Blood serum proteins and the mineralization of bone ground substance

Summary Direct tracing experiments with fluorochrome-labeled homologous blood serum show that certain serum components are taken up by the bone substance of young and adult rats. These proteins are concentrated and incorporated into the organic matrix while it is being formed. They retain their fluorescent label for long periods of time and withstand histological fixation and decalcification. In experimental rickets, no labeled serum protein is seen to be incorporated into the uncalcified rachitic osteoid. Its uptake begins, however, concomitantly with the onset of mineralization during the healing period. The results of experiments are interpreted in terms of a calcium-carrying serum protein being complexed and precipitated by osteoblast products to form an essential component of apposition zones which, possibly, initiates nucleation and the subsequent steps of calcification. Fractionation experiments to define the serum component(s) involved in this process, will be continued. So far, they have resulted in a fraction containing albumin, ₁-macroglobulin, transferrin, and haptoglobin.

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Zusammenfassung Gewisse Anteile von Fluorochrom-markiertem homologem Blutserum lassen sich nach parenteraler Verabreichung in der Knochensubstanz junger und erwachsener Ratten direkt nachweisen. Diese Serumproteine werden in hoher Konzentration während der Knochenbildung in die organische Matrix eingebaut. Sie behalten ihre Markierungsfluoreszenz für lange Zeit und widerstehen der Fixierung und der Entkalkung. Während experimenteller Rachitis ist eine Aufnahme dieser markierten Serumproteine in das unverkalkte rachitische Osteoid nicht festzustellen. Ihre Inkorporation beginnt jedoch wieder gleichzeitig mit dem Einsetzen der Verkalkung, wenn die Rachitis zur Ausheilung gebracht wird. Die experimentellen Resultate deuten darauf hin, daß ein calciumtragendes Serumprotein mit gewissen Produkten der Osteoblasten Komplexe bildet, dabei präzipitiert und zu einem Bestandteil der Appositionssäume wird, der möglicher Weise die Verkalkung der organischen Knochengrundsubstanz in Gang setzt. Fraktionierungsexperimente zur Bestimmung der an diesem Vorgang beteiligten Serumkomponente(n) sind noch nicht abgeschlossen. Sie halten derzeit bei einer Fraktion, die Albumin, -1-Makroglobuline, Transferrin und Haptoglobin enthält, und werden weiter fortgesetzt.

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Supported by United States Public Health Service Grant No. AM06705.