Костна матрица: какво представлява, компоненти и характеристики

Костите са твърди органи, които образуват ендоскелета на гръбначните животни. Основната му функция е да осигури на живите същества защита, капацитет за движение, подкрепа, производство на кръвни клетки (хематопоеза) и съхранение и освобождаване на минерали въз основа на физиологичните нужди на организъм.

Заедно с мускулите и сухожилията, наборът от кости при хората образува онова, което ние познаваме като „двигателна система“. Набраздената мускулатура се свива по желание въз основа на директивите на мозъка и както е прикрепена към кости, действа като лост за изпълнение на движенията, които искаме да изпълним по всяко време зарове.

Хората имат общо 206 кости. 80 от тях са част от аксиалния скелет, централната ос на тялото, а 126 съставляват нашите крайници. Отвъд основната остеология, която вече е изследвана по други поводи, днес ви представяме тъканна част на костта от огромен интерес на анатомично и клинично ниво: знаят всичко за костната матрица.

• Свързана статия: "4-те най-важни заболявания на костната система"

Общи положения на костната тъкан

Костната тъкан, заедно с костния мозък и други съединителни тъкани, придава структура и функционалност на костите.. От своя страна това се определя като тъканна организация от съвместен характер, съставена от клетки и калцирани неживи елементи, които образуват това, което познаваме като извънклетъчен костен матрикс.

Тъй като ги виждаме като твърди и устойчиви, ние вярваме, че костите са физиологично твърди и че те не претърпяват промени във времето: нищо не може да бъде по-далеч от истината. Костната тъкан е твърда, но също така и изключително пластична, тъй като проявява метаболизъм на силно сложна резорбция и възстановяване, медиирани от йони, клетки, хормони, протеини и фактори хранителни. Има случаи, в които нараняванията и травмите са твърде агресивни, за да може костта да бъде възстановена, но в повечето случаи костната тъкан може да се възстанови след фрактура.

Костната тъкан се състои от 2% клетки и 98% извънклетъчни вещества, тоест костен матрикс. Въпреки че ще посветим няколко заключителни бележки, за да познаем клетките на костите, този път се фокусираме върху това, което ги заобикаля.

Какво представлява костният матрикс?

Костната матрица тя е характерният компонент на костта, тъй като й придава своите анатомични и физиологични качества. Състои се от 65-70% неорганични соли (минерали) и 30-35% от органични вещества. Ние ви казваме особеностите на двата елемента в следващите редове.

1. Неорганична порция

Минералната част на матрицата е това, което дава на костите капацитет за съхранение, устойчивост и защита. Обхванатият в този раздел неорганичен материал се състои от отлагания на калциев фосфат, под формата на вещество, известно като хидроксиапатит. Кристалите на апатита са с дължина около 40 нанометра и са оформени като шестоъгълна призма, често с голямо развитие върху лицата на пирамидите. Както вече знаете, те имат белезникаво-жълтеникав цвят.

Както вече казахме, неорганичната матрица представлява приблизително 70% от сухото тегло на костта. 99% от калция, 85% от фосфора и 40-60% от натрия и магнезия, от които се нуждае тялото, се съхранява изцяло в нашия скелет. Без да отивам по-далеч, благодарение на нашите кости, човешките същества „складират“ в нас 1-1,2 килограма чист калций. Този минерал е от съществено значение за свиване на мускулите, предаване на нервни сигнали, усвояване на витамин В12, стимулиране на хормонален секрет и много други.

• Може да се интересувате от: "Основни клетъчни типове на човешкото тяло"

2. Органична порция

Приблизително съставлява 30% от костния матрикс. Този органичен раздел е представен главно от протеини, по-точно от различни видове колаген. Колагенът от тип I е този с най-голямо присъствие (95% от общата органична порция), но се наблюдават и следи от тип IV колаген (5%) и, понякога, тип III. В зависимост от ориентацията на колагеновите влакна, костната матрица може да бъде ламинарна, неламинарна и остеонова или концентрична ламинарна по своята същност.

Освен колаген, в органичната част на костния матрикс откриваме и други протеини, макар и в много по-малка пропорция. Ето списък на най-важните:

• Остеокалцин: протеин с хормонален характер (хормон), чието присъствие в кръвта е свързано с коефициента на костно образуване.
• Остеонектин: фосфопротеин, който взаимодейства с колаген и неорганични соли в костната матрица.
• Тромбоспондин: секреторен протеин с антиангиогенни способности, т.е.инхибира образуването на нови кръвоносни съдове от съществуващите.
• Алкална фосфатаза: отговорна за процеса на дефосфорилиране на молекулярно ниво.

Клетъчната част на костта

Оставяме костната матрица да назове накратко тези 2% от клетъчната материя, която съставлява костната тъкан. Първо имаме остеопрогениторните клетки, които по време на своето развитие се диференцират в други клетъчни тела, полезни за производството на кости.

От голям интерес също са остеобласти, костните клетки, отговорни за секрецията на костния матрикс, които току-що описахме. Те са способни да синтезират кристали на хидроксиапатит, които, както вече казахме, са изградени от калций и фосфат. Любопитно е да се знае, че остеобластите, както почти всеки друг тип клетки, запазват способността да се репликират себе си, но това не е възможно с течение на времето, защото те са "заключени" в твърдата матрица, която самите те синтезират.

Тук влизат в игра остеоцитите, представляващи повече от 90% от клетките в костната тъкан.. Те се образуват от остеобласти (които от своя страна са получени от остеопрогениторни клетки) и тяхната работа се състои в поддържане на костния матрикс, било чрез синтеза на нови материали, било чрез резорбцията на себе си. Поради способността им да съхраняват или „освобождават“ костния калций в кръвта, се счита, че участват активно в метаболизма и минералния баланс на организма.

На последно място имаме остеокласти, многоядрени клетки, които разграждат и реабсорбират костната тъкан. Може да изглежда контрапродуктивно да унищожава костния материал (и наистина е така), но, Когато в организма липсват важни за определени физиологични процеси минерали, понякога няма друг опция.

Костната матрица не е водонепропусклива

Както казахме по-рано, костният матрикс непрекъснато се променя. Обикновено процесът на синтез и резорбция на матрицата е балансиран и се медиира от вещества като хормона паращитовидни (PTH), калцитонин, естрогени, витамин D, различни цитокини и други местни фактори (простагландини).

Пикът на костната маса се намира в човешкия вид над 30 години, тъй като до тук се наблюдава растеж на костите, или което е същото, по-висока скорост на синтез на матрицата, отколкото резорбция. Оттук се генерира физиологично „плато“, което продължава около 10 години, но с напредването на възрастта все повече костни матрици се разрушават и по-малко се синтезират.

От 40-годишна възраст всяка година се губят 0,3-0,5% от костния матрикс. При жените състоянието се ускорява прекомерно по време на менопаузата, поради драстичното падане на полови хормони, което се изразява в скорост на костна загуба до 5% годишно (въпреки че е по-късно стабилизиране).

Както може би вече подозирате, това стареене на костите се превръща в патология, повече от известната на всеки възрастен човек: остеопороза. Това състояние е често срещано при застаряващото население, но несъмнено е клинично събитие с честота много по-висока при жените, поради прекомерната костна резорбция, която се проявява в 5-7 години след менопаузата.

Смята се, че 80% от жените на възраст над 80 години страдат от остеопороза, докато разпространението при мъжете в напреднала възраст над 70 години колебае 11,3%. Не е изненадващо, че по-голямата част от фрактурите на тазобедрената става и други сериозни наранявания се срещат при хора с напреднала възраст: когато костите са крехки, всяко падане може сериозно да наруши целостта на индивидуален.

Продължи

Не искаме да завършим с кисела нотка, тъй като развитието на процеса е толкова важно, колкото и резултата от него. Костната матрица съхранява безкрайност от тайни и, без съмнение, това е наистина завладяващ конгломерат от вещества от анатомична и физиологична гледна точка. Как да се подозира например, че дефицитът на калций в организма може да доведе до активно разграждане на костната матрица от костните клетки?

Както видяхте, нищо в човешкото същество не е неподвижно, колкото и твърдо и неразрушимо да изглежда. Подобно на всички тъкани, които ни определят, костите претърпяват драстични промени въз основа на индивидуалното развитие, условията на околната среда, вътрешната хомеостаза и много други фактори.

Библиографски справки:

• Костна матрица и консолидация, Medwave. Взето на 25 февруари в https://www.medwave.cl/link.cgi/Medwave/Revisiones/RevisionClinica/4155
• Модул от анатомични и физиологични основи на спорта: костите. Взето на 25 февруари в http://www.edvillajunco.es/doc/1_los_huesos.pdf
• Списание за остеопороза и минерален метаболизъм: Остеопороза. Определение. Епидемиология. Взето на 25 февруари в http://revistadeosteoporosisymetabolismomineral.com/2017/07/11/osteoporosis-definicion-epidemiologia/#:~:text=En%20Espa%C3%B1a%20se%20calcula%20que,%2D29%2C57%25)9.