হাড়ের ম্যাট্রিক্স এবং হাড়ের খনিজ পদার্থ

কঙ্কালের মধ্যে দুই ধরণের হাড় থাকে - চ্যাপ্টা হাড়, যেমন, মাথার খুলি, এবং লম্বা হাড়, যেমন, উরুর হাড়। লম্বা হাড়ের প্রধান শারীরবৃত্তীয় বৈশিষ্ট্যগুলি চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে। শরীরের হাড়ের টিস্যু তৈরির অন্যান্য অংশের সাথে হাড়ের ম্যাট্রিক্স এবং হাড়ের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যে এর ভূমিকা (শক্তি, অনমনীয়তা, স্থিতিস্থাপকতা এবং কিছুটা নমনীয়তা)। এই মডিউলে, আমরা হাড়ের ম্যাট্রিক্স গঠন (জৈব এবং অজৈব উভয় উপাদান) এবং এর কার্যকারিতাও দেখব।

হাড়ের ম্যাট্রিক্স

হাড়ের ম্যাট্রিক্স হল একটি যৌগিক উপাদান যা একটি সংকোচন-প্রতিরোধী খনিজ পর্যায় এবং কোলাজেন তন্তুর একটি টান-প্রতিরোধী নেটওয়ার্ক থেকে তার শক্তি অর্জন করে।

হাড়ের খনিজ পর্যায় - ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সিয়াপ্যাটাইট, Ca10(PO4)6(OH)2 - ক্ষুদ্র মাইক্রোক্রিস্টালাইটের মোজাইকে বিভক্ত, যার ফলে আয়ন বিনিময়ের জন্য একটি বৃহৎ পৃষ্ঠভূমি তৈরি হয় এবং ফাটলের বিস্তার সীমিত হয়।

হাড়ের ম্যাট্রিক্সে অস্টিওক্যালসিন, অস্টিওনেকটিন এবং অস্টিওপন্টিনের মতো বেশ কয়েকটি বিশেষায়িত নন-কোলাজেনাস প্রোটিনও রয়েছে।

মূলত, হাড়ের ম্যাট্রিক্স হল একটি গতিশীল, জীবন্ত টিস্যু যা হাড়ের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং শরীরে এর ভূমিকার ভিত্তি প্রদান করে।

হাড়ের ম্যাট্রিক্স কি

হাড়ের ম্যাট্রিক্স হল হাড়ের টিস্যুর অ-কোষীয়, কাঠামোগত উপাদান, যা নমনীয়তা এবং শক্তি উভয়ই প্রদান করে। এটি জৈব এবং অজৈব উপাদানের সমন্বয়ে গঠিত একটি যৌগিক উপাদান। জৈব উপাদানটি মূলত কোলাজেন তন্তু, যখন অজৈব উপাদানটি মূলত ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সিয়াপাটাইটের মতো খনিজ লবণ।

কোলাজেন তন্তু হাড়ের টিস্যুগুলিকে তাদের নমনীয়তা এবং প্রসার্য শক্তি দেয়। ক্যালসিয়াম এবং ফসফেটের মতো হাড়ের ম্যাট্রিক্সকে গর্ভধারণকারী খনিজ পদার্থগুলি হাড়কে শক্ত এবং অনমনীয় করতে সাহায্য করে। এখানে আরও বিস্তারিত বিভাজন দেওয়া হল:

