Биохимия костной ткани

Специализированные виды минерализованной ткани - это кость, эмаль зуба, дентин, цемент, характеризуются высоким содержанием минерального компонента - главной составной частью которого является ГАП. Основное отличие этих тканей заключается в разной степени минерализации. Более минерализированные по степени убывания эмаль зуба – дентин – цемент – кость.

При нормальном развитии костной системы в эмбриональном периоде хрящевая ткань постепенно замещается более твердой костной тканью - происходит новообразование кости или моделирование.

Хрящевая ткань, подобно любой другой, содержит клетки (хондробласты, хондроциты), которые погружены в большой межклеточный макрикс. В процессе морфогенеза хондрогенные клетки дифференцируются хондробласты. Хондробласты начинают синтезировать и секретировать в хрящевой матрикс протеогликаны, которые стимулируют дифференцировку хондроцитов.

Упругость хрящевого матрикса определяется количеством воды. Для протеогликанов характерна высокая степень связывания воды, чем и обусловлены их размеры. Хрящевой матрикс содержит до 75% воды, которая связана с протеогликанами. Высокая степень гидратации обуславливает большие размеры межклеточного матрикса и позволяет осуществлять питание клеток. Высушенный агрекан после связывания воды может увеличиться в объеме в 50 раз, однако ввиду вызванных коллагеновой сетью ограничений набухание хряща не превышает 20 % от максимально возможного значения.

При сжатии хряща вода вместе с ионами вытесняется из областей вокруг сульфатированных и карбоксильных групп протеогликана, группы сближаются, и силы отталкивания между их отрицательными зарядами препятствуют дальнейшему сжатию ткани. После снятия нагрузки происходит электростатическое притяжение катионов ( ) с последующим притоком воды в межклеточный матрикс.

Рис. 1.Связывание воды протеогликанами в матриксе хряща. Вытеснение воды при его сжатии и восстановление структуры после снятия нагрузки.

Закладка костного скелета происходит в 3 стадии: мезенхимную, хрящевую и костную. После рождения рост скелета продолжается, но основная клеточная активность направлена на ремоделирование, т.е. перестройку уже имеющейся структуры кости. Ремоделирование включает резорбцию костной ткани и костеобразование, в течение которого идут обновление и реорганизация органической матрицы, и ее минерализация. Эти процессы ускоряются при изменении физической нагрузки на ткань при похудении, при смещении зубов под воздействием брекетов, при ревматоидном артрите, и т.д.

Известно, что каждые 30 лет костная ткань изменяется почти полностью. В норме кость растет до 20-его возраста, достигая пика костной массы. В этот период ее прирост составляет до 8% в год, а длится фаза до 30-35 лет, затем начинается естественное постоянное снижение костной массы. После наступления менопаузы у женщин отмечается максимальная скорость потери костной ткани, которая достигает 2-5% в год и продолжается в таком темпе до 60-70 лет, в итоге женщины теряют от 30 до 50% костной ткани. У мужчин эти проблемы обычно составляют 15-30%.

Костная ткань – это особый вид соединительной ткани. Костная ткань имеет особенности строения, которые не встречаются в других видах соединительной ткани. В ней преобладает межклеточное вещество, содержащее большое кол-во минеральных компонентов, главным образом солей кальция. Основные особенности кости твердость, упругость, механическая прочность.

Кости образованы органическими и неорганическими веществами. Значение минеральных органических веществ легко выяснить, проделав простой опыт: если долго прокаливать кость, то из нее удаляется вода, а органические соединения сгорают. Когда это делают осторожно, кость не теряет своей формы, но становится настолько хрупкой, что при прикосновении рассыпается на мелкие, твердые частицы, состоящие из неорганических веществ. Неорганические вещества придают костям твердость.

Можно удалить из кости и неорганические соединения – карбонат и фосфат кальция. Для этого кость выдерживают в течение суток в 10% растворе соляной кислоты. Соли кальция постепенно растворяются, и кость становится настолько гибкой, что ее можно завязать в узел.

Рис. 2. Декальцинированная и нормальная кости.

Органические соединения придают гибкость и упругость. Сочетание твердости неорганических соединений с упругостью органических соединений обеспечивает прочность костей. Наиболее прочны кости взрослого. В процессе роста человека кости растут в длину и толщину. Рост костей в толщину происходит за счет деления клеток внутреннего слоя надкостницы. В длину молодые кости растут за счет хрящей, расположенных между телом и ее концами. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20-25 годам, у женщин – к 18-21 году.

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 994; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!