Struktura a chemické složení kostí. Kostní tkáň

Kostní tkáň se vyznačuje řadou velmi jedinečných vlastností, které ji ostře odlišují od všech ostatních tkání a systémů lidského těla a umisťují ji na samostatné místo. Hlavním a hlavním rysem kostní tkáně je její bohatství minerálních solí.

Pokud vezmeme tělesnou hmotnost dospělého v průměru 70 kg, pak kostní kostra váží 7 kg a spolu s kostní dření - 10 kg (svaly - „maso“ - váží 30 kg). Samotné kosti tvoří 25 % vody, 30 % organické hmoty a 45 % minerálů. Obsah vody a tím i relativní obsah ostatních složek se liší. Množství vody je v embryonálním životě poměrně velké, v dětství klesá a postupně klesá s růstem a vývojem dítěte, dospívajícího a zralého člověka, ve stáří dosahuje nejmenšího poměru k celkové hmotnosti. S věkem kosti doslova vysychají.

Organické složení kostí je tvořeno převážně bílkovinami – bílkovinami, hlavně osseinem, ale do složité organické části kostní tkáně patří i některé albuminy, mukoidy a další látky velmi složité chemické struktury.

Jaké minerální složení kostní hmoty nás nejvíce zajímá? 85 % solí tvoří fosforečnan vápenatý, 10,5 % uhličitan vápenatý, 1,5 % fosforečnan hořečnatý a zbývající 3 % tvoří sodík, draslík, chlor a některé pro lidské tělo vzácné prvky. Fosforečnan vápenatý, který tedy tvoří 19/20 obsahu celkové slané kostní hmoty, tvoří 58 % celkové hmotnosti kostí.

Soli kyseliny fosforečné mají krystalickou strukturu a krystaly jsou v kosti umístěny správně a přirozeně. Velmi důkladné studium minerálního skeletu kostní hmoty, provedené ve 30. letech nejmodernějšími metodami, především pomocí rentgenové strukturní analýzy, ukázalo, že anorganická lidská kostní hmota má strukturu fosfatit-apatit, konkrétně hydroxylapatit. Je zajímavé, že apatit v lidských kostech (a zubech) je blízký nebo dokonce podobný přírodnímu minerálu apatitu v mrtvé přírodě. Tuto identitu apatitu lidského kostního a těžebního původu naznačuje i jejich srovnávací studie v polarizovaném světle. Lidský kostní apatit se vyznačuje také obsahem malého množství chloru nebo halogenu fluoru. Někteří specialisté na strukturní analýzu jsou toho názoru, že v lidských kostech je apatit stále spojen s jinými chemickými sloučeninami, tj. že krystaly anorganické kostní substance jsou směsí dvou anorganických chemikálií, z nichž jedna je blízká apatitu. Předpokládá se, že nejsprávnější fyzikální a chemickou strukturu kostního apatitu rozluštil maďarský vědec St. Naray-Szabo. Nejpravděpodobnější vzorec pro strukturu anorganického složení kosti je: ZSA 3 (PO 4) 2. CaX 2, kde X je buď Cl, F, OH, V2O, 1/2 SO 4, 1/2 CO 3 atd. Existují také náznaky, že apatit se skládá ze dvou molekul – CaF. Ca 4 (P0 4) 3 nebo CaCl. Ca 4 (P0 4) 3.

Mimořádně zajímavé jsou údaje Reynoldse a kol., že během určitých patologických procesů kosti ztrácejí svou normální chemickou apatitovou strukturu. K tomu dochází např. u hyperparatyreoidní osteodystrofie (Recklinghausenova choroba), zatímco u Pagetovy choroby je krystalická struktura apatitu zcela zachována.

Kostní tkáň je sice ve fylogenezi velmi starodávná, ale zároveň vysoce vyvinutá a nesmírně jemně a detailně diferencovaná, nesmírně složitá ve všech svých životních projevech mezenchymální pojivová tkáň.

Změny v kostech během různých patologických procesů jsou nekonečně rozmanité; pro každé jednotlivé onemocnění, v každé jednotlivé kosti, v každém jednotlivém případě má patoanatomický a patofyziologický, a tedy i rentgenový obraz, své vlastní charakteristiky. Celá tato obrovská rozmanitost bolestivých jevů se však nakonec redukuje jen na některé ne tak početné elementární kvalitativní a kvantitativní procesy.

Onemocnění, jak známo, není jen zvráceným aritmetickým součtem jednotlivých normálních jevů za patologických podmínek, dochází ke specifickým kvalitativním změnám v celém organismu i v jednotlivých orgánech a tkáních, pro které neexistují žádné normální prototypy. Bolestně změněná kost také prochází hlubokou kvalitativní metamorfózou. Periosteum, například tvořící kalus v místě diafyzární zlomeniny, začíná plnit novou funkci, která pro něj není běžně charakteristická, produkuje tkáň chrupavky. Kostní nádor je spojen s vývojem například epiteliálních, myxomatózních, obrovskobuněčných a dalších útvarů, které jsou normální kosti histologicky tak cizí, jako jsou pro něj chemicky neobvyklá depozita cholesterolu u xantomatózy nebo kerasinu u Gaucherovy choroby. Kostní aparát při křivici či Pagetově restrukturalizaci získává zcela nové fyzikální, chemické, biologické a další kvality, pro které u normální kosti nejsme schopni najít kvantitativní kritéria pro srovnání.

Tyto kvalitativní vlastnosti, specifické pro patologické procesy v kostní substanci, však bohužel samy o sobě nelze přímo radiograficky určit, na rentgenových snímcích se objevují pouze ve formě nepřímých, sekundárních symptomů. Síla radiologie nespočívá v jejich rozpoznání a studiu. Teprve když kvalitativně změněná tkáň ve své kvantitativní definici dosáhne úrovně možné detekce, nastupuje rentgenová metoda výzkumu. S pomocí dokonalých experimentálních studií Pauline Mack (Mack) prokázala, že z různých složek kostní tkáně dochází k absorpci rentgenového záření z 95 % díky minerálnímu složení (80 % paprsků je zadrženo vápníkem a 15 % % fosforem) a pouze do 5 %. Stínový obraz kostí je způsoben organickou „měkkou“ složkou kostní tkáně. Vzhledem k samotné povaze RTG vyšetření se proto v RTG diagnostice onemocnění kostí a kloubů dostává do popředí hodnocení kvantitativních změn kostní tkáně. Nemůžete měřit vzdálenost pomocí vah. Radiolog s pomocí své nesmírně cenné, ale stále jednostranné metody je v současnosti stále nucen omezit se na rozbor především dvou hlavních kvantitativních procesů kostní aktivity, a to tvorby kosti a její destrukce.

V kompaktní kosti: 20% - organická matrice, 70% - anorganické látky, 10% - voda. V houbovitý kosti: více než 50 % - organické složky, 33 - 40 % - anorganické sloučeniny, 10 % - voda.

Anorganické složení kostní tkáně . Lidské tělo obsahuje ~1 kg vápníku, z toho 99 % se nachází v kostech a zubech. Většina Ca v kostech se neustále obnovuje: za den kosti kostry ztrácejí a opět přijímají ~ 700 – 800 mg Ca. Anorganické složky kostní tkáně jsou reprezentovány:

krystaly hydroxyapatitu Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, které mají tvar destiček nebo tyčinek;

amorfní fosfát Ca - Ca 3 (PO 4) 2, který je považován za labilní rezervu iontů Ca a P.

V raném věku převažuje Ca 3 (PO 4) 2 a ve zralé kosti - hydroxyapatit.

Na+, Mg2+, K+, Cl- atd.

Organická kostní matrice: ~95 % je kolagen typu I. Obsahuje mnoho volných ε-NH 2-Lys a oxylysinových skupin, stejně jako fosfáty vázané na zbytky Ser. Počet proteoglykanů ve zralé husté kosti je nízký. Mezi glykosaminoglykany převažuje chondroitin-4-sulfát a obsahuje méně chondroitin-6-sulfátu, keratansulfátu a kyseliny hyaluronové; podílejí se na osifikaci. Hodně citrátu (až 90 % z celkového množství v těle): je možné, že citrát tvoří komplexní sloučeniny se solemi Ca a P a tím zvyšuje jejich koncentraci ve tkáni na úroveň, při které začíná krystalizace a mineralizace.

Po celý život těla pokračuje neustálá restrukturalizace kostní tkáně. Předpokládá se, že kostní tkáň lidské kostry je každých 10 let téměř kompletně přestavěna. Metabolismus kostní tkáně, příjem, ukládání a vylučování Ca a P regulují parathyrin, kalcitonin, kalcitriol (1,25(OH) 2 -D 3) (opakovat!). Parathyrin aktivuje osteoklasty, minerální (především Ca) a organické složky vstupují do krve. kalcitonin inhibuje aktivitu těchto buněk a zvyšuje se rychlost tvorby kosti. Pokud je nedostatek vitamín D, podílející se na syntéze Ca-SB, zpomaluje se tvorba nových kostí a remodelace (obnova) kostní tkáně. Chronický nadbytek vitaminu D vede k demineralizaci kostí. Vit.A: pokud je nedostatek, růst kostí se zastaví pravděpodobně kvůli narušení syntézy chondroitin sulfátu; s hypervitaminózou – kostní resorpce a zlomeniny. Vit.C je potřebný pro hydroxylaci Pro a Lys; při nedostatku: 1) vzniká abnormální kolagen, jsou narušeny mineralizační procesy; 2) je narušena syntéza glykosaminoglykanů: obsah kyseliny hyaluronové v kostní tkáni se několikrát zvyšuje a syntéza chondroitin sulfátu se zpomaluje.

CHEMICKÉ SLOŽENÍ ZUBU.

Tvrdou část zubu představuje sklovina, dentin a cement. Zubní dutina je vyplněna volným vazivem – dření.

Smalt –

nejtvrdší tkáň v lidském těle, což je dáno vysokým obsahem anorganických látek (až 97 %). Zdravá sklovina obsahuje 1,2 % organické hmoty a až 3,8 % vody, která může být volná i vázaná (ve formě hydratačního obalu z krystalů apatitu).

Minerální základ Krystaly apatitu se skládají z:

hydroxyapatit – 75 %,

uhličitan apatit – 19 %,

chlorapatit – 4,4 %,

fluorapatit – 0,66 %,

neapatitové formy – méně než 2 %.

Obecný vzorec apatitů: A 10 (BO 4) X 2, kde

A – Ca, Cr, Ba, Cd, Mg;

B – P, As, Si;

X – F, OH, Cl, CO 3 2-.

Krystaly různých zubů nejsou stejné; Krystaly skloviny jsou ~ 10krát větší než dentin a kostní krystaly. Složení apatitů se může lišit. „Ideální“ apatit je Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, tzn. dekakalcium, kde poměr Ca/P = 1,67. Tento poměr se může lišit od 1,33 do 2,0, protože substituční reakce jsou možné:

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + Mg 2+ → Ca 9 Mg (PO 4) 6 (OH) 2 + Ca 2+

Taková substituce je nepříznivá, protože snižuje odolnost skloviny. Jiná substituce naopak vede ke vzniku látky s větší odolností proti rozpouštění:

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + F - → Ca 10 (PO 4) 6 F (OH) + OH -

hydroxyfluorapatit

Když je však hydroxyapatit vystaven vysokým koncentracím F, reakce probíhá jinak:

Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 20 F - → 10 CaF 2 + 6 PO 4 3- + 2 OH -

Vzniklý fluorid Ca rychle mizí z povrchu zubů.

V krystalové mřížce hydroxyapatitů mohou být volná místa, což zvyšuje schopnost krystalů podléhat povrchovým reakcím. Například, má-li 10-vápenatý hydroxyapatit celkově neutrální náboj, pak je oktalciový hydroxyapatit nabitý záporně: (Ca 8 (P0 4) 6 (OH) 2) 4- a je schopen vázat protiionty.

Každý krystal hydroxyapatitu je pokryt hydratačním obalem (~1 nm). Pronikání různých látek do krystalu hydroxyapatitu probíhá ve 3 fázích:

Fáze 1 – výměna iontů mezi roztokem obklopujícím krystal a hydratační slupkou, ve které se v důsledku toho mohou akumulovat fosforečnany, uhličitany, citráty, Ca a Sr. Některé ionty (K +, Cl -) mohou snadno vstupovat a opouštět hydratační vrstvu, zatímco jiné ionty (Na +, F -) naopak přecházejí do krystalu hydroxyapatitu. Fáze 1 je velmi rychlý proces, trvá několik minut, na základě procesu difúze;

2. stupeň – výměna iontů mezi hydratačním obalem a povrchem krystalu hydroxyapatitu. Postupuje pomaleji (několik hodin). Povrchově umístěné ionty krystalu se odlomí, přejdou do hydratačního obalu a na jejich místo nastoupí jiné z hydratační vrstvy. Fosfát, Ca, F, uhličitan, Sr, Na pronikají do povrchu krystalu hydroxyapatitu;

3. etapa – zavedení iontů z povrchu hluboko do krystalu, tzn. intrakrystalická výměna. Ca, Sr, fosfát, F může pronikat dovnitř krystalu Dlouhou dobu, dny - měsíce.

Krystaly hydroxyapatitu jsou tedy nestabilní, jejich složení a vlastnosti se mění v závislosti na roztoku promývajícím krystal. Toho se využívá v praktické stomatologii.

Většina krystalů hydroxyapatitu ve sklovině je orientována a uspořádána určitým způsobem ve formě složitějších útvarů - sklovinových hranolů, z nichž každý se skládá z tisíců a milionů krystalů. Smaltované hranoly se shromažďují ve svazcích.

Organická hmota skloviny jsou zastoupeny proteiny, peptidy, volnými aminokyselinami (Gly, Val, Pro, Opr), tuky, citráty, sacharidy (galaktóza, glukóza, manóza, kyselina glukuronová, fukóza, xylóza).