• জৈব উপাদান:
  1. কোলাজেন: টাইপ I কোলাজেন হল হাড়ের ম্যাট্রিক্সের সবচেয়ে প্রচুর প্রোটিন, যা জৈব উপাদানের প্রায় ৯০% তৈরি করে। এটি প্রসার্য শক্তি প্রদান করে, টানা শক্তি প্রতিরোধ করে। এগুলি দুই ধরণের: ফাইব্রিলার এবং নন-ফাইব্রিলার।
     • ফাইব্রিলার টাইপ: ফাইব্রিলার কোলাজেনের উদাহরণ হল টাইপ I কোলাজেন, টাইপ III কোলাজেন এবং টাইপ V কোলাজেন। কোলাজেনের প্রাথমিক ধরণ হল টাইপ I কোলাজেন। টাইপ I কোলাজেন একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান কারণ এটি বিভিন্ন ভূমিকা পালন করে:
       • ✓ টাইপ I কোলাজেন প্রসার্য শক্তি প্রদান করে যা হাড়কে প্রসারিত এবং বাঁকানো প্রতিরোধ করতে এবং শরীরের ওজনকে সমর্থন করতে দেয়।
       • ✓ টাইপ I কোলাজেন হাড়কে এক ডিগ্রি নমনীয়তা দেয়, বিশেষ করে ভাঙা ছাড়াই শক্তি সহ্য করতে।
       • ✓ টাইপ I কোলাজেন হাড়ের খনিজকরণের সময় খনিজ স্ফটিক জমা করার জন্য একটি ভারা প্রদান করে, বিশেষ করে হাড় গঠন, হাড়ের পুনর্গঠন এবং হাড়ের পুনর্জন্ম বা মেরামতের সময়।
       • ✓ টাইপ I কোলাজেন ম্যাট্রিক্সের কোষগুলির সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, যা হাড়ের হোমিওস্ট্যাসিসে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
     • নন-ফাইব্রিলার কোলাজেন: ফাইব্রিলার প্রকার ছাড়াও, নন-ফাইব্রিলার কোলাজেনও উপস্থিত থাকে যদিও ফাইব্রিলার ধরণের তুলনায় তুলনামূলকভাবে কম পরিমাণে। হাড়ের ম্যাট্রিক্সে নন-ফাইব্রিলার কোলাজেনের উদাহরণ হল টাইপ IV এবং টাইপ XIII। যদিও এগুলি তন্তু হিসেবে পাওয়া যায় না, তবুও এগুলি গুরুত্বপূর্ণ। এগুলি হাড়ের টিস্যুর অখণ্ডতা এবং কার্যকারিতার সামগ্রিক রক্ষণাবেক্ষণে অবদান রাখে। বিশেষ করে, টাইপ IV কোলাজেন, যা হাড়ের বেসমেন্ট মেমব্রেনের (বিশেষায়িত বহির্কোষীয় ম্যাট্রিক্স) একটি প্রধান উপাদান যা হাড়ের আস্তরণের কোষ গঠন করে যা হাড়ের পৃষ্ঠকে আবৃত করে। টাইপ XIII কোলাজেন হাড়ের ম্যাট্রিক্সে উপস্থিত থাকে এবং কোষের আনুগত্য এবং কোষ সংকেত প্রক্রিয়ায় জড়িত।
  2. ভিত্তি পদার্থ: শরীরের অন্যান্য অংশের অন্যান্য স্থল পদার্থের মতো, এই ননফাইব্রিলার অ্যামোরফাস উপাদানটি স্থান পূরণ করে। হাড়ের ম্যাট্রিক্সে, এটি কোলাজেন তন্তু এবং হাইড্রোক্সিয়াপ্যাটাইট স্ফটিকের মধ্যে স্থান পূরণ করে। স্থল পদার্থটিতে গ্লাইকোপ্রোটিন, প্রোটিওগ্লাইক্যান এবং গ্লাইকোসামিনোগ্লাইক্যান থাকে। এটি হাড়ের টিস্যুর কাঠামোগত অখণ্ডতা বজায় রাখতে সাহায্য করে।
  3. অ-কোলাজেনাস প্রোটিন: এর মধ্যে রয়েছে অস্টিওক্যালসিন, অস্টিওনেকটিন এবং অস্টিওপন্টিনের মতো বিভিন্ন প্রোটিন, যা হাড় গঠন, খনিজকরণ এবং কোষ সংকেতে ভূমিকা পালন করে।
     • অস্টিওক্যালসিন, যা হাড়ের গ্লা প্রোটিন নামেও পরিচিত, একটি ভিটামিন কে-নির্ভর হাড়ের ম্যাট্রিক্স প্রোটিন। অস্টিওক্যালসিনের কার্যকারিতা: হাড়ের খনিজকরণ এবং ক্যালসিয়াম আয়ন বন্ধন
     • অস্টিওপন্টিন হল একটি ফসফোপ্রোটিন যা হাড়ের পুনর্গঠন বা হাড়ের পুনর্নবীকরণের সময় কোষ এবং হাড়ের ম্যাট্রিক্সের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া নিয়ন্ত্রণে জড়িত।
     • হাড়ের সিয়ালোপ্রোটিন হল আরেকটি ফসফোপ্রোটিন যা কোষের আনুগত্য, সংকেত এবং হাড়ের খনিজকরণে জড়িত।
     • ম্যাট্রিক্স গ্লা প্রোটিন হল একটি ভিটামিন কে-নির্ভর প্রোটিন যা নরম টিস্যুর ক্যালসিফিকেশনকে বাধা দেয়।
     • প্রোটিওগ্লাইক্যান হল প্রোটিন এবং গ্লাইকোসামিনোগ্লাইক্যান দ্বারা গঠিত জৈব অণু। হাড়ের ম্যাট্রিক্সে, তারা হাড়ের খনিজকরণ নিয়ন্ত্রণ এবং বহির্কোষীয় ম্যাট্রিক্সের গঠন বজায় রাখার সাথে জড়িত।
     • গ্লাইকোপ্রোটিন হল কার্বোহাইড্রেট শৃঙ্খলযুক্ত প্রোটিন। তাদের আঠালো বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং কোষ-ম্যাট্রিক্স মিথস্ক্রিয়ায় ভূমিকা পালন করে।
     • বৃদ্ধির কারণগুলি, যেমন রূপান্তরকারী বৃদ্ধির কারণ-বিটা (TGF-β), ফাইব্রোব্লাস্ট বৃদ্ধির কারণ (FGFs), এবং হাড়ের মরফোজেনেটিক প্রোটিন (BMPs), হাড়ের কোষের কার্যকলাপ নিয়ন্ত্রণে ভূমিকা পালন করে, যার মধ্যে রয়েছে কোষের বিস্তার, কোষের পার্থক্য, কোষের স্থানান্তর এবং নতুন হাড় গঠন।
• অজৈব উপাদান: হাড়ের ম্যাট্রিক্সের অজৈব উপাদানগুলি মূলত খনিজযুক্ত হাইড্রোক্স্যাপাটাইট এবং অল্প পরিমাণে অন্যান্য অজৈব খনিজ এবং আয়ন। হাড়ের ম্যাট্রিক্সের কিছু অজৈব উপাদান নিম্নরূপ:
  • হাইড্রোক্সিয়াপাটাইট:
  • এটি হাড়ের প্রাথমিক খনিজ, ক্যালসিয়াম এবং ফসফেটের একটি স্ফটিক জটিল (Ca10(PO4)6(OH)2)। এটি সংকোচন শক্তি প্রদান করে, চাপা শক্তি প্রতিরোধ করে। হাইড্রোক্স্যাপাটাইট [রাসায়নিক সূত্র: Ca10(PO4)6(OH)2] হল একটি ক্যালসিয়াম ফসফেট জৈব খনিজ পদার্থ। এটি স্ফটিক আকারে থাকে এবং হাড়ের ম্যাট্রিক্সের প্রধান উপাদান হিসেবে দেখা যায় (অন্যান্য হাড়ের ম্যাট্রিক্স উপাদানের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি, যার মধ্যে টাইপ I কোলাজেনও রয়েছে, যা হাড়ের শুষ্ক ওজনের প্রায় 35% অবদান রাখে)।
  • ট্রেস উপাদান:
  • হাড়ের ম্যাট্রিক্সে ম্যাগনেসিয়াম, ফ্লোরাইড এবং সোডিয়ামের মতো অন্যান্য খনিজ পদার্থেরও ট্রেস পরিমাণ থাকে। অন্যান্য খনিজ পদার্থ: এর মধ্যে কিছু নিম্নরূপ ...
    • ক্যালসিয়াম (Ca2+) আয়ন হাইড্রোক্স্যাপাটাইট স্ফটিকের একটি অপরিহার্য উপাদান এবং হাড়ের খনিজকরণের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
    • ফসফেট (PO43-) আয়নগুলি হাইড্রোক্স্যাপাটাইট হাড়ের ম্যাট্রিক্সেরও অংশ এবং হাড়ের খনিজকরণের জন্য প্রয়োজনীয়।
    • ম্যাগনেসিয়াম (Mg2+) আয়নগুলি হাড়ের খনিজকরণ এবং ক্যালসিয়ামের মাত্রা নিয়ন্ত্রণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
    • সোডিয়াম (Na+) আয়নগুলি শরীরের ইলেক্ট্রোলাইট ভারসাম্য বজায় রাখতে জড়িত।
    • পটাসিয়াম (K+) আয়নগুলি হাড়ের অ্যাসিড-বেস ভারসাম্য বজায় রাখতে সহায়তা করে।

