Биохимия обмена веществ Тема: Минерализованная соединительная ткань.

I Научно-методическое обоснование темы:

Минерализованная соединительная ткань - с высоким содержанием минерального компонента - гидроксиапатиты кальция (кость, дентин, цемент и эмаль зуба). Все ткани, кроме эмали, состоят из клеток, погруженных в твердый межклеточный матрикс. Отличаются эти ткани отношением минерального компонента к органическому. Этот показатель возрастает в следующей последовательности кость<цемент<дентин<эмаль.

Моделирование костей идет в эмбриональном периоде. Ремоделирование процесс изменения уже имеющейся кости, происходящий после рождения.

Данный процесс включает резорбцию (разрушение) костной ткани и костеобразование (обновление и реорганизацию органической матрицы, и ее минерализацию). Данные процессы ускоряются при: изменении физической нагрузки на ткань (снижение массы тела при похудании, локальных воспалительных процессах при ревматоидном артрите и др.). Минерализованный матрикс соединительной ткани создается остеобластами и остеоцитами.

В кости содержание органических веществ составляет 35%, а неорганического – 65%. Основным минеральным компонентом является гидроксиапатит, который является хранилищем Са (85%), Na и Mg (65%), он придает костям прочность и твердость. Коллаген I типа придает прочность на разрыв, участвует в построении матрицы.

Основные клетки костной ткани

К ним относятся: остеобласты, остеоциты и остеокласты.

Остеобласты – клетки, которые синтезируют ряд беков (коллаген, ферменты и т.д.) внеклеточного матрикса. Они имеют рецепторы для паратгомона, кальцитриола, эстрогенов, цитокинов, факторов роста, специализированных регуляторных беков. Поверхность кости покрыта остеоидом – слоем неминерализонанного костного матрикса. Вдоль остеоида расположены неактивные остеобласты, а с его поверхностью связанны активные остеобласты, стимулирующие формирование и дифференцировку остеокластов.

Остеоциты образуются в ходе минерализации остеобластов, когда они замуровываются костным матриксом. Они не синтезируют компонентов матрикса, но участвуют в ремоделировании кости. Между клетками имеются лакуны, содержащие множество канальцев, по которым проходят кровеносные сосуды. Таким образом, клетки сообщаются друг с другом и обмениваются метаболитами и сигналами. Остеоциты участвуют в регуляции уровня Са и фосфатов в крови, инициируют костное ремоделирование, обеспечивая, таким образом, адаптацию костной ткани к механической нагрузке.

Остеокласты – клетки, активируемые при костном ремоделировании. Их предшественники моноциты мигрируют, вместо резорбции, и превращаются в остеокласты. Дифференцировку и образование остеокластов стимулируют простагландины, регуляторные белки: цитокины, инсулиноподобный фактор роста (IGF-I), трансформирующий фактор роста (TGF-β), а так же секреторные белки остеобластов. Остеокласты с помощью специальных секреторных белков остеобластов прикрепляются к чистой зоне (где не синтезируются ферменты) мембраны клеток кости. Фермент остеокластов карбоангидраза II способствует синтезу из СО₂ и Н₂О угольной кислоты, которая далее диссоциирует на бикарбонатный анион и протоны водорода, создающие кислую среду в зоне резорбции. Из клетки в зону резорбции откачиваются протоны при помощи Н-АТФ-азы, Н/К-АТФ-азы, переносчиками CI/H, встроенных в мембрану. Поверхность остеокласта поляризуется и образует выросты, ограничивающие действие ферментов остеокластов. Происходит гидролиз белков, ГАГ, и ускоряется процесс разрушения органической основы матрикса.

Минеральный состав и строение апатитов в твердых тканях.

Основная масса Са (1200г) и Р (580 г) входит в состав гидроксиапатитов Ca₁₀(PO₄)₆ (ОН)₂. Ионы электростатически взаимодействуют и удерживаются в структуре. Прочность связи между ионами прямо пропорциональна величине заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ионами Са и остатками Н₃РО₄. Это необходимо для формирования кристаллов гидроксиапатита, задается матрицей, которая образованна коллагеном I типа, неколлагеновыми белками, ГАГ, фосфолипидами, цитратом. Отсутствие одного из компонентов приводит к снижению прочности костной ткани. В основном кристаллы имеют форму гексагональных призм. Кристалл гидроксиапатита состоит из 2000 элементарных ячеек. Одна ячейка (гидроксиапатит) имеет форму снежинки, в центре которой расположен Са, от него отходят 6 остатков фосфорной кислоты, соединенных с ионами Са.

