Факторы, оказывающие влияние на метаболизм костной ткани

К факторам, влияющим на метаболизм костной ткани, прежде всего следует отнести гормоны, ферменты и витамины. Известно, что минеральные компоненты костной ткани находятся практически в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфата сыворотки крови. Поступление, депонирование и выделение кальция и фосфата регулируются весьма сложной системой, в которой среди других факторов важная роль принадлежит паратгормону и кальциотонину. При уменьшении концентрации ионов кальция в сыворотке крови возрастает секреция паратгормона. Непосредственно под влиянием этого гормона в костной ткани активируются клеточные системы, участвующие в резорбции кости, т.е. остеокласты способствуют повышенному растворению содержащихся в костях минеральных соединений. Заметим, что паратгормон увеличивает также резорбцию ионов кальция в почечных канальцах. Суммарный эффект проявляется в повышении уровня кальция в сыворотке крови.

В свою очередь при увеличении содержания ионов кальция в сыворотку крови выделяется гормон кальциотонин, действие которого состоит в снижении концентрации ионов кальция за счет отложения его в костях. Иными словами, кальциотонин повышает минерализацию кости и уменьшает число остеокластов, то есть угнетает процесс костной резорбции. Все это увеличивает скорость формирования кости.

В регуляции содержания ионов кальция важная роль принадлежит витамину D, который участвует в биосинтезе Са²⁺-связывающих белков. Эти белки необходимы для всасывания ионов кальция в кишечнике, реабсорбции их в почках и мобилизации кальция из костей. Поступление в организм оптимальных количеств витамина D является необходимым условием для нормального течения процессов кальцификации костной ткани. При недостаточности витамина D эти процессы нарушаются. Прием в течении длительного времени избыточных количеств витамина D приводит к деминерализации костей.

На развитие кости влияет также витамин А. Прекращение роста костей является ранним проявлением недостаточности витамина А. Считают, что данный факт обусловлен нарушением синтеза хондроитинсульфата. Показано также, что при введении животным высоких доз витамина А, превышающих физиологическую потребность и взывающих развитие гипервитаминоза А, наблюдается резорбция кости, что может приводить к переломам.

Для нормального развития костной ткани необходим витамин С. Действие витамина С на метаболизм костной ткани обусловлено прежде всего влиянием на процессы биосинтеза коллагена. Аскорбиновая кислота необходима для осуществления реакции гидроксилирования пролина и лизина. При недостаточности витамина С остеобласты не синтезируют «нормальный» коллаген, что приводит к нарушениям процессов обызвествления костной ткани. Недостаток витамина С вызывает также изменения в синтезе гликозаминогликанов: содержание гиалуроновой кислоты в костной ткани увеличивается в несколько раз, тогда как биосинтез хондроитинсульфатов замедляется.

 

 

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ВНЕКЛЕТОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ

 

КРОВЬ

Кровь – жидкая ткань, осуществляющая в организме транспорт химических веществ (в том числе кислорода), благодаря чему происходит интеграция биохимических процессов в различных клетках и межклеточных пространствах в единую систему. Кроме того кровь выполняет защитную, регуляторную, терморегуляторную, терморегуляторную и другие функции.

Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов – эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Объем крови в норме составляет в среднем у мужчин 5200 мл, у женщин – 3900 мл.

На долю плазмы приходится около 55% от объема крови. Эритроциты составляют основную массу форменных элементов – 44% от общего объема крови, в то время как на долю других клеток приходится лишь около 1%.

В норме относительная плотность цельной крови 1,050-1,064, плазмы – 1,024-1,030, клеток – 1,080-1,097. Кровь обладает значительной вязкостью благодаря высокому содержанию белка и эритроцитов. Вязкость крови в 4-5 раз больше вязкости воды.

Важный физико-химический показатель – осмотическое давление плазмы крови. Оно определяется осмотической концентрацией, т.е. суммой всех частиц, находящихся в единице объема. При температуре 37⁰С осмотическое давление плазмы крови» 7,6 атм. Эта величина в основном обусловлена содержащимися в крови хлоридом натрия и другими низкомолекулярными веществами; около 0,03 атм приходится на долю белков, главным образом альбуминов, и называется коллоидно-осмотическим, или онкотическим давлением. Тесная взаимосвязь крови со всеми тканями организма позволяет обнаруживать (путем исследования крови больного) патологические изменения в организме, следить за развитием патологического процесса и судить об эффективности терапевтических мероприятий.