হাড়ের ম্যাট্রিক্স এর কাজ:

হাড়ের ম্যাট্রিক্স হল হাড় তৈরির জন্য অস্থি টিস্যুর একটি অপরিহার্য উপাদান। প্রকৃতপক্ষে, এটি হাড়কে তরুণাস্থি থেকে আলাদা করার বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে একটি।

যদিও উভয় টিস্যুই সংযোগকারী টিস্যু, একটি অস্থি টিস্যু ম্যাট্রিক্স বেশিরভাগই টাইপ I কোলাজেন এবং হাইড্রোক্সিয়াপ্যাটাইট স্ফটিক দিয়ে গঠিত।

বিপরীতে, তরুণাস্থির একটি ভিন্ন বহির্কোষীয় ম্যাট্রিক্স গঠন রয়েছে। তরুণাস্থি ম্যাট্রিক্সে মূলত টাইপ II কোলাজেন এবং প্রোটিওগ্লাইক্যান থাকে যা তরুণাস্থিকে বেশ নমনীয় করে তোলে এবং হাড়ের মতো শক্ত বা অনমনীয় করে না।

অতএব, হাড়ের ম্যাট্রিক্স হাড়ের খনিজকরণের মূল চাবিকাঠি, যা কঙ্কাল ব্যবস্থার মৌলিক উপাদানের একটি অপরিহার্য বৈশিষ্ট্য।

কাঠামোগত সহায়তা: হাড়ের ম্যাট্রিক্স সমগ্র হাড়ের জন্য কাঠামো প্রদান করে, এটিকে আকৃতি এবং সমর্থন প্রদান করে।

যান্ত্রিক শক্তি: এটি কোলাজেনের নমনীয়তাকে হাইড্রোক্সিয়াপাটাইটের দৃঢ়তার সাথে একত্রিত করে এমন একটি উপাদান তৈরি করে যা প্রসার্য এবং সংকোচনশীল উভয় শক্তিই সহ্য করতে পারে।

খনিজ সঞ্চয়: হাড়ের ম্যাট্রিক্স ক্যালসিয়াম এবং ফসফেটের জন্য একটি আধার হিসেবে কাজ করে, যা প্রয়োজনে রক্তপ্রবাহে নির্গত হতে পারে।

কোষীয় মিথস্ক্রিয়া: হাড়ের কোষ (অস্টিওব্লাস্ট, অস্টিওসাইট এবং অস্টিওক্লাস্ট) ম্যাট্রিক্সের মধ্যে এমবেড করা হয় এবং হাড়ের বৃদ্ধি, পুনর্নির্মাণ এবং মেরামত নিয়ন্ত্রণ করার জন্য এর সাথে যোগাযোগ করে।

দৃশ্যমান স্থাপত্য

দুই ধরণের অভ্যন্তরীণ হাড়ের স্থাপত্য খালি চোখে দেখা যায়। কর্টিকাল হাড়, দুটি রূপের মধ্যে শক্তিশালী কিন্তু ভারী, সমস্ত হাড়ের বাইরের প্রাচীর নিয়ে গঠিত এবং একটি প্রধানত যান্ত্রিক কার্য সম্পাদন করে (সন্নিবেশ দেখুন, চিত্র 1)। এটি হাড়ের ভার বহনকারী অক্ষ বরাবর সাজানো ম্যাট্রিক্স (অস্টিয়ন) এর সমান্তরাল সিলিন্ডার নিয়ে গঠিত।

প্রতিটি অস্টিয়নের মধ্যে ম্যাট্রিক্স ঘনকেন্দ্রিক স্তরে জমা হয়, প্রতিটি 2-3 μm পুরু, একটি প্রধান ফাইবার দিক সহ (বহুস্তরযুক্ত প্লাইউডের মতো)। প্রতিটি অস্টিয়নের কেন্দ্রীয় খালে হাড়ের কোষ, রক্তনালী এবং স্নায়ু থাকে।

দ্বিতীয় স্থাপত্য রূপ, ট্র্যাবেকুলার হাড়, দীর্ঘ হাড়ের প্রান্তে এবং কশেরুকার মাঝখানে পাওয়া যায়। এতে হাড়ের স্ট্রটগুলির একটি জালিকা রয়েছে, প্রতিটি 100-500 μm পুরু। কর্টিকাল হাড়ের চেয়ে দুর্বল হলেও, এটি আরও কোষীয় এবং তাই বিপাকীয়ভাবে আরও সক্রিয়।

