Matricea organică intercelulară a osului compact este de aproximativ 20%, substanțele anorganice - 70% și apa - 10%. Componentele organice predomină în osul spongios, care reprezintă mai mult de 50%, iar compușii anorganici reprezintă 33-40%. Cantitatea de apă este aproximativ aceeași ca în cazul unui os compact.
Proteinele de natură non-colagen sunt reprezentate de glicoproteine, componente proteice ale proteoglicanilor. Participă la creșterea și dezvoltarea osului, procesul de mineralizare, metabolismul apei-sare. Albuminele sunt implicate în transportul hormonilor și al altor substanțe din sânge.
Proteina predominantă de natură non-colagenă este osteocalcinul. Este prezent numai în oase și dinți. Aceasta este o proteină mică (reziduuri de 49 de aminoacizi), denumită și o proteină glutamină osoasă sau proteină gla-proteină. În molecula de osteocalcin, trei reziduuri
Acid carboxilglutamic. Datorită acestor reziduuri, este capabil să lege calciul. Pentru a sintetiza osteocalcinul, vitamina K este necesară (Figura 34).
Fig. 34. Modificarea post-translațională a osteocalcinei
Compoziția matricei organice a țesutului osos include glicozaminoglicani, principalul reprezentant al căruia este condroitin-4-sulfatul. Condroitin-6-sulfatul, sulfatul de keratan și acidul hialuronic sunt conținute în cantități mici. Ossification este însoțită de o schimbare în glicozaminoglicani: compușii sulfați dau loc celor nesulfați. Glicozaminoglicanii sunt implicați în legarea colagenului la calciu, reglarea metabolismului apei și a sării.
Citratul este necesar pentru mineralizarea țesutului osos. Formează compuși complexi cu săruri de calciu și fosfor, oferind posibilitatea creșterii concentrației acestora în țesut până la un nivel la care poate începe cristalizarea și mineralizarea. De asemenea, ia parte la reglementarea nivelului de calciu din sânge. În plus față de citrat, succinat, fumarat, malat, lactat și alți acizi organici se găsesc în țesutul osos.
Matricea osoasă conține o cantitate mică de lipide. Lipidele joacă un rol important în formarea nucleelor de cristalizare în mineralizarea oaselor.
Compoziția anorganică a țesutului osos.
La o vârstă fragedă, fosfatul de calciu amorfos Ca3 (PO4) 2 predomină în țesutul osos. La nivelul oaselor mature, hidroxiapatita cristalină predominantă este Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 (Figura 35). Cristalele sale sunt sub formă de plăci sau bastoane. De obicei, fosfatul de calciu amorf este considerat o rezervă labilă de ioni de Ca2 + și fosfați.
Compoziția fazei minerale osoase cuprinde ionii de sodiu, magneziu, potasiu și clor. Într-o rețea cristalină de hidroxiapatita Ca 2+ pot fi înlocuiți cu alți cationi bivalenți, în timp ce alți anioni decât fosfatul și hidroxil, sau adsorbit pe suprafața cristalului sau solubilă în carcasa hidratată a rețelei de cristal.
Fig. 35. Structura cristalului hidroxiapatitei
Metabolizarea țesutului osos este caracterizată prin două procese opuse: formarea de țesut osos nou de către osteoblaste și resorbția (degradarea) osteoclastelor vechi. În mod normal, cantitatea de țesut nou format este echivalentă cu cea distrusă. Tesutul osoș al scheletului uman este reconstruit aproape complet în 10 ani.
Formarea țesutului osos
osteoblaste NA1 sintetiza proteoglicani din prima etapă și glicozaminoglicanilor, formarea matricei și apoi a produce colagen fibrils osoase, care sunt distribuite în matricea. Colagenul osoasă este o matrice pentru procesul de mineralizare. O condiție necesară este procesul de mineralizare medie suprasaturație a ionilor de calciu și fosfor. Se începe formarea cristalelor scheletului mineral al osului
Ca-legarea proteinelor pe matricea de colagen. Osteocalcinul este puternic legat de hidroxiapatită și participă la reglarea creșterii cristalelor datorată legării Ca2 + în oase. Studiile prin microscopie electronică au arătat că formarea unei laturi cu cristale minerale începe în zone situate la intervale regulate între fibrile de colagen. Cristalele formate în zona de colagen, la rândul lor, devin nucleele mineralizării, unde hidroxiapatita este depozitată în spațiul dintre fibrele de colagen.
În a doua etapă, degradarea proteoglicanilor are loc în zona de mineralizare cu participarea proteinazelor lizozomale; procesele oxidative sunt intensificate, glicogenul se descompune și cantitatea necesară de ATP este sintetizată. În plus, cantitatea de citrat necesară pentru sinteza fosfatului de calciu amorf crește în osteoblaste.
Pe măsură ce mineralul osos este mineralizat, cristalele de hidroxiapatită înlocuiesc nu numai proteoglicanii, ci și apa. Oasele dense, complet mineralizate sunt practic deshidratate.
Inhibitorul de calcificare este pirofosfatul anorganic. Un număr de cercetători cred că procesul de mineralizare a colagenului în piele, tendoane, pereți vasculari este împiedicat de prezența constantă a proteoglicanilor în aceste țesuturi.
