Как правило, оба патологических состояния встречаются при полностью нередуцированной складке (I тип) с формированием замкнутой супрапателлярной (субквадриципитальной) полости.
Латеральная пателлярная складка встречается крайне редко и обычно асипмтоматична. Клинические и МР-признаки латерального ССС идентичны таковым при синдроме медиопателлярной складки. Проявлениями латерального ССС могут быть болезненность в латеральной области сустава и щелчки. Пальпируемый жгутоподобный болезненный тяж соответствующей локализации является патогномоничным симптомом.
Лечение
На первом этапе лечения ССС обычно применяют консервативные методики, такие как ограничение физической активности, массаж, физиотерапию, растяжение подколенных мышц и укрепление четырехглавой мышцы бедра. Медикаментозная терапия заключается в накожном, пероральном или внутрисуставном введении нестероидных противовоспалительных препаратов и кортикостероидов.
В случае неэффективности консервативной терапии выполняется артроскопическая резекция синовиальной складки. Радикальная операция предполагает полное удаление складки от основания. При нерадикальной операции, например, при разделении складки ножницами, может произойти ее самостоятельная репарация с повторным возникновением симптомов.
Интересным представляется исследование D.S. Tearse с соавт., который по данным выполненных 3000 артроскопий коленного сустава обнаружил латеральные складки у 21 пациента. Из них 14 были утолщены, фиброзно изменены и коррелировали со степенью выраженности жалоб. У 13 пациентов резекция складки сопровождалась полным выздоровлением.
Заключение
Синовиальные складки коленного сустава являются его естественными составляющими и могут наблюдаться в норме при отсутствии клинической симптоматики. Основной причиной развития синдрома синовиальной складки является медиопателлярная складка. Несмотря на неоднозначность клинических и МР-признаков ССС, выявление измененной синовиальной складки должно рассматриваться как одна из возможных причин болевого синдрома в области коленного сустава, требующего специфического лечения.
Современные представления о строении и функции синовиальных суставов
ОА — заболевание синовиальных суставов (диартрозов). Основные функции диартрозов — двигательная (перемещение составляющих сустав элементов по определенным осям) и опорная (нагрузка при стоянии, ходьбе, прыжке). Синовиальный сустав состоит из сочленяющихся костных поверхностей, покрытых хрящом, суставной полости, содержащей синовиальную жидкость, и суставной капсулы. Непостоянными анатомическими элементами диартроза являются связки, расположенные снаружи или, реже, внутри сочленения, и хрящевые мениски.
По форме сочленяющихся костных поверхностей диартрозы разделяют на следующие виды (Насонова В.А., Бунчук Н.В., 1997):
Сустав окружен фиброзной капсулой, прикрепляющейся к кости вблизи периферии суставного хряща и переходящей в надкостницу. Капсула синовиального сустава состоит из двух слоев — наружного фиброзного и внутреннего — синовиального. Фиброзный слой состоит из плотной волокнистой ткани, в некоторых местах фиброзный слой капсулы истончается с образованием заворотов или бурс, в других местах он утолщен, выполняя функцию связки сустава. Толщина фиброзного слоя капсулы определяется функциональной нагрузкой на сустав.
Утолщения капсулы образуют связки, состоящие из плотных параллельных пучков коллагеновых волокон, которые служат для стабилизации и укрепления сустава и ограничивают определенные движения. Среди особенностей капсулы, помимо выполнения ею функции опоры для синовиальной оболочки и соединения со связками, следует отметить большое количество находящихся в ней нервных окончаний в отличие от синовии, имеющей незначительное количество таких окончаний, и суставного хряща, не содержащего их вовсе. Считается, что вместе с нервами мышц нервы капсулы участвуют в контроле положения, а также реагируют на болевые воздействия (Вернон-Робертс В., 1990).
