Регуляция костного метаболизма и кальций-фосфорного обмена.

Костной ткани принадлежит одно из ведущих мест в сложной системе механизмов регуляции гомеостаза кальция и фосфора в организме. Процессы моделирования и ремоделирования кости и ее минерализация тесно связаны с обменом кальция.

В организме имеются функциональные системы, состоящие из регулирующих и исполнительных структур, взаимодействующих между собой с помощью нервной и эндокринной систем и поддерживающих гомеостаз кальция. Работа физиологических систем регуляции обеспечивается, с одной стороны, на многих уровнях (системная, органная, местная регуляция), а с другой — дублированием отдельных элементов систем. Кроме активной имеется и пассивная регуляция, осуществляемая при изменяющихся условиях жизнедеятельности, приспособление на основе физикохимических процессов.

Одним из исполнительных органов в системной регуляции гомеостаза кальция является костная ткань. Известно, что в кости имеется лабильная (легко доступная для обмена) фракция аморфного кальция, активно обменивающаяся с кальцием внеклеточной жидкости. Этот обмен регулируется как системными гуморальными факторами (паратгормоном, кальцитонином, кальцитриолом), так и местными регуляторами транспорта кальция — через костную клеточную мембрану.

В кости имеется также стабильный трудно доступный для обмена кальция. Он становится доступна внеклеточной жидкости в процессе перестройки костной ткани.

Существует взаимный переход кальция между лабильной (аморфной стабильной (кристаллической) фракцией костной ткани. Этот процесс регулируется системой местных факторов, ответственных за ремоделирование костной ткани. Непосредственно в сосудистом русле происходит и срочная регуляция уровня ионизированного кальция. Возможность пассивы регуляции уровня свободного, физиологически активного ионизированного кальция связана с наличием буфеной системы, состоящей из сывороточных белков и низкомолекулярное соединений, способных к обратимому связыванию иона кальция Са²⁺ п. увеличении его поступления в кровь и к отдаче — при уменьшении его содержания. Эта срочная защита от колебаний уровня ионизирование кальция в крови осуществляется физико-химическим законам без участия гормональных и нервных влияний.

Системная регуляция обмена кальция реализуется тремя остеотропны гормонами — паратгормоном, кальцитонином и кальцитриолом, которые воздействуют на клеточном уровне костные клетки, энтероциты кишечника и эпителий почечных канальца. Одновременно функционируют и местные регуляторные факторы. В резу: тате этих воздействий образуется множество потоков кальция, направленных в кровь и из крови. Сочетанная деятельность многих системных регулирующих механизмов практически означает, что одни механизмы способны компенсировать отклонение фун ции других. Например, при снижении необходимой реабсорбции кальция в почках его поток в кровь восполняется усилением абсорбции в кишечнике и/или увеличением притока кальция из кости.

Первичные изменения в костной структуре или метаболизме костных клеток могут быстро изменить поток кальция из кости в межклеточную жидкость, что вызовет изменение секреции кальцийтропных гормонов, вследствие чего изменятся потоки кальция через почки, кишечник и непосредственно костную ткань. И наоборот, первичные нарушения в системе эндокринной регуляции кальциевого гомеостаза могут вызвать сдвиги концентрации межтканевой жидкости и в зонах перестройки, а также к изменению метаболизма костных клеток кальция, что приведет к компенсаторной нормализации содержания кальция в крови.

Все факторы, регулирующие процессы костного ремоделирования и минерального гомеостаза можно подразделить на четыре группы:

1. кальцийрегулируюшие гормоны — паратпреоидный гормон (ПТГ), кальцитонин (КТ) и активный метаболит витамина D — кальцитриол;
2. другие системные гормоны — глюкокортикоиды, инсулин, тиреоидные и половые гормоны, соматотропный гормон;
3. паракринные факторы — инсулиноподобные факторы роста (ИФР-1, ИФР-2), тромбоцитарные факторы роста, фактор роста фибробластов и др.;
4. местные факторы, продуцируемые непосредственно костными клетками и клетками крови, простагландины, остеокластактивирующий фактор, интерлейкины и др.

Распределение и баланс кальция в организме.

Кость является динамическим депо кальция, фосфора, магния и других элементов, необходимых для поддержания гомеостаза в минеральном обмене. Значение кальция в организме велико. Он участвует практически во всех процессах жизнедеятельности клеток, пролиферации клеток, а также механизма трансмембранного переноса, регуляции ферментативной активности, является компонентом передачи нервного возбуждения и инициации мышечного сокращения, влияет на деятельность секреторной клетки и участвует в образовании и секреции многих гормонов: соматотропина. гонадотропинов, пролактина, вазопрессина и окситоцина.

Общее количество кальция в организме человека составляет около 2 % массы тела, или 20 г на 1 кг массы тела. Основная масса кальция (до 90 %) содержится в костной ткани в составе медленно обмениваемого запаса. Лишь небольшая часть костного кальция (10 ммоль или 0,4% общего количества) является более динамичной и обменивается с кальцием внеклеточной жидкости. Поскольку кальций находится в кости в виде фосфорно-кальциевых соединений, ²/₃ суммарного содержания фосфора также находится в костях.

Концентрация общего кальция в крови составляет 2,1 —2,6 ммоль/л и складывается из трех основных фракций — белковосвязанной, комплексносвязанной и свободной (или ионизированной). В норме с белком соединено 0,9 ммоль/л кальция, из них 0,7 — с альбумином и 0,2 ммоль/л — с глобулином. Концентрация белковосвязанного кальция в сыворотке крови прямо пропорциональна концентрации белка. Нарушения в составе сывороточных альбуминов приводят к существенным отклонениям концентрации общего кальция.

Кальций прочно связывается с карбоксильной группой альбумина, и эта связь зависит от pH: снижение pH уменьшает, повышение — усиливает эту связь.

Комплексносвязанный кальций.

