骨基质 :骨组织的基础

骨基质为骨组织的基础,其化学成分包括有机成分和无机化合物成分两种。

正文

骨基质为骨组织的基础,其化学成分包括有机基质和无机成分(骨盐)两种。

有机基质

有机基质包括胶原(骨胶纤维)和非胶原化合物(无定形基质),约占骨干重的35%,是由骨细胞分泌形成的。

胶原约占有机基质的90%以上,主要由I型胶原蛋白组成,还有少量V型胶原蛋白。

无定形基质的含量只占5%,呈凝胶状,主要含中性和弱酸性的糖胺多糖,以及多种糖蛋白的复合物,糖胺多糖包括硫酸软骨素、硫酸角质素和透明质酸等。而蛋白质成分中有些具有特殊作用,如骨连接蛋白(osteonectin)可将骨的无机化合物成分与骨胶原蛋白结合起来,骨连接蛋白是附着于胶原的一种糖蛋白,易与羟基磷灰石结合,可能作为骨盐沉积的核心。而骨钙蛋白(osteocalcin)是与钙结合的蛋白质,其作用与骨的钙化及钙的运输有关,骨钙蛋白作为一种依赖维生素k的小分子酸性蛋白质,分子量约6000,其谷氨酸残基在γ位羧化为γ-羧基谷氨酸,与羟磷灰石、ca(clo)2+有很高亲和力。有机成分使骨具有韧性。

骨盐

骨盐占骨干重的65~70%,其主要成分为磷酸钙,占84%,其它还有CaCO3占10%,柠檬酸钙占2%,磷酸镁占1%,和Na2HPO4占2%等。骨盐约有60%以结晶的羟基磷灰石(hydroxyapatite)形式存在,其余40%为无定形的CaHPO4。据认为后者可以转变为前者。羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是微细的结晶,亦称骨晶(bonecrystal)。电镜下,结晶体为细针状,长约10~20nm,它们紧密而有规律地沿着胶原纤维的长轴排列。骨盐一旦与有机成分结合后,骨基质则十分坚硬,以适应其支持功能。每克骨盐含有约1016个结晶,总的表面积可达100平方米,体液中其他离子如ca(clo)2+、Mg2+、Na+、Cl-、HCO3-、F-,柠檬酸根等可吸附羟基磷灰石的晶格之间。骨晶性质稳定,不易解离,但在其表层进行离子交换的速度较快。

骨中镁离子占体内镁离子总量的50%,骨中钠离子也占体内钠离子总量的35%,而且大部分钠易于交换。所以骨骼不仅是身体的支持组织,也是贮存大量钙、磷、钠、镁的器官,在维持体液电解质浓度的稳定性上具有重要作用。此外,骨盐中的Ca2+还可与体液中的H+交换,当体液中[H+]增多(酸中毒)时,由于Ca2+H+交换,可致骨盐溶解。

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