Синовиальная оболочка — наименьшая по массе и объему, но наиболее важная составная часть синовиального сустава, поскольку большая часть ревматических болезней протекает с воспалением синовиальной оболочки, которое носит общее название «синовит». Синовиальная оболочка выстилает все внутрисуставные структуры кроме суставного хряща, ее толщина составляет 25–35 мкм. Гистологически она представляет собой пласт соединительной ткани, состоящий из покровного, коллагенового и эластического слоев (Павлова В.Н., 1980). Синовиальная оболочка в норме имеет известное количество складок и пальцевидных ворсин и формирует тонкий синовиальный слой (называемый иногда покровным слоем); в его состав входят слой покровных клеток, образующий выстилку несочленяющихся поверхностей сустава, и субсиновиальный поддерживающий слой, состоящий из фиброзно-жировой соединительной ткани различной толщины, которая соединяется с капсулой. Синовиальный слой часто сливается с субсиновиальной тканью путем плавного перехода от аваскулярного внутреннего покрытия, содержащего множество клеток, к васкуляризированной субсиновиальной соединительной ткани с меньшим количеством клеток, которая по мере приближения к соединению ее с фиброзной капсулой становится все более насыщенной коллагеновыми волокнами. Из кровеносных сосудов субсиновиальной соединительной ткани в синовиальную жидкость выходят клетки и питательные вещества благодаря отсутствию морфологического разъединения синовиального и субсиновиального слоев (отсутствию базальной мембраны, наличию промежутков между покровными клетками).
Синовиальная оболочка в норме выстлана 1–3 слоями синовицитов — синовиальных клеток, расположенных в матриксе (основном веществе), богатом микрофибриллами и аггрегатами протеогликанов. Синовициты делят на две группы — типа А (макрофагоподобные) и типа В (фибробластоподобные). Синовициты типа А имеют неровную клеточную поверхность с большим количеством выростов, у них хорошо развит комплекс Гольджи, много вакуолей и везикул, однако рибосомальная эндоплазматическая сеть выражена слабо. Макрофагальные синовициты также могут содержать большое количество фагоцитированного материала. У синовицитов типа В поверхность относительно гладкая, хорошо развита рибосомальная эндоплазматическая сеть, они содержат лишь незначительное количество вакуолей. Классическое деление синовицитов на А-клетки, выполняющие фагоцитирующую функцию, и В-клетки, основной функцией которых является выработка компонентов синовиальной жидкости, прежде всего гиалуроновой кислоты, не отражает всех функций синовицитов. Так, были описаны синовициты типа С, которые по своим ультраструктурным признакам занимают промежуточное положение между клетками типа А и В. Кроме того, установлено, что макрофагоподобные клетки способны синтезировать гиалуроновую кислоту, а фибробластоподобные обладают способностью к активному фагоцитозу (Вернон-Робертс Б., 1990).
Современные представления о строении и функции суставного хряща
Структура суставного хряща человека
Нормальный суставной хрящ выполняет две основные функции: поглощение давления путем деформации во время механической нагрузки и обеспечение гладкости суставных поверхностей, что позволяет максимально уменьшить трение при движениях в суставе. Это обеспечивается уникальной структурой суставного хряща, который состоит из хондроцитов, погруженных во внеклеточный матрикс (ВКМ).
Нормальный суставной хрящ взрослого можно разделить на несколько слоев, или зон (рис. 6): поверхностная, или тангенциальная, зона, переходная зона, глубокая, или радиальная, зона и кальцифицированная зона. Слой между поверхностной и переходной зонами и особенно между переходной и глубокой зонами не имеет четких границ. Соединение между некальцифицированным и кальцифицированным суставным хрящом называется «волнистой границей» — это линия, определяемая при окрашивании декальцифицированной ткани. Кальцифицированная зона хряща составляет относительно постоянную пропорцию (6–8%) в общей высоте среза хряща (Oegema T.R., Thompson R.C., 1992). Общая толщина суставного хряща, включая зону кальцифицированного хряща, варьирует в зависимости от нагрузки на определенный участок суставной поверхности и от вида сустава. Перемежающееся гидростатическое давление в субхондральной кости играет важную роль в поддержании нормальной структуры хряща, замедляя оссификацию.
Хондроциты составляют приблизительно 2–3% от общей массы ткани; в поверхностной (тангенциальной) зоне они рсположены вдоль, а в глубокой (радиальной) зоне — перпендикулярно к поверхности хряща; в переходной зоне хондроциты формируют группы по 2–4 клетки, рассеянные по всему матриксу. В зависимости от зоны суставного хряща варьирует плотность расположения хондроцитов — наивысшая плотность клеток в поверхностной зоне, наиболее низкая — в кальцифицированной (рис. 6). Кроме того, плотность распределения клеток варьирует от сустава к суставу, она обратно пропорциональна толщине хряща и нагрузке, которую испытывает соответствующий его участок.
Наиболее поверхностно расположенные хондроциты имеют дисковидную форму и образуют в тангенциальной зоне несколько слоев клеток, расположенных ниже узкой полоски матрикса; глубже расположенные клетки этой зоны имеют тенденцию к более неровным контурам. В переходной зоне хондроциты имеют сферическую форму, иногда они объединяются в небольшие группы, рассеянные в матриксе. Хондроциты глубокой зоны имеют преимущественно эллипсоидную форму, группируются в радиально расположеные цепочки из 2–6 клеток. В кальцифицированной зоне они распределены еще более разреженно; некоторые из них некротизированы, хотя большинство жизнеспособны. Клетки окружены некальцифицированным матриксом, межклеточное пространство — кальцифицировано.
Таким образом, суставной хрящ человека состоит из гидратированного ВКМ и погруженных в него клеток, которые составляют 2–3% от общего объема ткани. Так как хрящевая ткань не имеет кровеносных и лимфатических сосудов, взаимодействие между клетками, доставка к ним питательных веществ, удаление продуктов обмена осуществляется путем диффузии через ВКМ. Несмотря на то, что метаболически хондроциты очень активны, в норме у взрослых людей они не делятся. Хондроциты существуют в бескислородной среде, считают, что их метаболизм осуществляется преимущественно анаэробным путем (Shapiro I.M. et al., 1991).
Каждый хондроцит рассматривают как отдельную метаболическую единицу хряща, изолированную от соседних клеток, но ответственную за продукцию элементов ВКМ в непосредственной близости от данной клетки и поддержание его состава (Aydelotte M.B., Kuettner K.E., 1988).
В ВКМ выделяют три отдела (рис. 7), каждый из которых имеет уникальную морфологическую структуру (Hunziker E.B., 1992) и определенный биохимический состав (Mok S.S. et al., 1994; Hauselmann H.J. et al., 1996). ВКМ, непосредственно прилегающий к базальной мембране хондроцита, называется перицеллюлярным, или лакунарным, матриксом. Он характеризуется высоким содержанием агрегатов протеогликанов, связанных с клеткой взаимодействием гиалуроновой кислоты с СD44-подобными рецепторами (Knudson C.B., Knudson W., 1993), и относительным отсутствием организованных фибрилл коллагенов. Непосредственно с перицеллюлярным матриксом соприкасается территориальный, или капсулярный, матрикс, который состоит из сети перекрещивающихся фибриллярных коллагенов, которая инкапсулирует отдельные клетки или (иногда) группы клеток, формируя хондрон, и, вероятно, обеспечивает специальную механическую поддержку клеток (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Контакт хондроцитов с капсулярным матриксом осуществляется посредством многочисленных цитоплазматических отростков, богатых микрофиламентами, а также посредством специфических матриксных молекул, таких, как анкорин и СD44-подобные рецепторы. Наиболее крупный и наиболее удаленный от базальной мембраны хондроцита отдел ВКМ — межтерриториальный матрикс, содержащий наибольшее количество коллагеновых фибрилл и протеогликанов (Hunziker E.B., 1992).
Разделение ВКМ на отделы более четко очерчено в суставном хряще взрослого человека, чем в незрелом суставном хряще (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Относительный размер каждого отдела варьирует не только в разных суставах, но даже в пределах одного и того же хряща. Каждый хондроцит вырабатывает матрикс, окружающий его. По данным исследований (Hunziker E.B., 1992; Mok S.S. et al., 1994), хондроциты зрелой хрящевой ткани осуществляют активный метаболический контроль над своими перицеллюлярным и территориальным матриксами, менее активно они контролируют межтерриториальный матрикс, который может быть метаболически «инертным».
Как указывалось раньше, суставной хрящ главным образом состоит из обширного ВКМ, синтезируемого и регулируемого хондроцитами. Тканевые макромолекулы и их концентрация меняются в течение жизни в соответствии с изменяющимися функциональными потребностями. Однако остается неясным: клетки синтезируют весь матрикс одновременно или в определенные фазы в соответствии с физиологическими потребностями (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Концентрация макромолекул, метаболическое равновесие между ними, взаимоотношение и взаимодействие определяют биохимические свойства, а значит, и функцию суставного хряща в пределах одного сустава. Основным компонентом ВКМ суставного хряща взрослого человека является вода (65–70% от общей массы), которая прочно связана внутри него благодаря особым физическим свойствам макромолекул хрящевой ткани, входящих в состав коллагенов, протеогликанов и неколлагеновых гликопротеинов (Thonar E.J.M.A. et al., 1999).