Лактат и цитрат связывают кальций, но поскольку концентрация бикарбоната в плазме гораздо выше, чем концентрация лактата, основной комплексносвязанной фракцией является СаНСО₃.

Содержание ионизированного кальция в крови составляет 1,05— 1,3 ммоль/л. Именно эта фракция кальция является физиологически наиболее важной и строго поддерживается сочетанным влиянием паратиреоидного гормона, кальцитонина и кальцитриола (l,25(OH)₂D₃).

Концентрация неорганического фосфора в крови составляет 1,1З ммоль/л, а его ионизированной фракции — 0,61 ммоль/л.

Источником экзогенного кальция для организма является пиша. Ежедневная потребность в нем составляет около 25 ммоль (1 г), но для беременной женщины, кормящей матери — 1,5 г. Примерно 10 ммоль из этого количества абсорбируется в кишечнике, а 3,8 ммоль возвращается в просвет кишечника с пищеварительными соками и выводится с калом.

Основным органом, осуществляющим регуляцию ионного состава внеклеточной жидкости, является почка. В физиологических условиях почки фильтруют до 252 ммоль (10 г) кальция в сутки и лишь 4 ммоль в среднем выделяется с мочой. Однако суточная экскреция кальция зависит от его количества, поступившего с пищей, и этот показатель не является диагностически ценным, так как в зависимости от диеты он колеблется от 3 до 8 ммоль. Более информативным показателем при обследовании костной системы служит экскреция кальция с мочой натощак по отношению к содержанию креатинина в этой пори. Данный показатель исключает воздействие питания и отражает состояние резорбции костной ткани.

Увеличение потребления кальций пищей не сопровождается продолжительной гиперкальциемией, так в избыток его быстро удаляется из крови костной системой, почками и кишечником.

Транспорт кальция.

Кальций поступает с пищей в комплексах с белыми, липидами, органическими кислотами. а также в составе минеральных солей (фосфатов, карбонатов, сульфатов и др.). В ротовой полости кальций пищи подвергается воздействию кальций связывающих белков слюны, которые образуют с ним растворимый комплексы.

В желудке под влиянием протеолитических ферментов и соляной кислоты происходит освобождение кальция из комплексов, и он в ионизированной форме или в комплекс: растворимыми хелатами (лимон кислый, щавелевокислый и др.) в с ставехимуса поступает в двенадцатиперстную кишку. Поэтому в условииослабленной секреторной активности желудка или после его резекции ocвобождение кальция из слаборастворимых солеи и комплексов, а также доступность ею для всасывания понижены, что может служить одной причин развития в организме кальциевой недостаточности.

Всасывание кальция происходит по всей длине кишечника, но в связи большей протяженностью тощей подвздошной кишки и более длительным пребыванием в них химуса, количество всосавшегося кальция в них выше, чем в двенадцатиперстной кишке.

Транспорт кальция через кишечный эпителий в кровь осуществляет следующим образом:

• путем диффузии через мембрану щеточной каймы по электрохимическому градиенту, переноса митохондриями через цитоплазму и выхода из клетки с помощью Са-АТФазы;
• за счет транспорта через плотные контакты между клетками;
• участия кальциевых протеиновых каналов;
• эндоцитоза (пиноцитоза) через клетку внутри мембранных везикул.

Фосфор сыворотки крови.

В организме взрослого человека содержится около 600 г фосфора, 85 % из них представлено кристаллической формой в скелете, около 15% распределено во внеклеточной жидкости в форме ионов неорганического фосфата и в мягких тканях в виде сложных фосфорных эфиров.

Сывороточный неорганический фосфат так же, как п кальций, состоит из трех фракций: ионизированной, связанной с белками и с комплексонами. Белковое связывание не столь значимо для фосфата и составляет около 10% общего количества, но 35% связано с другими ионами, остальное количество связано с ионизированной фракцией (0,61 ммоль/л). В противоположность кальцию уровень фосфата в сыворотке крови колеблется в более широких пределах (от 0,75 до 1,65 ммоль/л) и зависит от возраста, пола, питания, pH и содержания различных гормонов.

Почки играют ведущую роль в системном фосфорном гомеостазе и поддержании концентрации фосфора в крови, что тесно связано с фосфорным порогом для канальцев почек.

В среднем здоровый человек с пищей потребляет 40 ммоль РО₄ (1240 мг/ сут), кишечная абсорбция фосфора составляет приблизительно 25 ммоль/ сут (775 мг). Почки экскретируют с мочой почти такое же количество фосфата. Почечная экскреция фосфата напрямую связана с его потреблением, поэтому колеблется в широких пределах — от 2 до 80 ммоль/сут (62 — 2 480 мг).

Соотношение потребления Са/Р должно составлять 1 для взрослого и больше 1 для растущего организма.

В противоположность кальцию увеличение приема с пищей фосфатов приводит к повышенному содержанию неорганического фосфора в сыворотке крови — гиперфосфатемии.

Увеличение концентрации фосфата в сыворотке крови снижает содержание кальция и тем самым опосредованно стимулирует секрецию ПТГ. Фосфат не обладает прямым эффектом на ПТГ-секретирующие клетки. Тем не менее при нарушении экскреции фосфата почками наблюдается вторичная стимуляция околощитовидных желез, приводящая к их гипертрофии.

Типовые формы нарушения регуляции фосфорно-кальциевого обмена.

Гиперкальциемия.

Увеличение содержания кальция в сыворотке крови выше 2,5 ммоль/л называется гиперкальциемией. Она развивается при гиперфункции околощитовидных желез, гипервитаминозе D, гипертиреозе, злокачественных новообразованиях, гиперкортицизме (болезни Иценко — Кушинга).

Гиперкальциемия может возникнуть у больных язвенной болезнью желудка, у лиц, употребляющих большое количество молока и щелочных продуктов. Гиперкальциемия способствует образованию камней в почках и мочевом пузыре, снижает нервно-мышечную возбудимость, способствует появлению парезов и параличей. Длительная гиперкальциемия проявляется в задержке роста, запорах, жажде, мышечной гипотонии и гиперрефлексии, артериальной гипертензии. Нарушения со стороны ЦНС выражаются в спутанности сознания, провалах памяти. На ЭКГ выявляется уменьшение амплитуды зубца QT, увеличение длительности интервала PQ.

Гипокальциемия.

Уменьшение содержания кальция в сыворотке крови ниже 2,5 ммоль/л называют гипокальциемией. Последняя встречается чаще, чем гиперкальциемия, и наблюдается при гипофункции околощитовидных желез, гиперсекреции кальцитонина, при снижении всасывания кальция в кишечнике, после инфузии больших доз щелочных растворов в послеоперационном периоде для коррекции кислотно-основного равновесия.

Клинически гипокальциемия характеризуется повышенной возбудимостью нервной системы, вплоть до тетании. Тетания легкой степени проявляется парестезиями, спазмами, ощущением «ползания мурашек». Выраженная гипокальциемия проявляется приступами судорог и расстройством дыхания.

Гипофосфатемия.

При гиперфункции околощитовидных желез, гиповитаминозе D. первичной недостаточности канальцев почек, при которой снижается реабсорбиия фосфатов, развивается гипофосфатемия.

Гиперфосфатемия.

При гипофункции околощитовидных желез, поражении клубочков почек, вызывающих уменьшение фосфатов, возникает гиперфосфатемия.

При гипо -, гиперкальциемии, гипо-, гиперфосфатемии включаются компенсаторные механизмы, направленные на нормализацию констант этих элементов.

Таким образом, нарушение обмена кальция сопровождается развитием патологического состояния.

Кальций относится к трудноусвояемым элементам. Только 1 % кальция, который содержится в организме человека, находится в циркулирующей

крови. Если кальций не поступает организм с пищей, то в кровь он поступает сначала из осевого скелета, затем из остальных костей, приводя уменьшению костной массы, вплотило остеопороза.

Остеопороз. Этиология, патогенез классификация.

Остеопороз — патологическое состояние, характеризующееся низкой массой кости и микроструктурной перестройкой костной ткани, приводящей к повышенно ломкости кости и, как следствие этого, к увеличению риска перелома (Определение, принятое в 1990 г. на конференции по остеопорозу в Копенгагене.).

Остеопороз — одно из наиболее распространенных метаболических заболеваний, и его справедливо считают болезнью цивилизации.Актуальность данной проблемы возрастает связи с увеличением удельного вес пожилых людей в структуре населения, отрицательным влиянием технического прогресса, сопровождающегося уменьшением физической активности людей, и воздействием ряда неблагоприятных экологических факторов.

Этиологические исследования показывают, что нет ни одной национальности или этнической группы, в которой не встречался бы остеопороз.

По данным ВОЗ, в настоящее время проблемы ранней диагностики лечения и профилактики метаболических заболеваний скелета занимают четвертое место по значимости среднеинфекционных заболеваний, уступая только сердечно-сосудистым, онкологическим болезням и сахарном диабету.

Остеопороз поражает различна части скелета, поэтому перелома могут подвергаться любые кости, особенно при существенном снижении и массы, в том числе и челюсти.

Патофизиологическая сущность остеопороза как метаболического заболевания скелета характеризуется значительным уменьшением содержания минеральных и органических веществ, при котором кальцифицированный матрикс кости резорбируется быстрее, чем образуется, что приводит к потере костной массы и увеличению риска переломов.

Известно, что механическая прочность кости на 80—90 % зависит от содержания минералов и на 10—20 % — от строения кости, ее способности к восстановлению после микроповреждений, а также состояния коллагенового матрикса и костного мозга. Увеличению вероятности переломов способствует снижение силы мышц и связанное с этим изменение координации движения конечности. Поэтому лица пожилого возраста, а также ведущие сидячий образ жизни подвержены им чаще. Однако остеопороз характеризуется не только снижением костной массы, но и изменением микроархитектоники костной ткани, что ведет к повышенной хрупкости костей и риску переломов вследствие дистрофии костной ткани с перестройкой ее структуры, уменьшения числа костных перекладин в единице объема кости, искривления и полного рассасывания числа этих элементов.

Ежегодно от остеопороза в мире страдают около 15 — 20 млн человек. Большинство среди них составляют женщины в период менопаузы или после удаления у них яичников. С остеопорозом связано около 1,5 млн переломов в год, включая переломы шейки бедра, позвонков, костей запястья и других костей скелета.

Перелом шейки бедра — одно из наиболее грозных осложнений остеопороза, требующее длительной госпитализации (не менее 60 дней) и нередко хирургического вмешательства.

Примерно 20% таких больных погибают в течение первого года после травмы, более 50% становятся инвалидами и требуют постоянного ухода.

По мере старения населения проблема остеопороза будет становиться все актуальнее.

Костная ткань в процессе развития проходит последовательно три стадии: постепенное нарастание массы, период стабилизации и физиологическое уменьшение плотности кости.

Костное ремоделирование является непрерывно протекающим процессом, включающим разрушение старой кости и замещение ее новой. Костное ремоделирование проходит несколько стадий. Первая стадия — костная резорбция, во время которой остеокласты разрушают предшествующую кость и образуются лакуны (гауштповы лакуны в трабекулярной и гаверсовы каналы в кортикальной кости). На этой стадии мононуклеарные клетки формируют «цементную линию», ограничивая зону резорбции от зоны костеообразования. Вторая стадия — образование кости. Она связана с тем, что предшественники остеобластов мигрируют к костной поверхности, синтезируют и откладывают толстый слой неминерализованного костного матрикса — остеоида на цементной линии. В третьей стадии происходит минерализация остеоида, образуя новый костный элемент. Четвертая стадия — стадия покоя, в которой не происходит перестройка, а костные поверхности покрыты клетками-остеобластами.

Процесс резорбции и новообразования кости регулируется системными и местными факторами.

Продолжительность полного цикла процесса ре моделирования у взрослого молодого человека составляет приблизительно 5 мес. из них 3 нед занимает процесс резорбции. Костная масса остается стабильной, если уравновешены средняя скорость резорбции и скорость костного новообразования.

Скорость перестройки костной ткани зависит от многих факторов: генетических, гормональных, алиментарных и физических. При любом патофизиологическом механизме остеопороза масса костной ткани будет уменьшаться, достигая некоторого порогового значения, после чего наступает перелом, даже при небольшой нагрузке на кость.

При остеопорозе выделяются две главные характеристики костного обмена, каждая из которых приводит к снижению массы кости: 1) остеопороз с интенсивным костным обменом, при котором высокая скорость резорбции не компенсируется нормальным или повышенным процессом костеобразования; 2) остеопороз с низким обменом, когда процесс резорбции находится на нормальном уровне, но процесс костеообразования снижен. Обе характеристики обмена могут быть различными стадиями остеопороза у одного больного.

Потеря костного вещества в трабекулярных костях начинается, по крайней мере, на 10 лет раньше, чем в кортикальных, и характеризуется большей начальной скоростью и меньшей продолжительностью, следовательно, скорее наступает критическое снижение костной массы.

Существует классификация остеопороза, согласно которой выделяют первичный и вторичный остеопороз. Первичный остеопороз подразделяют на постменопаузальный (естественная менопауза) и старческий (сенильный).

Вторичный остеопороз развивается вследствие различных заболеваний. Выделяют следующие формы:

• эндокринного генеза (при болезни Иценко —Кушинга, избыточной продукции паратиреоидного гормона инсулиновой недостаточности);
• при различных заболеваниях желудочно-кишечного тракта, печени, печек, при алкоголизме;
• остеопороз, обусловленный алиментарными факторами (дефицита кальция, недостаточное потребление белков, дефицит аскорбиновой кис-лоты).

Постменопаузальный остеопороз

Остеопороз развивается примерно 30 — 40% женщин в возрасте старише 40 лет и обусловлен гормональной перестройкой в организме, связанной : первую очередь с уменьшением, а затем и полным прекращением выработки эстрогенов. Скорость снижешь массы кости в этот период составляет 2 —5 % (в норме 1 %). Через 5—10 лет после наступления менопаузы (т.е. в возрасте 60 — 70 лет) костная масса может снизиться на 25 — 30%. Проявления заболевания выражены в различной степени, что зависит от генетических особенностей, а также от факторов риска (олиго- или аменорея и бесплодие, более трех беременностей и родов, избыточное потребление алкоголя, курение, малая масса тела).

Гормоны поддерживают баланс между остеобластами и остеокластам1 в процессе ремоделирования. В период менопаузы дефицит эстрогенов способствует продукции остеокластактивирующего фактора, стимулирующего активность остеокластов и их дифференцировку, что обусловливает преобладание резорбции над процессам образования костной ткани.

Обнаружены рецепторы эстрогенов на остеобластах, что доказывает и прямое действие на кость. Возможно что дефицит эстрогенов ведет к уменьшению продукции кальцитонина, что усиливает резорбцию.

Непрямой механизм развития остеопороза связан с изменением продукции l,25(OH)₂D₃. Дефицит эстрогенов снижает активность α-гидроксилазы в почках, в результате снижается синтез активного метаболита витамина D и уменьшается абсорбция кальция в кишечнике.

Кроме того, эстрогены изменяют чувствительность костных клеток к паратиреоидному гормону, замедляют стимулированную им резорбцию и ингибируют коллагеназную активность макрофагов, которые могут быть предшественниками остеокластов.

Латентный период остеопороза начинается в среднем за четыре года до менопаузы, часто протекает бессимптомно, многие женщины годами живут с тупой, ноющей болью в спине, тазовых костях, в грудной клетке. Общими симптомами у всех больных с постменопаузальным остеопорозом является сутулость и снижение роста на 10—15 см, в то время как при физиологическом старении рост уменьшается на 2 — 5 см.

Худые женщины имеют более высокий риск переломов и меньшую массу кортикальной кости, чем женщины с ожирением. Предотвращение снижения массы скелета у женщин после менопаузы может быть связано с повышенным количеством биологически активного эстрогена. Источником эстрогена после менопаузы является превращенный в эстрон андростендион, так как это превращение в большинстве случаев протекает в жировых клетках. Женщины с жировой массой продуцируют больше эстрона, чем худые. Кроме того, избыточный вес может быть связан с большим пиком костной массы в юношеском возрасте. Возможно также, что бедренные кости, заполненные жировой тканью, более устойчивы к переломам при падении.

Снижение андрогенной функции у мужчин ведет к сниженному костеобразованию и развитию остеопороза с низким костным обменом.

Изящное телосложение у мужчин является фактором риска переломов позвонков.

Старческий (сенильный) остеопороз.

Выявляется у лиц старше 70 лет. Основными причинами развития этого остеопороза у лиц обоего пола считают снижение потребления кальция, нарушение его абсорбции в кишечнике и дефицит витамина D. Пожилые люди меньше употребляют мясных продуктов, в которых содержится довольно много солей кальция. Кроме того, с возрастом ухудшается переносимость молочных продуктов вследствие снижения секреции лактазы, что приводит к уменьшению всасывания кальция. Уменьшается двигательная активность в результате нарушения координации, снижается физическая работоспособность из-за нарастания явлений недостаточности кровообращения, вследствие этого пожилые люди больше времени проводят в жилых помещениях.

