骨主要由有机质、无机盐两部分成分组成,其代谢情况为如下。
(一)有机成分的代谢
骨经过酸处理后余下的部分,即为有机成分。其中的主要成分是胶原纤维及与蛋白质结合的多糖。
1.胶原纤维的代谢 在骨的生长和修复时期,组织中可溶性胶原增加的结果是部分分解后由尿中排泄,骨质破坏吸收时,胶原分解代谢增加,分解产物亦由尿中排出。所以作为骨胶原物质代谢周转的有用指标,是测定尿中胶原分解产物羟脯氨酸的变动情况。
2.粘多糖的代谢 粘多糖是骨化过程中必要的部分,在生长发育和骨的修复再生过程中明显增加,其合成作用受甲状腺素、促甲状腺素、胰岛素等激素的影响。如果缺乏这些激素时粘多糖合成代谢降低。反之,肾上腺皮质糖代谢激素则抑制其合成。
(二)无机盐的代谢
在骨的无机成分中钙和磷是最主要的部分。骨中含有人体内总钙量的99%和总磷量的88%~90%,所以影响钙和磷代谢的疾病多伴有骨的病理改变,骨疾病也常合并有钙磷代谢的失调。
1.钙代谢 99%的钙储藏于骨骼,骨骼钙的代谢非常活跃。骨前质钙化时,钙与磷沉积于骨,旧骨再吸收时,钙与磷又回到血液中。儿童由于骨骼在生长,每日体钙总量逐渐增加。健康成人每日有500mg钙从血液中沉积于骨骼,同时有500mg钙由骨骼回到血液中,骨呈钙代谢平衡状态。40岁以后骨钙又逐渐丢失,故部分老人发生骨质疏松,多数有低骨量。
骨组织含有无机盐、有机质和水。其中无机盐占45%,水占20%,有机质占35%。骨中无机盐不仅能增强骨的机械力,同时具有维持机体所有组织化学平衡的作用。近年研究表明,全身有99%的钙、80%的磷、50%的镁、35%的钠及9%的水存在于骨盐中。这些物质是组成不同骨组织细胞和骨细胞间基质的重要物质成分。骨钙代谢包括骨形成和骨吸收两个生化过程,形成离子交换,使钙的释放和吸收相等,保持骨钙的动力平衡。
(1)骨的形成:生骨细胞也称骨祖细胞或前成骨细胞,在骨形成上具有重要作用。它首先合成骨胶原、糖蛋白和磷脂等有机质,除作为完整的环境因子外,同时促进骨钙化。生骨细胞有不定型的磷酸氢钙形成,在生骨细胞的基质囊泡形成羟磷灰石。由于羟磷灰石呈过饱和状态,在骨液中与固体相进行离子交换形成水合壳。
(2)骨的吸收:骨的吸收也具有物理化学方式和生物化学方式两种。前者机制尚不清楚。生物化学方式的骨吸收主要是通过破骨细胞的作用。破骨细胞来自前破骨细胞和单核细胞。当骨内血流低下时,骨内压升高,在酸性环境中生骨细胞活性降低,破骨细胞活性增高,同时单核细胞向破骨细胞移行增加。
(3)钙代谢与骨重建:在骨小梁吸收(伴骨量减少、骨矿丢失)和重建(伴骨量增加、骨矿添补)的可逆性过程中,值得特别注意的是平衡的不对称性,吸收与重建的代谢总是偏重于吸收一方,即骨的吸收和骨矿动用是无限制的,而骨的重建和骨矿添补是有限的、有条件的。
2.磷的代谢磷是人体很重要的一种必需营养素,也是各种组织器官构成和骨骼的重要组成成分之一。
(1)磷对骨生成的影响:体内的磷80%以上存在于骨骼中,磷促进骨基质合成和骨矿物质的沉积,增加骨生成体积。血磷稳定是骨生长、骨矿化的必要条件之一。
(2)磷缺乏可刺激骨细胞:促进骨吸收,使成骨细胞合成胶原的速率下降,限制骨矿化的速度,导致佝偻病、骨质软化等。
(3)磷过多和高磷血症:高磷血症可使细胞外液的浓度升高,细胞内钙浓度降低,Ca/p比率下降,尤其钙离子浓度下降,使甲状旁腺素(PTH)分泌亢进,骨吸收增加,造成骨营养不良。
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