ম্যাট্রিক্স আণবিক গঠন

হাড়ের ম্যাট্রিক্সে প্রায় ৬৫% অজৈব খনিজ, মূলত হাইড্রোক্সিয়াপ্যাটাইট এবং ৩৫% জৈব পদার্থ এবং জল থাকে।

সমস্ত সংযোগকারী টিস্যু ম্যাট্রিক্সের মতো, হাড়ের ধরণের উপর নির্ভর করে ২৫% জলের একটি উচ্চ অনুপাত থাকে। অবশিষ্ট ম্যাট্রিক্স মূলত টাইপ I কোলাজেন এবং প্রোটিওগ্লাইক্যান এবং গ্লাইকোপ্রোটিন সহ কিছু ক্ষুদ্র কোলাজেন এবং নন-কোলাজেনাস প্রোটিনের সাথে থাকে।

কিছু বৃদ্ধির কারণ যেমন ট্রান্সফর্মিং গ্রোথ ফ্যাক্টর (TGF)-β এবং হাড়ের মরফোজেনেটিক প্রোটিনও হাড়ের ম্যাট্রিক্সের মধ্যে প্রচুর পরিমাণে উপস্থিত থাকে; এই পেপটাইডগুলি মাইটোজেনেসিস এবং হাড় গঠনকারী কোষগুলির পার্থক্যের জন্য জৈবিক সংকেত অণু হিসাবে কাজ করে।

এগুলি ম্যাট্রিক্সের অস্টিওক্লাস্টিক রিসোর্পশনের মাধ্যমে মুক্তি পায় এবং অস্টিওব্লাস্টগুলিতে অটোক্রাইন এবং প্যারাক্রাইন পদ্ধতিতে কাজ করতে পারে।

হাড়ের ম্যাট্রিক্স উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে অস্টিওনেকটিন, হাড়ের সায়ালোপ্রোটিন, অস্টিওপন্টিন এবং অস্টিওক্যালসিন, একটি প্রোটিন যা রক্ত পরীক্ষায় কোলাজেন প্রোপেপটাইডের সাথে ব্যবহার করা যেতে পারে যা ঘোড়ার বৃদ্ধি, বিকাশ এবং প্রশিক্ষণের সময় হাড়ের কোষের কার্যকলাপ পর্যবেক্ষণ করার জন্য একটি অ-আক্রমণাত্মক পদ্ধতি হিসাবে তদন্ত করা হয়েছে।

বস্তুগত বৈশিষ্ট্য

হাড়ের ম্যাট্রিক্সের বস্তুগত বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তিত হয় এবং মূলত খনিজকরণের মাত্রার সাথে সম্পর্কিত, বিশেষ করে স্থিতিস্থাপকতার মডুলাসের ক্ষেত্রে। টাইমপ্যানিক বুলার মতো হাড়, যার খনিজ আয়তনের ভগ্নাংশ এবং ঘনত্ব খুব বেশি, শব্দ পরিবাহনের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত একটি উচ্চ মডুলাস থাকে, যেখানে হরিণের শিংগুলিতে খনিজ উপাদান কম এবং মডুলাস কম থাকে, যা আবার লড়াইয়ে এর ভূমিকায় ফ্র্যাকচার এড়াতে উপযুক্ত।

হাড়ের ম্যাট্রিক্স এবং হাড়ের খনিজ পদার্থ

হাড়ের ম্যাট্রিক্সে টাইপ I কোলাজেনের তন্তু থাকে যা বিভিন্ন স্তরে বিভক্ত থাকে, যার একটি অংশ স্তন্যপায়ী প্রাণীর কঙ্কালের মধ্যে বিশৃঙ্খল হতে পারে কিন্তু তবুও ম্যাট্রিক্সের শক্তি বৃদ্ধি করে। ম্যাট্রিক্সে বেশ কয়েকটি অতিরিক্ত প্রোটিন রয়েছে, যার মধ্যে অন্যান্য কোলাজেন প্রকার রয়েছে যা ম্যাট্রিক্সের মধ্যে নন-কোলাজেন প্রোটিনের সাথে টাইপ I কোলাজেনের মিথস্ক্রিয়ায় গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে।

নন-কোলাজেন প্রোটিন, যেমন অস্টিওক্যালসিন এবং বেশ কয়েকটি প্রোটিওগ্লাইক্যান, হাড়ের মোট প্রোটিনের প্রায় 10% প্রতিনিধিত্ব করে এবং তন্তু গঠনের নির্দেশ দিতে পারে, হাড়কে খনিজ পদার্থে পরিণত করতে পারে, হাড়ের কোষগুলিকে এর ম্যাট্রিক্সের সাথে সংযুক্তি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে এবং হাড় গঠন এবং পুনর্শোষণকারী কোষের কার্যকারিতায় ভূমিকা পালন করতে পারে।

ম্যাট্রিক্সের প্রোটিন গঠন ভিন্ন হতে পারে, বিশেষ করে বোনা এবং ল্যামেলার হাড়ের মধ্যে। এই প্রোটিনগুলি বৃহৎ কোষ-সংযুক্ত প্রোটিন (যেমন, থ্রম্বোস্পন্ডিন, ফাইব্রোনেক্টিন) থেকে শুরু করে, যার আণবিক ভর 400kDa-এর বেশি, ছোট, ভিটামিন K-নির্ভর γ-কার্বক্সিলেটেড প্রোটিন (যেমন, ম্যাট্রিক্স Gla প্রোটিন এবং অস্টিওক্যালসিন), যা 6-kDa ক্যালসিয়াম-বাঁধাই প্রোটিন। অস্টিওক্যালসিন অসম্পূর্ণ বা সম্পূর্ণরূপে কার্বক্সিলেটেড হতে পারে যা অণুর মধ্যে গ্লুটামিক অ্যাসিড সাইটের সংখ্যার উপর নির্ভর করে যা ভিটামিন K-নির্ভর এনজাইম দ্বারা γ-কার্বক্সিলেটেড গ্লুটামিক অ্যাসিডে পরিবর্তিত হয়;

