Biochimia Tesutului Osos

Biochimia tesutului osos

Tesutul osos este o specie particulara de tesut conjunctiv cu constitutie complexa din punct de vedere chimic si cu proprietati fizice caracteristice. In afara de o fractiune celulara , in tesutul osos se disting trei faze structurale: matricea organica, faza minerala si apa. Aceasta din urma intra in proportia cea mai mica: 2-10% din greutatea osului(matur). Faza minerala este predominata – aproximativ 70%-iar matricea organica reprezinta 20%. Datorita unei asemenea constitutii, tesutul osos se caracterizeaza prin doua insusiri fizice fundamentale : rezistenta mecanica mare si elasticitate apreciabila. Combinarea si conlucrarea matricei organice cu constituentii minerali asigura in permanenta nu numai proprietatile mecanice particulare ale tesutului osos, dar si intreaga lui „vitalitate”. Compozitia tesutului osos Constituentii minerali ce reprezinta asa-numitele” saruri ale osului” Anioni- fosforici, carbonici, citrat, lactat Cationi-sodiu, calciu, magneziu. Azot Mai mult de 95% din substantele minerale sunt reprezentate de calciu, fosfati si carbonati. Combinatiile rezultate in cea mai mare masura sunt: fosfatul tricalcic si carbonatul de calciu. Acestea pot fi asociate in apatite microcristaline complexe, putand forma hidroxiapatita. Retele cristaline au puncte de nesaturare in care adesea sunt fixati si alti ioni( Pb, Hg, F). Constituentii organici Substantele organice din constitutia osului , in proportie de 20%, alcatuiesc matricea lui- numita si osteoid. 95% din matricea osului este reprezentata de colagen. Acesta se afla, ca si in tesutul conjunctiv, sub forma de fibre rezultate din agregarea fibrilelor, cu structura periodica. In osteoid s-au identificat cca 18 proteine. Dintre acestea, 7 proteine se gasesc in circulatia sangvina, asa cum si unele proteine plasmatice se afla in matricea osoasa. In afara de colagen, se mai remarca si osteocalcina, bogata in acid carboxiglutamic, si proteina osoasa morfogenetica. Aceasta din urma este abundenta in matrice si are capacitatea de a induce diferentierea, in cartilaj si os, a celulelor tesutului conjunciv perivascular din maduva osoasa. Cca 4% din matricea organica a osului este constituita din proteoglicani care cuprind, aceeasi glicozaminoglicani intalniti si prezentati la tesutul conjunctiv. In osteoid se mai gasesc : glicogen, glucoza si fosfolipide.

Biochimia procesului de formare si dislocare a osului Formarea osului Din punct de vedere biochimic, formarea osului presupune: sintetizarea si asamblarea constituentilor matricei organice si mineralizarea ei . In realizarea acestor procese rolurile hotaratoare le implinesc, osteoblastele. La nivelul lor se formeaza proteoglicanii, fibrele de colagen si se promoveaza mineralizarea. Acest ultim proces , cunoscut si sub numele de calcifiere, consta in formarea fosfatilor de calciu cristalini si depunerea lor pe matricea organica. S-a constatat ca la oasele din scheletul omului mineralizarea se face in foarte mica masura in primele 10 zile de la depunerea matricei. In schimb, in urmatoarele 4 zile matricea se mineralizeaza repede, in proportie de 70%. Completa mineralizare , sau „maturarea osteoidului „ se perfecteaza in cca trei luni. La randul ei, mineralizarea osului presupune desfasurarea simultana a trei procese: cresterea concentratiei ionilor fosforici, cresterea concentratiei ionilor de calciu si cresterea pH-ului(realizarea unui pH bazic). Cresterea concentratiei ionilor fosforici se explica luandu-se in considerare pe de o parte , sursele care furnizeaza radicali fosforici, iar pe de alta parte, enzimele care inlesnesc dislocarea acestor radicali din substrate. O prima sursa de ioni fosforici o reprezinta ionii fosforici plasmatici. O a doua sursa o formeaza diversii esteri fosforici (tot din plasma). Sub actiunea fosfatazelor , din acesti esteri se elibereaza radicali fosforici. Cresterea concentratiei ionilor de calciu are loc prin fixarea acestora pe condroitin-sulfatii din constitutia proteoglicaniilor matricei. Cresterea pH-ului ar putea fi atribuita influentei exercitata de hormonii steroizi. Ei inhiba glicoliza propriu-zisa, deci formarea de acid piruvic si acid lactic( care ar acidifia mediul). Pentru mineralizarea osului ionii fosforici si de calciu sunt fixati imediat dupa mobilizarea lor, independent unii de altii, pe matricea osului. Ulterior

ei se combina, iar sub influenta mediului alcalin se formeaza cristalitele complexe de hidroxil apatita.

Dislocarea osului Procesul de dislocare a osului consta in parcugerea inversa a etapelor mentionate la formarea lui si este efectuat de catre osteoclaste. Trebuie subliniat faptul ca proprietatea resorbtiva a osteoclastelor o au, in oarecare masura, si osteocitele. Inainte de degradarea matricei organice sub actiunea hidrolazelor lizozomale eliberate din osteoclaste, osul este demineralizat. Aceasta demineralizare trebuie sa preceada degradarea osteoidului, deoarece substanta minerala este impermeabila pentru macromoleculele enzimelor. Demineralizarea se realizeaza, relativ usor, prin solubilizarea cristalelor osoase de hidroxilapatita( si alte apatite constitutive in mediul acid din osteoclaste). Acidul predominant din acest mediu este acidul citric. Ulterior resobtiei minerale are loc in osteoclast degradarea proteoglicanilor si a proteinelor matricei. Spre deosebire de etapele formarii osului , care sunt decalate la intervale apreciabile de timp , in osteoblast , etapele inverse (de dislocare)desfasurate in osteoclast se succed la intervale mai apropiate . Intr-adevar , s-a constatat ca demineralizarea precede imediat degradarea matricei organice ( in primul rand, a componentelor ei necolagenice si apoi, a celor colagenice).

Reglarea hormonala a formarii si dislocarii osului Atat formarea cat si dislocarea oaselor decurg sub reglaj hormonal. Pana in prezent, s-a dovedit interventia sigura a patru hormoni individuali si a unui intreg grup de hormoni steroizi(estrogenii). Actiunea lor este prezentata rezumativ in cele ce urmeaza. Parathormonul are actiune osteolitica exercitata atat asupra substantei minerale, cat si asupra celei organice. De fapt, parathormonul intensifica, in primul rand,metabolismul glucidic din osteoblastele , favorizand formarea de acid lactic si de acid citric. Acest fapt antreneaza solubilizarea substantei minerale. Pe de alta parte , tot parathormonul promoveaza si depolimerizarea proteoglicanilor precum si a proteinelor din matricea organica. Tiroxina favorizeaza osificarea la nivelul epifizelor in oasele lungi. Calcitonina intensifica procesul de fixare a calciului la nivelul osului, contracarand dislocarea acestuia , stimulata de parathormon. Somatotropina sau hormonul de crestere favorizeaza osificarea , in special, la nivelul periostului, si promoveaza biosinteza colagenului precum si a proteoglicanilor din osteoid. Estrogenii intervin favorabil in formarea oaselor lungi, in genere. S-a constatat totusi, relativ recent, ca raspunsul imun prin cresterea oaselor la administrare de estrogeni variaza, atat cu specia animala cat si cu modul de admnistrare al hormonului. Din interventiile hormonale enumerate, se desprinde faptul ca hipersecretia sau hiposecretia oricaruia din acesti hormoni poate antrena tulburarea proceselor de formare ori dislocare osoasa. Un exemplu edificator in aceasta privinta este osteoporoza care se manifesta odata cu imbatranirea. Intr-adevar, in osteoporoza este perturbata (scazuta) absorbtia ionilor de calciu din tubul digestiv si ca urmare se reduce anabolismul osos. In schimb, este intensificat catabolismul osului si, in consecinta, are loc o crestere marcata a calciuriei. Unele cercetari recente, efectuate in aceasta problema, au demonstrat ca toate modificarile enumerate se pot inlatura prin aport suficient de calcitonina. De fapt, carenta de calcitonina este considerata ca unica responsabila a tuturor perturbarilor din osteoporoza. Datorita ei fixarea calciului la nivelul osului scade si, tot datorita acestei carente, nu se poate contracara dislocarea osoasa, stimulata de parathormon. Tulburari ale homeostaziei osoase Dezechilibrul activitatii hormonilor implicati in formarea si dislocarea osului poate tulbura usor homeostazia osoasa. Independent de acest dezechilibru , o alta cauza majora de alterare a homeostaziei osului poate fi socotita disfunctia celulelor osoase. In aceasta privinta, s-a constatat ca ori de cate ori activitatea de baza a celulelor osoase este modificata, au loc si tulburari ale homeostaziei minerale scheletice. Pe de alta parte, intreruperea sau suprimarea interactiunii celulelor osoase afecteaza integritatea si buna functionare a oaselor scheletice.

Trebuie remarcat insa faptul ca exista imprejurari fiziologice(normale si patologice) in care tulburarile homeostaziei osoase sunt necesare. Astfel, in timpul cresterii scheletului are loc un dezechilibru pozitiv caci se formeaza mai multa masa osoasa decat se disloca. De asemenea, in cazul vindecarii fracturilor tulburarea homeostaziei osoase se manifesta prin formare prealabila de tesul organic fibros si ulterior de calus, la locul fracturii. Desi calusul initial care ia nastere este un os spongios, mai putin rezistent, formarea lui restabileste homeostazia osoasa. In continuare insa, aceasta este din nou tulburata caci osul spongios se disloca si de resoarbe. In sfarsit , urmeaza o noua tulburare a homeostaziei – caracterizata prin bilant pozitiv mineral- deoarece in locul calusului primar (spongios) se formeaza cel definitiv, constituit din os compact.

Bibliografie „Tratat de biochimie medicala”, Autori: Elena Cristea-Popa , Aurora Popescu, E. Trutia, Veronica Dinu, volumul I, Editura Medicala-Bucuresti, 1991 „Tratat de biochimie medicala” , Autori: Marcela Zamfirescu-Gheorghiu, Aurora Popescu, Volumul II, Editura Medicala-Bucuresti ,1991 https://ro.wikipedia.org/wiki/Os_(anatomie) http://ro.vbook.pub.com/doc/20125431/TESUTUL-OSOS#vbook.pub