Минеральные компоненты костной ткани.
В таблице 2.2 показано, что неорганические составные компоненты костной ткани представлены главным образом кальцием, фосфатом и карбонатом. Из содержащихся в организме 2,2 кг кальция 99% сосредоточено в костях, там же находится 87% фосфора. При усилении процессов резорбции, эти элементы легко мобилизуются и поступают в кровь, где их концентрация жестко регулируется и составляет 2,1-2,6 ммоль/л для общего Са2+ и 1-1,5 ммоль/л для фосфора. Кроме того, значительную часть составляют магний, натрий и калий. В костной ткани сосредоточено 50% Mg2+ и 46% Nа+. Многие другие ионы содержатся в ничтожном количестве. Неорганические вещества кости имеют правильное расположение в форме кристаллов апатитов шириной от 20 до 50 А и длиной до 500 А. Вследствие такого строения образуется огромная поверхность около 200 м2/г костной ткани, которая играет важную роль в составе и обмене веществ костной ткани.
Общая формула апатитов: Са10 (РО4)6Х2, где Х представлен анионами ОН- (гидроксиапатит - ГАП) или другими. Состав идеального ГАП соответствует формуле десятикальциевого соединения: Са10(Р04)6(ОН)2 с молярным отношением Са/Р = 10/6 = 1,67, называемым молярным кальциево-фосфатным коэффициентом. У природных апатитов величина отношения Са/Р существенно колеблется: от 1,33 до 2,0. Это явление связано с заменой ионов кристаллической решетки апатитов другими ионами, сходными по размеру (по ионному радиусу), заряду, валентности, поляризующим свойствам и т.д. Таблица 2.2 Количественный состав макроэлементов в минерализованных тканях
Апатиты образуют очень стабильную ионную решётку (точка плавления свыше 1600 0 С) в которой ионы тесно контактируют между собой и удерживаются за счет электростатических сил. Каждый катион окружен определенным количеством анионов (в зависимости от их размера), а анионы, в свою очередь, притягивают катионы. Таким образом, формирование ионной решётки происходит в соответствии с их размерами и величинами зарядов. Сравнение размеров и формы ионов фосфата, кальция, гидроксила показывает, что фосфат-ионы имеют наибольшие размеры и, следовательно, занимают в ионной решётке доминирующую долю в общей структуре. Согласно теоретическим расчётам фосфат-ионы имеют форму шара, поэтому упаковка ионов представляет многослойную гексагональную структуру, в которой каждый фосфат-ион окружен 12 непосредственными соседями - ионами Са2+ и -ОН из которых 6 ионов принадлежат тому же слою ионов, где расположен фосфат-ион,а по 3 иона расположены в выше- и нижележащих слоях ионов. Между фосфат-ионами формируются каналы, в которых располагаются Са2+, -ОН и F--ионы. Идеальный, или модельный ГАП образует кристаллы в виде гексагональных призм. Анионы могут взаимно обмениваться. Фосфат и цитрат относятся к анионам, которые связаны в костях описанным выше способом. На поверхности кристаллов апатита может адсорбироваться значительное количество ионов. Очевидно, большое количество карбоната и фосфата связывается путем поверхностной адсорбции. В составе кости могут возникать дальнейшие изменения вследствие обмена ионов и рекристаллизации. Благодаря процессам, описанным выше, возникает динамическое равновесие в неорганических составных частях кости. Обмен минералов особенно быстро происходит в поверхностных частях кости и, в частности, сильно выражен в губчатом слое трубчатых костей, который представляет часть кости с лабильным активным обменом веществ. Этот обмен обеспечивается хорошим кровоснабжением.
|
