Костная ткань в минеральном обмене организма

Особенности обмена костной ткани. Пути минерализации. Обмен в костной ткани

Костная ткань в минеральном обмене организма

Костная ткань состоит преимущественно из минеральных веществ. На обменные процессы в ней оказывают преимущественное влияние такие гормоны, как кальцитонин и паратгормон.

Обмен веществ в костях связан с двумя процессами: образованием новой костной ткани остеобластами и разрушением старой остеокластами. В норме эти процессы находятся в динамическом равновесии. В среднем в организме человека обновляется 2 -10 % костной ткани в год.

При преобладании одного из процессов изменяется плотность и масса костей. При заболеваниях костей и в пожилом, старом и старческом возрасте нарушаются процессы обновления костной ткани, что можно выявить с помощью маркеров, определяемых в ходе биохимических исследований.

Многие заболевания костей сопровождаются ускоренными процессами восстановления костной ткани, но процессы ее рассасывания при этом также ускорены, и равновесие деятельности остеобластов и остеокластов нарушено.

Для оценки эффективности лечения нарушения обмена веществ в костях определяют маркеры резорбции (рассасывания) костей в крови. Ими являются фрагменты содержащегося в костях белка – коллагена I, а также кислая фосфатаза и сиалопротеин, проникающие в кровь при разрушении костной ткани.

Исследование маркеров позволяет выявить состояние обменных процессов в костной ткани, интенсивность процессов образования и разрушения костной ткани, контролировать лечение остеопороза, а также оценить риск возникновения переломов костей.

24, Дентин , химический состав органические и неорганические веществаветло-желтая, состоящая преимущественно из минерализованного коллагена, зубная ткань называется дентином.

У корня зуба дентин покрыт цементом, а в области, образующей зубную коронку – эмалью. Прочность его ткани превосходит костную и задает зубу форму, эластичность служит защитой для хрупкой зубной эмали.

Дентин питает зуб и генерируется на протяжении всей его жизни. Химический состав

Основная масса зуба человека состоит из дентина, который окружает пульпу. Коронковый дентин покрыт эмалью, дентин корня – цементом.

В отличие от эмали, дентин менее обызвествлен: 70% массы дентина составляет неорганическое вещество, 20% массы -органическое, остальная часть – вода.

Органическая масса преимущественно представлена коллагеном и коллагеновыми соединениями (91-92%).

Минеральный компонент как и в эмали, состоит из фосфата кальция. Дентин содержит в незначительном количестве ряд микроэлементов.

Дентин – высокоэластичная ткань зуба. Он уступает по твердости эмали и имеет желтоватую окраску. Дентин очень пористый и более проницаем, чем эмаль.

Дентин на 70% состоит из неорганических веществ, на 20% — из органических веществ, еще 10% – это вода и так называемые бесследные минералы. Рассмотрим более внимательно его химический состав.

Органические вещества — это, в основном, белки, полисахариды и липиды.

Дентин состоит преимущественно из коллагеновых волокон, которые подразделяются на волокна Корфа (расположены радиально) и волокна Эбнера (расположены тангенциально).

Волокна Эбнера расположены преимущественно ближе к пульпе зуба, а волокна Корфа — ближе к цементу и эмали. Благодаря этому зуб устойчив к давящей силе и не рассыпается при пережевывании или откусывании твердой пищи.

Неорганические вещества — это, прежде всего, фосфат, карбонат и фторид кальция, а также некоторые другие макро и микроэлементы в небольшом количестве. При этом именно фосфат кальция составляет основную массу зуба.

Цемент, химический состав, органические и неорганические вещества Цемент корня

Химический состав

Цемент – это твердая ткань, покрывающая поверхность корня зуба, верхушку корня, а в многокорневых зубах и область фуркации. Очень редко встречаются фрагменты цемента на поверхности эмали зубов человека (преимущественно в пришеечной области). Этот тип цемента можно обнаружить также в фиссурах еще не прорезавшихся зубов.

Граница эмальдентин не всегда имеет единую конфигурацию. Если в 30% случаев эмаль и цемент граничат непосредственно, то в 10% зубов отмечают наличие незначительного свободного участка дентина. У 60% зубов цемент наслаивается на пришеечную эмаль.