Proteiny zubní skloviny se dělí do 3 skupin:

I – bílkoviny rozpustné ve vodě; molekulová hmotnost – 20000, neváže se s minerály;

II – protein vázající vápník (Ca-BP): molekulová hmotnost 20 000; 1 mol Ca-SB může vázat 8 - 10 Ca iontů a tvořit v neutrálním prostředí nerozpustný komplex s Ca 2+ jako di-, tri- a tetramery o hmotnosti 40 - 80 tis. Fosfolipidy se podílejí na tvorbě agregátů Ca-SB s Ca. V kyselém prostředí se komplex rozpadá;

III – proteiny, které jsou nerozpustné v EDTA a HCl (i v 1N roztoku). Nerozpustné proteiny zubní skloviny jsou svým složením aminokyselin podobné kolagenu, ale nejsou s ním totožné: protein zubní skloviny obsahuje méně Pro a Gly než kolagen, téměř žádný OPR, ale mnoho sacharidů s ním spojených.

Role bílkovin: 1) obklopující apatity, protein brání kyselině v kontaktu s nimi nebo změkčuje její účinek, tzn. zpoždění demineralizace této vrstvy;

2) jsou matricí pro mineralizaci a remineralizaci (v mechanismu biologické kalcifikace).

Navrženo funkční molekulární model struktury skloviny, podle kterého molekuly Ca-SB navzájem spojené vápníkovými můstky tvoří trojrozměrnou síť; Ca může být volný nebo může být součástí hydroxyapatitové struktury. Tato síťka je připojena přes Ca ke kostře (rámci, měkkému skeletu skloviny), která je tvořena nerozpustným proteinem. Funkční skupiny Ca-SB, schopné vázat Ca, a to je fosfát ve složení buď fosfoserinu nebo fosfolipidů spojených s proteinem; Skupiny COOH Glu, Asp a aminocitrátu slouží jako nukleační centra (body) během krystalizace. Proteiny tedy poskytují orientaci během krystalizace, přesné uspořádání, jednotnost a konzistenci tvorby skloviny. Stupeň mineralizace závisí na slinění, prokrvení, přesycení Ca 2+ a fosfátem, pH prostředí atd.

Dentin

tvoří většinu zubu. (Korunková část zubu je pokryta sklovinou, kořenová část je pokryta cementem). Složení: až 72 % - anorganické látky (hlavně fosforečnan, uhličitan, fluorid vápenatý), ~ 28 % - organické látky (kolagen) a voda. Z hlavní látky a jí procházejících trubiček je vystavěn dentin, ve kterém jsou výběžky odontoblastů a zakončení nervových vláken pronikajících z dřeně. Hlavní látka obsahuje kolagenová vlákna shromážděná ve svazcích a přilnavou látku, která obsahuje velké množství minerálních solí. Proces tvorby dentinu probíhá po celou dobu fungování zubu v přítomnosti životaschopné dřeně. Dentin vzniklý po prořezání zubu se nazývá sekundární. Vyznačuje se nižším stupněm mineralizace a vysokým obsahem kolagenních fibril. Dentinová tekutina může cirkulovat skrz dentinové tubuly a poskytovat živiny. Intertubulární látka je reprezentována krystaly hydroxyapatitu a má vysokou hustotu a tvrdost. Cytoplazma odontoblastů obsahuje mnoho fibril, volných ribozomů a lipidových granulí.

Mezibuněčná organická matrice kompaktní kosti tvoří asi 20 %, anorganické látky - 70 % a voda - 10 %. Organické složky převažují ve spongiózní kosti, tvoří více než 50 % anorganické sloučeniny tvoří 33–40 %. Množství vody je přibližně stejné jako v kompaktní kosti.

Matrice organické kostní tkáně. Přibližně 95 % organické matrice je kolagen typu I. Tento typ kolagenu se také nachází ve šlachách a kůži, ale kolagen kostní tkáně má některé speciální vlastnosti. Obsahuje o něco více hydroxyprolinu, stejně jako volné aminoskupiny lysinových a oxylysinových zbytků. To určuje přítomnost více příčných vazeb v kolagenových vláknech a jejich větší pevnost. Kostní kolagen se oproti kolagenu z jiných tkání vyznačuje vyšším obsahem fosfátu, který je spojen především se zbytky serinu.

Proteiny nekolagenního charakteru představují glykoproteiny, proteinové složky proteoglykanů. Podílejí se na růstu a vývoji kostí, procesu mineralizace a metabolismu voda-sůl. Albuminy se podílejí na transportu hormonů a dalších látek z krve.

Převládající bílkovinou nekolagenního charakteru je osteokalcin. Je přítomen pouze v kostech a zubech. Jedná se o malý protein (49 aminokyselinových zbytků), nazývaný také protein kostního glutaminu nebo protein gla. V molekule osteokalcinu se nacházejí tři zbytky
kyselina y-karboxyglutamová. Díky těmto zbytkům je schopen vázat vápník. Vitamin K je nutný pro syntézu osteokalcinu (obr. 34).

Rýže. 34. Posttranslační modifikace osteokalcinu

Organická matrice kostní tkáně zahrnuje glykosaminoglykany, jejichž hlavním představitelem je chondroitin-4-sulfát. Chondroitin 6-sulfát, keratan sulfát a kyselina hyaluronová jsou obsaženy v malém množství. Osifikace je doprovázena změnou glykosaminoglykanů: sulfatované sloučeniny ustupují nesulfatovaným. Glykosaminoglykany se podílejí na vazbě kolagenu na vápník, regulaci metabolismu vody a solí.

Citrát je nezbytný pro mineralizaci kostí. Tvoří komplexní sloučeniny se solemi vápníku a fosforu, což umožňuje zvýšit jejich koncentraci ve tkáni na úroveň, při které může začít krystalizace a mineralizace. Bude se také podílet na regulaci hladiny vápníku v krvi. Kromě citrátu byly v kostní tkáni nalezeny sukcinát, fumarát, malát, laktát a další organické kyseliny.

Kostní matrix obsahuje malé množství lipidů. Lipidy hrají zásadní roli při tvorbě krystalizačních jader během mineralizace kostí.

Osteoblasty jsou bohaté na RNA. Vysoký obsah RNA v kostních buňkách odráží jejich aktivitu a stálou biosyntetickou funkci.

Anorganické složení kostní tkáně.

V raném věku převažuje v kostní tkáni amorfní fosforečnan vápenatý Ca 3 (PO 4) 2. Ve zralé kosti se stává dominantním krystalický hydroxyapatit Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 (obr. 35). Jeho krystaly mají tvar desek nebo tyčí. Typicky je amorfní fosforečnan vápenatý považován za labilní rezervu Ca2+ a fosforečnanových iontů.

Složení minerální fáze kosti zahrnuje ionty sodíku, hořčíku, draslíku, chloru atd. V krystalové mřížce hydroxyapatitu mohou být ionty Ca 2+ nahrazeny jinými dvojmocnými kationty, zatímco jiné anionty než fosfát a hydroxyl jsou buď adsorbovány na povrchu krystalů nebo rozpuštěné v hydratačním obalu krystalové mřížky.