Биохимический состав хряща
Коллагеновые волокна состоят из молекул фибриллярного белка коллагена. У млекопитающих на долю коллагена приходится четвертая часть всех белков организма. Коллаген формирует фибриллярные элементы (коллагеновые фибриллы), состоящие из структурных субъединиц, называемых тропоколлагеном. Молекула тропоколлагена имеет три цепи, которые образуют тройную спираль. Такое строение молекулы тропоколлагена, а также структура коллагенового волокна, когда эти молекулы располагаются параллельно в продольном направлении с постоянным сдвигом примерно на 1/4 длины и обеспечивают высокую упругость и прочность тканям, в которых они находятся. В настоящее время известны 10 генетически различных типов коллагена, различающихся химической структурой α-цепей и/или их набором в молекуле. Наиболее изученные первые четыре типа коллагена способны формировать до 10 молекулярных изоформ.
Коллагеновые фибриллы входят в состав внеклеточного пространства большинства видов соединительной ткани, в том числе и хрящевой. Внутри нерастворимой трехмерной сети из перекрещивающихся коллагеновых фибрилл «запутаны» другие более растворимые компоненты, такие, как протеогликаны, гликопротеины и тканеспецифические протеины; иногда они ковалентно связаны с коллагеновыми элементами.
Организованные в фибриллы коллагеновые молекулы составляют около 50% органического сухого остатка хряща (10–20% нативного хряща) (Thonar E.J.M.A. et al., 1999). В зрелом хряще около 90% коллагенов составляют коллагены II типа, которые обнаруживают лишь в некоторых тканях (например, стекловидное тело, эмбриональная спинная струна). Коллаген II типа относится к I классу (формирующих фибриллы) коллагеновых молекул. Кроме него в зрелом суставном хряще человека также находят коллагены IX, XI типа и в небольшом количестве VI типа. Относительное количество коллагеновых волокон IX типа в коллагеновых фибриллах снижается от 15% в хряще плода до около 1% в зрелом хряще быка (Mayne R., 1989; Eyre D.R., 1991; 1992).
Молекулы коллагена II типа состоят из трех идентичных полипептидных α1(II)-цепей, синтезируемых и секретируемых в виде проколлагена-предшественника. Как только готовые молекулы коллагена высвобождаются во внеклеточное пространство, они формируют фибриллы (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1992). В зрелом суставном хряще коллаген II типа образуют фибриллярные аркады, в которых более «толстые» молекулы расположены в глубоких слоях ткани, а более «тонкие» — горизонтально в поверхностных слоях (Schenk R.K. et al., 1986; Aydelotte M.B., Kuettner K.E., 1988).
В гене проколлагена II типа обнаружен экзон, кодирующий богатый цистеином N-терминальный пропептид. Этот экзон экспрессируется не в зрелом хряще, а на ранних стадиях развития (прехондрогенез). Благодаря наличию этого экзона молекула проколлагена II типа (тип II А) длиннее коллагена II типа (Ryan M.C., Sandell L.J., 1990). Вероятно, экспрессия этого типа проколлагена угнетает накопление элементов в ВКМ суставного хряща. Возможно, он играет определенную роль в развитии патологии хряща (например, неадекватный репаративный ответ, образование остеофитов и др.) (Sundell L.J. et al., 1992).
Сеть из коллагеновых фибрилл II типа обеспечивает функцию сопротивления растяжению и необходима для поддержания объема и формы ткани (Eyre D.R. et al., 1992; Hunziker E.B., 1992). Эта функция усиливается ковалентными и поперечными связями между молекулами коллагена (Eyre D.R. et al., 1990). В ВКМ фермент лизилоксидаза образует альдегид из гидроксилизина, который затем превращается в мультивалентную аминокислоту гидроксилизил-пиридинолин, формирующую поперечные связи между цепями. С одной стороны, концентрация этой аминокислоты повышается с возрастом, однако в зрелом хряще она практически не изменяется (Eyre D.R. et al., 1988). С другой стороны, в суставном хряще обнаруживают повышение с возрастом концентрации поперечных связей различных типов, образующихся без участия ферментов (Monnier V.M., Cerami A., 1981).