Каждый кристалл покрыт гидратной оболочкой (1нм); между призмами пространство-62,5 нм. Гидратный слой содержит легкообмениваемый пул Са, участвующий в быстром обмене ионов между костной тканью и внеклеточной жидкостью. Медленно обмениваемый пул состоит из солей фосфата Са, которые находятся в составе кристаллов гидроксиапатитов. Мобилизация этого Са регулируется паратгармоном и кальцитонином.

Изоморфные замещения

Са/Р соотношение характеризует состав гидроксиапатитов и равен ( при Ca₁₀(PO₄)₆ (ОН)₂ ) 10/6 (1,67), возможна вариация показателя от 1,33 до 2,0. Такое колебание связанно с возможностью изоморфных замещений компонентов гидроксиапатита. Чаще происходит замещение кальция на стронций Sr²⁺, барий Ва²⁺, молибден Мо²⁺, реже магний Мg²⁺, свинец Pb²⁺. Ионы Са поверхностного слоя на короткое время могут замещается на Nа⁺ и К⁺.

При недостатке Са стронций замещает его и образуется стронциевый апатит Ca₉Sr(PO₄)₆ (ОН)₂, который повышает хрупкость костей (частые переломы).

Опасность представляет накопление в них радиоактивного стронция. Ca₁₀(PO₄)₆ (ОН)₂ + Sr²⁺ _—› Ca₉Sr (PO₄)₆ (ОН)₂ + Са²⁺

При ацидозе у больных сахарным диабетом, голодающих или стардающих нарушением кровообращения, ионы кальция замещаются Н⁺: Ca₁₀(PO₄)₆ (ОН)₂ + Н⁺ _—› Ca₉2Н + (PO₄)₆ (ОН)₂ + Са²⁺

Так как протон во много раз меньше кальция , происходит разрушение гидроксиапатита: Ca₉2Н + (PO₄)₆ (ОН)₂ + 6Н⁺_—› 9Са²⁺ + НPO₄^2- +2Н₂О

PO₄^3- замещается НPO₄^2-, СO₃^2-, АsO₃^2-, цитратом.

Фосфат-анион замещается НСO₃^- , он нарушают кристаллическую решетку апатита и делает его более аморфным. Ca₁₀(PO₄)₆ (ОН)₂ + 3НСO₃^-, _—› Ca₁₀(PO₄)₄ (СO₃)₃ (ОН)₂ + 3Н⁺ +2РО4^3-

Источником бикарбоната служит СО₂, который образуется в общем пути катаболизма (ОПК). При усилении ОПК, концентрация СО₂ в крови увеличивается, и по градиенту концентрации поступают в костную ткань.

ОН^- замещается галогенами – хлором, фтором, бромом, йодом.

Ca₁₀(PO₄)₆ (ОН)₂ + F^- _—› Ca₉Sr (PO₄)₆ F(ОН) + ОН^-

Наличие фтора в апатитах повышает плотность и устойчивость к разрушению костей.

Реакции изоморфного замещения условно разделяют на 3 стадии:

1. Длительность составляет несколько минут.. происходит обмен ионами (К,СI) между тканью межпризменного пространства и гидратной оболочкой кристаллов, или проникают в поверхностные слои кристаллов ( Nа,F).

2. Длительность составляет несколько часов. Происходит проникновение ионов через гидратную оболочку к поверхностным слоям (Са²⁺, РО₄^3-,СО₃^2-, Sr²⁺,F^-).

3. Длится несколько дней, месяцев. Перемещение ионов в глубь кристаллов (Са²⁺, РО₄^3-, Sr²⁺,F^-).

Органические вещества минерализованных тканей

К органическим компонентам относятся: белки, протеогликаны, фосфолипиды, цитат – 1% в эмали зуба и 30% в костной ткани.

Белки костной ткани

Коллаген I типа (остеоколлаген) – гетерополимер, состоящий из двух α₁-цепей и одной α₂-цепи [α₁(I)]₂ [α₂(I)]. В его состав входит больше гидроксипролина, чем гидроксилизина. В процессе гликозилирования происходит присоединение лишь галактозы. Содержит мало межцепочечных ковалентных связей. Характерно наличие десмозина (пиридинолин) и изодесмозина (дезоксипиридинолин). При резорбции костной ткани они высвобождаются в свободной форме или в составе пептидов поступают в кровь и мочу. Определение их концентрации в моче используется при диагностике остеопороза. В структуре имеется фосфорилированный остаток серина, который связывает кальций.