Цемент по структуре и твердости (30-50 KHN) сходен с костью человека, но в отличие от нее не васкуляризован. Цемент относится к удерживающему аппарату зуба, т. к. волокна Шарпея удерживают зуб в альвеоле челюстных костей.

По химическому составу и структуре цемент напоминает грубоволокнистую кость. Это наименее минерализованная твердая ткань зуба. неорганических веществ в цементе составляет 65% массы, органические вещества-23% и вода – 12% массы.

Из неорганических составляющих преобладают кальций и фосфат в форме кристаллов апатита или аморфных кальций-фосфатов, из органических – более 90% коллагенов. других органических субстанций изучено недостаточно.

Гистологическое строение

Как и другие опорные ткани организма, цемент состоит из клеток и межклеточного вещества.

Поверхность дентина покрыта слоем высокоминерализованного цемента (толщина до 10 мкм). К внешней стороне направлены ламелловидные менее или более минерализованные зоны, отражающие периодические фазы образования цемента и фазы покоя.

В коронковой трети зубов расположен бесклеточный цемент. Он не содержит клеток, лишь многочисленные коллагеновые фибриллы однородной минерализации, расположенные почти перпендикулярно к поверхности дентина. Они являются прикрепленными волокнами {волокна Шарпея).

Направление прохождения волокон между отдельными ростовыми линиями может изменяться. Эти изменения происходят вследствие постэруптивного движения зубов при одновременном образовании цемента. Поверхность бесклеточного волокнистого цемента минерализована в большей мере, чем средние слои цемента.

На ней расположен бесструктурный слой толщиной 3-8 мкм, цементоид, содержащий цементобласты.

В верхушечной области корня зуба и в области би- и трифуркаций многокорневых зубов цемент пронизан проникающими в виде луча волокнами перепендикулярно к поверхности зуба и утолщенными пучками волокон, которые менее минерализованы. Перпендикулярно волокнам Шарпея расположены многочисленные волокна и пучки волокон.

В лакунах цемента содержаться цементоциты -зрелые клетки цемента зуба. В этом слое цемента могут чередоваться менее и более минерализованные участки, а также слои бесклеточного волокнистого цемента. Цемент образуется и наслаивается на протяжении всей жизни.

В течение 60 лет он может утроить свою толщину, при этом цементоциты внутренних слоев гибнут и образуются пустые лакуны цемента.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 518;

Источник: https://studopedia.net/1_57985_osobennosti-obmena-kostnoy-tkani-puti-mineralizatsii-obmen-v-kostnoy-tkani.html

Лекарственные средства, влияющие на минеральный обмен костной ткани и организма

Костная ткань в минеральном обмене организма

Лекарственные средства, влияющие на минеральный обмен костной ткани и организма Кальций, фосфаты и магний – основные минеральные ком-поненты костной ткани и играют важную роль в минеральном гомеостазе.

Гомеостаз минералов – динамическое состояние, по-скольку в организме происходит постоянная перестройка костной ткани и обмен минералами между костями и внеклеточной жидкостью. Регуляторы минерального обмена:

1.

Основные регуляторы

Ø паратиреоидный гормон Ø витамин Д

2.Вторичные регуляторы

Ø кальцитонин Ø глюкокортикоиды Ø эстрогены


ФАКТОРЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ ФОСФОРНЫЙ, КАЛЬЦИЕВЫЙ И МАГНИЕВЫЙ ОБМЕН

Гомеостатический механизм регуляции уровня кальция: При гипокальциемии повышается секреция ПТГ, который: Ø мобилизует кальций из костной ткани; Ø повышает реабсорбцию его в почках;

Ø усиливает выработку в почках кальцитриола, способствующего повышению всасывания кальция в кишечнике /если усиленного всасывания кальция в кишечнике не происходит (в пожилом возрасте, при лечении кортикостероидами и т.д.) происходит мобилизация кальция из костей – развивается остео-пороз/.

Паратиреоидный гормон (паратиреоидин) Вырабатывается клетками паращитовидной железы. Полипептид, состоящий из 84 АК. Регулирует проникновение кальция и фосфора через кле-точные мембраны в костях и почках, что проявляется в повышении концентрации кальция и снижения кон-центрации фосфатов в сыворотке крови.

Фармакодинамика: Ø в ЖКТ повышает всасывание кальция и фосфатов /за счет увеличения продукции кальцитриола; Ø в костной ткани ПТГ стимулирует как резорбцию, так и формирование костей, но результирующим эффектом избытка ПТГ будет усиление резорбции.

