hydroksiapatiitista

hydroksiapatiitista tarkoittaa mineraalia kalsiumhydroksyylifosfaatista.Kaiken kaikkiaan mineraali ei ole laajalle levinnyt, vaikkakin siellä on yksittäisiä rikkaita talletuksia. Selkärankaisten luissa ja hampaissa on myös suuri osuus hydroksiapatiitista.

Mikä on hydroksiapatiitti?

Hydroksiapatiitti koostuu hydroksyloidusta kalsiumfosfaatista. Kiteessä viisi kalsiumionia on kytketty kolmeen fosfaatti-ioniin ja yhteen hydroksyyli-ioniin. Se on ioninen yhdiste, joka kiteytyy heksagonaalisessa kidejärjestelmässä.

Hydroksyyliryhmä stabiloi koko kiteen. Fluorapatiitin ja klorapatiitin kanssa hydroksiapatiitti muodostaa saumattoman sekoitetun sarjan. Hydroksiapatiitti esiintyy mukana olevana mineraalina erilaisissa mineraaleissa, kuten serpentiniitissä, talkissa ja pegmatiitissa. Mineraali on toistaiseksi havaittu noin 250 paikassa. Yksittäisten mineraalien ulkonäkö riippuu koostumuksesta ja sekoitussuhteesta muiden mukana olevien mineraalien kanssa.Hydroksiapatiitti esiintyy myös elävissä olosuhteissa. Erityisesti selkärankaisten luut ja hampaat koostuvat suuresta osasta tätä mineraaalia.

Ne sisältävät hydroksiapatiitin lisäksi myös orgaanista materiaalia sidekudoksen ja solujen muodossa. Lähes puhtaasta mineraalipitoisuudesta johtuen hammasemali on organismin kovin materiaali. Sen hydroksiapatiittipitoisuus on yli 95 prosenttia. Hydroksiapatiitin muodostuminen tapahtuu biomineralisoinnin puitteissa. Materiaali on erittäin vakaa ja erittäin kestävä fysikaalisille ja kemiallisille vaikutuksille. Luut ja hampaat ovat tärkeä arkisto elinympäristössä, vain hapot, hedelmähapot mukaan lukien, hajoavat hitaasti hydroksiapatiitista.

Toiminto, vaikutukset ja tehtävät

Ihmisen organismissa hydroksiapatiitti on tärkein tukiaine. Se antaa luustolle tarvittavan lujuuden. Yhdessä erityisen sidekudosmateriaalin, kuten kollageenin kanssa syntyy tarvittava lujuus ja stabiilisuus esimerkiksi luissa.

Luiden ja hampaiden koostumus on erilainen. Tässä ratkaiseva tekijä on hydroksiapatiitin osuus. Luut koostuvat noin 65 prosentista mineraalista. Loput koostuvat kollageenista ja osteoblasteista. Hampaiden hydroksiapatiitin määrä on paljon suurempi. Siksi hampaat ovat paljon kovempia kuin luut. Toiminto on ratkaiseva sävellykselle. Luut kuuluvat tuki- ja liikuntaelimiin. Niiden erilainen altistuminen mekaanisille voimille vaatii tiettyä joustavuutta. Hampaita käytetään murskaamaan ruoka.

Tämä vaatii paljon vahvemman voiman ja lujuuden, joka on heijastettava myös kovempaan materiaaliin. Hampaat koostuvat hampaan ulkopinnasta, dentiinistä ja massasta. Hammasemalin on oltava erittäin kiinteää ja kovaa, ja sen vuoksi se koostuu yli 95-prosenttisesta hydroksiapatiitista. Tämä tekee siitä erittäin kestävän ulkoisille vaikutuksille. Dentiini on luumainen aine. Se koostuu 70-prosenttisesta hydroksiapatiitista. Suurin osa lopusta on sidekudosta. Hammasmassa tai massa on verisuonten ja hermojen verkosto, jotka toimittavat hampaan.

Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot

Luiden ja hampaiden hydroksiapatiitti muodostuu osana biomineralisaatiota. Geologisessa mielessä biomineralisointi on jo vanha prosessi. Muinaiset bakteerit muodostivat myös kalkkeja useita miljardia vuotta sitten. Prosessi on edelleen samanlainen tänään. Tietyt solut vievät mineraalin ionit liuenneessa tilassa.

Mineralisaatio tapahtuu kyllästämällä liuos vastaavilla ioneilla. Hydroksiapatiitin tapauksessa nämä ovat kalsium- ja fosfaatti-ioneja. Ns. Osteoblastit vastaavat luiden mineralisaatiosta. Mineralisoinnin aikana ne kehittyvät osteosyyteiksi, jotka eivät enää pysty jakautumaan ja muodostamaan verkostoa jähmettyneessä mineraalissa. Biomineralisaatio tapahtuu hampaissa samalla tavalla. Tässä odontoblastit ovat vastuussa mineralisaatiosta.

Sairaudet ja häiriöt

Hydroksiapatiitti on erittäin vakaa. Mutta luissa on jatkuvia rakennus- ja hajoamisprosesseja. Luun muodon on mukauduttava hyvin erilaisiin vaatimuksiin. Joten uutta luuainetta rakennetaan jatkuvasti. Luuaine kuitenkin aina hajoaa.

Jos hajoamisprosessi on vallitseva, kehitetään ns. Osteoporoosi. Prosesseja hallitsevat hormonit. Lisäkilpirauhashormoni vastaa veren tasapainoisesta kalsiumpitoisuudesta. Jos kalsiumvaje on, se aktivoi hydroksiapatiitin mobilisoitumisen luista. Kalsitriolihormoni vastaa kalsiumin imeytymisestä ruoasta suolistossa ja mineralisaatiosta luissa. Molemmat hormonit ovat antagonisteja. Jos kalsiumin imeytyminen ruoasta on häiriintynyt, koska D-vitamiinin puutoksen vuoksi muodostuu vain pieni määrä kalsitriolia, luun imeytyminen on suurempi kuin luun muodostuminen. Luun tiheys vähenee ja samalla luiden hauraus kasvaa.

Nämä prosessit ovat kuitenkin hyvin monimutkaisia, ja monissa tapauksissa niitä ei ole vielä täysin ymmärretty. Hydroksylapatiitti voidaan myös hajottaa hampaissa. Nämä eivät kuitenkaan ole hormonaalisia prosesseja. Fysiologisesti hampaan tulisi kestää niin kauan kuin mahdollista, jotta ruoka voidaan murskata. Ruokajäännösten bakteerien hajoaminen muodostaa kuitenkin happoja, jotka voivat hyökätä hammaskiilleen. Happo liuottaa hydroksiapatiitin kalsiumioneiksi ja fosfaatti-ioneiksi, jolloin hydroksyyli-ioni reagoi hapon vetyionien kanssa muodostaen vettä. Sitten kalsiumionit ja fosfaatti-ionit liukenevat veteen.

Pitkittynyt bakteeritoiminta ja jatkuva happojen muodostuminen luovat lopulta reikän hammaskiilleen. Ilman hoitoa hampaiden rappeutuminen tuhoaa hampaan. Kuitenkin käyttämällä fluoria sisältävää hammastahnaa, hydroksiapatiitti voidaan muuttaa paljon stabiilimmaksi fluorapatiitiksi. Tämän avulla hampaiden tuhoamisprosessi voidaan pysäyttää pidemmäksi ajaksi.