(1) La teoría original de la fosfatasa alcalina proponía que esta enzima promovía la calcificación al liberar fosfato inorgánico de compuestos orgánicos, elevando la concentración de iones fosfato para la precipitación del fosfato de calcio. Sin embargo, pronto se aclaró que esta teoría era inadecuada. (2) La teoría actual enfatiza que el colágeno y otros componentes de la matriz orgánica actúan como catalizadores de la nucleación al proporcionar lugares para el crec

1. Teoría de la fosfatasa alcalina en la nucleación.
(1) El descubrimiento de la enzima fosfatasa alcalina en tejidos de mineralización sugirió
que esta enzima liberaba fosfato inorgánico a partir de fosfatos orgánicos (por ejemplo
fosfatos de hexosa) elevando así la concentración local de los iones fosfato, los cuales
reaccionaban con iones de calcio en los fluidos tisulares, produciendo la precipitación de
fosfato de calcio insoluble:
Fosfato de hexosa Fosfatasa alcalina
hexosa + iones fosfato
3Ca2 +
+ 2(PO4)3 -
 Ca3 (PO4)2
(2) Cuando de disecan porciones de cartílago de los huesos de ratas jóvenes y raquíticas y
se incuban con soluciones que contienen iones de calcio y fosfatos orgánico, que se sabía
podían ser disociados por la fosfatasa, el fosfato calcicose depositaba en forma parecida,
histológicamente a la calcificación normal. Esta técnica se conoce como “calcificación in
vitro” y provee un medio de investigación de las sustancias de las que se forman las sales
óseas insolubles. Los primeros resultados sugirieron que los fosfatos orgánicos favorecían
la mineralización, apoyando la teoría de fosfatasa. La parte cartilaginosa de los huesos
raquíticos se utilizó debido a que contenía un área mayor de matriz en estado calcificable
(pero debido a que eran deficientes en vitamina D no se habían calcificado), que como lo
hacía el hueso normal. El hecho de que si los resultados obtenidos eran aplicables al hueso
normal nunca se investigó.
(3) Pronto se aclaró que la teoría de la fosfatasa era inadecuada, ya que:
(a) La fosfatasa alcalina se encontraba presente en los tejidos que no se calcificaban
normalmente.
(b) Ciertos inhibidores enzimáticos que no afectan la fosfatasa, inhibían la calcificación
in vitro.
(c) El descubrimiento de que podía llevarse a cabo la calcificación in vitro en soluciones
que contenían iones de calcio y fosfato inorgánico. (i.e. en ausencia de fosfato orgánico y
por eso no incluyendo la fosfatasa).
Teoría de Neumann del colágeno como indicadores para la
mineralización.
A comienzos de la década 1950-1960, a causa de los estudios de Neumann y
colaboradores, se volvió la atención de la precipitación espontánea a la catálisis de la
nucleación como el evento que ya iniciaba la calcificación. Se halló que en tejidos que
experimentan calcificación ocurría un “factor local” que podía inducir la formación de
cristales de apatito sin requerir precipitación espontánea. La conclusión fue que este
“factor local” catalizaba la formación de núcleos, los cuales a su vez estimulaban

2. crecimiento cristalino en una solución metastable. No se sabe cuál sea la naturaleza
exacta de esta catálisis de nucleación; sin embargo, se han sugerido varios mecanismos.
Uno de estos mecanismos es que algún componente en la matriz del tejido proporciona
una plantilla sobre la cual pueden crecer los cristales de apatito. Otro es que la matriz
contiene un lugar cargado específico que puede formar racimos de iones de calcio y
fosfato, los cuales sirven como núcleos para el crecimiento de cristales.
1) Papel de colágeno. El colágeno ha sido el componente más extensamente estudiado
en en relación con el catalizador de la nucleación. Estudios han demostrado la existencia
de una estrecha relación morfológica entre fibrillas de colágeno y cristales de apatito.
Además, se ha mostrado que fibrillas de colágeno reconstruidas inducen formación de
cristales de apatito cuando se introducen en una solución de fosfato cálcico metastable.
Solo las fibrillas del tipo natural pueden actuar como catalizadores. El efecto catalizador
del colágeno ha sido atribuido a la presencia de lugares específicos en las moléculas, como
grupos de fosfatos enlazados orgánicamente. La capacidad de colágeno para inducir
nucleación no es única, pues otras varias proteínas pueden inducir también la formación
de hidroxiapatito. Entre ellas figuran la proteína del esmalte, elastina y componentes
orgánicos de ciertas bacterias. Uno de los argumentos en contra del colágeno en este
papel catalizador es que no se encuentra presente en tejido que no calcifican.
2) Papel de mucopolisacáridos. La síntesis de mucopolisacáridos en tejido en
calcificación es rápida, justamente antes del depósito del mineral. Cuando se halló que el
mucopolisacárido contiene sulfato de condratina, se sugirió que los grupos ácidos podían
enlazar calcio de modo que pudiera ocurrir nucleación. Una demostración de que los
grupos que bloquean sulfato inhibían la calcificación in vitro dio apoyo a ese concepto.
Aunque los mucopolisacáridos están estrechamente asociados con la calcificación, su
papel en la nucleación no es concluyente. Como enlazan calcio tan fuertemente se ha
postulado que son inhibidores de la calcificación in vivo. Como el caso del colágeno, otros
tejidos que no calcifican contienen grandes cantidades de mucopolisacáridos.
3) Papel de lípidos. Se ha hallado que una sustancia lípida en el frente de la
calcificación, esto es, en el área de trabajo que experimenta calcificación. Se ha mostrado
que esta substancia es de naturaleza acídica, pero aún no se ha establecido su papel en el
mecanismo de calcificación. Se ha hallado que una sustancia lípida aislada de
Bacterionema matruchotii, un microorganismo que forma apatito intracelularmente,
enlaza calcio. Se desconoce si una substacia lípida interviene en la catálisis de nucleación.
4) Papel de enzimas. Se ha observado síntesis señaladas de ATP en tejidos en
calcificación. También se ha mostrado que está presente una fosfocinasa, se ha sugerido
que esta enzima transfiere grupos de fosfato de ATP a la molécula de colágeno. El fosfato
enlazado orgánicamente actuará como lugar de nucleación para la calcificación. Sin
embargo, la fosfocinasa no es específica y puede hallarse en tejidos conectivos que
normalmente no calcifican.

3. La otra enzima es la fosfatas alcalina. Su función sugerida por la fosfatasa alcalina es que
elimina grupos de ésteres fosfato, los cuales bloquean el lugar de calcificación activa en la
matriz orgánica. Pero tampoco en este caso la enzima es específica de tejidos calcificados
y está ampliamente distribuida en otros tejidos que no calcifican. Recientemente, se ha
mostrado que ciertos ésteres fosfato de azúcares y pirofosfato inorgánico interfieren en la
calcificación. La fosfatasa alcalina en hueso tiene también actividad de pirofosfatasa y así
se ha propuesto para la calcificación el siguiente mecanismo.
En este mecanismo interviene inhibición de la calcificación por iones de pirofosfato y eliminación
de esta inhibición por la actividad de pirofosatasa.
Uno de los problemas en la evaluación del papel de las enzimas en la catálisis de la nucleación es
separar las que intervienen en el mecanismo de las que están asociadas con la actividad celular y
la formación de la matriz.
Posible papel de pirofosfatasa
en la calcificación.