Функциональные свойства суставного хряща
Молекулы аггрекана сообщают суставному хрящу способность претерпевать обратимую деформацию (MaroudasA. etal., 1992). Онидемон-стрируют 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 К.Е., Thonar E.J.M.A., 1998). Взаимодействуя с водой, протеогликаны обеспечивают так называемое давление набухания, которому противодействует коллагеновая сеть (Maroudas А., 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 К.Е., 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.