Уменьшение инсоляции приводит к снижению синтеза витамина D₃ в коже. Снижение функции почек (дефицит α-гидроксилазы) приводит к недостаточности образования кальцитриола.

Все указанные причины в итоге обусловливают тенденцию к гипокальциемии, которая компенсируется резорбцией костной ткани.

Таким образом, дефицит витамина D создает ситуацию, когда поддержание нормального уровня кальция в плазме крови возможно только за счет его мобилизации из костной ткани, что обеспечивается повышенным уровнем ПТГ.

Снижение уровня гормона роста или системных и местных ростовых факторов приводит к ослаблению остеобластической функции с увеличением возраста. При сенильном остеопорозе уменьшается количество остеобластов, а также замедляются процессы ремоделирования.

Риск возникновения переломов при старческом остеопорозе зависит как от величины потери костной массы, так и от причин, приводящих к падению пожилых людей: нарушение координации, уменьшение мышечной силы, снижение рефлекторной деятельности. Сенильный остеопороз характеризуется пропорциональными потерями трабекулярной и кортикальной кости.

Эндокринные остеопатии.

Остеопатии наиболее часто встречаются при гиперкортицизме, гипертиреозе и гиперпаратиреозе.

Гиперпоратиреоидная остеодистрофия — одно из основных проявлений первичного гиперпаратиреоза.

В патогенезе этого заболевания ключевую роль играет аденома околощитовидной железы, вызывающая гиперсекрецию ПТГ, который резко ускоряет костную резорбцию, создается отрицательный костный баланс, рассасывание костей опережает образование новой костной ткани. Возникает генерализованный остеопороз.

Кроме того, ПТГ усиливает синтез кальцитриола благодаря стимулированию образования lα-гидроксилазы в почках.

Продукция кальцитриола повышается вследствие гипофосфатемии, характерной для первичного гиперпаратиреоза. Кальцитрпол в сочетании с ПТГ усиливает резорбцию кости вследствие ускорения дифференцировки клеток-предшественников в остеокласты. Ускорение ремоделирования кости с преобладанием резорбции ведет к возникновению очагов деструкции кости, потере кальция из депо и гиперкальциемии.

Влияние паратиреоидного гормона на почки проявляется его фосфатурическим эффектом, обусловленны снижением резорбции фосфата в проксимальных канальцах, что в свою очередь приводит к гипофосфатемии а также гиперкальциурическим действиям на уровне дистальных канальцев.

Стероидный остеопороз.

Болезни возникает вследствие воздействия на костную ткань избыточного количестн глюкокортикоидов. Стероидный остеопороз развивается в результате следующих причин:

длительное терапевтическое применение глюкокортикоидов при воспалительных, ревматических заболеваниях, бронхиальной астме, пузырчатке и др.;

эндогенный гиперкортицизм (болезнь, или синдром, Иценко — Кушинга).

Для стероидного остеопороза характерно поражение костей осевог скелета — тел позвонков, ребер, костей таза и свода черепа, развитие асептического некроза головки бедренной кости.

В детском возрасте типична задержка роста скелета в длину.

В патогенезе стероидного остеопороза выделяются следующие механизмы:

• прямое подавляющее действие глкюкокортикоидов на остеобласты и замедление их образования из клеток-предшественников;
• препятствие стимулирующего эффекта простагландинов и ростовые факторов;
• усиление тормозящего действия паратиреоидного гормона на зрелые остеобласты, что приводит к замедлению костеообразования.
• Избыток глюкокортикоидов оказывает также непрямое стимулирующе: влияние на костную резорбцию: путем замедления абсорбции кальция;
• уменьшения реабсорбции кальция в почках (приводит к гипокальциемии), что стимулирует секрецию па-ратиреоидного гормона и усиливает резорбцию костной ткани;
• снижения секреции половых гормонов и соматотропного гормона.

Таким образом, прямое и непрямое действие глюкокортикоидов на костную ткань обусловливает развитие остеопороза.

Остеопороз при гипертиреозе.

Гипертиреоз ведет к повышению костного обмена за счет увеличения количества остеокластов, протяженности резорбционных поверхностей.

В результате усиления костной резорбции развивается гиперкальцие-мия, снижается секреция ПТГ, образование 1,25(OH)₂D₃ и, как следствие, уменьшается кишечная абсорбция кальция. Гипертиреоз вызывается и ос-теобластической функцией, что выражается в увеличении в крови содержания остеокальцина и повышения активности щелочной фосфатазы. Но усиление костеобразования не компенсирует резкого повышения костной резорбции, в результате уменьшаются костная масса и костная плотность. Недостаток тиреоидных гормонов при гипотиреозе также влияет на костный метаболизм. Отмечается тенденция к снижению уровня кальция в крови и экскреции его с мочой, повышение уровня паратиреоидного гормона и l,25(OH)₂D₃, замедление костного ремоделирования, снижение как костной резорбции, так и формирования кости.

Гиподальный остеопороз при гипогонадизме у мужчин.

Гипогонадизм у мужчин имеет разное происхождение. Он может быть вызван снижением секреции гормонов в гипофизе. Этот остеопороз не достигает обычно такой тяжести, как постменопаузальный гипогонадизм у женщин или сенильный у мужчин. Выраженность остеопороза зависит от возраста, в котором он возникает, и от исходной костной массы.

Дефицит тестостерона у мужчин может уменьшить секрецию кальцитонина и может быть нарушен синтез 1,250H₂D₃. Андрогены и эстрогены обладают прямым действием на костные клетки, так как на остеобластах имеются эстрогенные и андрогенные рецепторы. Остеопороз может быть вызван снижением секреции гонадотропных гормонов в гипофизе при врожденной или приобретенной патологии.

Остеопороз при сахарном диабете.

При сахарном диабете возникают различные проявления костной патологии: диабетическая артропатия, почечная остеодистрофия при терминальной диабетической нефропатии. При сахарном диабете 1-го типа (абсолютная инсулиновая недостаточность) снижение костной массы развивается вследствие пониженного темпа костеобразования.

Остеобласты имеют рецепторы к инсулину, в связи с чем он оказывает на них прямое действие. Снижение костной массы наиболее выражено при плохой компенсации сахарного диабета.

Наблюдается прямая зависимость между величиной потери минерального компонента костной ткани и уровнем гликированного гемоглобина.

Остеопороз при дефиците гормона роста.

Соматотропный гормон (СТГ), опосредованно действующий на инсу-линреактивный фактор, активирует lα-гидроксилазу почек, превращающую 25-гидроксихолекальциферол в l,25(OH)₂D₃, в результате увеличивается абсорбция кальция и фосфатов в кишечнике. Остеобласты содержат рецепторы к СТГ, поэтому гормон способствует их пролиферации. У больных с недостаточностью СТГ снижается плотность костной ткани, что приводит к развитию остеопении как в позвоночнике, так и в трубчатых костях.

Патогенное действие алкоголя на минеральный обмен.

Влияние злоупотребления алкоголем на травматизм очевидно. Не последнее место в структуре травматизма занимают повреждения, полученные в состоянии алкогольного опьянения. Переломы костей у алкоголиков чаще всего обусловлены двумя основными причинами: во-первых, опьянением, которое приводит к нарушению координации движений, снижению внимания, повышенной конфликтности с окружающими, что служит предпосылкой для получения травмы; во-вторых, морфологическими изменениями в костях, приводящими к их повышенной ломкости и возникновению травматологической ситуации.

Большинство исследователей связывают нарушения в костной ткани у больных алкоголизмом с изменениями гормональной регуляции минерального обмена. Данные нарушения реализуются как через центральные, так и периферические механизмы. Этанол непосредственно действует на щитовидную и паращитовидные железы и опосредованно — через систему «гипоталамус-гипофиз—нейропептиды».

Нарушения метаболизма витамина D у алкоголиков происходят на разных уровнях. При поступлении с пищей нарушается всасывание его кишечником вследствие хронических заболеваний ЖКТ, в печени снижается превращение витамина D в 25-гидроксихолекальциферол вследствие ее жировой инфильтрации, алкогольного гепатита и цирроза печени. Нарушается гидроксилирование 25-гидро-ксихолекальциферола в проксимальных канальцах почки, нарушается связывание метаболитов витамина D с рецепторами клеток, тканей-мишеней (кишечник, кость) в результате мемб-ранотропного эффекта этанола.

Установлено повышение содержания кальция у хронических алкоголиков вместе с повышением секреции паратгормона. Таким образом, развивающийся при алкоголизме вторичный гиперпаратиреоидизм приводит к снижению костной массы и увеличению ломкости костей. Увеличение уровня паратгормона способствует выходу кальция из костной ткани, возникает гиперкальциемия, а также усиливается реабсорбция кальция в тонком кишечнике и в почечных канальцах благодаря усилению синтеза активной формы витамина D — 1,25-диоксихолекальциферола (1,25(OH)₂D₃). При алкогольной интоксикации увеличение уровня внеклеточного кальция сопровождается повышением его содержания в клетках, что усиливает многие метаболические эффекты, в том числе и функционирование нейромедиаторных систем.

Нарушение системы гомеостаза кальция является одним из звеньев патогенетического развития алкогольной болезни.

Немаловажное значение в нарушении минерального обмена при алкоголизме имеет и нарушение работы других желез внутренней секреции. Так, снижение секреции соматотропного гормона приводит к нарушению образования органического матрикса кости. Злоупотребление алкоголем приводит к феминизации организма у мужчин, т.е. нарушается продукция андрогенов, приводя к снижению костной массы. У женщин под влиянием алкоголя угнетается функция яичников, увеличивается концентрация пролактина, фолликулостимулирующего и лютеинизирующего гормона (лютеотропина) аналогично нарушениям, которые возникают при овариоэктомии. одним из проявлений которого является развитие остеопороза.

У хронических алкоголиков наблюдается недостаточное поступление в организм минеральных веществ, микроэлементов, белков, витаминов и т.д. Нарушения питания возникают, во-первых, в связи с тем. что больные заменяют полноценный прием пищи употреблением алкоголя, во-вторых, постоянное воздействие этанола на систему пищеварения обусловливает развитие таких заболеваний, как стоматиты, эзофагиты, гастриты, энтериты, колиты, т.е. хронические воспалительные или дистрофические изменения не только железистого эпителия ЖКТ, но и крупных пищеварительных желез: печени и поджелудочной железы. Токсическое повреждение печени, в которой происходит основная ферментация этанола, также отражается на минеральном обмене.

В поджелудочной железе при алкоголизме страдают не только экскреторная часть, но и островки Лангерганса, поэтому уменьшается пли извращается выработка инсулина, который участвует во многих анаболических процессах, в том числе в построении костной ткани.

Дефицит кальция в крови при хроническом алкоголизме восполняется поступлением его из минеральных депо — костного скелета, приводя к значительной потере его прочности с последующими переломами и деформациями.

Изменение трофической функции нервной системы у алкоголиков также неблагоприятно сказывается на процессах минерализации и физиологической регенерации в кости.

При алкоголизме II —III стадии чаще наблюдаются переломы нижней челюсти и других костей лица. Частота воспалительных осложнений при переломах также выше, чем у лиц, не злоупотребляющих алкоголем. На фоне гнойно-инфекционных осложнений у них наблюдается замедленная консолидация отломков и часто возникает посттравматический остеомиелит с утратой костной ткани. Причиной воспалительных осложнений и травматического остеомиелита являются нарушение регенерации, иммунная недостаточность, позднее обращение за медицинской помощью.