Химический состав крови. Химический состав крови в норме относительно постоянен. Это объясняется наличием в организме мощных регулирующих механизмов (ЦНС, гормональная система и др.), обеспечивающих взаимосвязь в работе таких важных для жизнедеятельности органов и тканей, как печень, почки легкие и сердечно-сосудистая система.

Все случайные колебания в составе крови в здоровом организме быстро выравниваются. Напротив, при многих патологических процессах отмечается более или менее резкие сдвиги в химическом составе крови.

Электролитный состав плазмы крови. Известно, что общее содержание воды в организме человека составляет 60-65% от массы тела, т.е. приблизительно 40-45 л (если масса тела 70 кг); 2/3 общего количества воды приходится на внутриклеточную жидкость, 1/3 – на внеклеточную. Часть внеклеточной воды находится в сосудистом русле (5% от массы тела), большая часть – вне сосудистого русла – это межуточная (интерстициальная), или тканевая, жидкость (15% от массы тела). Кроме того различают «свободную воду», составляющую основу внутри- и внеклеточной жидкости, и воду, связанную с различными соединениями («связанная вода»).

Распределение электролитов в жидких средах организма очень специфично по своему количественному и качественному составу.

Из катионов плазмы натрий занимает ведущее место и составляет 93% от всего их количества. Среди анионов следует выделить прежде всего хлор и (бикарбонат/?/) гидрокарбонат. Сумма анионов и катионов практически одинакова, т.е. вся система электронейтральна.

Натрий. Это основной осмотически активный ион внеклеточного пространства. В плазме крови концентрация ионов натрия примерно в 8 раз выше (132-150 ммоль/л), чем в эритроцитах.

При гипернатриемии, как правило, развивается синдром, обусловленный гипергидратацией организма. Накопление натрия в плазме крови наблюдается при особом заболевании почек, так называемом паренхиматозном нефрите, у больных с врожденной сердечной недостаточностью, при первичном и вторичном гиперальдостеронизме.

Гипонатриемия сопровождается дегидратацией организма. Коррекция натриевого обмена достигается введением хлорида натрия с расчетом дефицита его во внеклеточном пространстве и клетке.

Калий. Концентрация ионов калия в плазме колеблется от 3,8 до 5,4 ммоль/л; в эритроцитах его приблизительно в 20 раз больше. Уровень калия в клетке значительно выше, чем во внеклеточном пространстве, поэтому при заболеваниях, сопровождающихся усиленным клеточным распадом или гемолизом, содержание калия в сыворотке крови увеличивается.

Гиперкалиемия наблюдается при острой почечной недостаточности и гипофункции коркового вещества надпочечников. Недостаток альдостерона приводит к усилению выделения с мочой натрия и воды и задержке в организма калия.

При усиленной продукции альдостерона корковым веществом надпочечников возникает гипокалиемия, при этом увеличивается выделение калия с мочой, которое сочетается с задержкой натрия в тканях. Развивающаяся гипокалиемия вызывает тяжелые нарушения в работе сердца, о чем свидетельствуют данные ЭКГ. Понижение содержания калия в сыворотке отмечается иногда при введении больших доз гормонов коркового вещества надпочечников с лечебной целью.

Кальций. В эритроцитах обнаруживаются следы кальция, в то время как в плазме содержание его составляет 2,25-2,80 ммоль/л.

Различают несколько фракций кальция: ионизированный кальций, кальций неионизорованный, но способный к диализу, и недиализирующийся (недиффундирующий), связанный с белками кальций.

Кальций принимает активное участие в процессах нервно-мышечной возбудимости (как антагонист ионов калия), мышечного сокращения, свертывания крови, образует структурную основу костного скелета, влияет на проницаемость клеточных мембран и т.д.

Отчетливое повышение уровня кальция в плазме крови наблюдается при развитии опухолей в костях, гиперплазии или аденоме паращитовидных желез. В таких случаях кальций поступает в плазму из костей, которые становятся ломкими.