Rýže. 35. Struktura krystalu hydroxyapatitu

Metabolismus kostí vyznačující se dvěma protichůdnými procesy: tvorbou nové kostní tkáně osteoblasty a resorpcí (degradací) staré kostní tkáně osteoklasty. Normálně je množství nově vytvořené tkáně ekvivalentní množství zničené. Kostní tkáň lidské kostry je téměř kompletně přestavěna během 10 let.

Tvorba kostí

Na Fáze 1 osteoblasty nejprve syntetizují proteoglykany a glykosaminoglykany, které tvoří matrici, a poté produkují fibrily kostního kolagenu, které jsou distribuovány v matrici. Kostní kolagen je matricí pro proces mineralizace. Nezbytnou podmínkou pro proces mineralizace je přesycení prostředí ionty vápníku a fosforu. Tvorbu kostních minerálních krystalů spouští
Proteiny vázající Ca na kolagenové matrici. Osteokalcin je pevně vázán na hydroxyapatit a podílí se na regulaci růstu krystalů vazbou Ca 2+ v kosti. Studie elektronové mikroskopie ukázaly, že tvorba minerální krystalové mřížky začíná v zónách umístěných v pravidelných prostorech mezi kolagenovými fibrilami. Vzniklé krystaly v kolagenové zóně se pak stávají mineralizačními jádry, kde se v prostoru mezi kolagenovými vlákny ukládá hydroxyapatit.

Na Fáze 2 v mineralizační zóně dochází k degradaci proteoglykanů za účasti lysozomálních proteináz; Zintenzivňují se oxidační procesy, rozkládá se glykogen a syntetizuje se potřebné množství ATP. Kromě toho se v osteoblastech zvyšuje množství citrátu nezbytného pro syntézu amorfního fosforečnanu vápenatého.

Jak kostní tkáň mineralizuje, krystaly hydroxyapatitu vytlačují nejen proteoglykany, ale také vodu. Hustá, plně mineralizovaná kost je prakticky dehydratovaná.

Na mineralizaci se podílí enzym alkalická fosfatáza. Jedním z mechanismů jeho působení je lokální zvýšení koncentrace fosforových iontů do bodu nasycení, následované procesy fixace vápenato-fosforových solí na organickou matrici kosti. Při obnově kostní tkáně po zlomeninách se obsah alkalické fosfatázy v kalusu prudce zvyšuje. Při poruše tvorby kosti je pozorován pokles obsahu a aktivity alkalické fosfatázy v kostech, plazmě a dalších tkáních.

Inhibitorem kalcifikace je anorganický pyrofosfát. Řada výzkumníků se domnívá, že proces mineralizace kolagenu v kůži, šlachách a cévních stěnách je brzděn stálou přítomností proteoglykanů v těchto tkáních.

Procesy modelace a remodelace zajišťují neustálou obnovu kostí, jakož i úpravu jejich tvaru a struktury. K modelaci (tvorbě nové kosti) dochází především v dětství. Přestavba je dominantním procesem u dospělé kostry; v tomto případě je nahrazena pouze samostatná část staré kosti. Za fyziologických a patologických podmínek tedy dochází nejen k tvorbě, ale také k resorpci kostní tkáně.

Kostní katabolismus

Téměř současně probíhá „resorpce“ minerálních i organických struktur kostní tkáně. Při osteolýze se zvyšuje produkce organických kyselin, což vede k posunu pH na kyselou stranu. To pomáhá rozpouštět minerální soli a odstraňovat je.

K resorpci organické matrice dochází působením lysozomálních kyselých hydroláz, jejichž spektrum v kostní tkáni je značně široké. Podílejí se na intracelulárním trávení fragmentů resorbovatelných struktur.

U všech onemocnění skeletu dochází k poruchám procesů kostní remodelace, což je doprovázeno odchylkami v hladině biochemických markerů.

Existují běžné markery novotvorby kostí jako je alkalická fosfatáza specifická pro kosti, plazmatický osteokalcin, prokolagen I, plazmatické peptidy. K biochemickému markery kostní resorpce zahrnují močový vápník a hydroxyprolin, močový pyridinolin a deoxypyridinolin, což jsou deriváty příčných kolagenových vláken specifických pro chrupavku a kost.

Faktory hormony, enzymy a vitamíny, které ovlivňují metabolismus kostí.

Minerální složky kostní tkáně jsou prakticky ve stavu chemické rovnováhy s vápenatými a fosfátovými ionty v krevním séru. Parathormon a kalcitonin hrají důležitou roli v regulaci příjmu, ukládání a uvolňování vápníku a fosfátu.

Působení parathormonu vede ke zvýšení počtu osteoklastů a jejich metabolické aktivitě. Osteoklasty přispívají k urychlenému rozpouštění minerálních sloučenin obsažených v kostech. Dochází tak k aktivaci buněčných systémů zapojených do kostní resorpce.

Parathormon také zvyšuje reabsorpci Ca 2+ iontů v renálních tubulech. Čistým účinkem je zvýšení hladiny vápníku v séru.

Účinkem kalcitoninu je snížení koncentrace Ca 2+ iontů v důsledku jeho ukládání v kostní tkáni. Aktivuje enzymatický systém osteoblastů, zvyšuje mineralizaci kostí a snižuje počet osteoklastů v oblasti působení, tj. inhibuje proces kostní resorpce. To vše zvyšuje rychlost tvorby kostí.

Vitamin D se podílí na biosyntéze proteinů vážících Ca 2+, stimuluje vstřebávání draslíku ve střevě, zvyšuje reabsorpci vápníku, fosforu, sodíku, citrátu a aminokyselin v ledvinách. Při nedostatku vitaminu D jsou tyto procesy narušeny. Dlouhodobé užívání nadměrného množství vitaminu D vede k demineralizaci kostí a zvýšení koncentrace vápníku v krvi.

Kortikosteroidy zvyšují syntézu a sekreci parathormonu a zvyšují demineralizaci kostí; pohlavní hormony urychlují zrání a zkracují dobu růstu kostí; tyroxin podporuje růst a diferenciaci tkání.

Účinek vitaminu C na metabolismus kostní tkáně je dán především jeho vlivem na proces biosyntézy kolagenu. Kyselina askorbová je kofaktorem prolyl a lysylhydroxyláz a je nezbytná pro hydroxylační reakci prolinu a lysinu. Nedostatek vitaminu C vede také ke změnám v syntéze glykosaminoglykanů: obsah kyseliny hyaluronové v kostní tkáni se několikanásobně zvyšuje, zatímco biosyntéza chondroitin sulfátů se zpomaluje.

Při nedostatku vitaminu A dochází ke změnám tvaru kostí, poruše mineralizace a zpomalení růstu. Předpokládá se, že tato skutečnost je způsobena porušením syntézy chondroitin sulfátu. Vysoké dávky vitaminu A vedou k nadměrné kostní resorpci.

Při nedostatku vitamínů skupiny B se zpomaluje růst kostí, což souvisí s poruchou metabolismu bílkovin a energie.

Vlastnosti zubní tkáně

Hlavní část zubu je dentin. Část zubu, která vyčnívá z dásně, korunka, je krytá smalt a kořen zubu je pokryt zubní cement. Cement, dentin a sklovina jsou stavěny jako kostní tkáň. Proteinovou matrici těchto tkání tvoří především kolageny a proteoglykany. Obsah organických složek v cementu je asi 13 %, v dentinu – 20 %, ve sklovině – pouze 1-2 %. Vysoký obsah minerálních látek (sklovina - 95%, dentin - 70%, cement - 50%) určuje vysokou tvrdost zubní tkáně. Nejdůležitější minerální složkou je hydroxyapatit [Ca 3 PO 4) 2 ] 3 Ca(OH) 2 . Obsahuje také uhličitan apatit, chlorapatit a stroncium apatit.

Sklovina pokrývající zub je polopropustná. Podílí se na výměně iontů a molekul se slinami. Na propustnost skloviny má vliv pH slin a také řada chemických faktorů.

V kyselém prostředí je zubní tkáň napadána a ztrácí svou tvrdost. Taková běžná nemoc jako zubní kaz, je způsobena mikroorganismy žijícími na povrchu zubů a uvolňujícími organické kyseliny jako produkt anaerobní glykolýzy, které vymývají ionty Ca 2+ ze skloviny.

Bezpečnostní otázky

1. Vyjmenujte hlavní organické složky kostní tkáně.

2. Jaké anorganické sloučeniny tvoří kostní tkáň?

3. Jaký je rozdíl mezi biochemickými procesy probíhajícími v osteoklastech a osteoblastech?

4. Popište proces tvorby kosti.

5. Jaké faktory ovlivňují tvorbu kostní tkáně a její metabolismus?

6. Jaké látky mohou být biochemickými markery procesů probíhajících v kostní tkáni?

7. Jaké jsou znaky biochemického složení zubní tkáně?

Literatura

1. Berezov, T.T. Biologická chemie. / T.T. Berezov, B.F. Korovkin. - M.: OJSC “Nakladatelství “Medicine””, 2007. - 704 s.

2. Biochemie. / Ed. E.S. Severina. - M.: GEOTAR-Media, 2014. -
768 stran.

3. Biologická chemie s cvičeními a problémy. / Ed. E.S. Severina. - M.: GEOTAR-Media, 2013. - 624 s.

4. Zubairov, D.M. Průvodce laboratorními cvičeními z biologické chemie. / D.M. Zubairov, V.N. Timerbaev, V.S. Davydov. - M.: GEOTAR-Media, 2005. - 392 s.

5. Shvedova, V.N. Biochemie. /V.N. Švedova. – M.: Yurayt, 2014. – 640 s.

6. Nikolaev, A.Ya. Biologická chemie. / A.Ya Nikolajev. - M.: Lékařská informační agentura, 2004. - 566 s.

7. Kushmanová, O.B. Průvodce laboratorními cvičeními z biologické chemie. / O. Kushmanová, G.I. Ivčenko. - M. - 1983.

8. Leninger, A. Základy biochemie / A. Leninger. - M., "Svět". - 1985.

9. Murray, R. Biochemie člověka. / R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell. - T. 1. - M.: Mir, 1993. - 384 s.

10. Murray, R. Biochemie člověka. / R. Murray, D. Grenner, P. Mayes, V. Rodwell. - T. 2. - M.: Mir, 1993. - 415 s.

Vestn. Ohm. un-ta. 2015. č. 4. S. 39-44.

MDT 54.062, 543.544.5.068.7

S.A. Gerk, O.A. Golovanov

Byla provedena srovnávací studie mikro- a makroprvkového složení lidské kostní tkáně v „normě“ s obsahem prvků ve vzorcích kostí poškozených koxartrózou, dále ve fyziogenních (dentin a zubní sklovina) a patogenních (slinné, zubní a ledvinové kameny) biominerály. Ukázalo se, že „normálně“ kostní tkáň je minerálním složením nejblíže dentinu a zubnímu kameni. Bylo zjištěno, že v lidské kostní tkáni s koxartrózou se mění hodnota atomového poměru Ca/P a obsah prvků: měď, cín, železo, mangan, stroncium a chrom (v některých případech). Byl odhalen vztah mezi koncentračními řadami mikroprvků Zn > Sr > Fe postižené kostní tkáně s řadou pro zubní a ledvinové kameny.

Klíčová slova: elementární složení, fyziogenní a patogenní mineralizace, kosti, koxartróza, spektroskopie. * 2

Zavedení

Kostní tkáň je vysoce specializovaný fyziologický biominerál a je to biochemický systém s vícesložkovým složením a složitou strukturou. Díky této strukturní organizaci zajišťuje tento organo-minerální agregát (dále jen OMA) normální průběh metabolismu (metabolismu) v lidském těle jako celku. Současně je kostní tkáň v neustálém kontaktu s biologickými tekutinami místem ukládání makro- a mikroprvků. Je známo, že prvky nejsou v těle syntetizovány, ale jsou dodávány s potravou, vodou, vzduchem a hrají důležitou roli při přestavbě kostí. Shrneme-li tedy literární údaje o úloze a míře účasti mikroelementů na tvorbě kosti, lze je rozdělit do pěti skupin: 1) aktivátory kostní mineralizace - Cu, Mn, F, Si, V;

2) inhibitory kostní mineralizace - Sr, Cd, Be, Fe; 3) aktivátory kostní resorpce - Mg, Zn, Ba; 4) prvky podílející se na syntéze organických látek - Zn, Be, Cu, Mn, Si; 5) aktivátory kostních buněk a enzymů - Mg, Zn, Be a jejich inhibitory - Mo. Změny obsahu prvků v kostní tkáni (nadbytek nebo nedostatek), především vápníku a fosforu, vedou k narušení metabolických procesů a jsou příčinou různých osteoartikulárních onemocnění, zubních patologií a patogenní tvorby minerálů - tvorba slinných, zubních , ledvinové a jiné kameny. Navzdory značnému počtu prací, které popisují úlohu makro- a mikroelementů ve fyziologických procesech, však údaje o elementárním složení kostní tkáně, včetně podmínek vývoje patologie, stále zůstávají kontroverzní.

Závažnost tohoto problému narůstá i v důsledku přetrvávající složité environmentální situace přírodních objektů (zdrojů prvků vstupujících do lidského těla) průmyslových měst-metropolí, a to: nadměrné emise průmyslových odpadů do atmosféry, zvýšená exploatace půd, iracionální využívání přírodních zdrojů a znečištění vodních zdrojů. Voda mnoha řek v Rusku se tak dnes stala prakticky nevhodnou k pití kvůli obsahu organických látek syntetického původu (tenzidy, PAU, dioxiny), ropy, ropných produktů a solí těžkých kovů překračující maximální přípustnou koncentraci.

Cíl práce: prostudovat vlastnosti elementárního složení lidské kostní tkáně za „normálních“ podmínek ve srovnání s patogenní OMA a u kostních chorob (na příkladu koxartrózy).

* Práce byly provedeny s částečnou finanční podporou Prezidentské grantové rady Ruská federace, projekt č. SP-933.2015.4, Ruská nadace pro základní výzkum (č. grantu 15-29-04839 ofi_m).

© S.A. Gerk, O.A. Golovanova, 2015

S.A. Gerk, O.A. Golovanov

Předměty a metody výzkumu

Práce je pokračováním studie souboru hlavic stehenních kostí mužů a žen v Omské oblasti ve věku 30 až 79 let, odstraněných v důsledku koxartrózy. Jako kontrolní vzorky kostní tkáně byly použity nepostižené vzorky, které byly extrahovány v souladu s nařízením Ministerstva zdravotnictví SSSR ze dne 21. července 1978 č. 694 „O schválení pokynů pro provádění soudních lékařských prohlídek, předpisů o soudním lékařství zkušební úřad a další předpisy o soudních lékařských prohlídkách" (bod 2.24), federální zákony ze dne 12. ledna 1996 č. 8-FZ "O pohřebnictví a pohřebnictví" (odst. 3) a ze dne 31. května 2001 č. 73-FZ " O státních soudních znaleckých činnostech v Ruské federaci“ (odstavce 14, 16). Pro studium dynamiky onemocnění byly z hlavic stehenní kosti získány tři horizontální řezy: horní, střední a dolní (pořadí střídání je uvedeno ve směru hyalinní chrupavky - femur), které byly následně analyzovány ve formě suchého prášku vzorky. Průměrné složení různých postižených destiček bylo porovnáno mezi sebou as kontrolními vzorky.

s využitím síly následujících metod spektrální analýzy: vápenaté ionty - metoda atomové absorpční spektroskopie (AAS) na spektrometru AAS 1N podle GOST 26570-95; celkový fosfor - spektrofotometrická metoda na automatizované lince Contiflo (GOST 26657-97); zbývající prvky byly stanoveny hmotnostní spektroskopií s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) na spektrofotometru ELAN 9000. Koncentrace iontů prvků byly vypočteny z kalibračních křivek za použití standardních roztoků. Detekční limity prvků metodou spektrofotomerie a AAS byly 10-6 hm. %, pro ICP-MS - 10-9-10-13 hmotn. %.

Statistické zpracování získaných dat bylo provedeno Studentovou metodou pro hladinu spolehlivosti P = 0,95, na základě předpokladu jejich normálního rozdělení (Softwarový balík Statistic Soft 2006).

Výsledky a diskuse

Rozbor literárních zdrojů ukázal, že údaje o kvantitativním obsahu prvků v kostní tkáni jsou značně rozporuplné, což je dáno specifickým složením různých kostí, jejich typem (tab. 1), věkovými charakteristikami člověka (tab. 2), životním prostředím. podmínky (klima, antropogenní vliv), povaha výživy atd.

Tabulka 1

Kost pod studiem Mn Al Cu Ti V

Fibula 0,173 ± 0,030 0,113 ± 0,017 0,086 ± 0,030 0,062 ± 0,006 0,006 ± 0,004

Tibiální 0,184 ± 0,024 0,106 ± 0,024 0,084 ± 0,022 0,063 ± 0,006 0,006 ± 0,0007

Femorální 0,220 ± 0,048 0,117 ± 0,034 0,040 ± 0,012 0,078 ± 0,010 0,006 ± 0,001

Průměr 0,192 ± 0,031 0,112 ± 0,016 0,070 ± 0,020 0,068 ± 0,008 0,006 ± 0,001

Tabulka 2

Mikroelementy Stáří kostní tkáně

embrya od 16-17 do 21 týdnů od jednoho dne do 19 let od 20 do 40 let od 50 do 83 let

Fe 215,8 146,2 132,8 119,3

Si 23,8 25,3 22,4 16,4

Al 5,96 6,45 7,42 8,09

Pb 4,48 3,03 7,09 1,04

Cu 2,86 1,64 1,42 1,24

Sr 1,27 2,73 1,48 6,78

Ti 1,01 1,13 1,02 1,25

Mn 0,99 1,08 1,17 1,24

Srovnávací studie literárních a experimentálních dat umožnila zjistit, že hlavními makroelementy kostí, jejichž obsah je více než 10-3% tělesné hmotnosti, jsou vápník, fosfor, sodík, draslík, hořčík; prvky s hmotnostním složením od 10-3 do 10-6 % zahrnují zinek, mangan, měď, nikl a další (tabulky 3 a 4). Je vidět, že fyziogenní OMA (kosti, zuby) se výrazně liší složením makroprvků od patogenních kamenů fosfátového typu, které se nejčastěji nacházejí v

lidské tělo (zubní, slinné a ledvinové kameny). Rozsah variací prvků v kostní a zubní tkáni je užší, zřejmě kvůli přirozené povaze tvorby fyziogenních biominerálů a menšímu vlivu endogenních faktorů na tento proces. Běžně lze konstatovat, že kostní tkáň je minerálním složením (Ca, P, Na, K, Mg) nejblíže fyziologickému OMA - dentinu a patogenním biominerálům - zubnímu kamene, což může naznačovat podobnost složení minerálních látek. formující prostředí a/nebo mechanismy jejich utváření .

Elementární složení lidské kostní tkáně za normálních a patologických stavů

Tabulka 3

Makroprvkové složení fyziogenních (kostní tkáň, zubní sklovina a dentin) a patogenních (zubní, slinné, ledvinové kameny) fosfátového typu OMA, hm. %

Komponenta Kostní tkáň Sklovina Dentin Zubní kámen 9; 25] Slinné kameny Ledvinové kameny g

„normální“ pro koxartrózu

Ca/P 1,37 1,77 - 0,89 ± 0,04 1,81 ± 0,01 1,63 1,6-1,69 1,61 1,64-1,65 1,49-2, 04 1,49-1,79 - 1,67

Na 0,70 0,90 0,50 0,44 ± 0,02 0,46 ± 0,14 0,50-0,90 0,25-0,90 0,60 0,7 0,37-0, 88 0,28-0,95 0,1-2,2

Mg 0,55 0,72 0,30 0,19 ± 0,007 0,22 ± 0,01 0,07-0,44 0,25-0,56 1,23 0,8-1,0 0,32- 0,50 0,20-5-8,24

K 0,03 0,03 0,20 0,058 ± 0,013 0,028 ± 0,013 0,001-0,008 0,05-0,30 0,05 0,02-0,04 0,11-0,13 0,21-04

Poznámka: „-“ - údaje nejsou k dispozici.

Tabulka 4

Elementární složení fyziologického (kostní tkáň, sklovina, zubní dentin) a patogenního (zubní, slinné, ledvinové kameny) fosfátu typu OMA, -10-4 hm. %

Element Kostní tkáň Sklovina Dentin Zubní kameny Slinné kameny Ledvinové kameny

1; . Snad dominantní náhradou iontů ve struktuře kostního apatitu je v tomto případě aniontová substituce fosfátových tetraedrů, která je jednou z příčin poklesu krystalizace hydroxyapatitu v kostní tkáni.

Stejně jako v případě makroprvkového složení se obsah mikroelementů v kostní tkáni výrazně liší od patogenní OMA (tab. 4). Složení patogenních biominerálů zahrnuje největší počet stopových prvků, což opět potvrzuje

čeká na spontánní a fyziologicky nekontrolovaný mechanismus jejich vzniku. Všechny prvky v patogenních kamenech jsou obsaženy v menším množství než v kostech. Na rozdíl od jiných fyziogenních minerálů je kostní tkáň na druhém místě za sklovinou, pokud jde o obsah Pb, Si, Zn, Sr a Ag. Zároveň obsahuje více mědi (13x) a barya (5x). Ve srovnání s dentinem je tento biominerál nejbohatší téměř na všechny mikroelementy, s výjimkou zinku a stříbra.