Неколлагеновы белки матрикса костной ткани:

Секреторные белки остеокластов	Функции
Остеопонтин Фибронектин Тромбоспондин	Обеспечивают адгезию клеток
Остеонектин Сиалопротеин кости	Кальций-связывающий белок Кальций-связывающий белок
Остеокальцин	Участвует в минерализации
Коллагеназа Щелочная фосфатаза	Протеолиз коллагена Дефосфорилирование белков
Инсулиноподобный фактор роста (IGF-I) Трансформирующий фактор роста (TGF-β) Тромбоцитарный фактор роста (PDGF)	Факторы роста
Цитокины: Интерлейкин - 1 Интерлейкин - 6	Регуляторные гликопротеины

Взаимодействие остеонектина со специфическим лигандом. К функциональным группам остеонектина относятся остатки Глу и Асп, Лиз, фосфорилированные остатки Лиз. Соединяются с углеводным компонентом с одной стороны, а с другой с кальцием и иногда ГАП.

Неколлагеновые белки участвуют в процессе остеогенеза, дентогенеза, ремоделировании костной ткани. Большинство из них относятся к гликопротеинами и гликофосфопротеинами.

Название	Строение	Клетки, синтезирующие и секретирующие белок	Функции, особенности
Остеонек- тин	Гликопротеин, содержит большое кол-во Глу и Асп, которые через Са присоединяются к фосфатным остаткам гидроксиапатитов	зрелыми остеобластами и функционально активными остеоцитами	Присоединение Са к отеонектину приводит к изменению его заряда, конформации, что увеличивает сродство его к коллагену и гидроксиапатитам. При этом формируются центры кристаллизации, и инициируется процесс минерализации костной ткани.
Остеокаль-цин	НМБ, 49 АМК остатков ( 3-5 из них γ-карбокси-Глу, или γ-Глу, Gla). Образование γ-Глу происходит во время посттрансляционной модификации белка-предшественника, который катализируется глутамилкарбоксилаза, в присутствии вит. К. После чего происходит частичный протеолиз и секреция его в межклеточное пространство. Зрелый белок содержит так же межцепочечную S-S связь и гидрокси-про.	остеобластами, остеоцитами и одонтобластами. Конц-ия его регулируется гормоном кальцитриолом. Определение белка в крови используется для определения активности остеобластов.	Через СООН группы происходит связывание Са (реже магния, стронция, бария) и через него происходит взаимодействие белка с фосфолипидами мембран остеокластов, моноцитов и стимулирует их дифференцировку При этом Са снижается в межклеточном матриксе, и меньше связывается его с остеонектином, что приводит к замедлению образования центров кристаллизации, и снижению процессов избыточной минерализации.
Gla-протеин матрикса	5 остатков γ-Глу, связывают Са и взаимодействует с полярными головками липидов мембран остеобластов.	Остеобластами	Активирует остеокласты и замедляет процессы минерализации.
Сиалопро-теин кости (СК) и остеопон-тин	гликофосфопротеин, ½ составляют углеводы (из них 15% -сиаловая кислота), 30% остатков серина находятся в фосфорилированном состоянии, содержит участки с повторами Глу, сульфатированные остатки тирозина, ГАГ цепи кератансульфата.	остеобластами одонтобластами	Содержит большой «-» заряд и притягивает ионы Са и гидроксиапатиты. Белки имеют -Арг-Глу-Асп - RGD-последовательность, которая комплементарна рецепторам интегрина (αγβ3) остеокластов. При взаимодействии происходит их активация прикрепление к чистой зоне клеток к поверхности кости (регулирует резорбцию матрикса кости и его минерализацию).
Остеопон-тин (ОП)	с более низким содержанием углеводов, чес СК В процессе синтеза, происходят просттрансляционные модификации (гликозилирование участием сиаловой кислоты, сульфатирование и фосфорилирование по остаткам серина); встречаются повторы Асп, которые могут связываться с гидроксиапатитами минерализованного матрикса.	остеобластами и одонтобластами	Активируя остеокласты, способствуют синтезу ими щелочной фосфатазы (в области щеточной каемки), которая отщепляет остатки фосфорной кислоты от остеопонтина и сиалопротеина кости, и таким образом, прекращают их взаимодействие с рецептором интегрина остеокласта и приводят к замедлению процесса резорбции кости. Кальцитриол усиливает синтез и секрецию остеопонтина.
