Skład i funkcja macierzy kości

Matryca kości Jest to zmineralizowana substancja, w której różne komórki tworzą kości są osadzone. Jest zdefiniowany bardziej konkretnie jako substancja międzykomórkowa tkanki kostnej, która reprezentuje większość masy tego samego i składa się z dwóch frakcji, jednej organicznej i drugiej nieorganicznej.

Tkanka kostna to ta, która tworzy kości szkieletu niektórych zwierząt i składa się z różnych rodzajów komórek, każda z określonymi funkcjami. Jest to niezwykle odporna i twarda tkanka, ale jednocześnie bardzo dynamiczna i zmieniająca się, ponieważ jest w trwałej równowagi tworzenia i resorpcji (przebudowa kości), z czego różne rodzaje komórek są odpowiedzialne.

B.Org/licencje/by-sa/3.0) Via Wikimedia Commons)

Ogólnie rzecz biorąc, ta wyspecjalizowana tkanka łączna jest tworzona przez jej komórki i matrycę kostną z frakcjami organicznymi i nieorganicznymi. Mineralizacja tych składników, które są zewnętrzne dla komórek (pozakomórkowe lub międzykomórkowe) to ta, która daje wytrzymałość i odporność na kości.

Rodzaje komórek kostnych to 4: komórki osteoprogenowe lub osteogenne, osteoblasty, osteocyty i osteoklasty. Osteocyty są dojrzałymi komórkami kostnymi i są główne odpowiedzialne za wydzielanie frakcji organicznej matrycy kostnej.

Komórki te są trzymane w niektórych „lagunach” wytwarzanych przez mineralizację matrycy, którą wydzielili, nie mają zdolności do dzielenia się później i wywodzą się z osteoblastów.

[TOC]

Skład matrycy kości

Jak wspomniano powyżej, matryca kostna jest złożoną substancją, ponieważ jest tworzona przez frakcję organiczną i nieorganiczną.

Około 30% masy tkanki kostnej odpowiada organicznej frakcji matrycy kostnej, która składa się głównie z włókien białka znanego jako kolagen i inne różne elementy białkowe, takie jak różne rodzaje proteoglikanów, które tworzą „podstawową substancję” SAT (rodzaj jednorodnego żelu).

Może ci służyć: rozwój embrionalny i płodowy: etapy i cechy tydzień po tygodniu

Pozostałe 70% odpowiada frakcji mineralnej, która powstaje głównie przez hydroksyapatyt, krystaliczny kompleks fosforanu wapnia, i z tego powodu mówi się, że tkanka kostna jest bardzo ważna dla homeostazy wapnia w ludzkim ciele i w tym innych zwierząt.

Frakcja organiczna

Frakcja organiczna matrycy kostnej jest głównie kolagenem, jednym z najliczniejszych białek ludzkiego ciała. Kolagen jest multimerycznym białkiem włóknistym, którego struktura jest podobna do liny lub liny, ponieważ składa się z kilku podjednostek lub włókien.

Ponad 30 genów w ludzkim genomie koduje białka kolagenu i istnieje ponad 20 różnych rodzajów kolagenów rozmieszczonych w różnych tkankach ciała. Matryca kostna jest bogata w kolagen typu I (ponad 90%), ale ma również niższe proporcje kolagenu III, V, X i XII.

Każde włókno kolagenowe powstaje przez grupowanie innych fibryli „procollagen”, które składają się z trzech łańcuchów alfa-heloidalnych wynoszących więcej niż 1.000 odpadów aminokwasowych i mają około 300 nanometrów długości.

Znaczenie

Kolagen nadaje kościom pewną elastyczność, podczas gdy minerały frakcji nieorganicznej nadają im sztywność i wytrzymałość.

Bez frakcji nieorganicznej kości byłyby całkowicie elastyczne, ale bez kolagenu byłyby kruche jak kreda tablicowa, więc zmiany między proporcjami i rozmieszczeniem obu frakcji dają kościom utrzymanie „równowagi” wymagań elastycznych i sztywności.

Niektóre genetyczne mutacje genów, które kodują różne typy kolagenów w ciele lub dla białek, które uczestniczą w ich zgromadzeniu, wytwarzają nieprawidłowości anatomiczne, które mogą poważnie zagrozić integralności tkanki kostnej, a zatem fizycznego stanu zdrowia tego przedstawia je.