Pořadová řada mikroprvků, jejichž obsah je 0,0050,2 hm. %, podle nárůstu jejich koncentrací vypadají následovně (tab. 4): pro kostní tkáň - Fe > > Cu > Ba > Pb > Si > Zn > Sr > Ni > Al > Mn; zubní kámen - Zn > Sr > Fe > Ti > Cr; pro slinné kameny - Ti > V > Cr > Fe > I; pro ledvinové kameny - Sr > Zn > Fe. Je vidět, že ve srovnání s kostní tkání je u patogenních biominerálů počet prvků v řadě, jejichž obsah v OMA je alespoň 0,005 hm. %, klesá 2krát (u slinných a zubních kamenů) a 3krát (u ledvinových kamenů). Zbývající prvky v patogenních agregátech jsou přítomny v menším množství než v kosti. Železo je přítomno ve všech řadách ledvinových a zubních útvarů také obsahuje velké množství Sr a Zn a ve slinných a ledvinových útvarech se objevují nové prvky Cr a Ti. Prezentovaná data naznačují různé stupně účasti prvků na patogenní a fyziogenní mineralizaci. Primární roli v mineralizaci různých typů má železo, stroncium a zinek. Na patogenní OMA se podílejí mikroelementy jako Cr a Ti.

Námi studované hlavice femuru na rozdíl od literárních údajů obsahují mikroelementy v malém množství (tab. 4). Koncentrační řada prvků, jejichž obsah přesahuje 0,005 hm. %, skládají se ze dvou a tří prvků: „normálně“ - Zn > Sr a u koxartrózy - Zn > Sr > Fe. Tato sekvence prvků při poškození kostní tkáně koreluje s řadou pro zubní a ledvinové kameny, což může u koxartrózy naznačovat patologický průběh procesu mineralizace kostní tkáně.

Bylo zjištěno, že v postižených horních úsecích kostní tkáně osob první a druhé věkové skupiny (30-49 a 50-59 let) ve srovnání s kontrolními vzorky byl obsah iontů mědi zvýšen 3x, cínu 4krát, železo 11krát, mangan 17krát a chrom (v řadě vzorků) 18krát (obr. 2). Na rozdíl od „normy“ lze také u poškozených vzorků zaznamenat mírný pokles počtu iontů stroncia.

Elementární složení lidské kostní tkáně za normálních a patologických stavů

Následně získané výsledky naznačují narušení procesů kostní remodelace u koxartrózy. Na jedné straně se zvyšuje obsah prvků, které mají aktivační vliv na mineralizaci kostí (Cu a Mn), na druhé straně se mění množství mikroprvků, které urychlují rychlost resorpce kosti (Fe a Sn). O destruktivní (degenerativní) povaze metabolismu u tohoto onemocnění svědčí i zvýšené koncentrace toxického prvku chrómu v řadě vzorků. Úloha cínu v kostním metabolismu není v současnosti studována.

Ve vzorcích kostní tkáně od osob třetí a čtvrté kategorie (60-69 a 70-79 let) nebylo možné stanovit určité vzorce změn v obsahu mikroelementů během patologie, které mohou souviset se stárnutím procesy kostní tkáně a přítomnost doprovodných onemocnění v tomto věkovém intervalu.

Práce tedy zjistila, že u onemocnění způsobených narušeným metabolismem Ca/P, jako je koxartróza, se v lidské kostní tkáni mění obsah následujících prvků: mědi, cínu, železa, manganu, stroncia a chromu (v některých případech). Při tomto poškození byl zjištěn nárůst hodnoty koeficientu Ca/P, a to především v důsledku poklesu obsahu celkového fosforu.

Složení kostní tkáně na rozdíl od patogenní OMA zahrnuje menší množství mikroelementů, jejichž obsah závisí na stupni mineralizace kostní tkáně.

čas. Mezi koncentračními řadami mikroprvků Zn > Sr > Fe postižené kostní tkáně se sérií pro zubní a ledvinové kameny byl odhalen vztah, který může indikovat patologický průběh kostní mineralizace.

Bylo prokázáno, že za fyziologických „normálních“ podmínek je kostní tkáň svým minerálním složením nejblíže fyziogennímu OMA - dentinu a patogenním biominerálům - zubnímu kameni.

Získaná data lze použít ke studiu procesů mineralizace kostí v modelových podmínkách za účelem vývoje účinných terapeutických a preventivních metod obnovy kostní tkáně u osteoartikulárních onemocnění.

LITERATURA

Avitsyn A. P., Zhavoronkov A. A., Rish M. A., Strochkova L. S. Lidské mikroelementy. M., 1991. 496 s.

Zatsepin S.T. Kostní patologie dospělých. M., 2001. 640 s.

Luneva S.N. Biochemické změny v kloubních tkáních u degenerativních onemocnění a metody biologické korekce: dis. ...Dr.Biol. Sci. Tyumen, 2003. 297 s.

Erokhin A. N., Isakov B. D., Nakoskin A. N. Vlastnosti mikroelementového složení kostní tkáně během transoseální distrakční osteosyntézy pomocí Ilizarovovy metody ve vysokých nadmořských výškách (experimentální studie) // Saratov Journal of Medical Scientific Research.

2014. č. 10 (1). s. 119-123.

Novikov M.I. Dynamika akumulace biogenních makro- a mikroelementů v kostní tkáni psů v postnatální ontogenezi a za podmínek transoseální distrakční osteosyntézy: dis. ...bonbón. biol. Sci. N. Novgorod, 2008. 137 s.

Lemesheva S.A. Chemické složení, vlastnosti kostního apatitu a jeho analogů: dis. ...bonbón. chem. Sci. M., 2010. 177 s.

Prokhonchukov A. A., Zhizhina N. A., Tigranyan R. A. Homeostáza kostní tkáně za normálních podmínek a za extrémních podmínek. M., 1984. 200 s.

Golovanova O. A., Borbat V. F. Ledvinové kameny. M., 2005. 171 s.

Golovanova O. A. Biomineralogie močových, žlučníkových, zubních a slinných kamenů z lidského těla: dis. ... Dr. Geol.-Minerál. Sci. Tomsk, 2009. 240 s.

Aleksandrova T.V., Nakhaeva V.I. Genotoxická analýza vzorků vody z přírodního zdroje pitné vody z řeky Om na genové a chromozomální mutace // Moderní problémy vědy a vzdělávání. 2014. č. 6. URL: http://www.science-education.ru/120-15369.

GOST 26570-95. Krmivo, krmné směsi, krmné suroviny. Metody stanovení vápníku. M., 2000.

GOST 26657-97. Krmivo, krmné směsi, krmné suroviny. Metoda stanovení obsahu fosforu. M., 2000.

