Реакции, лежащие в основе образования неорганического вещества костной ткани

Формирование костной ткани начинается с плазмы крови, содержащей катионы кальция – C(Ca²⁺)_общ. = 2,5 ∙ 10^-3 моль/л, C(Ca²⁺)_иониз. = 1,1 ∙ 10^-3 моль/л и гидрофосфат-ионы С(HPO₄^2-) = 2,9 ∙ 10^-4 моль/л, а также другие катионы (Na⁺, K⁺) и анионы (Cl^-, HCO₃^-, H₂PO₄^-). В плазме образуется пересыщенный раствор гидрофосфата кальция,

т.к. K_S(CaHPO₄) = 2,7 ∙ 10^-7 < П_с = [Ca²⁺] ∙ [HPO₄^2-] = 3,2 ∙ 10^-7. Но процесс кристаллизации ограничивается образованием частиц коллоидного размера, стабилизированных кальциевыми и фосфатными ионами, а также белками.

Минерализация – образование костной ткани, происходит в клетках костной ткани – остеобластах, омываемых кровью. В остеобластах рН=8,3 – щелочная среда; повышенная концентрация гидрофосфат ионов HPO₄^2-. Основной компонент костной ткани – Ca₅(PO₄)₃(OH) - гидроксидфосфаткальция или гидроксиапатит. K_S (Ca₅(PO₄)₃(OH)) = 1,6 ∙ 10^-58.

Запись формулы, отражающей состав:

[3Ca₃(PO₄)₂ ∙ Ca(OH)₂ → Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ –→ Ca₅(PO₄)₃(OH)].

Суммарная схема образования костной ткани:

минерализация

остеобласты→

5 Ca²⁺ + 3HPO₄^2- + 4OH^- ←——————→ Ca₅(PO₄)₃(OH) + H₂O

←остеокласты

резорбция

резорбция – рассасывание костной ткани, за резорбцию отвечают остеокласты – клетки костной ткани.

Сдвиг рН в кислую сторону способствует разрушению костной ткани: H⁺ + OH^- = H₂O

Полагают, что остеокласты выделяют СО₂, а фермент карбоангидраза, способствует образованию кислоты (Н₂СО₃) и растворению кальциевых соединений. Один остеокласт может разрушить столько кости, сколько создают 100 остеобластов за это же время. Функции остеобластов и остеокластов взаи­мосвязаны и коррелируют с участием гормонов (вещества органической природы, влияют на обмен веществ и физиологические функции), простагландинов (жирные кислоты), функ­циональной нагрузкой, витаминами и др.

Костная ткань взрослого человека в физиологических условиях находится в стационарном состоянии – поток массы по кальцию составляет 700-800 мг в сутки. Полная перестройка костной ткани происходит каждые 10 лет.