Il matrice ossea È la sostanza mineralizzata in cui sono incorporate le diverse cellule che compongono le ossa. È definita più specificamente come la sostanza intercellulare del tessuto osseo, che rappresenta la maggior parte della sua massa e che è composta da due frazioni, una organica e l'altra inorganica..
Il tessuto osseo è quello che forma le ossa dello scheletro di alcuni animali ed è costituito da diversi tipi di cellule, ciascuna con funzioni specifiche. È un tessuto estremamente resistente e duro, ma allo stesso tempo molto dinamico e mutevole, poiché si trova in un equilibrio permanente di formazione e riassorbimento (rimodellamento osseo), di cui sono responsabili i diversi tipi di cellule che lo formano..
In generale, questo tessuto connettivo specializzato è costituito dalle sue cellule e dalla matrice ossea con le sue frazioni organiche e inorganiche. La mineralizzazione di quei componenti che sono esterni alle cellule (extracellulari o intercellulari) è ciò che conferisce forza e resistenza alle ossa..
Esistono 4 tipi di cellule ossee: cellule osteoprogenitrici o osteogeniche, osteoblasti, osteociti e osteoclasti. Gli osteociti sono cellule ossee mature e sono i principali responsabili della secrezione della frazione organica della matrice ossea.
Queste cellule sono confinate all'interno di alcune "lacune" prodotte dalla mineralizzazione della matrice che hanno secreto, non hanno la capacità di dividersi successivamente e sono derivate da osteoblasti.
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Come accennato in precedenza, la matrice ossea è una sostanza complessa, in quanto composta da una frazione organica e da una inorganica..
Circa il 30% del peso del tessuto osseo corrisponde alla frazione organica della matrice ossea, che consiste principalmente di fibre di una proteina nota come collagene e altri diversi elementi proteici come, ad esempio, diverse classi di proteoglicani che formano la cosiddetta "sostanza fondamentale" (una sorta di gel omogeneo).
Il restante 70% corrisponde alla frazione minerale, che è formata principalmente da idrossiapatite, un complesso fosfato di calcio cristallino, ed è per questo motivo che il tessuto osseo sarebbe molto importante per l'omeostasi del calcio nel corpo umano e in quello di altri animali.
La frazione organica della matrice ossea è principalmente il collagene, una delle proteine più abbondanti nel corpo umano. Il collagene è una proteina fibrosa multimerica, la cui struttura è simile a una corda o corda, poiché è composta da diverse subunità o fibrille.
Più di 30 geni nel genoma umano codificano per proteine simili al collagene e ci sono più di 20 diversi tipi di collageni distribuiti nei diversi tessuti del corpo. 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 "procollagene", che sono composte da tre catene alfa-elicoidali di oltre 1.000 residui di amminoacidi e sono lunghe circa 300 nanometri..
Il collagene conferisce alle ossa una certa flessibilità, mentre i minerali nella frazione inorganica conferiscono loro rigidità e forza.
Senza la frazione inorganica le ossa sarebbero completamente flessibili, ma senza collagene sarebbero fragili come il gesso della lavagna, quindi le variazioni tra le proporzioni e la distribuzione di entrambe le frazioni danno alle ossa la capacità di mantenere un “equilibrio” rispetto alla flessibilità e requisiti di rigidità.
Alcune mutazioni genetiche dei geni che codificano per i diversi tipi di collageni presenti nell'organismo, o per le proteine che partecipano al loro assemblaggio, producono anomalie anatomiche che possono seriamente compromettere l'integrità del tessuto osseo e, quindi, la salute fisica di chi li presenta.
Circa il 10% della frazione organica della matrice ossea è costituita da altre proteine non collagene, tra cui:
- Fibronectina
- Osteopontin
- Osteocalcina
- Sialoproteina ossea
- Decorin (proteoglicano)
- Biglycan (proteoglicano)
Di questo gruppo, le proteine più abbondanti sono la sialoproteina ossea e l'osteopontina, sebbene ciò dipenda da diversi fattori.
Sebbene queste proteine non collagene rappresentino solo una piccola porzione della frazione organica, hanno importanti funzioni nel tessuto osseo, soprattutto legate alla differenziazione degli osteoblasti, alla mineralizzazione, all'adesione cellulare e al rimodellamento osseo..
La frazione inorganica rappresenta una porzione sostanziale dei componenti della matrice ossea (tra il 60 e l'80%, a seconda del tipo di osso). Questa è la frazione, come abbiamo già accennato, che conferisce la caratteristica rigidità e resistenza alle ossa del corpo..
Il tessuto osseo, grazie alla composizione della frazione inorganica della sua matrice, è il principale serbatoio di ioni come calcio (quasi il 99%), fosforo (85%), sodio e magnesio (tra il 40% e il 60%).%) , che formano cristalli attorno e tra le fibre di collagene della frazione organica.
Il principale composto cristallino formato da alcuni degli ioni descritti è l'idrossiapatite di calcio, che è di gran lunga il composto più abbondante nella frazione inorganica della matrice ossea. L'idrossiapatite è un composto di fosfato di calcio (Ca10PO4OH2) i cui cristalli sono circa 200 Å.
È importante notare che, sebbene una grande quantità di matrice ossea sia calcificata, cioè mineralizzata (indurita), c'è un sottile strato di matrice ossea non calcificata che circonda osteoblasti e osteociti e che forma una sorta di interfaccia tra le cellule e la matrice calcificata.
Questo strato sottile è noto nell'area dell'osteologia e della medicina come osteoide e ha diverse funzioni. Inoltre, può essere rimosso o degradato enzimaticamente per avviare i processi di riassorbimento e rimodellamento osseo..
La matrice ossea è responsabile della rigidità e della forza delle ossa, motivo per cui svolge un ruolo fondamentale rispetto alle principali funzioni di questo tessuto come supporto meccanico per il corpo, nonché protezione e sostegno delle strutture corporee contro la forza di gravità.
D'altra parte, grazie alla presenza di questa sostanza nella struttura di ogni osso, lo scheletro funge da sito di attacco dei muscoli che consentono la locomozione e altri movimenti di grande importanza per la vita animale e, ovviamente, la vita umana..
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