matriks tulang adalah zat mineral di mana sel-sel berbeda yang membentuk tulang yang tertanam. Ini lebih spesifik didefinisikan sebagai zat antar sel jaringan tulang, yang mewakili sebagian besar massanya dan yang terdiri dari dua fraksi, satu organik dan anorganik lainnya.
Jaringan tulang adalah yang membentuk tulang kerangka beberapa hewan dan terdiri dari berbagai jenis sel, masing-masing dengan fungsi tertentu. Ini adalah jaringan yang sangat tahan dan keras, tetapi pada saat yang sama sangat dinamis dan berubah, karena berada dalam keseimbangan permanen dari pembentukan dan resorpsi (recaraling tulang), di mana berbagai jenis sel yang membentuknya bertanggung jawab.
Jenis sel dalam tulang (Sumber: OpenStax College / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)
Secara umum, jaringan ikat khusus ini terdiri dari sel-selnya dan matriks tulang dengan fraksi organik dan anorganiknya. Mineralisasi komponen-komponen yang berada di luar sel (ekstraseluler atau interseluler) inilah yang memberikan kekuatan dan ketahanan tulang.
Ada 4 jenis sel tulang: osteoprogenitor atau sel osteogenik, osteoblas, osteosit, dan osteoklas. Osteosit adalah sel tulang yang matang dan terutama bertanggung jawab atas sekresi fraksi organik matriks tulang.
Sel-sel ini terkurung di dalam beberapa “celah” yang dihasilkan oleh mineralisasi matriks yang telah mereka keluarkan, mereka tidak memiliki kapasitas untuk membelah kemudian dan berasal dari osteoblas.
Indeks artikel
Komposisi matriks tulang
Seperti yang kita sebutkan sebelumnya, matriks tulang adalah zat yang kompleks, karena terdiri dari fraksi organik dan anorganik.
Sekitar 30% dari berat jaringan tulang sesuai dengan fraksi organik matriks tulang, yang terutama terdiri dari serat protein yang dikenal sebagai kolagen dan unsur protein lain yang berbeda seperti, misalnya, berbagai kelas proteoglikan yang membentuk so- disebut “substansi fundamental” (semacam gel homogen).
70% lainnya sesuai dengan fraksi mineral, yang dibentuk terutama oleh hidroksiapatit, kompleks kalsium fosfat kristal, dan karena alasan inilah jaringan tulang dikatakan sangat penting untuk homeostasis kalsium dalam tubuh manusia dan dalam tubuh lainnya. hewan.
Fraksi organik
Fraksi organik dari matriks tulang terutama adalah kolagen, salah satu protein paling melimpah di tubuh manusia. Kolagen adalah protein berserat multimerik, yang strukturnya mirip dengan tali atau tali, karena terdiri dari beberapa subunit atau fibril.
Lebih dari 30 gen dalam kode genom manusia untuk protein mirip kolagen dan ada lebih dari 20 jenis kolagen yang didistribusikan di berbagai jaringan tubuh. Matriks tulang kaya akan kolagen tipe I (lebih dari 90%), tetapi juga memiliki proporsi kolagen III, V, X dan XII yang lebih rendah.
Setiap serat kolagen terdiri dari kelompok fibril “procollagen” lainnya, yang terdiri dari tiga rantai alfa-heliks dengan lebih dari 1.000 residu asam amino dan panjangnya sekitar 300 nanometer.
Pentingnya
Kolagen memberi tulang beberapa fleksibilitas, sedangkan mineral dalam fraksi anorganik memberi mereka kekakuan dan kekuatan.
Tanpa fraksi anorganik tulang akan sepenuhnya fleksibel, tetapi tanpa kolagen mereka akan rapuh seperti kapur papan tulis, sehingga variasi antara proporsi dan distribusi kedua fraksi memberikan tulang kemampuan untuk mempertahankan “keseimbangan” sehubungan dengan fleksibilitas dan persyaratan kekakuan.
Beberapa mutasi genetik dari gen yang mengkode berbagai jenis kolagen dalam tubuh, atau untuk protein yang berpartisipasi dalam perakitannya, menghasilkan kelainan anatomi yang dapat secara serius mengganggu integritas jaringan tulang dan, oleh karena itu, kesehatan fisik yang menunjukkan mereka.