Тромбос-пондин	Самый крупный секреторный гликопротеин, состоит из трех идентичных субъединиц, связанных между собой S-S мостиками. Находится в остеоиде, есть последовательность -Арг-Глу-Асп (RGD-последовательность).	остеобластами и др.	Каждая субъединица имеет несколько доменов, комплементарных многим белкам и компонентам матрикса (гепарансульфатсодержащие протеогликаны, фибронектин, ламинин, коллаген Iтипа, остеонектин, Са). Возможно взаимодействие с интегринами клеток костной ткани, этому способствует Са.
Факторы роста и дифференцировкиостеогенных клеток
Инсулиноподобный фактор роста(IGF-I) костной ткани	Его рецептор обладает тирозинкиназной активностью. Увеличивается его содержание при росте и развитии оганизма.	Остеобластами	стимулирует пролиферацию и дифференцировку остеобластов и остеокластов.
Трансформирующий фактор роста (TGF-β) минерализованных тканей		Остеобластами	активирует полиферацию и дифференцировку их предшественников остеобластов по аутокринному механизму, участвует в процессе репарации и ремоделировавния, стимулирует синтез остеобластами кости коллагена I типа и щелочной фосфатазы, повышает концентрацию РО43- в зоне минерализации.
Тромбоци-тарный фактор роста (PDGF)	мощный активатор и митоген клеток	Мезенхималь-ного происхож-дения	Повышает скорость матричных процессов. Его концентрация повышается при репарации переломов.
Внеклеточные ферменты костной ткани
Щелочная фосфатаза	(опт. рН-9,6) гликопротеин, связанный с клеточной мембранной остеобластов с помощью фосфотидилинозитол-гликанового якоря.	На стадии минерализации, фермент может отделяться от клетки под действием фосфолипазы С. (Фермент активирует стадию дефосфорилирования фосфорорганических соединений матрикса кости): R-О- РО42-, + Н2О —› R-ОН +НРО42-,НРО42-—›Н+ +РО43-, Локально повышается концентрация РО43- , щелочная фосфатаза способствует образованию центров кристаллизации и формирофанию гидроксиапатитов. Проявляя фосфотрансферазную активность, фермент может переносить фосфатные остатки от одного органического соединения на другое: R1 -О- РО42-, + R2-ОН—› R2 -О- РО42-, + R1-ОН, Это приводит к изменению активности фосфопротеинов, участвующих в регуляции минерализации. Фермент может поступать в кровь. Там выделяют три ее изоформы фермента: печеночная, костная (50%), почечная.
Кислые фосфатазы	группа лизосомных ферментов, катализирующих реакцию дефосфорилирование белков в кислой среде (рН-3,2). Существуют 5 изоформ фермента (кости, тромбоцитов, поджелудочной железы, селезенки), обладают субстратной специфичностью.	Стимулирует секрецию фермента присоединение остеобластов к поверхности кости с помощью остеопонтина и сиалопротеина кости. Он способствует дефосфорилированию и инактивации этих белков. Способствует замедлению поцесса резорбции. При заболеваниях, сопровождающихся увеличением скорости костного ремоделирования, наблюдается увеличение кислой фосфатазы.
Пирофос-фатаза	Фермент Бигликан также синтезируется и остеоцитами.	секретируется отсеобластами в зону минерализации.	катализирует гидролиз пирофосфата: Н4Р2О7+Н2О —›2Н3РО4—›НРО42- + Н+ —› Н+ + РО43- Продукты реакции - ионы РО43- , участвуют в образовании гидроксиапатитов. При снижении активности этого фермента наблюдается замедление процесса минерализации.
Протеогли-каны	Составляют 10% фракции неколлагеновых белков. ГАГ представлены: хондроитином, кератаном, дерматаном.	«=» заряженные ГАГ притягивают Са, и активно участвуют в процессе минерализации кости. При разрушении ГАГ происходит освобождение Са и замещение ГАГ малыми протеогликанами – декорином и бигликаном, которые включаются в минерализованный матирикс. Эти протеогликаны синтезируются в остеобластах, их коровые белки кодируются разными генами. Декорин взаимодействуя с молекулами коллагена, регулирует размер и расположение фибрилл.

-NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO… -NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO-

R₁ CH₂ R₂ R₃ CH₂ R₄

CH₂ CH

COO^- глутаминкарбоксилаза ^-OOC COO^-

Глу СО₂ γ-Глу

-NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO…-NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH-CO-

R₁ CH₂ R₂ R₃ CH₂ R₄

CH CH

^-OOC COO^- Са ^-OOC COO^-

Са²⁺

Посттрансляционная модификация остатков глу остеокальцина

СОО

Са – ООС СОО

Са – ООС

Са – ООС

Са – ООС

Мембрана остеокластов остеокальцин

Взаимодействие остеокальцина с фосфолипидами мембран остеокластов

Активирующее действие Gla-протеина на остеокласты:

Gla-протеин+ Са→ Gla-протеин-Са+остеокласт неакт.→-протеин-Са+остеокласт акт.→

→секреция коллагеназы→гидролиз коллагена (разрушение матрицы) →замедление минерализации

Действие остепонтина:

Остеопонтин+рецепторам интегрина (αγβ3)остеокласта неакт.→Остеопонтин+Са→

→ Остеопонтин-Са-остеокласт акт. →секреция фермента –кислая фосфатаза+

ОП или СК связан с осткоклсатом→ ОП или СК не связан с осткоклсатом.

Действие фактора роста на клетку

1. 2)

Р Р G-белок

Специфический белок

Р ецептор-

Т ирозинкиназная АТФ АДФ

п ротеинкиназа

5)

Протеинкиназа Протеинкиназа акт.

Активация транскрипции

Органические небелковые соединения костного матрикса

Липиды – глицерофосфолипидами, сфинголипидами, холестерин клеточной мембраны. Секретоные кислые глицерофосфолипиды: фосфатидилсерин и фосфатидилинозитолфосфат участвуют в минерализации (связывают ионы Са). Синтез липидов происходит в остеобластах. Цитрат образуется из ОАА и ацетил-КоА под действие цитратсинтетазы в митохондриях остеобластах. Пассивным транспортом поступает в цитозоль, во внеклеточное пространстве, где принимает участие в обмене кальция.

Длительное воздействие паратгормона на остеобласты приводит к увеличению концентрации цитрата в межклеточном пространстве кости на 25-30%. Увеличивается концентрация нерастворимого цитрата кальции, что приводит к разрушению солей кости и увеличению концентрации кальция в крови.

Костная ткань, благодаря гидроксиапатитам, обладает уникальной способностью абсорбировать различные молекулы крови (иммуноглобулины, альбумины, антитирпсин и т.д.). Они составляют треть общего количества неколлагеновых белков минерализованного матрикса.

Образование цитрата:

Ацетил-КоА + ОАА+ Н₂О→(цитратсинтетаза) →Цитрат +НS-КоА

При рН<7часть карбоксильных групп протонируется и теряет заряд и с Са образует растворимый цитрат кальция;

При рН>7две молекулы цитрата, через карбоксильные группы присоединяет 3Са и образует нерастворимый цитрат кальция.

Ремоделирование костной ткани

Каждые 10 лет костная ткань заменяется новой. У детей образование новой кости происходит быстрее, чем резорбция, ее плотность увеличивается, достигая максимума к 18 годам. Далее наступает равновесие между этими процессами. Ежегодно происходит обновление и ремоделирование 5-10% скелета. Процесс обновления (ремоделирование) протекает в два этапа: быстрой резорбции (2-3 нед) и медленного образования новой кости (2-3 мес.). В цикле ремоделирования кости различают активацию, резорбцию, реверсию, костеобразование (минерализация) и покой. Остеобласты управляют перестройкой кисти. В период разрушения высвобождаются различные факторы роста, стимулирующие активность остеобластов, которые стимулируют образование компонентов новой ткани.

Активация

На остеоциты и преостеобласты в месте разрушения начинают действовать факторы роста. Активированные остеобласты вырабатывают сигнальный белок – фактор стимулирующий образование колоний моноцитов. Происходит миграция частично дифференцированных преостеокластов. Другой сигнальный белок – RANKL (receptor activator of nuclear factor KB ligand) играет ключевую роль в регуляции ремоделирования костной ткани, он синтезируется остеобластами и, присоединяется к специфическим мембранным рецепторам преостеокластов, стимулирует образование крупных многоядерных остеокластов, способных резорбировать кость. Таким образом, остеобласты регулируют образование активных колоний остеокластов. Остеобласты секретируют нейтральную коллагеназу, которая гидролизует коллаген остеоида. Неколлагеновые белки состеобластов – остеокальцин, сиалопротеин, Ola-протеин – участвуют в прикреплении колоний остеокластов к поверхности кости и их активации. Остеобласты синтезируют и секретируют во внеклеточное пространство остеокласт – ингибирующий фактор остеопротегерин. Он является структурным аналогом рецептора _RANKL мембраны остеокласта. Остеопротегерин, связывая RANKL, снижает его активирующее действие на преостеокласты.

