Composizione e funzione della matrice ossea

IL Matrice ossea È la sostanza mineralizzata in cui le diverse cellule che compongono le ossa sono incorporate. È definito più specificamente come la sostanza intercellulare del tessuto osseo, che rappresenta la maggior parte della massa della stessa e che è composta da due frazioni, una organica e un'altra inorganica.

Il tessuto osseo è quello che forma le ossa dello scheletro di alcuni animali ed è composto da diversi tipi di cellule, ciascuno con funzioni specifiche. È un tessuto estremamente resistente e duro, ma allo stesso tempo molto dinamico e mutevole, perché è in un equilibrio permanente di formazione e riassorbimento (rimodellamento osseo), di cui i diversi tipi di cellule che lo formano sono responsabili.

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In generale, questo tessuto connettivo specializzato è formato dalle sue cellule e dalla matrice ossea con le sue frazioni organiche e inorganiche. La mineralizzazione di quei componenti esterni alle cellule (extracellulari o intercellulari) è quella che dà la forza e la resistenza alle ossa.

I tipi di cellule ossee sono 4: osteoprogen o cellule osteogeniche, osteoblasti, osteociti e osteoclasti. Gli osteociti sono cellule ossee mature e sono principali responsabili della secrezione della frazione organica della matrice ossea.

Queste cellule sono tenute all'interno di alcune "lagune" prodotte dalla mineralizzazione della matrice che hanno secreto, non hanno la capacità di dividersi in seguito e derivano dagli osteoblasti.

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Composizione della matrice ossea

Come accennato in precedenza, la matrice ossea è una sostanza complessa, poiché è formata da una frazione organica e inorganica.

Circa il 30% del peso del tessuto osseo corrisponde alla frazione organica della matrice ossea, che consiste principalmente da fibre di una proteina nota come collagene e altri diversi elementi proteici come diversi tipi di proteoglicani che formano la così chiamata "sostanza fondamentale" (una sorta di gel omogeneo).

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L'altro 70% corrisponde alla frazione minerale, che è principalmente formata dall'idrossiapatite, un complesso cristallino di fosfato di calcio, ed è per questo motivo che si dice che il tessuto osseo sia molto importante per l'omeostasi del calcio nel corpo umano e in quello di altri animali.

Frazione organica

La frazione organica della matrice ossea è principalmente il collagene, una delle proteine ​​più abbondanti del corpo umano. Il collagene è una proteina fibrosa multimerica, la cui struttura è simile a una corda o una corda, in quanto è composta da diverse subunità o fibrille.

Più di 30 geni nel genoma umano codificano le proteine ​​del collagene e ci sono più di 20 diversi tipi di collageni distribuiti nei diversi tessuti corporei. La matrice ossea è ricca di collagene di tipo I (oltre il 90%), ma ha anche proporzioni inferiori di collagene III, V, X e XII.

Ogni fibra di collagene è formata dal raggruppamento di altre fibrille "procollagen", che sono composte da tre catene alfa-elicoidali di oltre 1.000 rifiuti di aminoacidi e hanno circa 300 nanometri di lunghezza.

Importanza

Il collagene dà alle ossa una certa flessibilità, mentre i minerali della frazione inorganica danno loro rigidità e resistenza.

Senza la frazione inorganica le ossa sarebbero completamente flessibili, ma senza collagene sarebbero fragili come un gesso di lavagna, quindi le variazioni tra le proporzioni e la distribuzione di entrambe le frazioni danno alle ossa la capacità di mantenere un "equilibrio" di flessibilità e requisiti di rigidità.

Alcune mutazioni genetiche dei geni che codificano per i diversi tipi di collageni nel corpo, o per le proteine ​​che partecipano alla loro assemblea, producono anomalie anatomiche che possono compromettere seriamente l'integrità del tessuto osseo e, quindi, la salute fisica di chi li presenta.

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Altre proteine ​​della frazione organica

Circa il 10% della frazione organica della matrice ossea è composto da altre proteine ​​non collagene tra cui:

- Fibronectina

- Osteopontina

- Osteocalcina

- Sialoproteina ossea

- Decorina (proteoglicano)

- Biglican (proteoglicano)

Di questo gruppo, le proteine ​​più abbondanti sono la sialoproteina ossea e l'osteopontino, sebbene ciò dipenda da diversi fattori.

Sebbene queste proteine ​​non collagene rappresentino solo una piccola porzione di frazione organica, hanno importanti funzioni nel tessuto osseo, in particolare correlate alla differenziazione di osteoblasti, mineralizzazione, adesione cellulare e rimodellamento osseo.

Frazione inorganica

La frazione inorganica rappresenta una parte sostanziale dei componenti della matrice ossea (tra il 60 e l'80%, a seconda del tipo osseo). Questa è la frazione, come abbiamo già menzionato, il che dà loro la rigidità e la resistenza caratteristica delle ossa del corpo.

Il tessuto osseo, grazie alla composizione della frazione inorganica della sua matrice, è il principale serbatoio di ioni come il calcio (quasi il 99%), il fosforo (85%), il sodio e il magnesio (tra il 40%e il 60%), che si formano cristalli intorno e tra le fibre di collagene della frazione organica.

Il composto cristallino principale formato da alcuni degli ioni descritti è il calcio idrossiapatite che, con molto, è il composto più abbondante della frazione inorganica della matrice ossea. L'idrossiapatite è un composto di fosfato di calcio (CA10PO4OH2) i cui cristalli hanno circa 200 Å.

Osteoide

Micrografia di un osteoide. Fonte: Robert M. Hunt/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)

È importante commentare che, sebbene una grande quantità di matrice ossea sia calcificata, cioè mineralizzata (indurita), esiste un sottile strato di matrice ossea non calcificata che circonda gli osteoblasti e gli osteociti e che forma una specie di interfaccia tra le celle e la matrice calcificata.

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Questo sottile strato è noto nell'area dell'osteologia e della medicina come osteoide E ha funzioni diverse. Inoltre, questo può essere rimosso o degradato enzimaticamente per iniziare i processi di riassorbimento e rimodellamento osseo.

Funzione matrice ossea

La matrice ossea è responsabile della rigidità e della forza delle ossa, quindi svolge un ruolo fondamentale riguardo alle funzioni principali di questo tessuto come supporto meccanico per il corpo, oltre alla protezione e al supporto delle strutture corporei contro la forza di gravità.

Scheletro umano (Fonte> Ladyofhats / Public Domain, via Wikimedia Commons)

D'altra parte, grazie alla presenza di questa sostanza nella struttura di ciascun osso, lo scheletro funge da sito di fissaggio dei muscoli che consentono la locomozione e altri movimenti della massima importanza per la vita animale e, ovviamente, l'umano.

Riferimenti

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