Около 10% от общего количества коллагенов хрящевой ткани составляют так называемые минорные коллагены, которые во многом обусловливают уникальную функцию этой ткани (Thonar E.J.M.A. et al., 1999). Коллаген IX типа принадлежит к III классу короткоспиральных молекул и к уникальной группе FACIT-коллагенов (Fibril-Associated Collagen with Interrupted Triple-helices — фибрилл-ассоциированный коллаген с прерванной тройной спиралью) (Olsen B.R., 1992). Он состоит из трех генетически различных цепей. Одна из них — α2-цепь — гликозилируется одновременно с хондроитин сульфатом, что делает эту молекулу одновременно протеогликаном. Между сегментами спирали коллагена IХ типа и коллагеном II типа обнаруживают как зрелые, так и незрелые гидроксипиридиновые поперечные связи (Eyre D.R. et al., 1987; van der Rest M., Mayne R., 1988). Коллаген IХ также может функционировать как межмолекулярный-интерфибриллярный «коннектор» (или мостик) между прилежащими коллагеновыми фибриллами (Muller-Glauser W. et al., 1986; Wu J.J., Eyre D.R., 1989). Молекулы коллагена IХ образуют поперечные связи между собой, что увеличивает механическую стабильность фибриллярной трехмерной сети и защищает ее от воздействия ферментов. Они также обеспечивают сопротивление деформации, ограничивая набухание находящихся внутри сети протеогликанов. Кроме анионной CS-цепи молекула коллагена IХ содержит катионный домен, сообщающий фибрилле большой заряд и склонность к взаимодействию с другими матриксными макромолекулами (Vasios G. et al., 1988).
Коллаген ХI типа составляет только 2–3% от общей массы коллагенов. Он принадлежит к I классу (образующих фибриллы) коллагенов и состоит из трех различных α-цепей. Вместе с коллагенами II и IХ типов коллаген ХI типа образует гетеротипные фибриллы суставного хряща (Eyre D.R., 1991). Молекулы коллагена ХI типа выявлены внутри коллагеновых фибрилл II типа с помощью иммуноэлектромикроскопии. Возможно, они организуют молекулы коллагена II типа, контролируя латеральный рост фибрилл и детерминируя диаметр гетеротипной коллагеновой фибриллы (Eikenberry E.F. et al., 1992). Кроме того, коллаген ХI принимает участие в формировании поперечных связей, однако даже в зрелом хряще поперечные связи остаются в виде незрелых дивалентных кетоаминов (Eyre D.R. et al., 1992).
Малое количество коллагена VI типа, другого представителя III класса короткоспиральных молекул, обнаружено в суставном хряще (Eyre D.R., 1991; Thomas J.T. et al., 1994). Коллаген VI типа образует различные микрофибриллы и, возможно, концентрируется в капсулярном матриксе хондрона (Poole C.A. et al., 1988).
Протеогликаны — это белки, к которым ковалентно присоединена по крайней мере одна гликозаминогликановая цепь. Протеогликаны относятся к одним из наиболее сложных биологических макромолекул. Наиболее обширно протеогликаны представлены в ВКМ хряща. «Запутанные» внутри сети из коллагеновых фибрилл, гидрофильные протеогликаны выполняют свою основную функцию — сообщают хрящу способность обратимо деформироваться (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Предполагают, что протеогликаны осуществляют и ряд других функций, суть которых до конца не ясна (Wight T., Mecham R., 1987; Hardingham T.E. et al., 1992; Sandy J.D., 1992).
Аггрекан — основной протеогликан суставного хряща: он составляет около 90% общей массы протеогликанов в ткани (Thonar E.J.M.A. et al., 1999). Его стрежневой белок массой 230 кД гликозилирован множеством ковалентно связанных гликозаминогликановых цепей, а также N-концевыми и С-концевыми олигосахаридами (рис. 8).
Гликозаминогликановые цепи суставного хряща, которые составляют около 90% от общей массы макромолекул, — кератансульфат (представляет собой последовательность из сульфатированного дисахарида N-ацетилглюкозамингалактоза с множественными сульфатированными участками и других моносахаридных остатков, таких, как сиаловая кислота) и хондроитин сульфат (представляет собой последовательность из дисахарида N-ацетилгалактозамин-глюкуроновой кислоты с сульфатным эфиром, присоединенным к каждому четвертому или шестому атому углерода N-ацетилгалактозамина).
Стержневой белок аггрекана содержит три глобулярных (G1, G2, G3) и два межглобулярных (Е1 и Е2) домена (см. рис. 8). N-концевой участок содержит G1- и G2- домены, разделенные Е1-сегментом, протяженностью 21 нм. G3-домен, расположенный на С-концевом участке, отделен от G2 более длинным (около 260 нм) Е2-сегментом, который несет на себе более 100 цепей хондроитин сульфатов около 15–25 цепей кератан сульфатов, а также О-связанные олигосахариды. N-связанные олигосахариды обнаруживают главным образом в пределах G1- и G2-доменов и Е1-сегмента, а также вблизи G3-региона. Гликозаминогликаны группируются в двух регионах: наиболее протяженный (так называемый регион, богатый хондроитин сульфатами) содержит цепи хондроитин сульфатов и около 50% кератан сульфатных цепей (Thonar E.J.M.A., Kuettner K.E., 1987). Регион, богатый кератан сульфатами, локализуется на Е2-сегменте вблизи G2-домена и предшествует региону, богатому хондроитин сульфатами (Hardingham T.E. et al., 1992). Молекулы аггрекана также содержат фосфатные эфиры, локализованные прежде всего на ксилозных остатках, которые присоединяют цепи хондроитин сульфатов к стержневому белку; их также обнаруживают на сериновых остатках стержневого белка (Thonar E.J.M.A. et al., 1999).