Резорбция

Активированные остеокласты являются фаогоцитами для кости. Они с высокой скоростью синтезируют лизосомальную коллагеназу, которая способна гидролизовать трехспиральную молекулу коллагена. Н⁺ АТФ-аза, Н⁺/К⁺ АТФ-аза и переносчиками Cl/Нучастка мембраны остеокласта, обращенного к резорбируемой поверхности, создают оптимальное значение рН (3,5-4,0), необходимое для проявления ферментативной активности коллагеназы и др. Источником протонов водорода является угольная кислота, цитрат,продукция которого в остеокластах возрастает в этот период. Продукты гидролиза путем эндоцитоза поступают в остеокласт со стороны щеточной каемки и высвобождаются из него со стороны базальной мембраны, которая контактирует с кровеносным сосудом.

Кислая среда в месте резорбции способствует вымыванию кальция из апатитов. Неколлагеновые белки матрикса связывают кальций, высвободившийся с легкообменивающегося слоя апатитов, и препятствуют его восстановлению. Препятствует восстановлению апатитов так же цитрат, который образуется и секретируется активированными остеобластами. Он связывается с кальцием и образует растворимые соли кальция, кальция с фосфатом и карбонатом, последние поступают в кровь.

Реверсия

Происходит высвобождение локальных ростовых факторов, которые связываясь с рецепторами остеобластов - тирозиновыми протеинкиназами,которые активируют каскад реакций фосфорилирования белков, ферментов, участвующих в синтезе этих белков и небелковых компонентов.

Активные остеокласты, начинают секретировать кислую фосфатазу, которая дефосфорилирует остеопонтин и сиалопротеин кости, и таким образом, отсоединяют клетку от кости и снижают процесс резорбции. Наступает временное равновесие. Остеокласты после 2 нед резорбции разрушаются путем апоптоза. При недостатке эстрогенов этот процесс может задерживаться.

Костеобразование

Усиливается оксигенация костной ткани и процесс аэробного гликолиза, общий путь катаболизма, окислительное фосфорилирование АДФ. Увеличивается концентрация АТФ в остеобластах, необходимого для синтеза коллагена, неколлагеновых беклов,протеогликанов, кислых глицерофосфолипидов, специфических ферментов.

Процесс костеобразования тормозится пирофосфатом. В остеобластах образуются мембранные тельца, везикулы (зона нуклеации), в которых формируются центры кристаллизации. Са-АТФ-азы закачивают в мембранные везикулы ионы Са на стадиях их формирования. В них Са связан с отрицательно заряженными глицерофосфолипидами (фосфатидилсерином и фосфатидилинозитолбисфосфатом). Высокую концентрацию РО₄³⁺ в везикулах поддерживают АТФ и АМФ-гидролазы, щелочная фосфатаза, которая дефосфорилирует фосфопротеины.

АТФ гидролаза АТФ + Н₂О —›Н₃РО₄ + АТФ

АМФ гидполаза АМФ + Н₂О —›Аденозин + Н₃РО₄

Щелочная фосфатаза Белок – О - РО₃^2- + Н₂О —› Белок-ОН + Н₃РО₄

Н₃РО₄ —› 3Н + РО₄^3-

В везикулах находится перенасыщенный раствор фосфата кальция. Выделяют два этапа протекающие в везикулах: а) нуклеация (образование плотного осадка); б) рост микрокристаллов гидроксиапатитов. Неколлагеновые бекли, коллаген, протеогликаны, оеспечивают рост кристаллов.

Остеобласты продолжают заполнять резорбированную полость органическими компонентами внеклеточного матрикса (хондроитинсульфатсодержащие протеогликаны, в комплексе с кальцием, гликопротеины, остеокальцин, и другие). Происходит синтез коллагена I типа, частичный протеолиз цепей протеогликанов и повышение концентрации кальция в зоне минерализации. Образование микрокристаллов в везикулах способствует разрыву их мембран и выходу содержимого во внеклеточный матрикс.

Пирофосфатаза разрушает пирофосфат и повышает концентрацию РО₄^3- Ионы кальция с РО₄^3- участвуют в формировании внеклеточных центров кристаллизации.

Фосфорилирование белков по остаткам сер, тре, лиз катализируют протеинкиназы.