অসম্পূর্ণ γ-কার্বক্সিলেশন ওয়ারফারিনের মতো ইনহিবিটরগুলির ক্রিয়া বা ডিকার্বক্সিলেশন প্রক্রিয়াগুলির ক্রিয়াকে প্রতিনিধিত্ব করতে পারে। হাড়ের পুনঃশোষণের সময় কঙ্কালের ম্যাট্রিক্স থেকে আন্ডারকার্বক্সিলেটেড অস্টিওক্যালসিন (GLU13-OCN) নির্গত হয়।

কিছু নন-কোলাজেন প্রোটিন (যেমন, বিগলাইক্যান, ডেকোরিন, হাড়ের সায়ালোপ্রোটিন, অস্টিওপন্টিন, অস্টিওঅ্যাডেরিন) অত্যন্ত অ্যাসিডিক এবং হেমাটোপয়েটিক নিশের সংকেত এবং ম্যাট্রিক্স উভয় ক্ষেত্রেই গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

কোষ-সংযুক্তি ক্রম ছাড়াও, এই প্রোটিনগুলিতে বিভিন্ন পরিমাণে কার্বোহাইড্রেট থাকে এবং এগুলিকে গ্লাইকোপ্রোটিন বা প্রোটিওগ্লাইক্যান বলা হয়। হাড়ের নন-কোলাজেন প্রোটিনগুলি প্রায়শই উচ্চ ফসফরিলেটেড থাকে, যা তাদের ক্যালসিয়ামকে আবদ্ধ করতে সক্ষম করে এবং এইভাবে খনিজকরণ নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।

পরীক্ষামূলক মাউস মডেলগুলিতে জেনেটিক ম্যানিপুলেশনগুলি নন-কোলাজেনাস প্রোটিনের কার্যকারিতা সম্পর্কে গুরুত্বপূর্ণ তথ্য সরবরাহ করেছে।

উদাহরণস্বরূপ, কিছু গবেষণায় অস্টিওনেকটিন জিনের শূন্য পরিবর্তন অস্টিওপেনিয়ার দিকে পরিচালিত করে, যা ইঙ্গিত করে যে এই ম্যাট্রিক্স প্রোটিনটি একটি স্বাভাবিক হাড়ের গঠন রক্ষণাবেক্ষণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে।24 অন্যদিকে, অস্টিওক্যালসিন জিন অপসারণের ফলে হাড়ের ভর বৃদ্ধি পায়।

অস্টিওক্যালসিন শূন্য ইঁদুরেরও একটি আকর্ষণীয় দেহ গঠন এবং ইনসুলিন সংবেদনশীলতা ফেনোটাইপ রয়েছে। মূলত কার্সেন্টি পরীক্ষাগার থেকে প্রাপ্ত কিন্তু এখন অন্যান্য গোষ্ঠী দ্বারা যাচাই করা গবেষণায় দেখা গেছে যে GLU13-OCN কঙ্কালের ম্যাট্রিক্স থেকে মুক্তি পায় এবং বিটা কোষ এবং অ্যাডিপোসাইটগুলির পৃষ্ঠে একটি G প্রোটিন-সংযুক্ত রিসেপ্টরের সাথে আবদ্ধ হতে পারে।

এর ফলে অ্যাডিপোসাইটগুলিতে ইনসুলিন উৎপাদন বৃদ্ধি পায় এবং বৃহত্তর গ্লুকোজ পরিবহন হয়। অধিকন্তু, ইনসুলিন নিজেই ম্যাট্রিক্স GLU13-OCN নিঃসরণকে উদ্দীপিত করতে পারে। এই কার্যকলাপের জন্য অস্টিওক্লাস্টের সহ-অংশগ্রহণ প্রয়োজন, ইনসুলিন সংবেদনশীলতা নিয়ন্ত্রণে হাড়ের পুনর্নির্মাণকে একীভূত করে।

অস্টিওব্লাস্টে ইনসুলিন সংকেত ফর্কহেড বক্স প্রোটিন O1 (FOXO1) এর মাধ্যমে অস্টিওপ্রোটেজারিন (OPG) কে হ্রাস করে, যার ফলে অস্টিওক্লাস্টোজেনেসিস বৃদ্ধি পায় এবং শেষ পর্যন্ত হাড়ের পুনঃশোষণ বৃদ্ধি পায়। ফলস্বরূপ বর্ধিত অস্টিওক্লাস্টিক কার্যকলাপ γ-কার্বক্সিগ্লুটামেট অবশিষ্টাংশের অ্যাসিড-মধ্যস্থতাযুক্ত ডিকারবক্সিলেশনের জন্য প্রয়োজনীয় পরিস্থিতি তৈরি করে।

এটি ছিল কঙ্কালের অন্তঃস্রাবী প্রকৃতি প্রদর্শনকারী বেশ কয়েকটি উল্লেখযোগ্য গবেষণার মধ্যে প্রথম, এই ক্ষেত্রে ম্যাট্রিক্স প্রোটিন নিঃসরণের কারণে। গুরুত্বপূর্ণভাবে, এই আবিষ্কার শক্তি বিপাক নিয়ন্ত্রণে কঙ্কালের ভূমিকা সম্পর্কে আরও বৃহত্তর অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে।