С-терминальный сегмент G3-домена высокогомологичен лектину, благодаря чему молекулы протеогликана могут фиксироваться в ВКМ путем связывания с некоторыми углеводородными структурами (Hardingham T.E. et al., 1992).
В недавно проведенных исследованиях был обнаружен экзон, кодирующий ЭФР-подобный (эпидермальный фактор роста) субдомен в пределах G3. Используя анти-ЭФР поликлональные антитела, ЭФР-подобный эпитоп был локализован внутри пептида массой 68 кД в аггрекане суставного хряща человека. Однако его функции требуют уточнения (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Этот субдомен также обнаружен в структуре молекул адгезии, контролирующих миграцию лимфоцитов (Hardingham T.E. et al., 1992). Лишь около трети молекул аггрекана, изолированных из зрелого суставного хряща человека, содержат интактный G3-домен; вероятно, это связано с тем, что в ВКМ молекулы аггрекана могут быть уменьшены в размерах ферментным путем. Дальнейшая судьба и функция отщепленных фрагментов неизвестны (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998).
Главным функциональным сегментом молекулы аггрекана является гликозаминогликан-несущий Е2-сегмент. Участок, богатый кератан сульфатами, содержит аминокислоты пролин, серин и треонин. Большинство остатков серина и треонина О-гликозилированы N-ацетилгалактозаминовыми остатками, они запускают синтез некоторых олигосахаридов, которые встраиваются в цепи кератан сульфатов, тем самым удлиняя их. Остальная часть Е2-сегмента содержит более 100 последовательностей серин–глицин, в которых серин обеспечивает прикрепление к ксилозильным остаткам в начале цепей хондроитин сульфатов. Обычно и хондроитин-6-сульфат, и хондроитин-4-сульфат существуют одновременно в пределах одной и той же молекулы протеогликана, из соотношение варьирует в зависимости от локализации хрящевой ткани и возраста человека (Thonar E.J.M.A. et al., 1999).
Структура молекул аггрекана в матриксе суставного хряща человека претерпевает ряд изменений в процессе созревания и старения (Roughley P.J., Mort J.S., 1986; Thonar E.J.M.A. et al., 1986; Thonar E.J.M.A., Kuettner K.E., 1987; Bayliss M.T., 1990). Связанные со старением изменения включают снижение гидродинамического размера в результате изменения средней длины цепей хондроитин сульфатов, увеличение числа и длины цепей кератан сульфатов (Thonar E.J.M.A., Kuettner K.E., 1987). Ряд изменений молекулы аггрекана также претерпевают под действием протеолитических ферментов (например, аггреканазы и стромелезина) на стержневой белок (Plass A.H.K., Sandy J.D., 1995). Это приводит к прогрессирующему уменьшению средней длины стержневого белка молекул аггрекана.
Молекулы аггрекана синтезируются хондроцитами и секретируются в ВКМ, где они формируют агрегаты, стабилизированные молекулами связующих белков. Эта агрегация включает в себя высокоспецифичные нековалентные и кооперативные взаимодействия между нитью глюкуроновой кислоты и почти 200 молекулами аггреканов и связующих белков. Глюкуроновая кислота — внеклеточный несульфатированный линейный гликозаминогликан с большой молекулярной массой, состоящий из множества последовательно связанных молекул N-ацетилглюкозамина и глюкуроновой кислоты (Knudson C.B., Knudson W., 1993). Спаренные петли G1-домена аггрекана (см. рис. 8) обратимо взаимодействуют с пятью последовательно расположенными дисахаридами гиалуроновой кислоты. Связующий белок, который содержит аналогичные (высокогомологичные) спаренные петли (Neame P.J. et al., 1987), взаимодействует с G1-доменом и молекулой гиалуроновой кислоты и стабилизирует структуру агрегата. Комплекс G1-домен — гиалуроновая кислота — связующий белок формирует высокостабильное взаимодействие, которое защищает G1-домен и связующий белок от действия протеолитических ферментов. Идентифицированы две молекулы связующего белка с молекулярной массой 40–50 кД; они отличаются друг от друга степенью гликозилирования. Только одна молекула связующего белка имеется в месте связи гиалуроновая кислота — аггрекан. Третья, более мелкая, молекула связующего белка образуется из более крупных путем протеолитического отщепления (Roughley P.J. et al., 1992).
