Сүйектің органикалық матриксі

Органикалық матрикстің маңызды компоненті – бұл кальций-байланыстырушы протеин. Ол 49 аминоқышқылдан тұрады, құрамында гамма-карбоксиглутамин қышқылының 3 қалдығы болады. Кальций-байланыстырушы протеиннің қызметі – бұл сүйек пен тіске кальций байланысуын реттеу.

Сүйек ұлпасының негізгі протеині – коллаген. Оның компактілік заттың құрамындағы мөлшері - 15%, кемік затындағы мөлшері - 24%. Коллаген емес протеиндердің мөлшері 5-8% құрайды. Негізінен бұл протеиндер - гликопротеиндер және протеиндік - көмірсулық комплекстер – протеогликандар.

Сүйектік коллаген - коллагеннің 1 түрі. Оның құрамында коллагендердің басқа түрлерімен салыстырғанда оксипролин, лизин, оксилизин, теріс зарядталған аминоқышқылдар көп болады. Құрамындағы сериндік қалдыққа фосфат көп мөлшерде байланысқан, сондықтан, сүйек коллагені фосфопротеин болып табылады. Өзінің ерекшелігіне байланысты сүйектік коллаген сүйектің минералденуіне активті түрде қатысады.

Жетілген ағзаларда сүйектердің минералдену және резорбция үдерістері динамикалық тепе теңдікте болады.

Минералдену – бұл сүйек ұлрасының минералдық тұздарының кристалдық құрылымдарын қалыптастыру. Минералденуге активті түрде остеобластар қатысады. Минералдену үшін көп энергия АТФ түрінде қажет.

Апатиттің алғашқы кристаллы түзілуінің механизмі

Минералдену үдерісі негізгі екі этаптан тұрады.

Этап 1. Остеобластар коллагеннің бірінші түрін синтездейді, олар паратгормон рецепторларымен жабдықталған, олардың негізгі қызметі органикалық остеоидты қалыптастыру және оны минералдендіру.

Минералдендіру үдерісіне остеобластардың коллаген емес кальций-байланыстырушы протеиндері де қатысады. Оларға остеокальцин және матрикстік протеиндер қатысады. Минеральдену үдерісіне коллагендік емес кальцийбайланыстырушы протеин – карбоксилқұрамды протеиндер де қатысады. Екі протеиннің де карбоксиглютаминденуі К витаминіне тәуелді болады. Остеокальцин сүйек және тіс үшін уникальді және оның қандағы деңгейі остеогенез жылдамдығын байқатады. Кальций (магний) бекітушілері – остеонектин, остеопонтин, тромбоспондин арқылы паралельді түрде коллагендік матрицаға бекітіледі.

Этап 2 - минералдену аймағында тотығу үдерістері күшейеді, гликоген ыдырайды, одан бөлінген глюкозадан қажетті мөлшердегі АТФ синтезделеді. Мұнан басқа, остеобластарда аморфты кальций фосфаты синтезіне қажетті цитраттың мөлшері жоғарлайды. Бір мезгілде остеобластардың лизосомаларынан қышқылдық гидролазалар бөлінеді, олар органикалық компоненттің протеиндері әсерлеседі және фосфаттармен байланысқан аммоний мен гидроксид иондардың түзілуіне әкеледі. Осылай кристалдену ядролары қалыптасады. Протеиндік-көмірсулық комплекспен байланысқан кальций және фосфор иондары ерігіш қалыпқа ауысады және гидроксилапатит кристаллдарын қалыптастырады. Өсу барысында гидроксилапатит кристаллдары протеогликандарды және суды да ығыстырып шығарады және оның дәрежесі практикада толық сусызданған тығыз ұлпа болады. Остеобластар өздерін остеоидтармен қоршап остеоциттерге айналады. Олардың цитоплазмасы көршілес остеоциттермен байланысатын өсінділерді түзеді.

Сүйектің ремоделдену бірлігінде негізгі остеолиттік қызметті остеокластар атқарады. Остеокластар резорбцияланатын сүйек бөліктеріне ауысып активті қабатты түзеді. Арнайы адаптер интегрин арқылы остеопонтинге бекітіліп жүргізіледі. Олар өздерінің активті қыртыстанған жиектерінде коллагеназаны және маркерлік фермент – қышқылдық фосфатазаны бөледі. Минералденген остеоидты лизиндейді және гидроксилапатит кристаллдарын ерітеді. Бұл үшін арнайы протондық АТФ-аза насосы және карбоангидразаның ІІ түрі көмектерімен жинақы түрде қышқылдық аймақ рН- 4 жасалынады.

Минералдену үдерісі бұзылған кезде – мысалы, оссифицирлеуші миозитпен ауырған кезде гидроксилапатит кристалдары сіңірлерде, байламдарда, тамырлар қабырғаларында пайда болады. Кальцийдің орнына сүйек ұлпасына басқа да элементтер – стронций, магний, темір, уран және т.б. енгізілуі мүмкін. Гидроксилапатит қалыптасқаннан кейін мұндай қосылулар өтпейтін болады. Кристаллдардың беткейінде натрий цитраты түріндегі натрий көп мөлшерде жиналуы мүмкін.

Сүйек натрийдің лабильді (өзгермелі) депосы қызметін атқарады, ол сүйектен ацидоз кезінде шығарылады және керісінше, тағам құрамында натрий артық мөлшерде болған кезде алкалоз болмас үшін натрий сүйектерде деполанады. Ағзаның өсуі мен дамуы жолында аморфтық кальций фосфатының мөлшері төмендейді, себебі кальций гидроксилапатитпен байланысқан болады.

Сілтілік фосфатаза остеобластарда болады, қышқылдық фосфатаза остеокластарда шоғырланған. Бұл екі ферментте сүйек ұлпасының маркерлері қызметін атқара алады.

Сүйек ұлпасының метаболизмі көптеген гормондардың бақылауында болады. Мысалы, СТГ, пролактин, ин­сулин және андрогендер остеоидтердің синтезін қабілеттендіреді. Глюкокортикоидтар сүйектердегі коллагендердің синтезін төмендетеді, сонымен бірге кальцитриолдың ішектегі әсерін болдырмайды және кальцийдің бүйректік реабсорбциясын төмендетеді, бұл ионның жоғалуын және остеопорозды қабілеттендіреді. Эстрогендер остеоидтардың синтезін және сүйектерде кальцийдің тұнуын қамтамассыз етеді. Бұл кальций алмасуының негізгі реттеушілері арқылы тікелей немесе тікелей емес әсерлесу механизмі болып табылады.

Бірақ реттелудегі шешуші роль кальцитонин, кальцитриол және паратгормон арқылы атқарылады.