S.A. Gerk, O.A. Golovanov

Nakoskin A. N. Změny související s věkem a genderové rozdíly v biochemickém složení lidské kostní tkáně: dis. ...bonbón. biol. Sci. Kurgan, 2004. 111 s.

Lundager Madsen H. E., Abbona F., Barrese E. Účinky kadmia na krystalizaci fosforečnanů vápenatých // Crystal Research and Crystal Technology. 2004. Sv. 39. č. 3. S. 235-239.

Voinar A. O. Význam mikroelementů v lidském a zvířecím těle. M., 1955. 24 s.

Enoka R. M. Základy kineziologie: přel. z angličtiny Kyjev: Olympijská literatura, 1998. 399 s.

Gilinskaya L.G., Zanin Yu.N., Nazmov V.P. Typomorfismus paramagnetických radikálů CO2-, CO3- a CO33- v přírodních karbonátových apatitech // Geologie a geofyzika. 2002. T. 43. č. 3. P. 297303.

Matveeva E. L. Biochemické změny v synoviální tekutině během vývoje degenerativně-dystrofických procesů v kolenním kloubu: abstrakt. dis. ...Dr.Biol. Sci. Tyumen, 2007. 24 s.

Verbova A.F. Stav kostní tkáně a metabolismus vápníku a fosforu u pracovníků výroby fosforu // Kazan Medical Journal. 2002. T. 83. č. 2. S. 148-150.

Newman U, Newman M. Minerální metabolismus kostí / trans. z angličtiny O. Ya Tereščenko, L. T. Tutočkina; upravil N. N. Demina. M., 1961,270 s.

Legeros R. Z. Fosforečnany vápenaté v orální biologii a medicíně. Karger, 1991. 221 s.

Korzh A. A., Belous A. M., Panov E. Ya. M., 1972. 215 s.

Pilat T.L. Zubní kámen a jeho vliv na periodontální tkáň // Stomatologie. 1984. č. 3. S. 88-90.

Tkalenko A.F. Vliv fyzikálně-chemických charakteristik slin, slinných a zubních usazenin na výsledek léčby pacientů s onemocněním slinných kamenů: abstrakt práce. dis. . Ph.D. med. Sci. M., 2004. 26 s.

Kiseleva D.V. Vlastnosti složení, struktury a vlastností řady fosfátových a uhličitanových biominerálních formací: dis. ...geol.-minerální. Sci. Jekatěrinburg, 2007. 197 s.

LeGeros R. Z. Tvorba a transformace fosforečnanů vápenatých: význam pro vaskulární kalcifikaci // Zeitschrift fur Kardiologie. 2001. Doplňkové pásmo 90. s. 116-124.

Smolegovsky A. M. Historie krystalové chemie fosfátů. M., 1986. 263 s.

Barinov S. M., Komlev V. S. Biokeramika na bázi fosforečnanů vápenatých. M., 2005. 204 s.

Christoffersen M. R., Seierby N., Zunic T. B., Chris-toffersen J. Kinetika rozpouštění krystalů triklinického dihydrátu pyrofosfátu vápenatého // Journal of Crystal Growth. 1999. Sv. 203. R. 234-243.

Složení čerstvé kosti dospělého člověka zahrnuje vodu - 50%, tuk - 16%, ostatní organické látky - 12%, anorganické látky - 22%.

Odtučněné a vysušené kosti obsahují přibližně 2/3 anorganických a 1/3 organické hmoty.

Kromě toho kosti obsahují vitamíny A, D a C. Organická hmota kostní tkáně - ossein

- dodává jim pružnost. Při vaření ve vodě se rozpouští a vytváří kostní lepidlo. Anorganická kostní hmota je zastoupena především vápenatými solemi, které s malou příměsí jiné minerální hmoty tvoří krystaly hydroxyapatitu.

Kombinace organických a anorganických látek určuje pevnost a lehkost kostní tkáně. Takže při nízké specifické hmotnosti 1,87, tzn. není dvojnásobná měrná hmotnost vody, pevnost kosti převyšuje pevnost žuly. Například stehenní kost, když je stlačena podél podélné osy, vydrží zatížení přes 1500 kg. Pokud je kost vypálena, organická látka vyhoří, ale anorganická látka zůstane a zachová si tvar kosti a její tvrdost, ale taková kost se stává velmi křehkou a při stlačení se drolí. Naopak po namočení do roztoku kyselin, v důsledku čehož se minerální soli rozpustí a organická hmota zůstane, si kost také zachová svůj tvar, ale stane se natolik elastickou, že ji lze zavázat do uzlu. V důsledku toho elasticita kosti závisí na osseinu a její tvrdost - na minerálních látkách.

Chemické složení kostí souvisí s věkem, funkční zátěží a celkovým stavem organismu. Čím větší je zatížení kosti, tím více anorganických látek je. Například stehenní kost a bederní obratle obsahují největší množství uhličitanu vápenatého. S přibývajícím věkem klesá množství organických látek a přibývá látek anorganických. U malých dětí je tedy osseinu poměrně více, kosti jsou vysoce pružné, a proto se zřídka lámou. Naopak ve stáří se poměr organických a anorganických látek mění ve prospěch těch druhých. Kosti se stávají méně elastickými a křehčími, v důsledku čehož jsou zlomeniny kostí nejčastěji pozorovány u starých lidí.

Klasifikace kostí Podle tvaru, funkce a vývoje se kosti dělí na tři části:

trubkovité, houbovité, smíšené. Trubkovité kosti jsou součástí kostry končetin, hrají roli pák v těch částech těla, kde převládají pohyby velkého rozsahu. Trubkovité kosti se dělí na dlouho – kosti pažní, kosti předloktí, kosti stehenní, kosti holenní a krátký - kosti metakarpu, metatarzu a článků prstů. Trubkovité kosti se vyznačují přítomností střední části - obsahující dutinu (dřeňovou dutinu) a dva rozšířené konce - epifýzy. Jedna z epifýz je umístěna blíže k tělu - proximální, ten druhý je od něj dál – distální. Nazývá se úsek tubulární kosti umístěný mezi diafýzou a epifýzou metafýza. Kostní procesy, které slouží k uchycení svalů, se nazývají apofýzy.

Houbovité kosti se nacházejí v těch částech kostry, kde je potřeba zajistit dostatečnou sílu a podporu malým rozsahem pohybů. Mezi houbovitými kostmi jsou jsou součástí kostry končetin, hrají roli pák v těch částech těla, kde převládají pohyby velkého rozsahu. Trubkovité kosti se dělí na(žebra, hrudní kost), krátký(obratle, karpální kosti, tarsus) a byt(kosti lebky, kosti pásu). Houbovité kosti zahrnují sezamský kosti (čéška, pisiformní kost, sezamské kosti prstů rukou a nohou). Jsou umístěny v blízkosti kloubů, nejsou přímo spojeny s kostmi kostry a vyvíjejí se v tloušťce svalových šlach. Přítomnost těchto kostí pomáhá zvýšit páku svalu a tím zvýšit jeho točivý moment.

Smíšené kostky– sem patří kosti, které splývají z několika částí, které mají různé funkce, stavbu a vývoj (kosti spodiny lebeční).