Ø в почках повышает реабсорбцию кальция и магния, но снижает реабсорбцию фосфатов, АК, бикарбоната, натрия, хлора и сульфата; увеличивает образование кальцитриола. Регуляция гомеостаза кальция и фосфатов осуществляется по принципу обратной связи.

Кальций является основным регулятором секреции ПТГ /при повышении кон-центрации кальция в сыворотке он связывается с рецепто-рами клеток паращитовидной железы, распознающим Са2+, уровень внутриклеточного кальция повышается и снижается секреция ПТГ/.

Кальцитриол подавляет секрецию ПТГ /независимо от его эффектов на уровень кальция в крови/ за счет прямого действия на транскрипцию гена ПТГ. Препараты: Паратиреоидин /получают из убойного скота/. Вводят п/к и в/м. Эффект развивается к 4 ч, макс. действия через 18 ч, продолжительность до 24-36 часов. Разрушается печенью.

Показания: гипопаратиреоз, спазмофилии.

Кальцитонин Пептид из 32 АК, секретируемый щитовидной железой.

Основным эффектом кальцитонина является снижение концентрации кальция и фосфатов в крови за счет дейст-вия на кости и почки: Ø уменьшает резорбцию кости путем прямого торможения активности остеокластов; Ø подавляет реабсорбцию в почках кальция и фосфа-тов, также как и реабсорбцию других ионов, включая натрий, калий и магний; Ø оказывает анальгетический эффект /возможно, за счет прямого действия на ЦНС/; Ø снижает секрецию гастрина и соляной кислоты в же-лудке и повышает секрецию натрия, калия, хлора и воды в кишечнике. Показания: Ø болезнь Педжета /деформирующая остеодистрофия/; Ø гиперкальциемия; Ø остеопороз; Ø в онкологической практике /обезболивающий эф-фект/. Препараты: Имеются препараты кальцитонина человека и лосося, при-чем последний обладает большей активностью /миакальцик, кальсинар, сибакальцин/. Активное вещество – синтетический лососевый кальцитонин /кальсинар, миа-кальцик/ и синтетический кальцитонин человека /сибакальцин/.Выбор лососевого кальцитонина определяется его большой близостью по структуре и свойствам кальцитонина человека.

Побочные эффекты: диспепсические явления, гиперемия лица, иногда воспалительные реакции на месте введения. Возможно развитие вторичной резистентности к кальцитонину /у 20% больных/, однако перемена препа-рата /вместо лососевого на человеческий кальцитонин/ позволяет ее преодолеть. Ремиссия не менее 10 месяцев.


Витамин Д
Стерол, участвует в гомеостазе кальция, действуя на ки-шечник и кости. Он выполняет свою активную функцию в виде активного метаболита кальцийтриола, образуемого в почках под влиянием ПТГ. Витамины Д2 и Д3 имеют природные провитамины. Витамин Д2 /эргокальциферол/ имеется в растительном масле, в меньшей степени – в молоке.

Он всасывается в тонкой кишке и в печени преобразуется в 25-гидроксиэргокальциферол. Витамин Д3 /холекальциферол/ образуется из 7-дегидрохолестерина в коже млекопитающих под влиянием УФО. Холекальциферол всасывается также в тонкой кишке и метаболизируется в печени в 25-гидроксихолекальциферол /кальцифедиол/.

Последний циркулирует в крови в связанном с белком состоянии. У человека витамины Д2 и Д3 обладают одинаковым свойством. Далее метаболит 25 [OH]2D превращается в почках в несколько других форм, среди которых наиболее активная 1,25[OH]2D /кальцитриол/ (в 20-50 раз активнее Д2 и Д3/.

ХОЛЕКАЛЬЦИФЕРОЛ /вит Д2/ ß 25 – гидроксилирование в пе-чени КАЛЬЦИФЕДИОЛ /25 – оксихолекальциферол/ ß 1 – гидроксилирование в почках КАЛЬЦИТРИОЛ /1,25 дигидроксихолекальциферол/ Активность кальцитриола регулируется ПТГ /повышает образование кальцитриола/. Низкий уровень кальция обуславливает повышение секреции ПТГ в результате механизма обратной связи.