হাড়ের ম্যাট্রিক্স এবং অস্টিওজেনেসিসের গঠন

একটি হাড় জীবিত এবং নির্জীব উভয় উপাদান নিয়ে গঠিত। হাড়ের ম্যাট্রিক্সকে হাড়ের টিস্যুর (অস্থি টিস্যু) একটি নির্জীব উপাদান হিসাবে বর্ণনা করা হয়। এর কারণ হল হাড়ের ম্যাট্রিক্স কোষের বাইরে একটি খনিজ পদার্থ। হ্যাঁ, হাড়ের ম্যাট্রিক্স ছাড়াও, হাড় কোষীয় উপাদান দ্বারা গঠিত। হাড়ের টিস্যুতে আপনি যে বিভিন্ন ধরণের কোষ পাবেন তা হল:

• অস্টিওপ্রোজেনিটর কোষ (অস্টিওজেনেটিক কোষ বা অস্টিওপ্রোজেনিটর) হল কান্ডের মতো কোষ যা মাইটোটিকভাবে বিভাজন করার ক্ষমতা রাখে। তারা হাড়ের বৃদ্ধি এবং মেরামতে সক্রিয়ভাবে জড়িত। তারা প্রাথমিকভাবে পেরিওস্টিয়াম (হাড়ের বাইরের তন্তুযুক্ত স্তর), এন্ডোস্টিয়াম (হাড়ের অভ্যন্তরীণ কোষীয় স্তর) এবং অস্থি মজ্জাতে অবস্থিত।
• হাড়ের ম্যাট্রিক্সের জৈব উপাদানগুলি নিঃসরণকারী কোষগুলিকে অস্টিওব্লাস্ট বলা হয়। তারা প্রাথমিক হাড় গঠনকারী কোষ। অস্টিওব্লাস্টগুলিও মাইটোসিসে সক্ষম এবং এর ফলে অন্যান্য অস্টিওব্লাস্টের জন্ম দিতে পারে। তবে, তাদের মধ্যে অনেকেই অস্টিওপ্রোজিনেটর থেকেও এসেছে যারা অস্টিওব্লাস্টে বিভক্ত হয়েছে (যাদের মাইটোসিসের জন্য তুলনামূলকভাবে কম ক্ষমতা রয়েছে)।
• যে কোষগুলি হাড়ের টিস্যু ভেঙে ফেলে (হাড়ের পুনঃশোষণ) তাদের অস্টিওক্লাস্ট বলা হয়।
• যে অস্টিওব্লাস্টগুলি পরিপক্ক হয়েছে এবং অবশেষে হাড়ের পুনর্গঠনের সাথে আরও যুক্ত হয়ে উঠেছে তাদের অস্টিওসাইট বলা হয়।

অস্টিওব্লাস্ট এবং অন্যান্য হাড়ের কোষগুলির কোষের পৃষ্ঠে নির্দিষ্ট রিসেপ্টর থাকে, যেমন ইন্টিগ্রিন, যা তাদের হাড়ের ম্যাট্রিক্সের সাথে লেগে থাকতে দেয়।

হাড়ের খনিজপদার্থ

সাধারণ হাড়ের গঠন চিত্র। খনিজ পদার্থযুক্ত হাড়ের ম্যাট্রিক্সের স্তরগুলিতে সংগঠিত ল্যামেলার হাড়টি লক্ষ্য করুন। কৃতিত্ব: ওপেনস্ট্যাক্স কলেজ (বামে) এবং এসইইআর (ডানে)।

হাড়ের খনিজযুক্ত টিস্যু নিম্নলিখিত স্তরগুলি নিয়ে গঠিত:

• (১) কম্প্যাক্ট হাড় (বা কর্টিকাল হাড়) টিস্যু, যা হাড়ের বাইরের, শক্ত স্তর
• (২) ক্যান্সেলাস হাড় (বা স্পঞ্জি হাড়) টিস্যু, যা হাড়ের ভেতরের, স্পঞ্জি স্তর

বামের চিত্র: হাড়ের লেবেলযুক্ত চিত্র: মানুষের হাড়ের অভ্যন্তরীণ গঠন। লক্ষ্য করুন যে হাড়টি কম্প্যাক্ট এবং স্পঞ্জি হাড়ের স্তর দিয়ে গঠিত।

ডানের চিত্র: হাড়ের হিস্টোলজি ডায়াগ্রাম। হাড়ের গঠন লক্ষ্য করুন: হাড়ের বাইরের পৃষ্ঠটি পেরিওস্টিয়াম দ্বারা আবৃত, যা অস্টিওপ্রোজেনিটর কোষ দ্বারা আবদ্ধ তন্তুযুক্ত সংযোগকারী টিস্যু দ্বারা গঠিত একটি স্তর। কম্প্যাক্ট হাড়টি একটি অস্টিওন (হ্যাভারসিয়ান সিস্টেম) দিয়ে তৈরি, যা একটি কম্প্যাক্ট হাড়ের প্রাথমিক কাঠামোগত এবং কার্যকরী একক। অস্টিওনটি, পরিবর্তে, কেন্দ্রীয় হ্যাভারসিয়ান খালের চারপাশে ঘন হাড়ের টিস্যুর ক্যালসিফাইড ম্যাট্রিক্স (ল্যামেলি) এর ঘনকেন্দ্রিক স্তর দিয়ে তৈরি - প্রতিটি অস্টিওনের মূলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত খাল এবং রক্তনালী, লিম্ফ্যাটিক জাহাজ, স্নায়ু এবং আলগা সংযোগকারী টিস্যু ধারণ করে। বিপরীতভাবে, স্পঞ্জি হাড়টি ট্র্যাবেকুলি নামক প্লেট বা রড-আকৃতির ল্যামেলি দিয়ে তৈরি।

কম্প্যাক্ট বোন ম্যাট্রিক্স (যা কর্টিকাল বোন নামেও পরিচিত) এবং স্পঞ্জি বোন ম্যাট্রিক্স (যা ট্র্যাবেকুলার বোন বা ক্যান্সেলাস বোন নামেও পরিচিত) এর মধ্যে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। তুলনার জন্য নীচের টেবিলটি দেখুন।