Около 200 молекул аггрекана могут связываться с одной молекулой гиалуроновой кислоты с образованием агрегата длиной 8 мкм. В клеточно-ассоциированном матриксе, состоящем из перицеллюлярного и территориального отделов, агрегаты сохраняют свою связь с клетками путем связывания (через нить гиалуроновой кислоты) с CD44-подобными рецепторами на клеточной мембране (Knudson C.B., Knudson W., 1993).
Образование агрегатов в ВКМ — процесс сложный. Вновь синтезированные молекулы аггрекана не сразу проявляют способность связываться с гиалуроновой кислотой (Sandy J.D., Plass A.H.K., 1989). Это может служить регуляторным механизмом, позволяющим вновь синтезированным молекулам достичь межтерриториальной зоны матрикса перед тем, как быть иммобилизированными в крупные агрегаты (Mok S.S. et al., 1994). Количество вновь синтезированных молекул аггрекана и связующих белков, способных образовывать агрегаты путем взаимодействия с гиалуроновой кислотой, значительно уменьшается с возрастом (Bayliss M.T., 1992). Кроме того, с возрастом значительно уменьшаются размеры агрегатов, выделенные из суставного хряща человека. Это отчасти связано с уменьшением средней длины молекул гиалуроновой кислоты и молекул аггрекана.
Установлено два вида агрегатов в суставном хряще (Manicourt D.H. et al., 1988). Средний размер агрегатов первого вида — 60 S, агрегатов второго вида (быстро осаждающихся «суперагрегатов») — 120 S. Последний отличается обилием молекул связующего белка (Manicourt D.H. et al., 1988; Pita J.C. et al., 1992). Наличие этих суперагрегатов, возможно, играет большую роль в функционировании ткани; во время восстановления ткани после иммобилизации конечности в средних слоях суставного хряща обнаруживают более высокие их концентрации, в суставе, пораженном ОА, на ранних стадиях заболевания их размеры значительно уменьшаются (Pita J.C. et al., 1992).
Кроме аггрекана, суставной хрящ содержит ряд более мелких протеогликанов. Бигликан и декорин, молекулы, несущие дерматан сульфаты, имеют молекулярную массу около 100 и 70 кД соответственно; масса их стержневого белка — около 30 кД (Fisher L.W. et al., 1989).
В суставном хряще человека молекула бигликана содержит две цепи дерматан сульфата, тогда как более часто встречающийся декорин — только одну. Эти молекулы составляют лишь небольшую часть протеогликанов в суставном хряще, хотя их может быть также много, как и крупных агрегированных протеогликанов. Мелкие протеогликаны взаимодействуют с другими макромолекулами в ВКМ, включая коллагеновые фибриллы, фибронектин, факторы роста и др. (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Декорин первоначально локализуется на поверхности коллагеновых фибрилл и угнетает коллагеновый фибриллогенез (Vogel K.G. et al., 1984; Scott J.E., 1990). Стержневой протеин прочно сохраняется с клеточно-связывающим доменом фибронектина, тем самым, вероятно, препятствуя связыванию последнего с рецепторами клеточной поверхности (интегринами). В связи с тем что и декорин, и бигликан связываются с фибронектином и сдерживают адгезию и миграцию клеток, а также образование тромбов, они способны угнетать процессы тканевой репарации (Rosenberg L., 1992).
Фибромодулин суставного хряща — это протеогликан с молекулярной массой 50–65 кД, ассоциированный с коллагеновыми фибриллами (Olberg A. et al., 1989). Его стержневой протеин, гомологичный стержневым протеинам декорина и бигликана, содержит большое количество остатков сульфата тирозина. Эта гликозилированная форма фибромодулина (ранее ее называли матриксный протеин 59 кД) может участвовать в регуляции образования и поддержании структуры коллагеновых фибрилл (Plass A.H.K. et al., 1992). Фибромодулин и декорин располагаются на поверхности коллагеновых фибрилл. Таким образом, как указывалось раньше, увеличению фибриллы в диаметре должно предшествовать селективное удаление этих протеогликанов (а также молекул коллагена IХ типа) (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998).
