1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Успехи современной биологии
  4. T. 143, № 4, 2023

Успехи современной биологии, 2023, T. 143, № 4, стр. 315-328

Структура перитенонов паравертебральных сухожилий, обработанных гиалуроновой кислотой

А. А. Гайдаш 1, *, В. К. Крутько 1, А. И. Кулак 1, О. Н. Мусская 1, К. В. Скроцкая 2, Ю. П. Токальчик 3, В. А. Кульчицкий 3

1 Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси
Минск, Беларусь

2 Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета
Минск, Беларусь

3 Институт физиологии Национальной академии наук Беларуси
Минск, Беларусь

* E-mail: algaidashspb@gmail.com

Поступила в редакцию 06.02.2023
После доработки 13.02.2023
Принята к публикации 14.02.2023

Аннотация

Изучены оболочки (перитеноны) паравертебральных сухожилий хвостов крыс Вистар с применением сканирующей электронной микроскопии. Приведена феноменологическая классификация остеоидных структур перитенонов с выделением персистирующих и перманентных их разновидностей. К персистирующим отнесены сесамоидные островки, игольчатые и пластинчатые разрастания, рудименты остеонов. Персистирующие остеоидные структуры хорошо подготовлены к трансформациям, направленным на упрочнение внутриклеточного матрикса при механических нагрузках. Перманентные остеоидные структуры − это микрогранулы и ограненные депозиты кальцийфосфатов, участвующие в структурно-механических процессах, гетеро- и гомогенной нуклеации. Гиалуроновая кислота разрыхляет матрикс сесамоидных островков, что увеличивает подвижность сесамоидных глобул, создает предпосылки миграции в зоны повышенной механической нагрузки и минерализации внеклеточного матрикса, включая фибриллярный коллаген. Гиалуроновая кислота склеивает гранулы и депозиты структурирующихся кальцийфосфатов, способствует их росту и фиксации в зонах повышенных рисков механических напряжений. Это принципиально важный адаптивный механизм упрочнения сухожильной ткани, действующий на опережение.

Ключевые слова: перитенон, фибриллярный коллаген, остеоидные структуры, гиалуроновая кислота, сканирующая электронная микроскопия

Список литературы

  1. Гайдаш А.А., Крутько В.К., Блинова М.И. и др. Структура и физико-химические свойства паравертебральных сухожилий // Цитология. 2022. Т. 64. № 3. С. 249−261.

  2. Almond A., Deangelis P.L., Blundell C.D. Hyaluronan: the local solution conformation determined by NMR and computer modeling is close to a contracted left-handed 4-fold helix // J. Mol. Biol. 2006. V. 358 (5). P. 1256−1269.

  3. Amizuka N., Hasegawa T., Oda K. et al. Histology of epiphyseal cartilage calcification and endochondral ossification // Front. Biosci. 2012. V. 4 (6). P. 2085−2100.

  4. Amizuka N., Hasegawa T., Yamamoto T., Oda K. Microscopic aspects on biomineralization in bone // Clin. Calcium. 2014. V. 24 (2). P. 203−214.

  5. Anandagoda N., Ezra D.G., Cheema U. et al. Hyaluronan hydration generates three-dimensional meso-scale structure in engineered collagen tissues // J. R. Soc. Interface. 2012. V. 9 (75). P. 2680−2687.

  6. Benjamin M., Toumi H., Ralphs J.R. et al. Where tendons and ligaments meet bone: attachment sites (‘entheses’) in relation to exercise and/or mechanical load // J. Anat. 2006. V. 208. P. 471−490.

  7. Caspersen M.B., Roubroeks J.P., Qun L. et al. Thermal degradation and stability of sodium hyaluronate in solid state // Carbohydr. Polym. 2014. V. 107. P. 25−30.

  8. Cowman M.K., Schmidt T.A., Raghavan P., Stecco A. Viscoelastic properties of hyaluronan in physiological conditions // F1000Res. 2015. V. 4. P. 622−634.

  9. Donati A., Magnani A., Bonechi C. et al. Solution structure of hyaluronic acid oligomers by experimental and theoretical NMR, and molecular dynamics simulation // Biopolymers. 2001. V. 59 (6). P. 434−445.

  10. Frayssinet A., Petta D., Eglin D. et al. Development of collagen/hyaluronic acid-tyramine (COLL/THA) composite hydrogels with tunable gelling kinetic and THA content for the treatment of nucleus pulposus // Orthopaedic Proc. 2018. V. 100-B (14). P. 96.

  11. Gatej I., Popa M., Rinaudo M. Role of the pH on hyaluronan behavior in aqueous solution // Biomacromolecules. 2015. V. 6 (1). P. 61−67.

  12. Gemballa S., Ebmeyer L., Hagen K. et al. Evolutionary transformations of myoseptal tendons in gnathostomes // Proc. Biol. Sci. 2003. V. 270. P. 1229−1235.