হাড়ের খনিজ পদার্থ ছোট, অসম্পূর্ণ হাইড্রোক্সিয়াপ্যাটাইট স্ফটিক দ্বারা গঠিত হয়, যার মধ্যে ক্যালসিয়াম এবং ফসফেট ছাড়াও কার্বনেট, ম্যাগনেসিয়াম, সোডিয়াম এবং পটাসিয়াম থাকে।

খনিজকরণ দুটি স্বতন্ত্র প্রক্রিয়া দ্বারা ঘটে, একটি কোষের বাইরে এবং ক্ষারীয় ফসফেটেজ দ্বারা অনুঘটকিত হয়, এবং একটি ম্যাট্রিক্স ভেসিকেলগুলিতে যা এনজাইম ফসফো1.32 দ্বারা ত্বরান্বিত হয়। উভয় এনজাইম পর্যাপ্ত খনিজকরণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, প্রথমটি পাইরোফসফেটের ভাঙ্গন বৃদ্ধি করে, যা ক্যালসিয়াম-ফসফেট বৃষ্টিপাতের প্রতিরোধক, এবং দ্বিতীয়টি ফসফোকোলিন এবং ফসফোইথানোলামাইনের উপর কাজ করে ম্যাট্রিক্সের মধ্যে ফসফেটের প্রাপ্যতা ত্বরান্বিত করে।

ক্যালসিফাইড কার্টিলেজ এবং বোনা হাড়ের প্রাথমিক খনিজকরণ সম্ভবত ম্যাট্রিক্স ভেসিকেলের মাধ্যমে ঘটে। এই ঝিল্লি-আবদ্ধ দেহগুলি কনড্রোসাইট এবং অস্টিওব্লাস্ট থেকে মুক্তি পায়, ক্ষারীয় ফসফেটেজ ধারণ করে এবং পর্যাপ্ত ফসফেটের উপস্থিতিতে স্ফটিককরণের জন্য একটি নিডাস তৈরি করতে পারে।

বিপরীতে, ল্যামেলার হাড়ে, কোলাজেন তন্তুগুলি শক্তভাবে প্যাক করা হয় এবং ম্যাট্রিক্স ভেসিকেলগুলি খুব কমই দেখা যায়। কোলাজেন জমা হওয়ার পরপরই খনিজকরণ ঘটে না এবং খনিজকরণের সম্মুখভাগ এবং অস্টিওব্লাস্টের মধ্যে 10 থেকে 100 µm অ-খনিজযুক্ত অস্টিওয়েডের একটি স্তর থাকে। খনিজকরণের জন্য ফাইব্রিলের প্যাকিং এবং নন-কোলাজেন প্রোটিনের গঠনে পরিবর্তনের প্রয়োজন হতে পারে।

অস্টিওসাইটগুলিতে সংশ্লেষিত SIBLINGs (ছোট, ইন্টিগ্রিন-বাইন্ডিং লিগ্যান্ড, N-লিঙ্কড গ্লাইকোপ্রোটিন) নামে একদল প্রোটিন (যেমন, অস্টিওপন্টিন, ডেন্টিন ম্যাট্রিক্স প্রোটিন-1 [DMP1], হাড়ের সায়ালোপ্রোটিন এবং ম্যাট্রিক্স এক্সট্রা সেলুলার ফসফোগ্লাইকোপ্রোটিন [MEPE]), হাড়ের ম্যাট্রিক্সে ক্যালসিয়াম জমাতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

ফসফেট-নিয়ন্ত্রক এন্ডোপেপটিডেস হোমোলজ সহ বেশ কয়েকটি এন্ডোপেপটিডেসের সাথে মিলিত SIBLING, X-লিঙ্কড (PHEX) FGF23 সংশ্লেষণের নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে ফসফেট বিপাককে সংশোধন করে, তবে অস্টিওক্লাস্টোজেনেসিস এবং শক্তি বিপাককেও প্রভাবিত করে।

কোলাজেন ফাইব্রিলের খনিজকরণ ক্যালসিয়াম ফাইব্রিলের গর্ত অঞ্চলে শুরু হয়, যেখানে অজৈব আয়ন জমা হওয়ার জন্য আরও জায়গা থাকে।

খনিজকরণের জন্য ক্যালসিয়াম, ফসফেট এবং ক্ষারীয় ফসফেটেজের প্রয়োজন। ভিটামিন ডি-এর ঘাটতি, খুব কম ক্যালসিয়াম গ্রহণ, হাইপোফসফেটেমিয়া, ক্ষারীয় ফসফেটেজ এনকোডিং জিনে মিউটেশন এবং গুরুত্বপূর্ণভাবে খনিজকরণ প্রতিরোধক পাইরোফসফেটের কারণে এই প্রক্রিয়াটি ব্যাহত হয়।

হাড়ের বায়োপসিতে আন্ডারমাইরালাইজেশনের বৈশিষ্ট্য হল বৃহত্তর অস্টিওয়েড (অর্থাৎ, হাড়ের পৃষ্ঠে নতুন সংশ্লেষিত, অ-খনিজযুক্ত কোলাজেন), এবং সবচেয়ে নাটকীয় আন্ডারমাইরালাইজেশন হাইপোফসফেটাসিয়া সিন্ড্রোমে ঘটে, যা মোট অ-নির্দিষ্ট ক্ষারীয় ফসফেটেজের অনুপস্থিতির কারণে হয়। ক্ষারীয় ফসফেটেজের একটি রিকম্বিন্যান্ট ফর্ম ব্যবহার করে সাম্প্রতিক গবেষণা কঙ্কালের সম্পূর্ণ খনিজকরণ এবং হাইপোফসফেটেসিয়া রোগীদের জীবনযাত্রার মান উন্নত করে আশাব্যঞ্জক ফলাফল দেখিয়েছে।

