ISSN:
1432-0827
Keywords:
Calcification
;
Collagen
;
Catalysis
;
Inhibition
;
Tendon
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Biology
,
Medicine
,
Physics
Description / Table of Contents:
Résumé Les propriétés d'inhibition de la calcification réticulaire et des réactions d'échanges de H32PO4 et45Ca2+, induites par la matrice calcifiée de tendon de boeuf, ont été étudiées pour divers produits. L'inhibition des deux types de réaction, par la méthylènediphosphonate et une fraction dérivée de l'urine humaine peut être diminuée en augmentant la proportion de la phase minérale liée. Mg2+ n'inhibe pas les réactions d'échanges, mais l'inhibition de la calcification réticulaire peut être inversée en augmentant la concentration en Ca2+ de la phase soluble; mais une telle réaction ne peut être obtenue ni par le phosphate inorganique, ni en augmentant la proportion du minéral lié. Le phosphono-acétate inhibe la calcification réticulaire, mais non les réactions d'échanges, et l'inhibition n'est diminuée ni en augmentant la concentration en Ca2+ ou HOP4 2−, ni en augmentant la proportion du minéral lié. Les actions d'inhibition peuvent s'expliquer par leur interaction avec la matrice insoluble, bien que l'affinité pour le méthylènediphosphonate et l'inhibiteur urinaire soit plus grande que pour les autres produits testés. Un mécanisme catalytique hétérogène et multifonctionnel est proposé pour la calcification matricielle du tendon. Selon ce mécanisme, la calcification matrieielle est catalysée par une entité macromoléculaire, sensible à l'urée, qui contient un minimum de trois régions actives. La première est une région sensible au Mg et capable de se lier avec Ca2+, qui facilite la réaction avec HPO4 2− de la phase soluble pour constituer un complexe Ca−P au niveau d'une deuxième région sensible au phosphonoacétate. Le complexe Ca−P réagit ensuite avec une troisième région matricielle pour la formation de la phase minérale et la croissance cristalline. Les agrégats Ca−P, qui sont présents au niveau des régions en voie de croissance, fournissent les ions mobiles qui participent aux réactions d'échanges45Ca et H32PO4 2− et qui constituent aussi les zones de liaison pour le méthylènediphosphonate, ainsi que pour les inhibiteurs sériques et urinaires de la calcification.
Abstract:
Zusammenfassung Die Hemmeigenschaften von verschiedenen Substanzen in bezug auf effekte Verkalkung sowie die45Ca2+ und H32PO4 2− Austauschreaktionen, hervorgerufen durch verkalkte Rindersehnenmatrix, wurden untersucht. Die Hemmung beider Reaktionen durch Methylendiphosphonat und durch eine aus menschlichem Urin gewonnene Fraktion kann bei Erhöhung der Menge der gebundenen Mineralphase herabgesetzt werden. Mg2+ hemmt die Austauschreaktionen nicht; die Hemmung der effektiven Verkalkung durch Mg2+ kann jedoch aufgehoben werden, indem die Konzentration von Ca2+ in der löslichen Phase erhöht wird; dies gilt nicht, wenn anorganisches Phosphat zugefügt oder die Menge des gebundenen Minerals erhöht wird. Phosphonoacetat hemmt die effektive Verkalkung, nicht aber die Austauschreaktionen. Dabei wird die Hemmung weder durch Erhöhung der Konzentration von Ca2+ oder HPO4 2−, noch durch Erhöhung der Menge gebundenen Minerals vermindert. Die Hemmwirkungen können durch ihre Wechselwirkung mit der unlöslichen Matrix erklärt werden, obwohl die Affinität für Methylendiphosphonat und den Urin-Hemmkörper größer ist als für die anderen Substanzen. Ein polyfunktioneller, heterogener, katalytischer Mechanismus für die Sehnenmatrixverkalkung wird vorgeschlagen. Nach diesem Schema wird die Matriverkalkung durch einen Harnstoff-empfindlichen, makromolekulären Stoff katalysiert, der im Minimum drei aktive Zentren enthält. Das erste ist ein Mg-empfindliches, Ca2+-bindendes Zentrum, welches das zusammenwirken der löslichen Phase mit HPO2 2− erleichtert, um einen Ca−P-Komplex an einem zweiten, Phosphonoacetat-empfindlichen Zentrum zu bilden. Dieser Ca−P-Komplex reagiert darauf mit einem dritten Zentrum auf der Matrix, um die Bildung der Mineralphase auszulösen und das Kristallwachstum anzuregen. Die an den Wachstumsstellen vorliegenden Ca−P-Aggregate liefern jene mobilen Ionen, welche an den45Ca und H32PO4 2− Austauschreaktionen teilnehmen; diese bilden auch die Bindungsstellen für Methylendiphosphonat sowie für die Serum- und Urinverkalkungshemmer.
Notes:
Abstract The inhibitory properties of several compounds with respect to net calcification and the45Ca2+ and the H32PO4 exchange reactions induced by calcified bovine tendon matrix have been investigated. The inhibition of both reactions by methylenediphosphonate and a fraction derived from human urine can be decreased by increasing the amount of the bound mineral phase. Mg2+ does not inhibit the exchange reactions but the inhibition of net calcification by Mg2+ can be reversed by increasing the concentration of Ca2+ of the soluble phase but not by inorganic phosphate or by increasing the amount of bound mineral. Phosphonoacetate inhibits net calcification but not the exchange reactions and the inhibition is decreased neither by increasing the concentration of Ca2+ or HPO4 2− nor by increasing the amount of bound mineral. The inhibitory effects can be explained by their interaction with the insoluble matrix, although the affinity is greater for methylene diphosphonate and the urine inhibitor than for the other compounds. A polyfunctional heterogeneous catalytic mechanism for tendon matrix calcification is proposed. According to this scheme, matrix calcification is catalyzed by a urea-sensitive macromolecular assembly that contains a minimum of three reactive sites. The first is a Mg-sensitive, Ca2+-binding site that facilitates the interaction with HPO4 2− of the soluble phase to form a Ca−P complex at a phosphonoacetate-sensitive second site. This Ca−P complex then reacts with a third matrix site for mineral phase initiation and crystal growth. The Ca−P aggregates present in the growth sites provide those mobile ions which participate in the45Ca and H32PO4 2− exchange reactions and which also constitute the binding sites for methylenediphosphonate as well as the serum and urine calcification inhibitors.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02062617
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