Protein lain dari fraksi organik
Sekitar 10% fraksi organik matriks tulang terdiri dari protein non-kolagen lainnya, di antaranya adalah:
– Fibronektin
– Osteopontin
– Osteocalcin
– Sialoprotein tulang
– Dekorin (proteoglikan)
– Biglikan (proteoglikan)
Dari kelompok ini, protein yang paling melimpah adalah sialoprotein tulang dan osteopontin, meskipun hal ini tergantung pada faktor yang berbeda.
Meskipun protein non-kolagen ini hanya mewakili sebagian kecil dari fraksi organik, mereka memiliki fungsi penting dalam jaringan tulang, terutama terkait dengan diferensiasi osteoblas, mineralisasi, adhesi sel dan recaraling tulang.
Fraksi anorganik
Fraksi anorganik mewakili sebagian besar komponen matriks tulang (antara 60 dan 80%, tergantung pada jenis tulang). Ini adalah fraksi, seperti yang telah kita sebutkan, yang memberikan karakteristik kekakuan dan ketahanan pada tulang-tulang tubuh.
Jaringan tulang, berkat komposisi fraksi anorganik matriksnya, merupakan reservoir utama ion seperti kalsium (hampir 99%), fosfor (85%), natrium dan magnesium (antara 40% dan 60%).%) , yang membentuk kristal di sekitar dan di antara serat kolagen dari fraksi organik.
Senyawa kristal utama yang dibentuk oleh beberapa ion yang dijelaskan adalah kalsium hidroksiapatit, yang sejauh ini merupakan senyawa yang paling melimpah dalam fraksi anorganik matriks tulang. Hidroksiapatit adalah senyawa kalsium fosfat (Ca10PO4OH2) yang kristalnya sekitar 200 .
osteoid
Mikrograf osteoid. Sumber: Robert M. Hunt / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Penting untuk dicatat bahwa, meskipun sejumlah besar matriks tulang terkalsifikasi, yaitu termineralisasi (mengeraskan), ada lapisan tipis matriks tulang yang tidak terkalsifikasi yang mengelilingi osteoblas dan osteosit dan yang membentuk semacam antarmuka antara sel dan matriks terkalsifikasi.
Lapisan tipis ini dikenal dalam bidang osteologi dan kedokteran sebagai osteoid dan memiliki fungsi yang berbeda-beda. Selanjutnya, dapat dihilangkan atau didegradasi secara enzimatik untuk memulai proses resorpsi dan recaraling tulang.
Fungsi matriks tulang
Matriks tulang bertanggung jawab atas kekakuan dan kekuatan tulang, itulah sebabnya ia memainkan peran mendasar dalam kaitannya dengan fungsi utama jaringan ini sebagai dukungan mekanis untuk tubuh, serta perlindungan dan dukungan struktur tubuh. .melawan gaya gravitasi.
Kerangka manusia (Sumber> LadyofHats / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)
Di sisi lain, berkat keberadaan zat ini dalam struktur setiap tulang, kerangka berfungsi sebagai tempat perlekatan otot yang memungkinkan penggerak dan gerakan lain yang sangat penting bagi kehidupan hewan dan, tentu saja, kehidupan manusia.
Referensi
- Fuchs, RK, Thompson, WR, & Warden, SJ (2019). Biologi tulang. Dalam Biomaterial Perbaikan Tulang (hlm. 15-52). Penerbitan Woodhead.
- Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Atlas Teks Histologi (edisi ke-2). Meksiko DF: Editor McGraw-Hill Interamericana.
- Gorski, JP, & Hankenson, KD (2020). Protein tulang nonkolagen yang disekresikan. Dalam Prinsip Biologi Tulang (hlm. 359-378). Pers Akademik.
- Johnson, K. (1991). Histologi dan Biologi Sel (edisi ke-2). Baltimore, Marylnand: Seri medis nasional untuk studi independen.
- Ross, M., & Pawlina, W. (2006). Histologi. Teks dan Atlas dengan sel yang berkorelasi dan biologi molekuler (edisi ke-5). Lippincott Williams & Wilkins.
- Muda, MF (2003). Protein matriks tulang: fungsi, regulasi, dan hubungannya dengan osteoporosis. Osteoporosis Internasional, 14 (3), 35-42.