হাড়ের গঠন বা অস্টিওজেনেসিস

হাড়ের গঠন, যাকে অস্টিওজেনেসিসও বলা হয়, সারা জীবন ধরে ঘটে। হাড় ক্রমাগত পুনর্নির্মাণ করা হয়, পুরাতন হাড়টি পুনঃশোষণ করা হয় এবং তারপরে নতুনটি দিয়ে প্রতিস্থাপিত হয়।

আসুন হাড় গঠনের বিভিন্ন ধাপগুলি (অস্টিওজেনেসিস বা ওসিফিকেশন) দেখি যেখানে হাড়ের ম্যাট্রিক্স গঠন (অস্টিওয়েড গঠন) একটি গুরুত্বপূর্ণ ধাপ।

• মেসেনকাইমাল কোষ ঘনীভবন এবং অস্টিওপ্রোজেনিটর গঠন: এটি তখন ঘটে যখন হাড়ের বিকাশের স্থানে মেসেনকাইমাল কোষ (অবিভাজনিত স্টেম কোষ) ঘনীভূত হয় এবং তারপর অস্টিওপ্রোজেনিটর কোষে পরিণত হয়।
• অস্টিওব্লাস্টোজেনেসিস: এটি এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে অস্টিওপ্রোজেনিটর কোষগুলি অস্টিওব্লাস্টে বিভক্ত হয়।
  • প্রথমত, পেরিওস্টিয়াম (হাড়ের বাইরের তন্তুযুক্ত স্তর), এন্ডোস্টিয়াম (হাড়ের অভ্যন্তরীণ কোষীয় স্তর), অথবা অস্থি মজ্জা (হাড়ের ফাঁপা স্থানের মধ্যে পাওয়া নরম, স্পঞ্জি টিস্যু) থেকে অস্টিওপ্রোজেনিটর কোষগুলি সংকেত অণু এবং বৃদ্ধির কারণগুলির সক্রিয়করণের পরে আঘাতের স্থানে নিয়োগ করা হয়।
  • দ্বিতীয়ত, অস্টিওপ্রোজেনিটর কোষগুলি তাদের সংখ্যা বৃদ্ধির জন্য কোষ বিভাজন (প্রসারণ) করে।
  • তৃতীয়ত, কিছু অস্টিওপ্রোজেনিটর কোষ হাড়ের কোষ বিভাজনের মধ্য দিয়ে বিশেষায়িত কোষে রূপান্তরিত হয় - অস্টিওব্লাস্ট - একটি প্রক্রিয়া যা অস্টিওব্লাস্ট বিভাজন নামে পরিচিত।
• অস্টিওয়েড কোলাজেন গঠন এবং হাড়ের ম্যাট্রিক্স খনিজকরণ: এটি তখনই ঘটে যখন হাড়ের ম্যাট্রিক্স তৈরি হয়।
  • প্রাথমিকভাবে, অস্টিওব্লাস্টগুলি অস্টিওয়েড গঠনের জন্য হাড়ে প্রোটিন তন্তু তৈরি করে এবং নিঃসরণ করে। অস্টিওয়েডকে স্ক্যাফোল্ড হিসাবে পরিবেশন করা হয় যার উপর পরবর্তী খনিজকরণ ঘটে।
  • পরবর্তীতে, তারা কোলাজেন স্ক্যাফোল্ডে ক্যালসিয়াম এবং ফসফেট আয়ন জমা করে। এটি ম্যাট্রিক্সে হাইড্রোক্স্যাপাটাইট খনিজ গঠন করে, যা হাড়কে তার কঠোরতা এবং অনমনীয়তা দেয়। সুতরাং অস্টিওব্লাস্টগুলি কোলাজেন এবং অন্যান্য প্রোটিন জমা করতে থাকলে, তারা কোলাজেন কাঠামোতে অজৈব খনিজ জমা করার সুবিধাও দেয়।
• অস্টিওসাইট গঠন: মুক্তিপ্রাপ্ত জমার কারণে, অস্টিওব্লাস্টগুলি অবশেষে খনিজযুক্ত ম্যাট্রিক্সে "আটকে" বা "কবর দেওয়া" হয়। এই পর্যায়ে, তারা পরিপক্ক হাড় কোষ, অস্টিওসাইট হয়ে ওঠে, যা হাড় পুনর্নির্মাণের জন্য দায়ী প্রাথমিক হাড় কোষ।
• হাড় পুনর্নির্মাণ: এই প্রক্রিয়ায় অস্টিওব্লাস্ট (হাড় গঠনকারী কোষ) এবং অস্টিওক্লাস্ট (হাড়-সংশোষণকারী কোষ) এর সমন্বিত কাজ জড়িত।

হাড়ের পুনর্গঠন

হাড় হল একটি গতিশীল টিস্যু যা ক্রমাগত অস্টিওব্লাস্ট দ্বারা পুনর্গঠিত হয়, যা ম্যাট্রিক্স প্রোটিন তৈরি করে এবং নিঃসরণ করে এবং ম্যাট্রিক্সে খনিজ পরিবহন করে, এবং অস্টিওক্লাস্ট, যা টিস্যুগুলিকে ভেঙে দেয়।

"স্বাস্থ্যের কথা " বাংলা ভাষায় অনলাইন স্বাস্থ্য ম্যাগাজিন অলাভজনক প্রতিষ্ঠান। বিশেষজ্ঞ মানবিক চিকিৎসকদের নিয়ে গঠিত। নিম্নোক্ত নম্বরে বিকাশ এর মাধ্যমে দান করে চিকিৎসা গবেষণায় সহায়তা করুন; +৮৮০১৮১৩৬৮০৮৮৬।