  13. Hardingham T., Heng B.C., Gribbon P. Analysis of the concentrated solution properties of hyaluronan by confocal-frap show no evidence of chain-chain association // Hyaluronan / Proc. Int. Meet. (September 2000, North East Wales Institute). Cambridge: Woodhead Publ. Ltd., 2002. V. 1. P. 123−136.

  14. Hasegawa T., Yamamoto T., Tsuchiya E. et al. Ultrastructural and biochemical aspects of matrix vesicle-mediated mineralization // Jpn. Dent. Sci. Rev. 2017. V. 53. P. 34−45.

  15. Hoefting J.M., Cowman M.K., Matsuoka S., Balazs E.A. Temperature effect on the dynamic rheological characteristics of hyaluronan, hylan A and synvisc // Hyaluronan / Proc. Int. Meet. (September 2000, North East Wales Institute). Cambridge: Woodhead Publ. Ltd., 2002. V. 1. P. 103−108.

  16. Huang-Lee L.L., Wu J.H., Nimni M.E. Effects of hyaluronan on collagen fibrillar matrix contraction by fibroblasts // J. Biomed. Mater. Res. 1994. V. 28 (1). P. 123−132.

  17. Jansen K.A., Licup A.J., Sharma A. et al. The role of network architecture in collagen mechanics // Biophys. J. 2018. V. 114. P. 2665−2678.

  18. Kastelic J., Galeski A., Baer E. The multicomposite structure of tendon // Connect. Tiss. Res. 1978. V. 6. P. 11−23.

  19. Knepper P.A., Covici S., Fadel J.R. et al. Surface-tension properties of hyaluronic acid // J. Glaucoma. 1995. V. 4 (3). P. 194−199.

  20. Knill C.J., Kennedy J.F., Latif Y., Ellwood D. Effect of metal ions on the rheological flow profiles of hyaluronate solutions // Hyaluronan / Proc. Int. Meet. (September 2000, North East Wales Institute). Cambridge: Woodhead Publ. Ltd., 2002. V. 1. P. 175−180.

  21. Kraft D., Bindslev D., Melsen B. et al. Mechano-sensitivity of dental pulp stem cells is related to their osteogenic maturity European // Eur. J. Oral Sci. 2010. V. 118 (1). P. 29−38.

  22. Landis W.J., Silver F.H. Mineral deposition in the extracellular matrices of vertebrate tissues: identification of possible apatite nucleation sites on type I collagen // Cells Tiss. Organs. 2009. V. 189. P. 20−24.

  23. Lanir Y. Structure-strength relations in mammalian tendon // Biophys. J. 1978. V. 24. P. 541−554.

  24. Mikelsaar R.H., Scott J.E. Molecular modelling of secondary and tertiary structures of hyaluronan, compared with electron microscopy and NMR data. Possible sheets and tubular structures in aqueous solution // Glycoconj. J. 1994. V. 11 (2). P. 65−71.

  25. Nonogaki T., Xu S., Kugimiya S.M. et al. Two dimensional auto-organized nanostructure formation of hyaluronate on bovine serum albumin monolayer and its surface tension // Langmuir. 2000. V. 16 (9). P. 4272−4278.

  26. Nudelman F., Pieterse K., George A. et al. The role of collagen in bone apatite formation in the presence of hydroxyapatite nucleation inhibitors // Nat. Mater. 2010. V. 9. P. 1004−1009.

  27. Prusova A., Šmejkalová D., Chytil M. et al. An alternative DSC approach to study hydration of hyaluronan // Carbohydr. Polymers. 2010. V. 82 (2). P. 498−503.

  28. Scott J.E., Cummings C., Brass A., Chen Y. Secondary and tertiary structures of hyaluronan in aqueous solution, investigated by rotary shadowing-electron microscopy and computer simulation. Hyaluronan is a very efficient network-forming polymer // Biochem. J. 1991. V. 274. P. 699−705.

  29. Shimazu A., Jikko A., Iwamoto M. et al. Effects of hyaluronic acid on the release of proteoglycan from the cell matrix in rabbit chondrocyte cultures in the presence and absence of cytokines // Arthritis Rheum. 1993. V. 36 (2). P. 247−253.

  30. Suh H., Lee J.E. Behavior of fibroblasts on a porous hyaluronic acid incorporated collagen matrix // Yonsei Med. J. 2002. V. 43 (2). P. 193−202.

  31. Summers A.P., Koob T.J. The evolution of tendon − morphology and material properties // Comp. Biochem. Physiol. A. Mol. Integr. Physiol. 2002. V. 133. P. 1159−1170.

  32. Wu T., Yin F., Wang N. et al. Involvement of mechanosensitive ion channels in the effects of mechanical stretch induces osteogenic differentiation in mouse bone marrow mesenchymal stem cells // J. Cell. Physiol. 2021. V. 236 (1). P. 284−293.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Успехи современной биологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал