В кости обнаружена амортизирующая слизь

Последние исследования показывают, что химический цитрат — побочный продукт естественного клеточного метаболизма — смешивается с водой, чтобы создать вязкую жидкость, которая удерживается между кристаллами нанометрового размера, из которых состоят наши кости.Эта жидкость обеспечивает достаточное движение или «проскальзывание» между этими кристаллами, так что кости становятся гибкими и не разрушаются под давлением. Это встроенный в кость амортизатор, о котором до сих пор не знали.Если цитрат просачивается, кристаллы, состоящие из фосфата кальция, сливаются во все большие и большие сгустки, которые становятся негибкими, все более хрупкими и с большей вероятностью разрушатся.

Это могло быть основной причиной остеопороза.Команда из химического отдела Кембриджа использовала комбинацию ЯМР-спектроскопии, дифракции рентгеновских лучей, визуализации и молекулярного моделирования высокого уровня, чтобы выявить цитратные слои в кости.Они говорят, что это начало того, что необходимо полностью изменить в изучении причин заболеваний хрупких костей, таких как остеопороз, и патологий костей в целом.

Исследование опубликовано сегодня в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.«Считалось, что костный минерал тесно связан с этим веществом, называемым гидроксиапатитом. Но мы показали, что большая часть костного минерала — возможно, даже половина его на самом деле — состоит из этой слизи, где цитрат связывается, как гель между минеральными кристаллами », — сказала д-р Мелинда Дуэр, руководившая исследованием.«Это наноразмерное наслоение цитратной жидкости и минеральных кристаллов в кости означает, что кристаллы остаются в плоских пластинчатых формах, которые могут скользить относительно друг друга.

Без цитрата все кристаллы в костном минерале разрушились бы вместе, стать одним большим кристаллом и разбиться.«Эта многоуровневая структура отсутствует в наших знаниях, и теперь мы можем видеть, что без нее вы набиты».

Дуэр сравнивает это с двумя стеклянными панелями с водой посередине, которые склеиваются, но могут скользить: «То же самое в этих кристаллах плоской кости. Но вам нужно иметь что-то, что удерживает воду там, останавливает ее. от высыхания и не дает пластинам разлететься или прочно слипнуться. Теперь мы знаем, что это цитрат ».

Цитрат — это «паукообразная» молекула с четырьмя ветвями, каждая из которых может легко связываться с кальцием, которым наполнена кость, объясняет Дуэр. Это означает, что цитрат может удерживать минеральные кристаллы вместе, предотвращая их слияние, в то же время задерживая воду, которая обеспечивает скользкое движение, которое обеспечивает гибкость костей. «Без цитрата вода просто текла бы прямо через эти промежутки», — сказала она.Тело на самом деле доставляет кальций в кости, завернутый в цитрат, чтобы предотвратить его слияние с фосфатом и образование крупных твердых и хрупких минеральных кристаллов в неправильных местах.

Костная ткань имеет протеиновую сетку с отверстиями, в которых откладывается кальций. В здоровой ткани отверстия очень маленькие, поэтому, когда кальций откладывается, цитрат, который идет с ним, не может выйти и застревает между кристаллами, создавая гибкие слои жидкости и костные пластинки.

По мере того как люди стареют или страдают от повторяющихся травм костей, белковая сетка не так хорошо восстанавливается клетками, которые пытаются заменить поврежденную ткань, но часто в конечном итоге пережевывает ткань быстрее, чем она может быть повторно отложена. Это приводит к постепенному увеличению отверстий в протеиновой сетке, утечке цитратной жидкости и слиянию кристаллов.То, что происходит тогда, — это чистая химия, говорит Дуэр, без особого биологического контроля.

Тело запускает форму биологического контроля через крошечные отверстия в белковой сетке, которые задерживают цитратную жидкость вместе с другими молекулами, которые обычно контролируют отложение минералов. Эти небольшие пространства заставляют молекулы участвовать в образующемся минерале, контролируя процесс. Но если у вас нет замкнутого пространства, химические реакции выходят из-под контроля.

«В более крупных отверстиях в поврежденной ткани преобладает чистая химия. Практически в тот момент, когда кальций и фосфат соприкасаются, они образуют твердое тело.

В конечном итоге вы получаете эти расширяющиеся сгустки хрупких кристаллов с водой и цитратом, отнесенными к их внешней стороне, " она сказала.«С точки зрения химии, этот твердый комок минерала является наиболее стабильной структурой.

Однако с биомеханической точки зрения это безнадежно — как только вы встанете на него, он разрушится. Если мы хотим вылечить остеопороз, нам нужно выяснить, как это сделать. остановить образование больших дыр в белковой матрице ».

Исследование является первым в серии результатов, а другие исследования группы по химии костей, как ожидается, выйдут позже в этом году.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.