Może ci służyć: Endostio

Inne białka frakcji organicznej

Około 10% frakcji organicznej macierzy kostnej składa się z innych niekolagenowych białek, w tym:

- Fibronektyna

- Osteopontina

- Osteocalcina

- Syaloproteina kości

- Decorina (proteoglikan)

- Biglican (proteoglikan)

Z tej grupy najliczniejszymi białkami są sialoproteina kości i osteopontyna, chociaż zależy to od różnych czynników.

Chociaż te niekolagenowe białka reprezentują jedynie niewielką część frakcji organicznej, mają one ważne funkcje w tkance kostnej, szczególnie związane z różnicowaniem osteoblastów, mineralizacji, adhezji komórek i przebudowy kości.

Ułamek nieorganiczny

Frakcja nieorganiczna reprezentuje znaczną część składników macierzy kostnej (od 60 do 80%, w zależności od typu kości). To jest ułamek, jak już wspomnieliśmy, co daje im sztywność i odporność charakterystyczną dla kości ciała.

Tkanka kostna, dzięki składowi frakcji nieorganicznej jej matrycy, jest głównym zbiornikiem jonów, takich jak wapń (prawie 99%), fosfor (85%), sód i magnez (od 40%do 60%), które tworzą się Kryształy wokół i między włóknami kolagenowymi frakcji organicznej.

Głównym związkiem krystalicznym utworzonym przez niektóre z opisanych jonów jest hydroksyapatyt wapnia, który z dużą ilością jest najliczniejszym związkiem frakcji nieorganicznej matrycy kostnej. Hydroksyiapatyt jest związkiem fosforanu wapnia (CA10PO4OH2), którego kryształy mają około 200 Å.

Osteoid

Mikrografia osteoidu. Źródło: Robert M. Hunt/cc by-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)

Ważne jest, aby skomentować, że chociaż duża ilość macierzy kostnej jest zwapniona, to znaczy mineralizowana (stwardniała), istnieje cienka nieokalosowana warstwa matrycy kostnej, która otacza osteoblasty i osteocyty i która tworzy rodzaj interfejsu między komórkami a zwapnioną matrycą.

Może ci służyć: Henle uchwyt: struktura, cechy i funkcja

Ta cienka warstwa jest znana w obszarze osteologii i medycyny jako osteoid I ma różne funkcje. Ponadto można to usunąć lub zdegradować enzymeatycznie, aby rozpocząć procesy resorpcji i przebudowy kości.

Funkcja macierzy kości

Matryca kości jest odpowiedzialna za sztywność i siłę kości, więc odgrywa ona fundamentalną rolę w odniesieniu do głównych funkcji tej tkanki jako mechanicznego wsparcia ciała, oprócz ochrony i wsparcia struktur ciała przeciwko sile grawitacji.

Szkielet ludzki (źródło> Ladyofhats / Public Domena, Via Wikimedia Commons)

Z drugiej strony, dzięki obecności tej substancji w strukturze każdej kości, szkielet służy jako miejsce mocowania mięśni, które umożliwiają lokomocję i inne ruchy o ogromnym znaczeniu dla życia zwierząt i oczywiście człowieka.

Bibliografia

1. Fuchs, r. K., Thompson, w. R., & Warden, s. J. (2019). Biologia kości. W biomateriałach naprawy kości (PP. 15-52). Woodhead Publishing.
2. Gartner, L., & Hiatt, j. (2002). Histology Atlas Text (wydanie 2.). Meksyk d.F.: Redaktorzy McGraw-Hill Międzyamerykańscy.
3. Gorski, J. P., & Hankenson, k. D. (2020). Tajne niekolagenowe białka kości. W zasadach biologii kości (PP. 359-378). Academic Press.
4. Johnson, k. (1991). Histologia i biologia komórkowa (2 wyd.). Baltimore, Marylnand: National Medical Series for Independent Study.
5. Ross, m., & Pawlina, w. (2006). Histologia. Tekst i atlas z skorelowaną biologią komórki i molekularną (Ed.). Lippinott Williams & Wilkins.
6. Young, m. F. (2003). Białka matrycy kości: ich funkcja, regulacja i związek z osteoporozą. Osteoporosis International, 14 (3), 35-42.