Действие витамина Д: Ø В кишечнике усиливают всасывание кальция, фосфа-тов и магния /за счет индукции синтеза кальцийсвя-зывающих протеинов/; Ø В костях: 1) способствует минерализации /активирует синтез белковой стромы костей, нормализует состав и качество коллагена; в точках роста костей кальций вступает в связь с неорганическими фосфатами.

Остеобласты используют фосфат кальция для новообразования костной ткани/; 2) вместе с ПТГ кальцитриол увеличивает скорость резорбции кальция и фосфора, особенно в старых участках, где остеобласты и остеоциты активизированы, а синтез коллагена заторможен; Ø В почках кальцитриол повышает реабсорбцию каль-ция и фосфатов.

Препараты витамина Д: Ø Эргокальциферол /витамин Д2, кальциферол/ в табл., капсулах, каплях и для инъекций; Ø Кальцифедиол /кальдерол/ в капсулах; Ø Альфакальцидол /альфа Д3 – тева, уан-альфа/ в капсулах. Быстро превращается вы печени в 1,25 – гидрооксивитамин Д3.

Показания: • заболевание почек, протекающие с поражением костей; • гипопаратиреоидизм; • послеоперационное лечение гиперпаратиреоидизма; • рахит; • профилактика и лечение остеопороза /в т.ч. климактери-ческого и сенильного/; Ø Холекальциферол / витамин Д3, Дельта-D/ табл.; Ø Кальцитриол /рокалтрол/ в капсулах; парен-терально /кальцижекс/.

Используется для коррекции нарушений метаболизма кальция и фосфора у больных с почечной остеодистрофией. Ø Дигидротахистерол /Хитакерол/ в табл. и капс., раствор в масле. Передозировка витамина Д

Возникает при назначении очень больших доз препаратов или при длительном их применении.

Особое внимание должно обращаться, когда больные принимают кальцитриол или альфакальцидиол. Проявляется анорексией, рвотой, тошнотой, запором, ступором, могут образовываться камни в почках. При тяжелой гиперкальциемии рекомендуется большие дозы синтетического кальцитонина, назначают петлевые диу-ретики и увеличивают количество вводимой жидкости.

Кроме выше описанных форм, при остеопорозе в ка-честве лекарственных препаратов часто используют бисфосфонаты, производные пирофосфорной кислоты /этидронат, клодронат, памидронат, алендронат/.

Механизм действия: Ø тормозят активность остеокластов; Ø влияют на дифференцировку остеокластов, изменяя соотношение в системе остеобласт – остеокласт в пользу первых; Ø угнетают нормальную и эктопическую минерализа-цию кости. Бисфосфонаты глубоко проникают в ткань кости и задерживаются там на многие месяцы и годы.

Продолжительность ремиссии после прекращения введения может превышать 2 года. Это связывают с накоплением бисфосфоната в костной ткани и постепенным его освобождением с воздействием на ремоделирование костной ткани. Препараты • Клодронат натрия /бонефос/ – эффективен при остеоли-зе в результате костных метастазов, миеломе с гипер-кальциемией.

Уменьшает боли в костях, задерживает прогрессирование метастазов. • Памидронат динатрий /аредия/ – активно ингибирует остеолиз при опухолях, снижая функцию остеокластов с гиперкальциемией или без нее. Способствует уменьше-нию болей, могут быть рентгенологические признаки репарации костной ткани.

• Алендронат натрия /фосамакс/ – синтетический амино-бифосфонат. Связывается с гидрооксиапатитом в кости. Действует как ингибитор активности остеокластов. Эф-фективен при остеопорозе у женщин в период менопау-зы.

КАЛЬЦИЙ Гиперкальциемия Ø гиперпаратиреоз; Ø использование тиазидных диуретиков; Ø гипервитаминоз Д; Ø усиленный распад костной ткани; Ø тиреотоксикоз; Ø надпочечниковая недостаточность.

Основные проявления: угнетение ЦНС, вплоть до развития комы, слабость, мы-шечная гипотония, аритмии, тошнота, рвота, тяжелые запоры, полиурия с дегидратацией, кальциноз тканей /артерии, почки, мышцы, роговица/, камни почек.

Гипокальциемия Ø гипопаратиреоидизм; Ø дефицит витамина Д; Ø почечная недостаточность; Основные проявления: нервно-мышечные: тетания, парестезии, ларингоспазм, мышечные спазмы, судороги.