Суставной хрящ содержит в ВКМ ряд белков, которые не относятся ни к протеогликанам, ни к коллагенам (рис. 9). Они взаимодействуют с другими макромолекулами с образованием сети, в которую включено большинство молекул ВКМ (Heingard D., Oldberg A., 1989; Heingard D. et al., 1995).
Анкорин, белок с массой 34 кД, локализуется на поверхности хондроцитов и в клеточной мембране, опосредует взаимодействие между клеткой и матриксом. В связи с его высокой аффинностью к коллагену II типа он может выступать в качестве механорецептора, передающего сигнал об измененном давлении на фибриллу хондроциту (von der Mark K. et al., 1986).
Фибронектин — компонент большинства хрящевых тканей, незначительно отличается от фибронектина плазмы крови (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Предполагают, что фибронектин способствует интеграции матрикса путем взаимодействия с клеточными мембранами и другими составными матрикса, такими, как коллаген II типа и тромбоспондин (Heingard D. et al., 1995). Фрагменты фибронектина негативно влияют на метаболизм хондроцитов — угнетают синтез аггрекана, стимулируют катаболические процессы. В суставной жидкости больных с ОА обнаружена высокая концентрация фрагментов фибронектина, таким образом, они могут участвовать в патогенезе заболевания на поздних стадиях (Homandberg G.A. et al., 1992). Вероятно, такими же эффектами обладают и фрагменты других матриксных молекул, которые связываются с рецепторами хондроцитов (Poole A.R., 1995).
Олигомерный матриксный протеин хряща (ОМПХ) — член суперсемейства тромбоспондинов, представляет собой пентамер с пятью идентичными субъединицами с молекулярной массой около 83 кД. Их обнаруживают в большом количестве в суставном хряще, особенно в слое пролиферирующих клеток в растущей ткани. Поэтому, возможно, ОМПХ принимает участие в регуляции роста клеток (Heingard D. et al., 1995). В значительно более низкой концентрации их обнаруживают в ВКМ зрелого суставного хряща (Heingard D. et al., 1995).
К матриксным протеинам также относят:
Кроме того, очевидно, что хондроциты экспрессируют негликозилированные формы малых неагрегированных протеогликанов на определенных стадиях развития хряща и в патологических условиях, однако их специфическая функция в настоящее время изучается.
Функциональные свойства суставного хряща
Молекулы аггрекана сообщают суставному хрящу способность претерпевать обратимую деформацию (Maroudas A. et al., 1992). Они демонстрируют специфические взаимодействия внутри внеклеточного пространства и, несомненно, играют важную роль в организации, структуре и функции ВКМ. В хрящевой ткани молекулы аггрекана достигают концентрации 100 мг/мл (Thonar E.J.M.A. et al., 1999). В хряще молекулы аггрекана сжаты до 20% объема, который они занимают в растворе. Трехмерная сеть, образованная фибриллами коллагена, сообщает ткани свойственную ей форму и предотвращает увеличение объема протеогликанов. Внутри коллагеновой сети неподвижные протеогликаны несут большой отрицательный электрический заряд (содержат большое количество анионных групп), который позволяет взаимодействовать с подвижными катионными группами интерстициальной жидкости (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Взаимодействуя с водой, протеогликаны обеспечивают так называемое давление набухания, которому противодействует коллагеновая сеть (Maroudas A., 1975).
Наличие воды в ВКМ является очень важным моментом. Вода определяет объем ткани; связанная с протеогликанами, она обеспечивает сопротивление сжатию. Кроме того, вода обеспечивает транспорт молекул и диффузию в ВКМ. Высокая плотность отрицательного заряда на крупных протеогликанах, фиксированных в ткани, создает «эффект исключенного объема» (Kuettner K.E., Thonar E.J.M.A., 1998). Размер пор внутри концентрированного раствора протеогликанов настолько мал, что диффузия крупных глобулярных белков в ткань резко ограничена (Urban J.P.G., 1990). ВКМ отталкивает мелкие отрицательно заряженные (например, ионы хлора) и крупные (такие, как альбумин и иммуноглобулины) белки. Размер ячеек внутри плотной сети из коллагеновых фибрилл и протеогликанов соизмерим лишь с размерами некоторых неорганических молекул (например, натрия и калия, но не кальция).
В ВКМ некоторое количество воды присутствует в коллагеновых фибриллах. Физико-химические и биомеханические свойства хряща определяет экстрафибриллярное пространство (Maroudas A. et al., 1992). Содержание воды во внутрифибриллярном пространстве зависит от концентрации протеогликанов в экстрафибриллярном пространстве и повышается при снижении концентрации последних.