Procesele de modelare și remodelare asigură o actualizare constantă a oaselor, precum și modificarea formei și structurii acestora. Modelarea (formarea unui os nou) are loc în principal în copilărie. Remodelarea este procesul dominant în scheletul adulților; în acest caz, există doar o înlocuire a unei singure secțiuni a osului vechi. Astfel, în condiții fiziologice și patologice, apare nu numai formarea, ci și resorbția țesutului osos.
Catabolismul țesutului osos
Aproape simultan, există o "resorbție" a structurilor minerale și organice ale țesutului osos. Osteoliza crește producția de acizi organici, ceea ce duce la o schimbare a pH-ului în partea acidă. Aceasta promovează dizolvarea sărurilor minerale și îndepărtarea acestora.
Resorbția matricei organice are loc sub acțiunea hidrolazelor acidului lizosomal, a căror spectru în țesutul osos este destul de larg. Participă la digestia intracelulară a fragmentelor de structuri resorbate.
Cu toate bolile scheletului, există încălcări ale proceselor de remodelare a osului, care este însoțită de apariția unor anomalii ale nivelului markerilor biochimici.
Există markeri comuni pentru formarea de țesut osos nou. cum ar fi fosfataza alcalină osoasă specifică, plasmă osteocalcina procolagenului I, peptidele din plasmă. Prin markeri biochimici ai resorbției osoase includ calciu în urină și hidroxiprolina, piridinolina și urină deoxipiridinolinei derivată din crucea fibrelor de colagen care sunt specifice pentru cartilagii si oase.
Factori. care afectează metabolismul țesutului osos, sunt hormoni, enzime și vitamine.
Componentele minerale ale țesutului osos sunt aproape într-o stare de echilibru chimic cu ioni de fosfat de calciu și ser. În reglementarea aportului, depunerea și eliberarea de calciu și fosfat, hormonul paratiroidian și calcitonina joacă un rol important.
Acțiunea hormonului paratiroidian conduce la o creștere a numărului de osteoclaste și a activității lor metabolice. Osteoclastele promovează dizolvarea accelerată a compușilor minerali conținute în oase. Astfel, are loc activarea sistemelor celulare implicate în resorbția osoasă.
Hormonul paratiroidic crește, de asemenea, reabsorbția ionilor de Ca2 + în tubulii renale. Efectul general se manifestă printr-o creștere a nivelului de calciu din serul de sânge.
Acțiunea calcitoninei este de a scădea concentrația ionilor de Ca2 + din cauza depunerilor de ea în os. Acesta activează sistemul enzimatic al osteoblastelor și crește mineralizarea oaselor și reduce numărul de osteoclaste în domeniul acțiunii, adică. E. Inhibă procesul de resorbție osoasă. Toate acestea cresc viteza formării osoase.
Vitamina D este implicată în biosinteza proteinelor Ca2 + pA de legare, stimulează absorbția Kalitsov în intestin, crește reabsorbția de calciu, fosfor, citrat de sodiu, aminoacizi în rinichi. Cu o lipsă de vitamina D, aceste procese sunt încălcate. Admiterea la cantitățile excesive de vitamina D pentru o lungă perioadă de timp duce la o demineralizare a osului și creșterea concentrației calciului în sânge.
Corticosteroizii cresc sinteza și secreția hormonului paratiroidian, îmbunătățesc demineralizarea osoasă; hormonii sexuali accelerează maturarea și scurtează perioada de creștere a osului; tiroxina sporește creșterea și diferențierea țesutului.
Cand exista o lipsa de vitamina A, forma oaselor se schimba, mineralizarea este afectata, cresterea este intarziata. Se crede că acest fapt se datorează încălcării sintezei sulfatului de condroitină. Dozele mari de vitamina A duc la o resorbție osoasă excesivă.
Cu o lipsă de vitamine B, creșterea osului încetinește, ceea ce este asociat cu o încălcare a metabolismului proteinelor și energiei.
Caracteristicile țesutului dentar
Emaila care acoperă dintele este semipermeabilă. Participă la schimbul de ioni și molecule cu saliva. Permeabilitatea smalțului este afectată de pH-ul saliva, precum și de un număr de factori chimici.
Într-un mediu acid, țesutul dintelui este atacat și își pierde duritatea. O astfel de boală comună ca cariile. cauzate de microorganisme care trăiesc pe suprafața dinților și a izolat ca un produs de acid organic glicoliza anaerobă eluat din smalț ionilor Ca2 +.
1. Care sunt principalele componente organice ale țesutului osos?
2. Ce compuși anorganici sunt incluși în compoziția țesutului osos?
3. Care este diferența dintre procesele biochimice care au loc în osteoclastele și osteoblastele?
4. Descrieți procesul de formare a osului.
5. Ce factori influențează formarea țesutului osos și metabolismul acestuia?
6. Ce substanțe pot fi markeri biochimici ai proceselor care au loc în țesutul osos?
7. Care sunt caracteristicile compoziției biochimice a țesutului dentar?
7. Kushmanova, O.B. Manual pentru studii de laborator în chimie biologică. / О.B. Kushmanova, G.I. Ivchenko. - M. - 1983.
8. Leningrad, A. Fundamentele de biochimie / A. Lenringer. - M. "Lumea". - 1985.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: