78241

Костная ткань, ткани зуба, слюна

Лекция

Биология и генетика

В ней преобладает межклеточное вещество содержащее большое количество минеральных компонентов главным образом солей кальция. В компактном веществе кости большая часть минеральных веществ представлена гидроксилапатитом смотрите рисунок и аморфным фосфатом кальция. Это позволяет кости легко связывать или отдавать ионы фосфата поэтому кость это депо для минералов особенно для кальция. ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБМЕН КАЛЬЦИЯ И ФОСФОРА На обменкальция и фосфора влияют гормоны ПАРАТГОРМОН СЕРОТОНИН и активная форма витамина D3.

Русский

2015-02-07

58 KB

0 чел.

4

Костная ткань, ткани зуба, слюна В. 250599

БИОХИМИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ, ТКАНЕЙ ЗУБА, БИОХИМИЯ СЛЮНЫ.

    Костная ткань - это особый  вид соединительной  ткани. Костная ткань имеет  особенности  строения,  которые не встречаются в других видах соединительной ткани. В ней преобладает межклеточное вещество,  содержащее большое количество минеральных компонентов, главным образом - солей кальция.  Основные особенности кости -  твердость, упругость, механическая прочность.

  В компактном веществе кости большая часть минеральных веществ представлена гидроксилапатитом (смотрите рисунок) и аморфным фосфатом кальция.  Кроме них встречаются карбонаты, фториды, гидроксиды и значительное количество цитрата.  Химический  состав костной ткани (в%%):  20%  - органический компонент,  70% - минеральные вещества, 10% - вода. Губчатое вещество: 35-40% - минеральных веществ, до 50% - органические соединения, содержание воды - 10%.

Особенность     минерального компонента  в том,  что  фактическое   соотношение   кальций/фосфор равно 1,5, хотя расчетное соотношение должно  быть 1,67.  Это  позволяет  кости легко связывать или отдавать ионы фосфата,  поэтому кость - это депо для минералов, особенно для кальция.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБМЕН КАЛЬЦИЯ И ФОСФОРА

На обменкальция и фосфора влияют  гормоны ПАРАТГОРМОН, СЕРОТОНИН и активная форма витамина D3.

Особое место среди нарушений обмена кальция и фосфора занимают остеопороз, некоторые формы рахита, некоторые заболевания почек.

За сутки из кишечника всасывается примерно 1 грамм кальция и только 1/3 от этого количества усваивается тканями организма. Столько же - 1грамм кальция - ежесуточно теряется с мочой и калом. В межклеточных жидкостях содержится тоже в среднем 1 грамм кальция. Значит, за одни сутки полностью обновляется весь внеклеточный кальций организма. У взрослого здорового человека в возрасте до 40 лет все процессы минерализации и резорбции костной ткани находятся в равновесии. У детей до окончательного окостенения наблюдается положительный кальциевый баланс. После 40-летнего возраста - отрицательный баланс кальция.

Паратгормон влияет на процессы созревания активного витамина D3 в почках. Активный витамин D3 (1,25-диоксивитамин D3) увеличивает всасывание кальция в кишечнике и повышает усвоение кальция костной тканью, усиливает действие паратгормона в костной ткани и почках.

РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА И СЕКРЕЦИИ ПАРАТГОРМОНА И КАЛЬЦИТОНИНА. 

Главным регулятором синтеза и секреции этих гормонов является внеклеточный кальций. Если уменьшается его концентрация во внеклеточной жидкости, это приводит к увеличению секреции кальцитонина и уменьшению секреции паратгормона и наоборот. На выработку паратгормона также влияют катехоламины, которые усиливают его секрецию.

КОРТИКОСТЕРОИДЫ (кортизол) тормозят всасывание кальция в кишечнике, увеличивают синтез и секрецию паратгормона.

Повышение содержания фосфатов в крови, приводя к одновременному снижению уровня кальция, также усиливает секрецию паратгормона.

Суммарной эффект паратгормона - резорбция костной ткани. Разрушению подвергается не только минеральный компонент, но и компоненты органического матрикса. Это подтверждается повышенным содержанием оксипролина (показатель ускорения разрушения коллагеновых белков) в моче при гиперсекреции паращитовидной железы. Значит, паратгормон в физиологических условиях способствует обновлению костной ткани, то есть происходит стимуляция остеокластов и одновременно усиливается пролиферация остеобластов. При действии паратгормона в костной ткани происходит закисление (снижение pH среды), так как в межклеточное пространство выделяются лактат и цитрат и повышается активность различных гидролитических ферментов, в том числе и лизосомальных протеиназ.

Кроме повышения концентрации кальция и понижения концентрации фосфатов в крови при гиперпаратиреозе может развиваться образование камней в почках - нефрокальциноз. Причина этого - постоянно повышенная концентрация кальция в крови и моче.

 Вторичный гиперпаратиреоз при заболеваниях почек возникает при нарушении созревания  активной формы витамина D3. Результат: снижение концентрации кальция в крови, что приводит к увеличению выработки паратгормона.

 Гипопаратиреоз. Снижение уровня паратгормона в крови (может возникнуть при повреждении или удалении паращитовидных желез) приводит к снижению концентрации кальция и повышению концентрации фосфора в крови. В результате могут развиваться судороги, паралич дыхательной мускулатуры, ларингоспазм, что приводит к смерти больного.

КАЛЬЦИТОНИН

Пептидный гормон, состоит из 30 аминокислот. Клетки-мишени для этого гормона находится в костной ткани. Гормон обладает мембранным механизмом действия (действует через аденилатциклазную систему). Под действием кальцитонина происходит усиление перехода фосфатов в периостальную жидкость, в результате разрушения фосфорных эфиров различных органических соединений в клетках костной ткани. Выход фосфатов в межклеточное вещество способствует задержке кальция в костной ткани.

Таким образом, кальцитонин ингибирует процессы резорбции кости.

Органический матрикс  кости.

Важный  компонент  органического матрикса - кальций-связывающий белок. Он состоит из 49 аминокислот,  содержит  3 остатка гамма-карбоксиглутаминовой кислоты. Функция кальций-связывающего белка - регуляция связывания кальция в костях и зубах.

Основной белок  костной  ткани - коллаген, который содержится в количестве 15%  - в компактном веществе, 24% - в губчатом веществе. Количество неколлагеновых белков составляет от 5 до 8%. В основном это белки- гликопротеины и белково-углеводные комплексы - протеогликаны.

Костный коллаген - коллаген типа 1 - в нем больше, чем в других видах коллагена, содержится оксипролина, лизина и оксилизина,  отрицательно заряженных аминокислот,  с остатками серина связано много фосфата, поэтому костный коллаген - это фосфопротеин. Благодаря своим особенностям костный коллаген принимает активное участие в минерализации костной ткани.

  В зрелом  организме  процессы  минерализации и резорбция кости находятся в состоянии динамического равновесия.  Минерализация  - это формирование кристаллических структур минеральных солей костной ткани.  Активное участие в  минерализации  принимают  остеобласты. Для минерализации требуется много энергии ( в форме АТФ ).

  Можно выделить два основных  этапа  минерализации.

ЭТАПЫ МИНЕРАЛИЗАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ

1-й  ЭТАП: остеобласты начинают синтезировать костный коллаген,  который содержит фосфаты и формирует хондроитинсульфаты.  Костный  коллаген является матрицей для процесса минерализации.  Особенностью процесса минерализации является пересыщение среды ионами кальция и фосфора.  На 1  этапе  минерализации  кальций и фосфор связываются с костным коллагеном. Обязательный участник процесса - сложные липиды.

2-й ЭТАП  -  в зоне минерализации усиливаются окислительные процессы, распадается гликоген, синтезируется необходимое количество АТФ. Кроме того, в остеобластах увеличивается количество цитрата,  необходимого для синтеза аморфного фосфата кальция.  Одновременно  из лизосом остеобластов выделяются кислые гидролазы, которые взаимодействуют с белками органического компонента и приводят к образованию ионов аммония и гидроксид-ионов, которые соединены с фосфатом.  Так формируются ядра кристаллизации. Ионы  кальция и фосфора,  которые были связаны с белково-углеводным комплексом, переходят  в  растворимое   состояние   и   формируют кристаллы гидроксилапатита.   По   мере   роста кристаллы гидроксилапатита вытесняют протеогликаны и даже воду до  такой  степени, что плотная ткань становится практически обезвоженной.  Ингибитор процесса минерализации - неорганический пирофосфат.  Его накопление в кости может препятствовать росту кристаллов. Чтобы этого не происходило, в  остеобластах  есть  щелочная  фосфатаза,  которая расщепляет пирофосфат  на  два  фосфатных остатка.  При нарушении процессов минерализации - например, при заболевании оссифицирующим миозитом -  кристаллы гидроксиапатита могут появлятся в сухожилиях, связках,  стенках сосудов.  Вместо кальция в костную  ткань  могут включаться другие элементы - стронций,  магний, железо, уран и т.д. После формирования гидроксилапатита такое включение уже не  происходит.  На  поверхности кристаллов  может  накапливаться  много  натрия в форме цитрата натрия.  Кость выполняет  функции  лабильного (изменчивого)  депо  натрия, который выделяется  из кости при ацидозе и, наоборот,  при избытке поступления натрия с пищей,  чтобы предотвратить алкалоз  - натрий депонируется  в  кости.  В ходе роста и развития организма количество аморфного фосфата кальция уменьшается,  потому что кальций связывается с гидроксилапатитом.

БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ ЗУБА

   Твердые ткани зуба - к ним относят эмаль ( в  коронке  зуба), дентин и цемент ( на поверхности корня).  В отличие от других видов костной ткани, ткани зуба еще более минерализованы.

 

В заметных количествах в твердых тканях зуба содержатся  магний, натрий, калий, хлор (их больше в  цементе и в эмали).

ЭМАЛЬ

Содержит гидроксилапатит,  фторапатит, фторид кальция. Соотношение кальций/фосфор в эмали равно 1,75, поэтому эмаль еще  более  минерализирована,  чем кость. С возрастом это соотношение доходит до 2,09.  Органическое вещество эмали образуют в основном белки - амелогенины.  Основная функция этих белков - формирование  нерастворимой  органической матрицы эмали, которая затем минерализируется благодаря особому  кальций-связывающему белку эмали. В состав эмали также могут входить глюкозаминогликаны и цитрат.  Особенности метаболизма эмали - это крайне низкая скорость обмена.  Обмен ионами возможен со стороны полости рта - через слюну.

ДЕНТИН.

Дентин в  отличие  от  эмали содержит много сиалопротеинов (это неколлагеновые белки).  По степени минерализации дентин аналогичен компактному веществу костной ткани. Минеральный компонент - гидроксилапатит,  в котором чаще,  чем в  кости,  обнаруживается магний. Фтористые соли также содержатся в дентине. В  состав органического вещества дентина входит коллаген, богатый фосфатом,  хондроитинсульфаты,  гиалуроновая кислота. При развитии кариеса  в поврежденном дентине и уменьшается количество оксипролина и оксилизина и растет количество глюкозаминогликанов. Клеточные элементы - одонтобласты.

ЦЕМЕНТ

Цемент еще менее минерализован, чем дентин. Здесь больше воды и протеогликанов. Клеточные элементы - цементобласты.  

ПУЛЬПА.

Это  особая соединительная ткань,  похожая на эмбриональную соединительную ткань. Поскольку пульпа наиболее метаболически активна,  в ней много ферментов. Кроме фибропластов, в пульпе есть и жировые клетки. В межклеточном веществе - гликопротеины, глюкозаминогликаны. Волокнистая структура пульпы - это тонкие коллагеновые волокна.  Функция пульпы: формирование дентина и обеспечение метаболических процессов в дентине.

БИОХИМИЯ СЛЮНЫ.

Слюна - это секрет слюнных желез.  В состав  смешанной  слюны входит секрет 3-х пар слюнных желез и мелких желез. В составе смешанной слюны присутствуют белки -  из  разрушенных клеток слюнных желез,  эпителиальные клетки слизистой оболочки. Общее количество слюны выделяемой за сутки составляет 1-2л. Секреция слюны протекает как безусловно  рефлекторно,  так  и  условно рефлекторно.

 Основные функции слюны: 

1) переваривание углеводов,

2) защитная - благодаря содержанию некоторых специальных белков: лизоцима, Ig А и некоторых факторов свертывания крови

3) источник минеральных веществ для эмали зуба.

 Физико-химические свойства:

Слюна - это бесцветная жидкость,  обладающая высокой вязкостью,  удельный вес - 1,001-1,017. Вязкость связана с  наличием  гликопротеинов.  рН слюны составляет от 6,4 до 7,0 и зависит от гигиенического состояния полости рта, характера пищи и скорости секреции. Снижение скорости секреции снижает рН. А снижение рН слюны приводит к быстрому развитию кариеса.

 Химический состав слюны:

99,5% -  вода,  а  остальное - растворенные в ней минеральные вещества и органические компоненты.

Органические вещества слюны - это белки,  которые синтезируются в слюнных железах и вне их.  Концентрация белков в слюне - от 1 до 4 г/л.  При исследовании состава слюны из околоушных желез было показано, что концентрация белка меняется с возрастом. У детей в возрасте до 14 лет - 2,5-3г/л,  от 14 до 20 лет - до 6-7г/л, в зрелом возрасте падает до 3г/л. Это объясняется интенсивностью синтеза белка слюнными железами. Из слюнных желез секретируются гликопротеины - муцины и Ig А. Некоторые белки - из крови - ферменты,  Ig G,  Ig M,  трансферрин, церулоплазмин, групповые специфич. белки АВО-системы, лизоцимы слюны - гликопротеины, содержащие углеводы до 50%.  Углеводный компонент - N-ацетилгалактозамин,  фукоза и галактоза, сиаловые кислоты. Саливапаротин (молекулярная масса - 16 кДа), его функция - cвязывание кальция в слюне. Фосфопротеин - кальций-связывающий белок имеет  большое  сродство  к гидроксилапатиту. Способствует образованию зубного камня и зубного налета.

В слюне  также есть небелковые азотистые соединения - 200мг/л - мочевина, мочевая кислота, свободные аминокислоты, нуклеотиды.

Из углеводов  в слюне присутствуют свободные  моносахариды  -  30 мг/л (глюкоза-10мг/л, лактат- 20-40мг/л, ПВК - 2-4мг/л, цитрат - 2-20мг/л).

В смешанной слюне есть стероиды (из коры надпочечников и половых желез),  свободные жирные кислоты,  фосфолипиды и некоторые витамины - В1 , В2 , В3 , РР, В6 , фолиевая кислота.

Минеральный состав слюны: натрий -  20-40мэкв/л  (это в  5-7  раз меньше, чем в плазме),  калий - 15-25 мэкв/л ( в плазме - 4 мэкв/л), кальций - от 3 до 8 мэкв/л (как в плазме).  Рост концентрации кальция в слюне может приводить к  развитию слюннокаменной болезни и образованию камней в протоках.  Содержание фосфора в слюне - в 5-10 раз выше, чем в крови, в основном, в форме гидро- и дигидрофосфата. СI - 20-40мэкв/л, НСО3 - 10-20мэкв/л. Кроме этого, в слюне есть магний,  цинк и медь. Концентрация других минеральных веществ зависит от диеты.

Наличие кальция и фосфора в слюне  обеспечивает  поддержание  постоянства состава тканей  зуба.  Высокое  содержание кальция и фосфора в слюне:

1) препятствует растворению эмали;

2) обеспечивает поступление ионов кальция и фосфора в эмаль;

3) регулирует  рН слюны.  Изменение рН в щелочную сторону связано с увеличением количества кальция и фосфора в  слюне.  Если  рН слюны снижается, то это говорит о недостатке кальция и фосфора в слюне.

В слюне содержатся  ферменты  всех  классов, кроме  лигаз  (всего  30 ферментов).  Не все они синтезируются слюнными железами, часть попадает в слюну из разрушенных клеток или из крови.

Альфа-амилаза синтезируется у человека, у собаки, кошки, в слюне лошади нет альфа-амилазы. Активность альфа-амилазы изменяется  при  патологических состояниях.  Например, при воспалении поджелудочной железы (панкреатит) в смешанной слюне ее активность возрастает в 20-30 раз. В норме в слюне обнаруживается альфа-амилаза панкреатического сока. Растет содержание альфа-амилазы в слюне и у больных сахарным диабетом.

Лизоцим, который содержится в слюне, обладает бактерицидным действием, катализирует гидролиз гликозамингликанов,   1,4-гликозидных связей в N-ацетилмурамовой  кислоте. Синтезируется слюнными железами. Молекулярная масса лизоцима составляет 15-17 кДа,  оптимум действия при рН 5-7. Синтезируется околоушными железами в концентрации 0.5 мг/л.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

40105. Двойственный симплекс-метод, основные принципы, алгоритм. Случаи, когда удобно применять двойственный симплексный метод 178 KB
  ДСМ ДСМ как и СМ называется методом последовательного улучшения оценок и применяется для решения задачи: исходным пунктом этого метода является выбор такого базиса . Таким образом основные принципы ДСМ заключаются в том чтобы: каждый раз выполнялось 2 значения целевой функции убывало. Для этого воспользуемся 2м принципом ДСМ. Чтобы обеспечить это надо выбрать так что: 6 Алгоритм ДСМ формулируется так: Выбираем базис и строим I симплекстаблицу Если все то решение оптимально иначе переход к 3.
40106. Задача максимизации прибыли при заданных ценах на продукцию и ресурсы. Анализ оптимальных решений с помощью множителей Лагранжа 34.5 KB
  Требуется решить задачу максимизации прибыли при заданных P0 и p: mx P0fx p x 1 x  0 2 Исследование задачи будем проводить с помощью функции Лагранжа: балансовое соотношение В оптимальном плане x для любых используемых ресурсов отношение цены к предельной эффективности постоянно. Для этих же ресурсов показали что соотношение предельных эффективностей равно соотношению цен. Наибольшая отдача будет от тех ресурсов которые имеют самую большую предельную эффективность в текущей точке.
40107. Теорема о необходимых и достаточных условиях оптимальности смешанных стратегий 167.5 KB
  Пусть игра определена матрицей и ценой игры V. оптимальная стратегия 1 игрока х является первой координатой некоторой седловой точки фции выигрыша Мх у. СЛЕДСТВИЕ: Если для смешанных стратегий и числа V одновременно выполняются 1 и 2 то будут оптимальными стратегиями игроков а V цена игры. Докво: умножим 1 на y и просуммируем: умножим 2 на x и просуммируем: Получаем Тогда по следствию Т о седловой точке точка седловая и ...
40108. Функция выигрыша в матричных играх без седловой точки. Смешанные и оптимальные смешанные стратегии. Метод сведения решения матричных игр к задаче линейного программирования 119.5 KB
  Функция выигрыша в матричных играх без седловой точки. Парная игра с нулевой суммой задается формально матрицей игры матрицей А = {ij} элементы которой определяют выигрыш первого игрока и проигрыш второго если первый игрок выберет iю стратегию а второй jю стратегию. Пара i0j0 называется седловой точкой матрицы решением игры если выполняются условия: mx по столбцу I игрок min по строке II игрок Значение функции выигрыша в седловой точке называется ценой игры. Тогда выигрыш первого игрока при условии что он выбирает...
40109. Методы штрафных функций и методы центров в выпуклом программировании 90 KB
  Методы штрафных функций и методы центров в выпуклом программировании Метод штрафных функций Постановка задачи Даны непрерывно дифференцируемые целевая функция fx = fx1 xn и функции ограничений gjx = 0 j = 1 m; gjx 0 j = m1 p определяющие множество допустимых решений D. Требуется найти локальный минимум целевой функции на множестве D т. Стратегия поиска Идея метода заключается в сведении задачи на условный минимум к решению последовательности задач поиска безусловного минимума вспомогательной функции: Fx Ck =...
40110. Методы наискорейшего и координатного спуска для минимизации выпуклой функции без ограничений. Их алгоритмы и геометрическая интерпретация 94.5 KB
  Все методы спуска решения задачи безусловной минимизации различаются либо выбором направления спуска, либо способом движения вдоль направления спуска. Решается задача минимизации функции f(x) на всём пространстве Rn. Методы спуска состоят в следующей процедуре построения последовательност
40111. Субградиент как обобщение понятия градиента. Субградиент для функции максимума. Субградиентный метод и его геометрическая интерпретация в R2 141 KB
  Субградиент для функции максимума. Градиентом дифференцируемой функции fx в точке называется вектор частных производных.x0 y0 а значение lim называется частной производной функции f по x в т. Вектор называется субградиентом опорным вектором функции fx в точке если выполняется: Таких с множество но это множество ограничено и замкнуто.
40112. Типичные производственные функции с несколькими ресурсами: линейная ПФ, степенная ПФ, ПФ с постоянными пропорциями. Коэффициенты эффективности использования ресурсов для этих типов функций 162 KB
  Коэффициенты эффективности использования ресурсов для этих типов функций. Производственные возможности н х в любой момент времени определяются 2мя группами факторов: технологические условия производства которые выражают зависимости между затратами разных ресурсов и выпуском продукции объем и качество используемых ресурсов fx производственная функция зависимость результата производства объема выпуска продукции от затрат ресурсов. X = х1 хm вектор затрат ресурсов. ПФ характеризует максимально возможный выпуск продукции при...
40113. Показатели эффективности использования производственных ресурсов (коэффициенты средней и предельной эффективности). Коэффициент эластичности выпуска. Вычисление этих показателей для степенной производственной функции 134.5 KB
  Средняя эффективность использования ресурсов показывает отдачу от каждой единицы iго ресурса. Предельная эффективность показывает предельный прирост выпуска продукции при увеличении затрат iго ресурса на малую величину. При этом важен характер изменения эффективности дополнительных количеств используемого ресурса. Если найдем максимальный то определим от какого ресурса получим наибольшую отдачу т.