8 Biochimia țesutului osos

Tesutul osoș este un tip special de țesut conjunctiv, incluzând componente de natură organică și anorganică, care îndeplinesc funcția depozitului de Ca (99%). Tesutul osoș are caracteristici structurale care nu se găsesc în alte tipuri de țesut conjunctiv. Principalele caracteristici ale osului sunt duritatea, elasticitatea, rezistența mecanică.







Se compune din celule și matrice osoasă (substanță intercelulară). Matricea osoasă este de 50% uscată și constă din părți anorganice (50%) și organice (25%) și H2O (25%).

Partea anorganică conține în cantități considerabile Ca (25%) și P (50%), formând cristale de hidroxiapatită, precum și alte componente: bicarbonați, citrați, săruri Mg2 +. K +. Na +, etc.

Partea organică este formată din colagen, proteine ​​non-colagen, glicozaminoglicani (sulfat de condroitină, sulfat de keratan).

Strict proteine ​​osoase necolagenice sunt prezentate sialoproteinei, proteoglicani, phosphoproteins si proteine ​​complexe care conține o componentă carbohidrat și ortofosfat. Depunerea hidroxiapatitei depinde de setul corect de proteine ​​de matrice, de caracteristicile structurale și de compoziția specifică a aminoacizilor, creând concentrația necesară de Ca pentru procesul de mineralizare.

Sialoproteinele au o masă moleculară de 70.000, 50% sunt carbohidrați, 12% acidul sialic. Majoritatea carbohidraților sunt oligozaharide (fructoză, galactoză, glucoză, manoză, pentoză, galactozamină). Până la 30% din serină și alți aminoacizi: aspartic și glutamină, legați covalent la fosfat. Prezența acestei proteine ​​asigură:

Proteinele non-colagen din țesutul osos sunt de aproximativ 200, sunt 3-5% din masa sa sau 15-17% din masa matricei organice extracelulare demineralizată și uscată. Toți participă la procesele de asigurare a histogenezei, auto-întreținerii, proprietăților imunologice pe toată durata vieții și repararea țesutului osos.

Proteine ​​de legare la calciu ale țesutului osos.

Osteonectina - o greutate moleculară de 32 kDa. Are site-uri de legare a calciului formate din acizi sialici și ortofosfat, care fac posibilă interacțiunea cu colagenul și selectiv cu hidroxiapatita. Susține precipitarea Ca și PO4 3- în prezența colagenului.

Osteopontina este o masă molară de 41,5 kDa, este bogată în aminoacizi dicarboxilici și fosfoserină, 30 resturi de monozaharide și 10 resturi de acid sialic. Este capabil să fixeze osteoblastele în zonele formării osoase fiziologice și reparative. Sinteza sa crește dramatic în timpul transformării virușilor.

Osteocalcinul este o proteină care conține glauza.

Faptul că osul, ca și alte țesuturi, conține proteine ​​care suferă modificări post-translaționale de enzimele dependente de vitamina K, având ca rezultat formarea resturilor de acid karboksilglutaminovoy y (gla). Aminoacidul astfel modificat dă proteine ​​capacitatea de a lega Ca2 + prin grupările carboxil adiacente. Molecula acestei proteine ​​este compusă din 49 de resturi de aminoacizi (în pozițiile a 17-a, a 21-a, a 24-a - reziduurile acidului y-carboxilglutamic). Rolul lor este de a lega cristalele de hidroxiapatită și de a contribui astfel la acumularea lor în țesut.

Sinteza osteocalcinului depinde nu numai de vitamina K, ci și de D, care pune accentul pe legătura sa cu procesul de mineralizare.

matricea de proteină gla-proteină (greutatea moleculară este de 15.000). Este depozitat în matricea osoasă după demineralizare, spre deosebire de osteocalcinul, care este ușor de extras în această perioadă. Reziduurile acidului y-carboxilglutamic sunt de până la șase. Se leagă de cristalele minerale și o proteină morfogenetică ușor solubilă în apă, care o livrează celulelor țintă.

