Основной минеральный компонент костной ткани

Минеральные компоненты костной ткани

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

В таблице 2.2 показано, что неорганические составные компоненты костной ткани представлены главным образом кальцием, фосфатом и карбонатом. Из содержащихся в организме 2,2 кг кальция 99% сосредоточено в костях, там же находится 87% фосфора.

При усилении процессов резорбции, эти элементы легко мобилизуются и поступают в кровь, где их концентрация жестко регулируется и составляет 2,1-2,6 ммоль/л для общего Са2+ и 1-1,5 ммоль/л для фосфора. Кроме того, значительную часть составляют магний, натрий и калий. В костной ткани сосредоточено 50% Mg2+ и 46% Nа+.

Многие другие ионы содержатся в ничтожном количестве.

Неорганические вещества кости имеют правильное расположение в форме кристаллов апатитов шириной от 20 до 50 А и длиной до 500 А. Вследствие такого строения образуется огромная поверхность около 200 м2/г костной ткани, которая играет важную роль в составе и обмене веществ костной ткани.

Рис. 2.2Элементарная ячейка гидроксиапатита Ca10(PO4)6(OH)2.

Общая формула апатитов: Са10 (РО4)6Х2, где Х представлен анионами ОН- (гидроксиапатит – ГАП) или другими.

Состав идеального ГАП соответствует формуле десятикальциевого соединения: Са10(Р04)6(ОН)2 с молярным отношением Са/Р = 10/6 = 1,67, называемым молярным кальциево-фосфатным коэффициентом. У природных апатитов величина отношения Са/Р существенно колеблется: от 1,33 до 2,0.

Это явление связано с заменой ионов кристаллической решетки апатитов другими ионами, сходными по размеру (по ионному радиусу), заряду, валентности, поляризующим свойствам и т.д.

Таблица 2.2

Количественный состав макроэлементов в минерализованных тканях

Элементы	г/на 100 г ткани (грамм-проценты)
Эмаль	Дентин	Цемент	Кость (компактный слой трубчатой кости)
Ca2+	32-39	26-28	21-24
PO43-	16-18	12-13	10-12
CO32-	1,9-3,6	3,0-3,5	2,0-4,3	3,9
Na+	0,25-0,9	0,6-0,8	–	0,8
Mg2+	0,25-0,56	0,8-1,0	0,4-0,7	0,3
Cl-	0,19-0,3	0,3-0,5	–	0,01
K+	0,05-0,3	0,02-0,04	–	0,2
фториды	0,5	0,1	–	0,5
Са/Р	1,5-1,68	1,6-1,7	1,6-1,7	1,6-1,7

Апатиты образуют очень стабильную ионную решётку (точка плавления свыше 1600 0 С) в которой ионы тесно контактируют между собой и удерживаются за счет электростатических сил.

Каждый катион окружен определенным количеством анионов (в зависимости от их размера), а анионы, в свою очередь, притягивают катионы. Таким образом, формирование ионной решётки происходит в соответствии с их размерами и величинами зарядов.

Сравнение размеров и формы ионов фосфата, кальция, гидроксила показывает, что фосфат-ионы имеют наибольшие размеры и, следовательно, занимают в ионной решётке доминирующую долю в общей структуре.

Согласно теоретическим расчётам фосфат-ионы имеют форму шара, поэтому упаковка ионов представляет многослойную гексагональную структуру, в которой каждый фосфат-ион окружен 12 непосредственными соседями – ионами Са2+ и -ОН из которых 6 ионов принадлежат тому же слою ионов, где расположен фосфат-ион,а по 3 иона расположены в выше- и нижележащих слоях ионов.

Между фосфат-ионами формируются каналы, в которых располагаются Са2+, -ОН и F–ионы. Идеальный, или модельный ГАП образует кристаллы в виде гексагональных призм. Анионы могут взаимно обмениваться. Фосфат и цитрат относятся к анионам, которые связаны в костях описанным выше способом.

На поверхности кристаллов апатита может адсорбироваться значительное количество ионов. Очевидно, большое количество карбоната и фосфата связывается путем поверхностной адсорбции. В составе кости могут возникать дальнейшие изменения вследствие обмена ионов и рекристаллизации.

Благодаря процессам, описанным выше, возникает динамическое равновесие в неорганических составных частях кости.

Обмен минералов особенно быстро происходит в поверхностных частях кости и, в частности, сильно выражен в губчатом слое трубчатых костей, который представляет часть кости с лабильным активным обменом веществ. Этот обмен обеспечивается хорошим кровоснабжением.

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 1004. Нарушение авторских прав

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://studopedia.info/5-34721.html

Структура и формирование кости

МЕЖКЛЕТОЧНЫЙ МАТРИКС

КЛЕТКИ КОСТНОЙ ТКАНИ

ЛЕКЦИЯ №

Тема: Биохимия костной ткани

Факультеты: стоматологический.

2 курс.