Механизм действия этанола может быть рассмотрен на клеточном уровне. Этанол, являясь водо- и жирорастворимым веществом, действует на фосфолипиды мембраны клетки и повышает ее жидкостные свойства, что облегчает течение обменных процессов в клетке. Систематический прием алкоголя, способствующий так называемому «разжижению» мембраны, требует компенсации для предотвращения истощения внутренних резервов клеточных систем, что достигается увеличением ее плотности до нормальных цифр в условиях действия этанола. Происходит это за счет снижения содержания липопротеинов высокой плотности и относительного преобладания липопротеинов низкой и очень низкой плотности, которые способствуют накоплению холестерина в клеточных мембранах. Такое накопление сверх нормы дезорганизует обменные процессы в клетке, приводит к нарушению транспортной функции мембран, в частности в отношении ионов кальция, а также электролитов и других веществ.

Прекращение приема алкоголя усугубляет ситуацию. Процессы обмена в клетке затрудняются, клинически это выражается в алкогольном абстинентном синдроме. Уплотнение мембраны холестерина приводит также к нарушению ее пластичности, а значит и способности клеток изменять свою форму, что немаловажно для нормального функционирования костных клеток.

Рахит.

При дефиците витамина D нарушаются процессы всасывания кальция и фосфора в тонком кишечнике, в канальцах почек, нарушается соотношение этих элементов в крови. Возникшая в начале заболевания гипокальциемия способствует повышению функции околощитовидных желез. Гиперсекреция паратгормона приводит к активации остеокластов, и процессы резорбции начинают преобладать над процессами синтеза. Нарушается синтез белковой основы кости и отложение в ней минеральных солей. Вследствие вывода кальция и фосфора из костной ткани возникают гиперкальциемия и гипофосфатемия. Задерживается рост организма.

Гиповитаминоз D может развиться не только в результате экзогенной недостаточности, но и при патологических процессах в печени и почках в результате недостаточности образования метаболитов витамина D.

Роль нарушения питания в развитии остеопороза.

Продолжительное нарушение нормального соотношения кальция и фосфора, поступающих в организм, способствует остеопорозу. Это соотношение в норме должно составлять 1 : 1 для взрослого и 1,5: 1 и более для растущего организма. Увеличение потребления кальция с пищей не сопровождается продолжительной гиперкальниемией, так как его избыток быстро удаляется из крови костной системой, почками и кишечником. В противоположность кальцию увеличение приема с пищей фосфатов приводит к повышенному содержанию неорганического фосфора в сыворотке крови.

Кальцийсодержащие продукты рекомендуется принимать на ночь, что объясняется циркадным ритмом резорбции кости: резорбцию тормозит лишь вечерний прием кальция. Часто естественный путь поступления его в виде молочных или других пищевых продуктов предпочтителен.

В то же время наиболее распространенные продукты питания содержат большое количество фосфора и очень мало кальция (хлеб, крупы, мясо, картофель). Продукты, содержащие много кальция и мало фосфора, встречаются не часто (семена кунжута, патока, морские водоросли). Молоко, необработанный сыр, салат, многие овощи, а также мороженое содержат кальций и фосфор приблизительно в соотношении 1:1.

Повышенное потребление поваренной соли является причиной потери костной массы. Потребление шипучих колаподобных напитков приводит к тому, что содержащиеся в них фосфаты и натрий способствуют хроническому повышению уровня сывороточного ТТГ.

Богатое белками и жирами питание (в первую очередь животного происхождения) угнетает всасывание кальция в кишечнике и стимулирует гиперкальциурию. Ежедневный оптимальный баланс электролитов — 2 — 3 г натрия, 1 500 мг кальция, 400 ME витамина D.

Остеопороз при гипокинезии и состоянии невесомости.

Нарушения обмена кальция при гипокинезии, вызванной строгим постельным режимом или состоянием невесомости во время космических полетов, носят системный характер. Увеличение скорости экскреции кальция начинается со 2 — 3-й недели гипокинезии, достигая максимальных величин на 20—35-е сутки. В дальнейшем выведение кальция несколько снижается. Отмечается также реакция со стороны кальцийрегулиру-юших гормонов. В процессе гипокинезии наблюдается тенденция к повышению птг.

При гипокинезии наиболее выраженные изменения наблюдаются в костях, несущих нагрузку массы тела, в первую очередь позвонки и подвздошная кость.

Возникновению остеопороза при гипокинезии способствует нарушение тканевого кровотока в надкостнице, самой кости и снижение мышечной тяги, которая способствует венозному оттоку и деформации кости, которая является важным фактором перестройки.

Остеогенная функция надкостницы активизируется мышечной тягой. При сокращении мышц происходит смещение надкостницы по отношению к компактному веществу, и это способствует остеогенезу и увеличению толщины кости.

Остеопороз при применении фармакологических препаратов.

Алмагель тормозит всасывание кальция и фосфора. Противосудорожные препараты, а также препараты против туберкулеза оказывают прямое ингибирующее действие на клеточные функции.

Диагностика остеопороза.

Остеопороз в некоторых случаях протекает бессимптомно и первым клиническим проявлением заболевания могут быть переломы костей. Но в большинстве случаев остеопороз характеризуется болями в костях.

Задачи диагностики заключаются в том, чтобы установить наличие остеопороза и его осложнений, выявить причины его развития, определить метаболическую активность в костной ткани с помощью биохимических, эндокринологических и морфологических методов исследования.

Рентгенография.

Это наиболее распространенный метод изучения скелета и диагностики остеопороза. Однако визуальная оценка рентгенограмм скелета позволяет выявить изменения в костях скелета при снижении костной массы не менее чем на 20 — 30%. Поэтому для диагностики используют количественные методы оценки плотности кости по рентгенограммам.

Количественные методы оценки массы кости по ее минеральной плотности.

Разработаны высокоэффективные приборы для костно-денситометрических исследований, позволяющие диагностировать костные потери на ранних стадиях развития остеопороза с точностью до 2—6% в разных участках скелета.

Различают изотопные (моно- и бифотонная абсорбциометрия), рентгеновские (моно- и двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия и количественная компьютерная томография) и ультразвуковые методы.

Радиоизотопные и рентгеновские методы основаны на трансмиссии изотопов или рентгеновских лучей из наружного источника через кость, которые регистрируются детекторной системой. Костная масса выражается в содержании (г/см²) костных минералов на единицу площади кости.

Монофотонные и моноэнергетические денситометры позволяют измерять минеральную плотность в периферических отделах скелета (дистальной трети лучевой кости). Однако с их помощью невозможна оценка массы кости в позвонках.

Возможности двуфотонных и двухэнергетических костных денситометров намного шире. Помимо возможности измерения минеральной плотности в любом участке скелета, с их помощью возможно определить содержание костного минерала во всем скелете с высокой точностью: величина погрешности составляет 1—2%.

Диагностические критерии метаболизма костной ткани.

Для оценки активности процессов формирования и резорбции кости определяют: кальцийрегулирующие гормоны, маркеры костного метаболизма и оценивают морфологическую характеристику костной ткани.

Маркеры формирования костной ткани применяют для оценки костного метаболизма, т.е. ферментативной деятельности остеокластов и остеобластов или уровень компонентов костного матрикса, которые поступают в систему циркуляции в процессе формирования или резорбции костной ткани. Изменение костного метаболизма может иметь значение при остеопорозе, болезни Педжета, опухолях костей и хронических воспалительных заболеваниях суставов. К таким маркерам относятся щелочная фосфатаза, остеокальцин, пропептиды проколлагена 1-го типа.

Щелочная фосфатаза характеризует активность остеобластов. Принимает участие во внеклеточном разрушении пирофосфата — ингибитора отложения фосфата кальция.

Остеокальцин (gla-белок) — неколлагеновый белок костного матрикса, который синтезируется остеобластами.

Пропептидьт проколлагена 1-го типа — С-и N-пропептиды. Поскольку коллаген — наиболее распространенный органический компонент костного матрикса, то уровень пропептидов в кровяном русле может отражать уровень формирования костной ткани.

Маркеры резорбции костной ткани.

Важным компонентом коллагена является гидроксипролин, составляющий около 13 % всего аминокислотного состава этого белка. Поскольку примерно половина коллагена в организме человека содержится в костях, экскреция гидроксипролина с мочой отражает костную резорбцию, но до 40 % гидроксипролина. выделенного с мочой, может быть некостного происхождения. Характер взаимосвязи между экскрецией гидроксипролина с мочой и метаболизмом костной ткани сложный. Гидроксипролин после фильтрации в клубочках почек ре-абсорбируется в канальцах, высвобождающийся в результате разрушения коллагена в тканях затем подвергается окислению в печени до диоксида углерода и мочевины. Только 10 % гидроксипролина экскретируются с мочой.

Таким образом, этот метод не имеет существенного значения для диагностики остеопороза и оценки эффективности его терапии и профилактики.

Кислая фосфатаза — лизосомальный фермент, присутствующий в костях, предстательной железе, тромбоцитах, эритроцитах и селезенке. Увеличение ее уровня отмечается при различных метаболических заболеваниях костей, сопровождающихся увеличением обмена костной ткани.

Пиридинолин и деоксипиридинолин являются компонентами коллагена 1-го типа. Они высвобождаются в процессе деградации костного матрикса, не реабсорбируются в почечных канальцах, не подвергаются дальнейшему метаболизму и обнаруживаются в моче. Пиридинолин и особенно де-оксипиридинолин считаются более чувствительными и специфичными маркерами костной резорбции. Выделение их с мочой существенно возрастает при остеопорозе.

Биопсия костной ткани.

Для диагностики берут биопсию подвздошной кости специальным инструментом с последующим гистологическим и гистоморфометрическим исследованием.

Принципы лечения остеопороза.

Лечение представляет трудную задачу. Целями лечения являются:

• замедление или прекращение потери костной массы;
• предотвращение развития переломов костей;
• снижение выраженности болевого синдрома:
• восстановление трудоспособности. Выделены следующие направления лечебных мероприятий:
• этиотропное, предполагающее лечение основного заболевания при вторичном остеопорозе;
• патогенетическое, направленное либо на подавление повышенной костной резорбции, либо на стимуляцию костного образования, либо на нормализацию обоих процессов, а также на устранение дефицита витамина D;
• симптоматическое, включающее применение диеты, сбалансированной по солям кальция и фосфора, белку, назначение обезболивающих средств, препаратов кальция, дозированных физических нагрузок, массаж, лечение переломов.

Контрольные вопросы

1. В каких случаях отмечается патологическое повышение основного обмена?
2. В каких случаях отмечается понижение основного обмена?
3. Какие вилы голодания вы знаете?
4. Что такое абсолютное голодание?
5. Чем характеризуется начальный период полного голодания?
6. Какими признаками характеризуется стационарный период полного голодания?
7. Чем характеризуется терминальный период полного голодания?
8. Назовите причины белковой недостаточности.
9. В каких случаях происходит нарушение расщепления и всасывания белков?
10. Какие причины нарушения синтеза белков вы знаете?
11. Каковы причины нарушения переваривания и всасывания углеводов в пищеварительном тракте?
12. В каких случаях происходит усиление распада гликогена и снижение его синтеза?
13. Какие причины вызывают гипогликемию?
14. Какие причины могут вызывать гипергликемию?
15. Какие формы сахарного диабета вы знаете и каковы их причины?
16. Расскажите об изменениях в углеводном обмене при сахарном диабете.
17. Расскажите о видах и механизмах развития коматозных состояний при сахарном диабете.
18. Назовите причины нарушения переваривания и всасывания жиров в пищеварительном тракте.
19. Какую роль играют нарушения липидного обмена в развитии атеросклероза?