Костный матрикс: что это такое, составные части и характеристики



Кости — жесткие органы, образующие эндоскелет позвоночных животных. Основная функция — обеспечивать защиту живых существ, способность двигаться, поддерживать, производить клетки крови (кроветворение), а также хранить и высвобождать минералы в зависимости от физиологических потребностей организма.

Вместе с мышцами и сухожилиями совокупность костей у людей формирует то, что мы называем «опорно-двигательной системой». Поперечно-полосатая мускулатура сокращается по желанию в соответствии с указаниями мозга, и, поскольку она прикреплена к костям, она действует как рычаг для выполнения движений, которые мы хотим выполнять.

У человека всего 206 костей. 80 из них являются частью осевого скелета, центральной оси тела, а 126 составляют наши конечности. 

Общие сведения о костной ткани

Костная ткань вместе с костным мозгом и другими соединительными тканями придает костям структуру и функциональность. Это определяется как тканевая организация конъюнктивного характера, состоящая из клеток и кальцинированных неживых элементов, которые образуют то, что мы знаем как внеклеточный костный матрикс.

Поскольку мы считаем их твердыми и стойкими, мы считаем, что кости физиологически жесткие и не претерпевают изменений с течением времени: ничто не может быть дальше от истины. Костная ткань тверда, но также чрезвычайно пластична, поскольку демонстрирует очень сложный метаболизм резорбции и восстановления, опосредованный ионами, клетками, гормонами, белками и факторами питания. Бывают случаи, когда травмы слишком сильны для восстановления кости, но в большинстве случаев костная ткань может быть заменена после перелома.

Костная ткань состоит из 2% клеток и 98% внеклеточных веществ, то есть костного матрикса. 

Что такое костный матрикс?

Костный матрикс является характерным компонентом кости, поскольку придает ей анатомические и физиологические свойства. Он состоит из 65-70% неорганических солей (минералов) и 30-35% органических веществ. .

Неорганическая часть

Минеральная часть матрицы — это то, что дает костям способность к хранению, сопротивлению и защите. Неорганический материал, рассматриваемый в этом разделе, состоит из отложений фосфата кальция в форме вещества, известного как гидроксиапатит. Кристаллы апатита имеют длину около 40 нанометров и имеют форму гексагональной призмы, часто с большим развитием на гранях пирамиды. Как вы уже знаете, они имеют беловато-желтоватый цвет.

Как мы уже говорили, неорганический матрикс составляет примерно 70% от сухой массы кости. 99% кальция, 85% фосфора и 40-60% натрия и магния, которые необходимы организму, полностью хранятся в нашем скелете. Людиблагодаря нашим костям, «хранят» в себе 1–1,2 килограмма чистого кальция. Этот минерал необходим для сокращения мышц, передачи нервных сигналов, поглощения витамина B12, стимуляции гормональной секреции и многого другого.

Органическая часть

Составляет примерно 30% костного матрикса. Этот органический отдел представлен в основном белками, а точнее разными типами коллагена. Коллаген I типа имеет наибольшее присутствие (95% от общей органической части), но также наблюдаются следы коллагена типа IV (5%) и, иногда, типа III. В зависимости от ориентации коллагеновых волокон костный матрикс может быть ламинарным, неламинарным, остеоническим или концентрическим ламинарным.

Помимо коллагена, в органической части костного матрикса мы также находим другие белки, хотя и в гораздо меньшей пропорции. Вот список самых важных из них:

  1. Остеокальцин: белок гормональной природы (гормон), присутствие которого в крови коррелирует с коэффициентом костеобразования.
  2. Остеонектин: фосфопротеин, который взаимодействует с коллагеном и неорганическими солями в костном матриксе.
  3. Тромбоспондин: секреторный белок с антиангиогенными свойствами, то есть подавляет образование новых кровеносных сосудов из существующих.
  4. Щелочная фосфатаза: отвечает за процесс дефосфорилирования на молекулярном уровне.

Клеточная часть кости

В первую очередь, это клетки-остеопрогениторы, которые во время своего развития дифференцируются в другие клеточные тела, полезные для образования костей.

Остеобласты также представляют большой интерес — костные клетки, ответственные за секрецию костного матрикса, который мы только что описали. Они способны синтезировать кристаллы гидроксиапатита, которые, как мы уже сказали, состоят из кальция и фосфата. Любопытно знать, что остеобласты, как почти любой другой тип клеток, сохраняют способность к самовоспроизведению, но со временем это невозможно, потому что они «заперты» в твердой матрице, которую сами синтезируют.

Здесь вступают в игру остеоциты, представляющие более 90% клеток костной ткани. Они образуются из остеобластов (которые, в свою очередь, происходят из клеток-остеопрогениторов), и их задача — поддерживать костный матрикс путем синтеза новых материалов или их резорбции. Считается, что из-за их способности накапливать костный кальций в кровь, они активно участвуют в метаболизме и минеральном балансе организма.

Наконец, у нас есть остеокласты, многоядерные клетки, которые разрушают и реабсорбируют костную ткань. Разрушение костного материала может показаться контрпродуктивным (и это действительно так), но когда в организме не хватает минералов, необходимых для определенных физиологических процессов, иногда нет другого выхода.

Костный матрикс не является водонепроницаемым

Костный матрикс постоянно меняется. Обычно процесс синтеза и резорбции матрикса сбалансирован и опосредуется такими веществами, как паратироидный гормон (ПТГ), кальцитонин, эстрогены, витамин D, различные цитокины и другие факторы (простагландины).

Пик костной массы приходится на людей старше 30 лет, потому что здесь происходит рост костей или, что то же самое, более высокая скорость синтеза матрикса, чем резорбция. Отсюда формируется физиологическое «плато», которое длится около 10 лет, но с возрастом разрушается все больше и больше костного матрикса и синтезируется меньше.

С 40 лет ежегодно теряется 0,3-0,5% костного матрикса. У женщин состояние чрезмерно ускоряется во время менопаузы из-за резкого падения половых гормонов, что приводит к потере костной массы до 5% в год (хотя позже она снова стабилизируется).

Старение костей приводит к более серьезной патологии: остеопорозу. Это состояние распространено среди стареющего населения, но, без сомнения, это клиническое явление, которое гораздо чаще встречается у женщин из-за чрезмерной резорбции кости, которая происходит в течение 5-7 лет, что приводит к менопаузе.

По оценкам, 80% женщин старше 80 лет страдают остеопорозом, тогда как распространенность среди пожилых мужчин старше 70 лет составляет 11,3%. Неудивительно, что большинство переломов бедра и других серьезных травм происходит у пожилых людей: когда кости хрупкие, любое падение может серьезно подорвать целостность человека.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.


Ответить

Почта не будет опубликована.