В организме человека выделяют несколько различных видов костей: трубча­тые кости, губчатые и т. п.

Как и любая ткань, костная ткань состоит из клеток и межклеточного матрикса.

Основные клетками костной тканиявляютсяостеокласты, остеобласты, которые являются разновидностью фибробластов (клетки мезенхимального происхождения).

В состав межклеточного матрикса костной ткани входят органические и неорганические вещества. Неорганический компонент составляет только около ¼ объе­ма кости; остальную часть занимает органический компонент. При этом на долю неорганического компонента при­ходится больше половины массы кости.

Органический компоненткостной ткани состоит в основном (90—95%) из коллагеновых волокон (коллаген 1 типа), незначительного количества протеогликанов, ГАГ (аморфное вещество) и неколлагеновых структурных белков (фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин и др.).

Минеральный компонент костной ткани – состоит глав­ным образом из гидроксиапатита (приблизительный состав Са10(РО4)6(ОН)2), кроме того, он включает фосфаты кальция (Са3(РО4)2), магния (Mg3(РО4)2), карбонаты, фториды, гидроксиды, цитраты (1%) и т.д. В состав костей входит большая часть Mg2+, около четверти Na+ и небольшая часть К+, содержа­щихся в организме.

Ионы Na+ адсорбируются на поверхности кристаллов. В растущую кристал­лическую решетку гидроксиапатита могут внедряться ионы тяжелых металлов: свинец, радий, уран и тяжелые элементы, образующиеся при рас­паде урана, например стронций.

Кри­сталлы гидроксиапатита имеют форму пластинок или палочек толщиной около 8-15Å, шириной 20-40Å, длиной 200-400Å, их удельная мас­са 3,0.

В кристаллической решетке гидроксиапатита Са2+ может замещаться другими двухвалентными катионами.

Анионы, отличные от фосфата и гидроксила, либо адсорбируются на большой поверхности, образуемой малень­кими кристаллами либо растворяются в гидратной оболочке кри­сталлической решетки.

Между собой кри­сталлы гидроксиапатита через Са2+ связываются небольшим белком (49 АК), который содержит 3 остатка γ-карбоксиглутаминовой кисло­ты. В синтезе этого белка участвует витамин К, он обеспечивает карбоксилирование глутаминовой кислоты.

Вследствие кристаллической структуры образованной органическими и неорганическими компонентами модуль упругости кости сходен с бетоном.

Первично синтез костной ткани начинается с образования хряща, в котором органический компонент затем частично замещается минеральным.

Синтез органических компонентов хрящевой ткани осуществляется фибробластами и остеобластами. Они синтезируются и выделяются в межклеточный матрикс молекулы тропоколлагена 1, протеогликаны и гликозаминогликаны.

В межклеточном матриксе молекулы тропоколлагена 1 последовательно формируют микрофибриллы, затем фибриллы, которые созревают и агрегируются в коллагеновые волокна.

В фибриллах молекулы тропоколлагена располагаются со смещением на ¼.

Протеогликаны связываясь с коллагеновыми волокнами в белок-полисахаридные комплексы, повышают их растяжимость и степень набухания.

Расположение тропоколлагеновых молекул Знаки ► и О указывают соответственно С- и N-концы отдельных молекул тро­поколлагена. Ступенчатое расположение моле­кул тропоколлагена в нормальной фибрилле коллагена; начало каждой молекулы тропоколлагена смещено приблизительно на 1/4 ее длины относительно сосед­них молекул.

Для превращения хрящевой ткани в костную, остеобласты, богатые щелочной фосфатазой, разрушают органические фосфоросодержащие соединения вызывая локальное повышение концентрации РО43-. В результате происходит «пересышение» среды минеральными компонентами.

Особенностью строения коллагеновых волокон заключается в том что, между концом одной молекулы тропоколлагена и началом другой имеется небольшое пространство.

Это пространство является центром нуклеации – в нем минеральные компоненты пересыщенной среды образуют кристаллы гидроксиаппатита.

Со временем кристаллы гидроксиапатита сами становятся цент­рами нуклеации для отложения новых кристаллов в пространстве между коллагеновыми волокнами.

В зоне кальцификации под действием лизосомальных протеиназ клеток кости происходит гидролиз белок-полисахаридных комплексов.

Образующиеся полости заполняются растущими кристаллами гидроксиаппатита, в результате кристаллы «вытесняют» протеогликаны, а с ними и воду.

Зрелая костная ткань сильно обезвожена (10%); коллаген в ней составляет 20% по массе и 40% по объему; остальное приходится на долю минеральной части. Эта структура пронизана выстланными клетками гаверсовыми каналами, по которым проходят крове­носные сосуды.

Образующиеся компоненты костной ткани со временем разрушаются остеокластами и заново восстанавливаются остеобластами. В норме полная смена костной ткани происходит в течение 10 лет. Активность остеобластов и остеокластов обеспечивает постоянство состава кости.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/2_32840_struktura-i-formirovanie-kosti.html