Proteina-S- este sintetizată în ficat, participarea la metabolismul țesutului osos este dovedită de modificarea scheletului la pacienții cu deficiență a acestei proteine. Dar, încă nu este clar ce tip de celule din țesutul osos este sintetizat.

Proteoglicanii - clasă de compuși complecși care constau din diferite proteine ​​cu oligozaharide asociate cu glicozaminoglicani (condroitin sulfat, dermatan sulfat, sulfat, keratan, heparina). Printre acestea se numără:

Proteoglican care conține sulfat de condroitină mare. Se presupune că acest proteoglican "captează spațiul", care ar trebui să devină un os, datorită conținutului ridicat de sulfat, poate ocupa o cantitate considerabilă de spațiu în starea hidratată.

Decorina și bigalkanul sunt foarte asemănătoare în structură, respectiv au unul sau două glicozaminoglicani, partea proteică conține 24 de reziduuri de aminoacizi bogate în leucină. În ciuda similarității biochimice, aceste proteine ​​diferă în localizare. Localizarea decorinusului mai comun coincide cu localizarea colagenului, care corespunde funcției sale de "destrămare" a moleculelor de colagen și de reglare a diametrului fibrilelor. Biglikan este stocat în matrice.

Până în prezent, multe alte tipuri de proteoglicani au fost izolate, dar acestea sunt în mare parte proteine ​​de suprafață celulară, rolul cărora a fost puțin studiat.

Albuminul reprezintă majoritatea proteinelor non-colagenice. Proprietățile imunologice sunt identice cu cele ale serului.

Carbohidrații joacă un rol imens în activitatea vitală a țesutului osos, în procesele de formare a acestuia. Ponderea glicogenului este de 50-80 mkg pe 1 g de țesut umed. Prezența glicogenului este o condiție necesară pentru procesul de mineralizare, se concentrează în principal pe amplasamentul viitorului centru de mineralizare. Procesele de glicoliză și calea pentoză-fosfat continuă cu intensitate mare în țesutul osos.

Lipidele joacă un rol important în procesul de mineralizare și transport al ionilor prin membrane. Sunt predominate lipidele polarice: fosfatidilcolina,

fosfatidilserină, fosfatidiletanolamină. Numai 0,61% lipide pe țesut uscat.

1. solubil - participă la ciclul de acizi tricarboxilici;

2. Insolubil - inactiv, o parte din componenta minerală a țesutului osos.

În țesutul osos, procesele metabolice acționează în mod activ. O caracteristică caracteristică este glicoliza aerobă. Consumul de glucoză în ambele condiții aerobe și anaerobe cu celule osteogene este mult mai mare decât în ​​celulele ficatului, mușchilor și altor organe.







Structura și funcția osoase sunt susținute de enzime specifice, sintetizarea și clivarea componentelor macromoleculare ale matricei organice a căilor osoase si comune enzime care furnizează energie celulelor osoase. Enzimele au un rol important în procesele de mineralizare și resorbție osoasă.

Trebuie notat localizarea specifică a enzimelor. În osteoclaste, există o activitate mai mare a dehidrogenazelor, fosfatazei acide, aminopeptidazei, în comparație cu alte celule. În același timp, osteoclastele nu conțin fosfatază alcalină. Activitate ridicată a adenilat ciclazei, piruvat kinazei, fosfotransferazelor în zonele de creștere unde au loc procesele de calcifiere.

Acid fosfataza este concentrată în osteoclaste. Participă direct la resorbția osoasă, efectuând scindarea esterilor organici ai acidului fosforic cu eliberarea ionilor fosfat. Astfel, fosfataza activa este o enzima lizozomala si functia sa principala este catabolismul, in timp ce fosfataza alcalina participa la procesele de mineralizare.

