Кальций, фосфор, фтор, стронций, медь, цинк. Их роль в обмене зуба и кости.

Повышение Са и F в воде препятствует аккумуляции стронция- Выводится стронций с мочой. Повышенное поступление стронция вызывает заболевание Уровскаяболезн. Кости деминерализируются, деформируются, так же нарушется синтез Са-связывающих белков.

Navia (1977) попытался распределить микроэлементы на три группы: заменимые, незаменимые и токсичные. Нужно отметить, что эта классификация нечеткая, поскольку один и тот же элемент может быть и токсичным, и незаменимым, например фтор и селен. Однако, с точки зрения незаменимости, подобная группировка элементов оправдана.

Микроэлементы как составные компоненты веществ, участвующих в обменных процессах а организме или

регулирующих их, могут оказывать опосредованное действие на резистентность или, наоборот, восприимчивость зубов к кариесу. Данные экспериментальных исследований позволили 1. М. Na-via (1977) распределить минеральные элементы в три группы по их отношению к кариесу зубов:

I группа элементы, способствующие возникновению кариеса(селен, магний, кадмий, свинец, кремний)

II группа элементы с выраженным (фтор и фосфор) и маловыраженным (молибден, ванадий, медь, стронций, бор, литий, золото) противокариозным действием;

III группа элементы, не оказывающие действия на возникновение кариеса (барий, алюминий, никель, железо, свинец, титан), и элементы, роль которых еще не изучена (марганец, цинк, бром, бериллий).

Кальций выполняет в организме человека ряд разнообразных и важных функций. Он входит в состав основного минерального компонента костной ткани оксиапатита, михрокристаллы которого образуют жесткую структуру костной ткани. Ионы кальция придают стабильность клеточным мембранам, образуя связи между отрицательно заряженными группами фосфолипидов, структурных белков и гликопротеидов. Важная роль принадлежит кальцию в осуществлении межклеточных сязей, обеспечивающих упорядоченную адгезши (слипание) клеток при тканеобразовании. Минеральный компонент костной ткани находится в состоянии постоянного обновления. В этом процессе участвуют два типа костных клеток: остеокласты, способствующие рассасыванию костного вещества и выходу освобождаемого кальция и фосфора в кровоток, и остеобласты, участвующие в процессах отложения фосфорно-кальцкевых солей, кальцефикации костной ткани. Следствием такого непрерывного обновления является рост костей скелета. У растущих детей скелет полностью обновляется за 1-2 года, у взрослых за 10 -12 лет. Следовательно, минеральный компонент костной ткани находится в состоянии динамического равновесия с ионизированным кальцием и фосфором, растворенными в плазме крови. У взрослого человека за сутки из костей выводится до 700 мг кальция и столько же откладывается в них вновь. Костная ткань является не только важнейшей опорной структурой, но и главным депо кальция и фосфора, из которого организм извлекает их при недостаточном поступлении с пищей.

Фосфор Структурная функция неорганического фосфата состоит в том, что он вместе с кальцием входит в состав основного минерального компонента костной ткани оксиапатита. Структурная функция принадлежит и

органелл: ядер, митохондрий, лизосом, а также таких мембранных структур, как миелин.

Фтор. Биологическая роль фтора связана главным образом с его участием в костеобразовании и процессах формирования дентина и зубной эмали. Достаточное потребление человеком фтора необходимо для предотвращения

оценки обеспеченности организма этим микроэлементом не разработаны.

 

10.11 Минеральные компоненты кости. Структура апатитовых кристаллов, реакции изоморфного замещения, примеры.

 

Костное вещество состоит из двоякого рода химических веществ: органических, главным образом оссеина, и неорганических (2/з), главным образом солей кальция, особенно фосфорнокислой извести (более половины - 51,04 %). У взрослого человека количество минеральных составных частей (главным образом, гидроксиапатита) составляет около 60—70 % веса кости, а органическое вещество (главным образом коллаген тип I) — 30—40 %

Гидроксиапатит – член группы апатитов, состав которых можно описать следующей формулой M10(ZO4)6X2, где в качестве М могут выступать I – III валентные катионы, такие как Ca, Pb, Cd, Sr, Ni, Eu, Al, Y, La, Ce, Na, K и т.д. Положение Z может заниматься следующими элементами: P, As, V, Cr, Si, C, Al, S, Re и т.д. И наконец OH, F, Cl, Br, I, O, CO3, H2O и т.д могут занимать положение Z в структуре апатита [1]. Поэтому неудивительно, что существует большое число как встречающихся в природных условиях минеральных апатитов, так и искусственно синтезированных. Например, фторапатит кальция Ca10(PO4)6F2, гидроксиапатит кальция Ca10(PO4)6(OH)2

 

Структура гидроксиапатита характеризуется наличием двух зеркальных плоскостей симметрии при z=1/4 и z=3/4. Атомы фосфора, также как два атома кислорода тетраэдра РО43- расположены на зеркальных плоскостях, в то время как два других атома кислорода занимают симметричные положения выше и ниже этих плоскостей. Следует также отметить, что межатомные расстояния Р – О в тетраэдре РО43- слегка отличаются друг от друга, что свидетельствует о незначительном искажении тетраэдра. Кроме того, для структуры гидроксиапатита характерно наличие двух структурно неэквивалентных позиций Са(1) и Са(2). Позиция Са(1) с кратностью 4 имеет окружение из девяти атомов кислорода, входящих в состав тетраэдров РО4 (координационный полиэдр – девятивершинник) и обладает более высокой точечной симметрией С3., расположенные в этой позиции ионы Са2+ образуют колонку при z=0 и z=1/2. Позиция Са(2) с кратностью 6 окружена шестью атомами кислорода, входящих в состав тетраэдров РО4, и гидроксильной группой (координационный полиэдр – семивершинник) и характеризуется точечной симметрией Сs. Расположенные в этой позиции ионы Са2+ образуют треугольники при z=1/4 и z=3/4 которые повернуты друг относительно друга на 60° относительно оси z и образуют винтовую ось 63. Описанные выше треугольник образуют канал, в котором и располагаются ОН группы.
Изоморфизм – это способность атомов, ионов или молекул замещать друг друга в кристаллических структурах. В результате изоморфизма образуются твердые растворы замещения. Если два вещества дают изоморфные смеси любых концентраций (непрерывный ряд твердых растворов), изоморфизм называют совершенным. В противном случае говорят о несовершенном изоморфизме

Если замещающие друг друга атомы имеют одинаковую степень окисления, такой изоморфизм называют изовалентным (например, KH2PO4 – KH2AsO4), если разную – гетеровалентны