Важное диагностическое значение имеет определение уровня кальция при гипокальциемии. Состояние гипокальциемии наблюдается при гипопаратиреозе. Нарушение функции паращитовидных желез приводит к резкому снижению содержания ионизированного кальция в крови, что может сопровождаться судорожными приступами (тетания). Понижение концентрации кальция в плазме отмечают также при рахите, обтурационной желтухе и гломерулонефритах.

Магний. В организме магний находится в основном внутри клеток – 15 ммоль/на 1 кг массы тела; концентрация магния в плазме 0,8-1,5 ммоль/л, в эритроцитах – 2,4-2,8 ммоль/л. Мышечная ткань содержит магния в 10 раз больше, чем плазма крови. Уровень магния в плазме даже при значительных его потерях длительное время может оставаться стабильным, пополняясь из мышечного депо.

Фосфор. В клинике при исследовании крови различают следующие фракции фосфора: общий фосфат, кислоторастворимый фосфат, липоидный фосфат и неорганический фосфат. Для клинических целей чаще определяют содержание неорганического фосфата в плазме (сыворотке) крови.

Уровень неорганического фосфата в плазме крови повышается при гипопаратиреозе, гипервитаминозе D, приеме тироксина, УФ-облучении организма, желтой дистрофии печени, миеломе, лейкозах и т.д.

Гипофосфатазеия (снижение содержания фосфора в плазме) особенно характерно для рахита. Очень важно, что снижение уровня неорганического фосфата в плазме крови отмечается на ранних стадиях развития рахита, когда клинические симптомы недостаточно выражены. Гипофосфатаземия наблюдается также при введении инсулина, гиперпаратиреозе и некоторых других заболеваниях.

Железо. В цельной крови железо содержится в основном в эритроцитах (около 18,5 ммоль/л), в плазме концентрация его составляет в среднем 0,02 ммоль/л (20 мкмоль/л, т.е. в 1000 раз меньше). Ежедневно в процессе распада гемоглобина эритроцитов в селезенке и печени освобождается примерно 25 мг железа и столько же потребляется при синтезе гемоглобина в клетках кроветворных тканей. В костном мозге имеется лабильный запас железа, превышающий в 5 раз суточную потребность в железе. Значительно больше запас железа в печени и селезенке (около 1 000 мг, т.е. 40-суточный запас). Повышение содержания железа в плазме крови наблюдается при ослаблении синтеза гемоглобина или при усиленном распаде эритроцитов.

При анемиях различного происхождения потребность в железе и всасывание его в кишечнике резко возрастают. Известно, что в двенадцатиперстной кишке железо всасывается в форме двухвалентного железа. В клетках слизистой оболочки кишечника железо соединяется с белком апоферритином и образуется ферритин. Предполагают, что количество поступающего из кишечника в кровь железа зависит от содержания апоферритина в стенках кишечника. Дальнейший транспорт железа из кишечника в кроветворные органы осуществляется в форме комплекса с белком плазмы крови трансферином. Железо в этом комплексе трехвалентное. В костном мозге, печени и селезенке железо депонируется в форме ферритина – своеобразного резерва легко мобилизуемого железа. Кроме того, избыток железа может откладываться в тканях в виде хорошо известного морфологам метаболически инертного гемосидерина.

Недостаток железа в организме может вызывать нарушение последнего этапа синтеза гема – превращение протопорфирина ІХ в гем. Как результат этого развивается анемия, сопровождающаяся увеличением содержания протопорфиринов, в частности протопорфирина IX, в эритроцитах.

Микроэлементы. Обнаруживаемые в тканях, в том числе в крови, в очень небольших количествах (10^-6-10 ^-12%) минеральные вещества получили название микроэлементов. К ним относят йод, медь, цинк, кобальт, селен и др. Большинство микроэлементов в крови находится в связанном с белками состоянии. Так, медь плазмы входит в состав церрулоплазмина, цинк эритроцитов целиком связан с карбоангидразой, 65-70% йода крови находится в органически связанной форме - в виде тироксина, который в свою очередь входит в состав тироксинсвязывающего комплекса со специфическим глобулином, который при электрофорезе располагается между двумя фракциями a-глобулина. Кобальт, обнаруживаемый в крови, также находится в белково-связанной форме и лишь частично как структурный компонент витамина В₁₂. Значительная часть селена в крови входит в состав активного центра фермента глутатионпероксидазы, а также связан с другими белками.