Principala proteină a țesutului osos este colagenul, care este conținut într-o cantitate de 15% dintr-o substanță compactă, 24% într-o substanță spongioasă.

colagen de oase - colagen de tip I - are mai mult decât celelalte tipuri de colagen a găsit hidroxiprolina, lizina și hidroxilizina, încărcați negativ aminoacizi cu resturi de serină implică o mulțime de fosfat, prin urmare, os de colagen - o fosfoproteină. Datorită particularităților sale, colagenul os are un rol activ în mineralizarea țesutului osos.

În procesul de activitate vitală a țesutului osos între componentele sale și ionii anorganici ai plasmei sanguine este schimbat în mod constant.

8 Biochimia țesutului osos

Structura rețelei de cristale osoase anorganice corespunde structurii cristalelor de hidroxiapatită Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 - aceasta face parte din faza minerală a osului, cealaltă parte este reprezentată de fosfat de calciu amorf. Acesta reprezintă o substanță densă necristalină sub formă de granule amorfe, având forma de ovale sau cercuri, cu un diametru de 5,0-20,0 nm. Este o componentă importantă a țesutului osos, iar prezența sa nu depinde de structura anatomică a oaselor, dar este supusă unor fluctuații considerabile, în funcție de vârstă. Această fază predomină la o vârstă fragedă, în timp ce în matrice mature predomină hidroxiapatita cristalină. Formarea sarii osoase este reflectata de ecuatia generala:

Dizolvarea țesutului osos este facilitată de o creștere locală a acidității mediului. Cu o ușoară creștere a conținutului de protoni de hidrogen, osul începe să se dizolve, renunțând la primele cationi de calciu:

Cu o aciditate mai mare a mediului, apare decăderea completă:

Hidroliza fosfatului de calciu amorf oferă o concentrație constantă de calciu în fluidul interstițial al țesutului osos.

În prezent, mai mult de 30 de oligoelemente sunt cunoscute: Cu, Sr, Zn, Ba, Al, Be, Si, F și altele. Ele sunt necesare pentru activitatea vitală a celulelor oocyogenice în procesul de osificare și decalcifiere.

Calcificarea țesutului osos și decalcificarea acestuia sunt strâns legate de conținutul de oligoelemente. Astfel, Sr și V contribuie la calcificare, iar Zn și Ba participă la reglarea procesului de decalcificare. Mg activează un număr de enzime, în special fosfatază alcalină, implicată în procesul de mineralizare.

De notat special este Sr. Proprietățile sale chimice sunt aproape de Ca. Sr concurează cu Ca pentru locul său în rețeaua cristalină, cu toate acestea, Sr este reținut într-o măsură mai mică decât Ca, dacă Ca prevalează în dietă. Când deficitul de Ca din dieta Sr este absorbit de organism în cantități mult mai mari decât în ​​normă. Aportul prelungit de cantități excesive de Sr conduce la înlocuirea ionilor de Ca în rețeaua cristalină a hidroxiapatitei, în urma căreia oasele sunt demineralizate și deformate.

Într-un organism matur, procesele de mineralizare și resorbție osoasă se află într-o stare de echilibru dinamic. Mineralizarea este formarea structurilor cristaline ale sărurilor minerale ale țesutului osos. Participarea activă la mineralizare este luată de osteoblaste. Mineralizarea necesită multă energie (sub formă de ATP), reglementată de mai mulți factori, inclusiv enzime, hormoni, vitamine.

O schimbare decisivă în studiul mineralizării a început în 1923. imediat după descoperirea în țesutul osos a enzimei fosfatază alcalină. Engleză biochimistul R. Robinson a sugerat că fosfatul de calciu este depus acolo unde acționează enzima. Totuși, fosfataza alcalină se găsește în multe țesuturi care nu sunt minate și sunt necesari alți factori pentru ca calcifierea să aibă loc.