Препараты кальция Для приема внутрь: Ø кальция хлорид 5-10 % растворы /содержание каль-ция 27 %/; Ø кальция глицерофосфат – таблетки /16%/; Ø кальция лактат – таблетки /13%/; Ø кальция глюконат – таблетки /9%/ Ø кальция пангамат – таблетки Для парентерального введения: Ø кальция глюконат 10% раствор в амп.

для в/в введе-ния /является наиболее предпочтительным, так как меньше раздражает вены/; Ø кальция хлорид 5 и 10% раствор в амп. для в/в введения.

Показания к применению: Ø предупреждение или коррекция дефицита кальция /предпочтительно применять пероральные формы препаратов кальция/; Ø в качестве противоаллергического, Ø противовоспалительного, Ø гемостатического, Ø антацидного /карбонат кальция/ средств; Ø при тетании и коликах; Ø при отравлении солями свинца и магния, аминогликозидами. Побочные эффекты: Ø вздутие живота, запоры, образование кишечных кальциевых камней; Ø выраженное раздражающее действие на вены, а также некроз тканей при п/к и в/м введении /хлорида кальция/;

Ø сердечные аритмии /вводят в/в медленно!!!/.

ФОСФОР Гипофосфатемия Ø длительное лечение алюминийсодержащими антаци-дами; Ø первичный гиперпаратиреоз; Ø дефицит витамина Д; Ø резистентный к витамину Д рахит; Ø фосфатурия; Ø идиопатическая гиперкальциемия. Проявления: Длительно существующая гипофосфатемия проявляется слабостью проксимальных мышц и нарушением минерализации костей /остеомаляцией/.

Гиперфосфатемия Ø почечная недостаточность; Ø гипопаратиреоз; Ø при интоксикации витамином Д.

Препараты фосфора Ø глицерофосфат кальция; Ø церебролецитин /получают из мозга убойного скота, содержит фосфолипиды/; Ø фитин /смесь кальциевых и магниевых солей различ-ных инозитолфосфорных кислот/; Ø остеогенон /содержит оссеин, коллаген, гидроокси-апатит кальция, микроэлементы/.

Показания:

Препараты фосфора применяются для профилактики и ле-чения заболеваний костной системы /рахита, остеопороза, кариеса, при длительной иммобилизации/, как тонизирую-щие общеукрепляющие средства /при неврастении, пере-утомлении, половой слабости/, стимуляции кроветво-рения. АТФ (1% раствор) применяют при мышечных дис-трофиях, атрофиях, миокардиодистрофии, стенокардии.

МАГНИЙ В кишечнике и почечных канальцах для магния и кальция единый механизм транспорта. Гипермагнезиемия /возникает при введении избыточных количеств MgSO4/ Основные проявления: Ø паралич дыхательного центра; Ø угнетение ЦНС; Ø угнетение нервно-мышечной передачи; Ø кардиотоксичность. Для устранения этих нежелательных явлений назначают препараты кальция.

Гипомагнезиемия Ø острая и хроническая диарея, частая рвота; Ø гиперпаратиреоидизм; Ø гиперкальциемия любого происхождения, Ø применение диуретиков, СГ, АБ тетрациклинового ряда, пероральных контрацептивов; Ø сахарном диабете; Ø алкоголизме; Ø заболеваниях почек; Ø интенсивной физической нагрузке.

Проявления: Ø астения, расстройства психики /беспокойство, агрес-сивность/, судороги; Ø нарушения со стороны сердечно-сосудистой сис-темы /сосудистая гипертензия и НСР (желудочковые экстрасистолы, доходящие до ЖТ и фибрилляции)/; Ø гипокальциемия и гипомагниемия; Ø анемия.

Препараты магния Существуют различные формы препаратов магния, которые одинаково хорошо всасываются в кишечнике. Предпочтительно назначают органические формы магния: аспартат или формы, связанные с промежуточными звеньями цикла Кребса (малат, сукцинат, фумарат, цитрат).

Неорганические – магния оксид, глюконат, сульфат, хлорид – хуже переносятся, часто вызывают понос в высоких дозировках.

Наиболее часто используют оротат (таблетки по 0,5, соот-ветствующие 32,8 мг магния), лактат (таблетки по 0,5, соответствующие 48 мг магния), цитрат (по 0,15 – 24,3 мг магния) и аспарагинат магния (175 мг), а также в комплексе с никотиновой кислотой – магнезия никомед (таб. по 120 мг), витамином В6 – Магне В6 (48 мг магния и 5 мг пиридоксина гидрохлорида). Показания: Ø гипомагнезиемия; Ø для снижения уровня САД; Ø для повышения мозгового кровотока; Ø как противосудорожные; Ø для лечения аритмий; Ø как противовоспалительные;

Ø как токолитики.

Источник: https://sdamzavas.net/1-29847.html

Метаболизм костной ткани

Костная ткань в минеральном обмене организма

Кость — структура, подвергающаяся непрерывным перестройкам на протяжении всей жизни. Прочность костей обеспечивает функционирование опорно-двигательного аппарата. Кроме того, костная ткань служит резервуаром, поддерживающим гомеостаз кальция, магния, фосфата, натрия и других ионов. Кости пронизаны большим количеством сосудов; костный кровоток составляет до 10% системного.

Свойства костной ткани определяются межклеточными компонентами — минеральным веществом и органическим матриксом.

На долю коллагена I типа приходится 90—95% всего белка органического матрикса.

К неколлагеновым белкам матрикса относятся: белки плазмы (альбумин и фетуин), белки, содержащие остатки γ-карбоксиглутаминовой кислоты (остеокальцин и γ-карбоксиглутамат-содержащий белок матрикса), гликопротеид остеонектин, фосфопротеид остеопонтин, сиалопротеиды, тромбоспондин и другие, менее изученные белки.

Некоторые из этих белков участвуют в минерализации матрикса. Минеральное вещество костной ткани состоит из частично кристаллизованного гидроксиапатита, в котором молярное отношение кальция к фосфату меньше, чем в чистом гидроксиапатите (формула чистого гидроксиапатита Са10(РО4)6(ОН)2).

В кости, особенно в ее поверхностном слое, имеются и другие ионы. Минерализация начинается с образования отдельных «островков» в промежутках между концами нитей коллагена. Процесс минерализации зависит от образования органического матрикса. Такая двухкомпонентная структура из минерального вещества и органического матрикса обеспечивает высокую механическую прочность кости.

За образование кости отвечают остеобласты — клетки мезенхимного происхождения, синтезирующие белки органического матрикса. Для остеобластов характерны:

1) определенные локализация и морфология;

2) присутствие костного изофермента ЩФ;

3) наличие рецепторов ПТГ и 1,25(OH)2D3;

4) способность синтезировать белки матрикса, такие, как коллаген I типа, остеокальцин и остеопонтин.

Минерализация новосинтезированного матрикса начинается сразу после его секреции (первичная минерализация) и продолжается в течение нескольких недель (вторичная минерализация). Остеобласт, окруженный минерализующимся матриксом, превращается в остеоцит, который сохраняет связь с другими клетками через систему канальцев.

Резорбция костной ткани осуществляется остеокластами — многоядерными клетками, образованными слиянием моноцитов.

В остеокластах обнаружены:

1) Н+-АТФаза и карбоангидраза II, обеспечивающие закисление среды в зоне резорбции;

2) тирозинкиназа Src, продукт онкогена SRC, а также ее субстрат р80/85;

3) устойчивая к тартрату кислая фосфатаза;

4) мембранные рецепторы кальцитонина;

5) Nа+,К+-АТФаза, сходная с аналогичным почечным ферментом;

6) Сl/HCO3-обменник, относящийся к семейству белков полосы 3. Остеокласты прикрепляются к белкам костного матрикса, например остеопонтину, с помощью аγβз-интегрина. При этом каждый остеокласт образует на поверхности кости зону прикрепления в виде кольца; цитоплазма остеокласта в области прикрепления светлая (светлая зона), и в ней содержатся сократительные белки.

Внутри этого кольца мембрана остеокласта образует так называемую гофрированную каемку; в ограниченном пространстве между гофрированной каемкой и костью и создается кислая среда, происходит растворение минерального вещества, а затем под действием кислых гидролаз рассасывается органический матрикс. В результате разрушительной деятельности остеокластов в кости образуются как бы разъеденные полости — гаушиповы, или резорбционные лакуны. В этих лакунах и располагаются остеокласты.

Описано много гуморальных регуляторов образования остеобластов и остеокластов из клеток-предшественников, а также функции дифференцированных клеток. Из них наиболее известны ИЛ-6, ИЛ-11 и колониестимулирующие факторы.

В костной ткани содержится много факторов роста.

На функцию остеобластов действуют: трансформирующий фактор роста р типов I и II, кислый и основный факторы роста фибробластов, тромбоцитарный фактор роста, ИФР-I и ИФР-II.

В перестройке кости участвуют, по-видимому, остеоглицин и ряд белков — регуляторов морфогенеза кости. Функцию остеокластов и процесс резорбции кости регулируют: ИЛ-1, ФНО, интерферон у и колониестимулирующие факторы.

В ряде случаев регуляция функции остеокластов осуществляется опосредованно, через остеобласты или фибробласты стромы костного мозга, — так действует, в частности, ПТГ, рецепторов к которому в зрелых остеокластах нет. Через взаимодействие с рецепторами в клетках-предшественниках l,25(OH)2D3 стимулирует их дифференцировку в моноциты и затем в остеокласты.

Некоторые цитокины, например ИЛ-1 и трансформирующий фактор роста а, индуцируют локальное образование простагландинов и других цитокинов, таких, как ИЛ-6 и колониестимулирующие факторы. Так называемые факторы активации остеокластов, как теперь очевидно, — это группа цитокинов, в том числе ИЛ-1, ФНОα и β, а также, возможно, другие вещества.

У плода и ребенка кость образуется путем замещения обызвествленного хряща (хрящевой остеогенез) или формируется непосредственно из мезенхимы (перепончатый остеогенез).

В новообразованной костной ткани (у детей, а также у взрослых при быстром росте, например при образовании костной мозоли) относительно много клеток и мало матрикса, для нее характерно беспорядочное расположение толстых переплетающихся пучков коллагеновых нитей (ретикулофиброзная кость).

В зрелой кости пучки коллагеновых нитей организованы в параллельные или концентрические пластинки (пластинчатая кость). В длинных костях костные пластинки, расположенные концентрически вокруг

кровеносных сосудов, формируют остеоны (гаверсовы системы). Толщина кости увеличивается, если скорость остеогенеза в надкостнице выше скорости резорбции на эндостальной поверхности. Удлинение костей происходит за счет пролиферации клеток эпифизарного хряща и последующего хрящевого остеогенеза.

У взрослых эпифизы зарастают, удлинение костей и хрящевой остеогенез прекращаются; некоторая активность клеток сохраняется только в суставном хряще. Однако и у взрослых продолжается перестройка как остеонов, так и губчатых костей.

Новообразованная костная ткань отличается гладкой поверхностью, поглощает тетрациклин, имеет относительно низкое содержание минерального вещества и покрыта активными остеобластами. Толщина нового неминерализованного органического матрикса (остеоида) составляет около 12 мкм.

Для определения скорости образования костной ткани больному дважды с некоторым интервалом дают тетрациклин, а затем измеряют расстояние между флюоресцирующими слоями на срезах костного биоптата.

Зоны резорбции отличаются неровной поверхностью и присутствием остеокластов. Резорбция предшествует остеогенезу, она протекает более интенсивно, но не столь долго, как последний.

Если активная резорбция у взрослых происходит приблизительно на 4% поверхности губчатой кости (например, гребня подвздошной кости), то неминерализованным органическим матриксом покрыто 10—15% поверхности костных балок.

Изотопные исследования показывают, что ежегодно замещается до 18% всего кальция костей. Таким образом, в костной ткани происходит активный обмен веществ, требующий хорошего кровоснабжения.

Перестройка костей каким-то образом зависит от механической нагрузки.

Кроме того, костная ткань служит резервуаром неорганических ионов, например кальция, играющего важную роль во многих физиологических процессах.

Реакция костной ткани на повреждение (переломы, инфекцию, нарушение кровоснабжения, метастазы) весьма ограничена. Процесс замещения мертвой костной ткани на новую сопровождается прорастанием новых кровеносных сосудов в пораженную область.

При значительном нарушении структуры ткани, например при переломе со смещением костных отломков или их патологической подвижностью, стромальные клетки-предшественники дифференцируются не в остеобласты, а в клетки, формирующие соединительную ткань и хрящ.

При хорошем совмещении и фиксации костных отломков срастание осуществляется преимущественно за счет остеогенеза, и рубцовой деформации не происходит. Перестройка кости зависит от механической нагрузки, которая каким-то образом влияет на биологическую активность ткани.

На границе растущей опухоли с костью происходит резорбция последней. Прогибающие деформации стимулируют остеогенез на вогнутой и резорбцию на выпуклой поверхностях, что способствует сохранению механической прочности.

Даже при таком деструктивном заболевании, как болезнь Педжета, перестройка кости зависит от механических сил. Таким образом, пластичность костной ткани определяется взаимодействием клеток друг с другом и с внешней средой.

Механизмы остеогенеза и резорбции кости

Остеогенез — это упорядоченный процесс образования и минерализации органического матрикса кости. В состав кости входят кальций и фосфат, поэтому скорость минерализации зависит от концентрации этих ионов в плазме и внеклеточной жидкости.

В искусственных условиях для кристаллизации гидроксиапатита достаточно тех концентраций кальция и фосфата, которые имеются в плазме. Концентрация ионов в очагах минерализации неизвестна, очевидно только, что она регулируется остеобластами и остеоцитами.

Коллаген различного происхождения способствует возникновению центров кристаллизации, и минерализация начинается в определенных участках упорядоченной структуры матрикса — промежутках между молекулами коллагена. Степень и характер минерализации, по-видимому, зависят от организации коллагена.

Первичная структура коллагенов I типа из кожи и из кости практически одинакова, однако эти белки претерпевают различные постгрансляционные изменения и поэтому различаются по степени гидроксилирования, гликозилирования, по типу, числу и распределению межмолекулярных поперечных связей. Кроме того, размер промежутков в упорядоченной структуре матрикса больше в минерализованном коллагене кости и дентина, чем в неминерализованном коллагене, например, сухожилий.

Важность коллагенового матрикса для нормального развития кости доказывается тем, что замена единичных аминокислот в спиральной части α1 — или α2-цепей коллагена I типа (в результате мутаций генов COL1A1 или COL1A2 соответственно) приводит к выраженному нарушению структуры кости, что проявляется как несовершенный остеогенез.

Неколлагеновые белки — остеокальцин, остеонектин и остеопонтин — также участвуют в минерализации. ЩФ служит маркером остеобластов, и чем больше ее активность, тем выше остеогенная способность этих клеток. Р

оль ЩФ в процессе минерализации до конца не выяснена, однако при врожденной недостаточности ЩФ (гипофосфатазии) остеогенез нарушается. ЩФ при нейтральном pH способна гидролизовать неорганический пирофосфат — мощный ингибитор минерализации.

Возможно, что функция ЩФ в остеогенезе сводится к регуляции уровня пирофосфата. Процесс минерализации подавляют также макромолекулярные комплексы, например протеогликаны. При обызвествлении хряща минерализация начинается в мембранных внеклеточных везикулах.

Минерализация начинается с отложения брушита (СаНР04 х 2Н20). Затем появляется слабокристаллизованый гидроксиапатит с низким (около 1,2) молярным отношением кальция к фосфату. С возрастом степень кристаллизации и отношение кальция к фосфату увеличиваются. Включение анионов фтора снижает долю аморфного фосфата кальция и усиливает кристаллическую структуру.

Если внеклеточные концентрации кальция и фосфата ниже пороговых, то минерализации не происходит.

Произведение растворимости для минерального вещества кости рассчитать очень трудно, так как его состав непостоянен, а растворимость зависит от других, пока неизвестных факторов внеклеточной жидкости.

При избыточной концентрации кальция и фосфата во внеклеточной жидкости иногда наблюдается эктопическая минерализация.

При резорбции кости кальций и фосфат поступают во внеклеточную жидкость, а органический матрикс рассасывается. Для растворения минерального вещества необходима кислая среда, которая создается в ограниченном пространстве между остеокластом и поверхностью кости. ЩФ — фермент, выделяемый клетками кости во внеклеточную среду.

Стимуляция остеогенеза сопровождается увеличением в крови активности костного изофермента ЩФ, остеокальцина и С-концевого пептида проколлагена I типа. Маркеры костной резорбции в моче: гидроксипролин, гидроксилизин и его гликозиды, пиридинолин и дезоксипиридинолин.

Источник: https://medicbolezni.ru/metabolizm-kostnoy-tkani/

Лечение Костей
Добавить комментарий