Ulterior, s-au confirmat mulți factori: glicogen, enzime de hijoliză, ATP, CTC, glicozaminoglicani.

Pentru toate teoriile și unele date experimentale date, ideea generală este rolul principal al enzimelor care scindează fosfatul anorganic din substratul organic. Concentrația de fosfat în zonele de funcționare a acestor enzime crește, ajungând la un nivel la care începe precipitarea sa spontană, ducând la cristalizare. •

Studii suplimentare au sugerat că procesul este focal nucleația calcificarea hidroxiapatita din soluții de Ca și P sub acțiunea fibrelor de colagen, care necesită grupări reactive interpunere specifice ale lanțurilor laterale de aminoacizi care pot servi ca centre de cristalizare.

Un rol important în mineralizarea funcționează glicozaminoglican, în special sulfat de condroitină, care prezintă o mare afinitate pentru ionii de Ca și confirmarea R. sunt datele experimentale care arată că glicozaminoglicanul intens secretat de osteoblaste în zona de mineralizare, și apoi supus enzimelor lizozomale, formând foarte ioni.

Baza biochimică pentru nuclearea cristalelor embrionare primare este formarea unui complex între colagen, ATP, Ca și sulfat de condroitină. Pentru factorii care controlează formarea cristalului pe fibrele de colagen este de asemenea pirofosfatul, care inhibă mineralizarea. Rolul fosfolipidelor în acest proces este, de asemenea, dovedit, fără de care matricea organică a țesutului osos își pierde capacitatea de a calcifica.

Modificări legate de vârstă în țesutul osos și patologia de bază.

În procesul de dezvoltare ontogenetică, țesutul osos suferă modificări structurale și morfologice și biochimice pronunțate. Se produce o scădere obișnuită a conținutului componentelor organice și a creșterii componentelor minerale. Aceste schimbări sunt strâns legate de schimbul de micronutrienți. Există o acumulare de Sr, Pb, Si, A1, iar concentrația de Cu scade, intensitatea metabolismului fosforului și calciului scade de zeci de ori.

Una dintre cele mai importante legate de varsta in oase - osteoporoza - o boală scheletică sistemică progresivă caracterizată prin masă osoasă redusă, structura osoasă a încălcării, ceea ce duce la o creștere a fragilității osoase și a riscului de fractură.

-încălcarea statutului menstrual (amenoree secundară prelungită, menopauză prematură - până la 45 de ani, apariția ulterioară a menstruației);

-afecțiuni endocrine (hiperparatiroidism primar, tirotoxicoză, diabet, sindromul Cushing);

-boli ale sângelui (mielom multiplu, boli sistemice masto-

citoză, limfom, leucemie);

-boli reumatice inflamatorii (artrită reumatoidă, dermatomiozită, lupus eritematos sistemic);

-boli ale tractului digestiv (malabsorbție, boala Crohn, boli hepatice cronice);

-insuficiență renală cronică;

-boli neurologice cronice.

I. Osteoporoza postmenopauză (necesită observație timp de 15 ani de la început

menopauză). Există o subțiere a grinzilor osoase, frecvența crescând

fracturile vertebrelor și ale altor oase.

Osteoporoza P. Senile este tipică pentru bărbații cu vârsta peste 70 de ani.

III. Osteoporoza secundară - pe fundalul terapiei cu glucocorticoizi a sindromului

Sindromul Cushing, sindromul malasorbției, tulburările de alimentație, prelungite

Prevenirea osteoporozei este mai ușoară decât vindecarea. Medicamentele (calcitonina, estrogeni, calciu, vitamina D) pot încetini doar pierderea de os, dar, de regulă, sunt ineficiente pentru restabilirea masei osoase pierdute.

Estrogeni - un mijloc important de prevenire cu debutul menopauzei la femei

La pacienții cu osteoporoză, se indică 1000-1500 mg pe zi (cu alimente aproximativ 500 mg de Ca).







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: