Обмен кальция и фосфора в организме


Обмен кальция и фосфора в организме и его нарушения

Метаболизм кальция

К функциям кальция в организме относятся:

· структурная (кости, зубы);

· сигнальная (внутриклеточный вторичный мессенджер-посредник);

· ферментативная (кофермент факторов свертывания крови);

· нейромышечная (контроль возбудимости, выделение нейротрансмиттеров, инициация мышечного сокращения).

Главная роль в метаболизме кальция в организме человека принадлежит костной ткани. В костях кальций представлен фосфатами — Са3(РО4)2 (85%), карбонатами — СаСО3 (10%), солями органических кислот — лимонной и молочной (около 5%). Вне скелета кальций содержится во внеклеточной жидкости и практически отсутствует в клетках. В состав плотного матрикса кости, наряду с коллагеном, входит фосфат кальция — кристаллическое минеральное соединение, близкое к гидроксилапатиту Са10(РО4)6(ОН)2. Часть ионов Са2+ замещена ионами Mg2+, незначительная часть ионов ОН– — ионами фтора, которые повышают прочность кости. Минеральные компоненты костной ткани находятся в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфата сыворотки крови. Клетки костной ткани могут ускорять отложение или, наоборот, растворение минеральных компонентов при локальных изменениях рН, концентрации ионов Са2+, НРО42-, хелатообразующих соединений (Д. Мецлер, 1980). В организме взрослого человека содержится 1-2 кг кальция, 98% которого находится в составе скелета (А. Уайт и соавт., 1981). Он составляет около 2% массы тела (примерно 30 моль). В крови уровень кальция — 9-11 мг/100 мл (2,2-2,8 ммоль/л), во внеклеточной жидкости — около 20 мг/100 мл. Регуляция обмена кальция между вне- и внутриклеточной жидкостью осуществляется паратгормоном, кальцитонином, 1,25-диоксихолекальциферолом. При уменьшении концентрации ионов кальция возрастает секреция паратиреотропного гормона (ПТГ), и остеокласты увеличивают растворение содержащихся в костях минеральных соединений. ПТГ увеличивает одновременно реабсорбцию ионов Са2+ в почечных канальцах. В итоге повышается уровень кальция в сыворотке крови. При увеличении содержания ионов кальция секретируется кальцитонин, который снижает концентрацию ионов Са2+ за счет отложения кальция в результате деятельности остеобластов. В процессе регуляции участвует витамин D, он требуется для синтеза кальцийсвязывающих белков, необходимых для всасывания ионов Са2+ в кишечнике, реабсорбции его в почках. Постоянное поступление витамина D необходимо для нормального течения процессов кальцификации. Изменение уровня кальция в крови могут вызывать тироксин, андрогены, которые повышают содержание ионов Са2+, и глюкокортикоиды, снижающие его. Ионы Са2+ связывают многие белки, в том числе некоторые белки системы свертывания крови. В белках системы свертывания содержатся кальций-связывающие участки, образование которых зависит от витамина К.

В пищевых продуктах кальций содержится в основном в виде фосфата кальция, который и поступает в организм. В природе кальций встречается в виде карбоната, оксалата, тартрата, фитиновой кислоты (в составе злаков).

Дефицит кальция в организме часто связан с малой растворимостью большинства его солей.

С плохой растворимостью солей кальция авторы связывают кальцификацию стенок артерий, образование камней в желчном пузыре, почечных лоханках и канальцах.

Фосфаты кальция легко растворяются в желудочном содержимом. Максимальное всасывание кальция происходит в проксимальных отделах тонкого кишечника и уменьшается в дистальных отделах.

Доля усвоения кальция более значительна у детей (по сравнению со взрослыми), у беременных и кормящих. Усвоение кальция снижается с возрастом человека, при дефиците витамина D.

В плазме крови содержатся фракции связанного с белком (недиффундирующего) кальция (0,9 ммоль/л) и диффундирующего: ионизированного (1,1-1,4 ммоль/л) и неионизированного (0,35 ммоль/л). Биологически активным является ионизированный кальций, он проникает в клетки через мембраны, неионизированная форма связана с белками (альбумином), углеводами и другими соединениями. Внутри клеток концентрация свободного кальция низкая. Так, общая концентрация ионов Са2+ в цитоплазме эритроцитов составляет около 3 мкМ, из них на свободные ионы приходится менее 1 мкМ. Градиент концентрации ионов кальция по разные стороны от мембраны (от 102 до 105) поддерживается при помощи кальциевого насоса. Очень медленная обратная диффузия ионов внутрь клетки противостоит работе насоса. Са2+ относится к вторичным месенджерам — внутриклеточным веществам, концентрация которых контролируется гормонами, нейромедиаторами, внеклеточными сигналами. Низкий уровень кальция в клетках поддерживается кальциевыми насосами (кальциевыми АТФ-азами) и натрийкальциевыми обменниками. Высокая активация Mg2+-, Са2+-АТФ-азы связана с конформационными изменениями кальциевого насоса, приводящими к переносу Са2+. Резкое увеличение содержания кальция в клетке происходит при открытии кальциевых каналов или внутриклеточных кальциевых депо (концентрация повышается до 500-1000 нМ при 10-100 нМ в нестимулированной клетке). Открытие каналов может быть вызвано деполяризацией мембран, действием сигнальных веществ, нейромедиаторов (глутамат, АТФ), вторичных мессенджеров (инозит-1,4,5-трифосфат, цАМФ) (Я. Кольман, К. Г. Рем, 2000). Уровень кальция в клетках повышается (в 5-10 раз) в виде кратковременных флюктуаций (высокие концентрации кальция оказывают цитотоксическое действие). В клеточных органеллах и цитоплазме клеток имеется большое количество белков, способных связывать кальций и выполнять роль буфера. Действие кальция опосредовано «кальциевыми сенсорами» — специальными кальцийсвязывающими белками — аннексином, кальмодулином, тропонином. Кальмодулин имеется во всех клетках и при связывании четырех ионов кальция переходит в активную форму, которая может взаимодействовать с белками. С2+ оказывает влияние на активность ферментов, ионных насосов, компонентов цитоскелета за счет активации кальмодулина.

Гипоальбуминемия не влияет на уровень ионизированного кальция, который варьирует в узком диапазоне и тем самым обеспечивает нормальное функционирование нервно-мышечного аппарата. С увеличением рН доля связанного кальция возрастает. При алкалозе ионы водорода диссоциируют из молекулы альбумина, что приводит к снижению концентрации ионов кальция. Это может вызвать клинические симптомы гипокальциемии, несмотря на то, что концентрация общего кальция в плазме не изменена. Обратная картина (увеличение концентрации ионов кальция в плазме) отмечается при остром ацидозе. Глобулины также связывают кальций, хотя и в меньшей степени, чем альбумин.

Составные компоненты регуляции содержания кальция в плазме крови включают:

· скелет (резервуар кальция);

· почки;

· экскрецию кальция через кишечник с желчью;

· паратгормон, кальцитонин (их секреция определяется уровнем кальция в плазме);

· 1,25-диоксихолекальциферол.

Внеклеточный пул кальция в течение суток обновляется приблизительно 33 раза (В. Дж. Маршалл, 2002), проходя через почки, кишечник и кости. И даже небольшое изменение любого из этих потоков оказывает существенное влияние на концентрацию кальция во внеклеточной жидкости, включая плазму крови. Кальций, входящий в состав секретов пищеварительного тракта, частично реабсорбируется вместе с пищевым кальцием.

Нарушения обмена кальция сопровождаются нарушениями обмена фосфатов и клинически проявляются в изменениях костного скелета и нервно-мышечной возбудимости.

Наблюдается обратная зависимость между содержанием кальция и фосфора в сыворотке крови (одновременное повышение наблюдается при гиперпаратиреоидизме, снижение — при рахите у детей). При повышенном содержании фосфора в пище в желудочно-кишечном тракте образуется невсасывающийся трехосновной фосфорнокислый кальций. Суточная потребность в кальции взрослого человека составляет 20-37,5 ммоль (0,8-1,5 г), у беременных и кормящих в два раза выше (М. А. Базарнова и соавт., 1986). В пищевой канал ежедневно поступает 35 ммоль кальция, но всасывается только половина, в 50 раз медленнее, чем натрий, но интенсивнее, чем железо, цинк, марганец. Всасывание происходит в тонком кишечнике (максимально в 12-перстной кишке). Лучше всего всасывается глюконат и лактат кальция. Оптимум всасывания наблюдается при рН=3,0. Кальций соединяется с жирными и желчными кислотами и через воротную вену поступает в печень. Транспорту через мембрану энтероцита в кровь способствует витамин D. Всасывание снижается при недостатке фосфатов (важное значение имеет соотношение кальций/фосфор). На всасывание влияет концентрация Nа+, активность щелочной фосфатазы, Mg2+-, Са2+-АТФ-азы, содержание кальций-связывающего белка. Из организма в норме кальций выводится через кишечник. Ежедневно в пищевой канал секретируется слюнными, желудочными и поджелудочными железами и выводится около 25 ммоль Са2+ (М. А. Базарнова и соавт., 1986). Выведение кальция с калом сохраняется даже при бескальциевой диете (в составе желчи). В почках за сутки фильтруется около 270 ммоль Са2+. 90% кальция, фильтруемого в почках, реабсорбируется, поэтому в целом с мочой его выделяется мало (выделение возрастает при увеличении концентрации кальция в крови и ведет к образованию камней в почках). Суточная экскреция колеблется от 1,5 до 15 ммоль и зависит от суточного ритма (максимум в утренние часы), уровня гормонов, кислотно-основного состояния, характера пищи (углеводы усиливают выведение кальция). При рассасывании минерального остова костей, реабсорбция кальция снижается. Кости являются резервуаром кальция: при гипокальциемии кальций поступает из костей и, наоборот, при гиперкальциемии он откладывается в скелете.

Ионы кальция важны для течения многих процессов:

· нервно-мышечного возбуждения;

· мышечного сокращения;

· свертывания крови;

· проницаемости клеточных мембран;

· активности многих ферментов и перекисного окисления липидов.

Основные источники кальция — молоко, молочные продукты (творог, твердые сыры), рыба, яйца. Он содержится также в зеленых овощах, орехах. Одним из источников кальция является питьевая вода (в 1 литре до 350-500 мг). С питьевой водой поступает 10-30% кальция (В. И. Смоляр, 1991). Биодоступность кальция улучшают кисломолочные продукты, животные белки, снижают ее — пищевые волокна, алкоголь, кофеин, избыток жиров (образуются нерастворимые соединения), фосфаты, оксалаты. Повышенное содержание в пище магния и калия тормозит всасывание кальция: они конкурируют с кальцием за желчные кислоты. Препараты витамина D способствуют всасыванию кальция. При лечении остеопороза одновременно с назначением препаратов кальция необходимо восполнение дефицита белков, кальциферола, витаминов.

Гиперкальциемия — результат повышенного поступления кальция во внеклеточную жидкость из резорбируемой костной ткани или из пищи в условиях снижения почечной реабсорбции. Наиболее частой причиной гиперкальциемии (90% случаев) являются первичный гиперпаратиреоз, злокачественные новообразования. Часто гиперкальциемия клинически не проявляется. К редким причинам гиперкальциемии относят (У. Клаттер, 1995) гранулематозные заболевания (в том числе саркоидоз), гипервитаминоз D, тиреотоксикоз, применение тиазидных диуретиков, препаратов лития, молочно-щелочной синдром, длительную обездвиженность, наследственную гипокальциурическую гиперкальциемию, почечную недостаточность. К клиническим симптомам гиперкальциемии относятся:

· отсутствие аппетита, тошнота, рвота, боли в животе (развивается язва желудка и 12-перстной кишки, панкреатит), запоры;

· слабость, утомляемость, снижение массы тела, мышечная слабость;

· изменения личности, ухудшение концентрации внимания, сонливость, кома;

· аритмии, укорочение интервала Q-T на ЭКГ;

· нефрокальциноз, почечные конкременты, кальциноз сосудов, роговицы;

· полиурия, дегидратация, почечная недостаточность.

Наиболее частой причиной снижения общей концентрации кальция в сыворотке является гипоальбуминемия.

Обмен кальция в организме не нарушается, если содержание свободного кальция находится в пределах нормы. Концентрация свободного кальция в сыворотке снижается при гипопаратиреозе, резистентности к паратиреоидному гормону (псевдогипопаратиреозе), авитаминозе D, почечной недостаточности, выраженной гипомагниемии, гипермагниемии, остром панкреатите, некрозе скелетных мышц (рабдомиолизе), распаде опухолей, многократном переливании цитратной крови. К клиническим проявлениям гипокальциемии относятся: парестезии, чувство онемения, судороги мышц, спазм гортани, отклонения в поведении, ступор, положительные симптомы Хвостека и Труссо, удлинение интервала Q-T на ЭКГ, катаракта. Умеренная гипокальциемия может быть бессимптомной.

Гиперкальциурия развивается при повышенном потреблении кальция с пищей, передозировке витамина D (усиливается резорбция в кишечнике), канальцевых расстройствах (идиопатическая гиперкальциурия, почечные тубулярные ацидозы), при повышенном распаде костной ткани (миеломная болезнь, опухоли костной ткани, фосфатный диабет, остеопороз, гиперпаратиреоз).

Гипокальциурия наблюдается при гипопаратиреозе, гиповитаминозе D, гипокальциемии, снижении клубочковой фильтрации.

Роль фосфора в организме человека

В организме взрослого человека содержится около 670 г фосфора (1% массы тела), который необходим для образования костей и клеточного энергетического обмена. 90% фосфора, подобно кальцию, находится в скелете — костях и зубах (М.А. Базарнова и соавт., 1986). Вместе с кальцием они составляют основу твердого вещества кости. В костях фосфор представлен трудно растворимым фосфатом кальция (2/3) и растворимыми соединениями (1/3). Большая часть остального количества фосфора находится внутри клеток, 1% — во внеклеточной жидкости. Поэтому уровень фосфора в сыворотке крови не позволяет судить об общем его содержания в организме.

Фосфаты являются структурными элементами костной ткани, участвуют в переносе энергии в виде макроэргических связей (АТФ, АДФ, креатинфосфат, гуанинфосфат и других). Фосфор и сера — два элемента в организме человека, которые входят в состав различных макроэргических соединений. С участием фосфорной кислоты осуществляется гликолиз, гликогенез, обмен жиров. Фосфор входит в структуру ДНК, РНК, обеспечивающих синтез белка. Он участвует в окислительном фосфорилировании, в результате которого образуется АТФ, фосфорилировании некоторых витаминов (тиамина, пиридоксина и других). Фосфор важен также для функционирования мышечной ткани (скелетной мускулатуры и сердечной мышцы). Неорганические фосфаты входят в состав буферных систем плазмы и тканевой жидкости. Фосфор активирует всасывание ионов кальция в кишечнике. Суточная потребность в фосфоре составляет 30 ммоль (900 мг), у беременных она возрастает на 30-40%, в период лактации — в два раза (М. А. Базарнова и соавт, 1986). По данным В. И. Смоляра (1991), потребность в фосфоре у взрослых — 1600 мг в сутки, у детей — 1500-1800 мг в сутки.

В организм человека фосфор поступает с растительной и животной пищей в виде фосфолипидов, фосфопротеинов и фосфатов.

В растительных продуктах (в частности, в бобовых) содержится много фосфора, однако усвояемость его низкая. Важным источником его является мясо и рыба. В желудке и кишечнике фосфорная кислота отщепляется от органических соединений. Всасывание 70-90% фосфора происходит в тонком кишечнике. Оно зависит от концентрации фосфора в просвете кишки, активности щелочной фосфатазы (угнетение ее снижает всасывание фосфора). Активность щелочной фосфатазы повышает витамин D, а всасывание фосфатов — паратиреоидный гормон. Всосавшийся фосфор поступает в печень, участвует в процессах фосфорилирования, частично откладывается в виде минеральных солей, которые затем переходят в кровь и используются костной и мышечной тканью (синтезируется креатинфосфат). От обмена фосфатов между кровью и костной тканью зависит нормальное течение процессов окостенения, поддержания нормальной костной структуры.

В крови фосфор находится в виде четырех соединений: неорганического фосфата, органических фосфорных эфиров, фосфолипидов и свободных нуклеотидов. В плазме крови неорганический фосфор присутствует в виде ортофосфатов, но его концентрацию в сыворотке оценивают непосредственно (1 мг% фосфора=0,32 ммоль/л фосфата). Он проникает через полунепроницаемые мембраны, фильтруется в почечных клубочках. Концентрация неорганического пирофосфата в плазме крови составляет 1-10 мкмоль/л. Содержание неорганического фосфора в плазме крови взрослых людей — 3,5-4 мг фосфора/100 мл, несколько выше оно у детей (4-5 мг/100мл) и у женщин после менопаузы. В плазме также содержатся гексозофосфаты, триозофосфаты и другие. Скелет является резервуаром неорганического фосфора: при снижении его содержания в плазме он поступает из скелета и, наоборот, откладывается в скелете при повышении его концентрации в плазме. Концентрацию фосфора в сыворотке крови рекомендуется определять натощак: богатая фосфором пища повышает его, а углеводы, инфузия глюкозы — снижают. Фосфор выводится из организма через кишечник и почки в виде фосфата кальция. С мочой выделяется 2/3 растворимых одно- и двузамещенных фосфатов натрия и калия и 1/3 фосфатов кальция и магния. В почках за сутки фильтруется около 208 ммоль фосфата, экскретируется 16-26 ммоль. Соотношение одно- и двузамещенных солей фосфора зависит от кислотно-основного состояния. При ацидозе однозамещенных фосфатов выводится в 50 раз больше, чем двузамещенных. При алкалозе усиленно образуются и выделяются двузамещенные соли фосфатов.

Паратиреоидный гормон снижает уровень фосфора в сыворотке крови, угнетая реабсорбцию его в проксимальных и дистальных канальцах, усиливая выведение с мочой. Кальцитонин оказывает гипофосфатемическое действие, уменьшая реабсорцию и усиливая экскрецию. 1,25(ОН)2Д3, усиливая всасывание фосфата в кишечнике, повышает его уровень в крови, способствует фиксации фосфорно-кальциевых солей костной тканью. Инсулин стимулирует поступление фосфата в клетки и тем самым снижает его содержание в сыворотке крови. Гормон роста увеличивает реабсорбцию фосфатов, вазопрессин — экскрецию.

Обмен фосфора и кальция тесно взаимосвязаны. Считается (В. И. Смоляр, 1991), что оптимальным для совместного усвоения из пищи является соотношение между фосфором и кальцием равное 1:1-1,5. Гиперкальциемия, снижая секрецию паратиреоидного гормона, стимулирует реабсорбцию фосфатов. Фосфат может соединяться с кальцием и приводить к отложению кальция в тканях и гипокальциемии.

При нарушении обмена фосфора обнаруживаются повышение и снижение его в крови. Гиперфосфатемия часто наблюдается при почечной недостаточности, встречается при гипопаратиреозе, псевдогипопаратиреозе, рабдомиолизе, распаде опухолей, метаболическом и респираторном ацидозе. Гиперфосфатемия подавляет гидроксилирование 25-гидроксикальциферола в почках. Умеренная гипофосфатемия не сопровождается существенными последствиями. Тяжелая гипофосфатемия (менее 0,3 ммоль/л (1 мг%) сопровождается нарушением функции эритроцитов, лейкоцитов, мышечной слабостью (нарушается образование АТФ, 2,3-дифосфоглицерата). Она наблюдается при злоупотреблении алкоголем и абстиненции, респираторном алкалозе, нарушении всасывания в кишечнике, приеме средств, связывающих фосфат, возобновлении приема пищи после голодания, при переедании, тяжелых ожогах, лечении диабетического кетоацидоза (У. Клаттер, 1995). При диабетическом кетоацидозе гипофосфатемия не является признаком истощения запасов фосфата. Умеренная гипофосфатемия (1,0-2,5 мг%) может наблюдаться при инфузии глюкозы, дефиците витамина D в пище или снижении его всасывания в кишечнике, при гиперпаратиреозе, остром тубулярном некрозе, после пересадки почек, при наследственной гипофосфатемии, синдроме Фанкони, паранеопластической остеомаляции, увеличении объема внеклеточной жидкости. Респираторный алкалоз может вызвать гипофосфатемию, стимулируя активность фосфофруктокиназы и образование фосфорилированных промежуточных продуктов гликолиза. Хроническая гипофосфатемия приводит к рахиту и остеомаляции.

Гипофосфатемия проявляется потерей аппетита, недомоганием, слабостью, парестезиями в конечностях, болью в костях. Гипофосфатурия наблюдается при остеопорозе, гипофосфатемическом почечном рахите, инфекционных заболеваниях, острой желтой атрофии печени, снижении клубочковой фильтрации, повышенной реабсорбции фосфора (при гипосекреции ПТГ).

Гиперфосфатурия наблюдается при повышенной фильтрации и сниженной реабсорбции фосфора (рахит, гиперпаратиреоз, тубулярный ацидоз, фосфатный диабет), гипертиреозе, лейкозах, отравлениях солями тяжелых металлов, бензолом, фенолом.

Гомеостаз кальция и фосфата

Гипокальциемия стимулирует секрецию паратиреоидного гормона и тем самым увеличивает продукцию кальцитриола. В результате увеличивается мобилизация кальция и фосфатов из костей, их поступление из кишечника. Избыток фосфатов экскретируется с мочой (ПТГ оказывает фосфатурическое действие), а реабсорбция кальция в почечных канальцах возрастает, и концентрация его в крови нормализуется. Гипофосфатемия сопровождается усилением секреции только кальцитриола. Увеличение под действием кальцитриола его концентрации в плазме приводит к снижению секреции паратиреоидного гормона. Гипофосфатемия приводит к стимуляции абсорбции фосфата и кальция в кишечнике. Избыток кальция выводится с мочой, так как кальцитриол усиливает реабсорбцию кальция в незначительной мере (по сравнению с ПТГ). В результате описанных процессов нормальная концентрация фосфата в плазме крови восстанавливается независимо от концентрации кальция.

stomport.ru

РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА КАЛЬЦИЯ И ФОСФОРА В ОРГАНИЗМЕ.

Кальций- один из важнейших минеральных элементов организ­ма. Он участвует в формировании скелета и тканей зуба, необходим для свёртывания крови, мышечного сокращения, генерации электри­ческих потенциалов, участвует в регуляции проницаемости и возбу­димости клеточных мембран, в механизмах выделения медиаторов и гормонов клетками, активирует многие ферменты, имеет значение для роста и размножения клеток. Кальций выполняет роль вторичного посредника в действии многих гормонов и медиаторов на клетки и осуществляет регуляцию внутриклеточных процессов. Постоянный уровень кальция в крови особенно важен для функции возбудимых структур. Даже небольшое его снижение в крови повышает возбуди­мость нервно-мышечной системы и приводит к тоническим сокраще­ниям скелетной мускулатуры.

В организме содержится 2 кг кальция, 99% которого находится в костях в составе гидроксиапатита [Са10(Р04)6(ОН)2], кристаллы кото­рого заключены в органический матрикс.

Минеральный компонент кости находится в состоянии постоянного обновления благодаря деятельности остеобластов и остеокластов. При этом большая часть кальция находится в состоянии медленного обмена и только 0,4% в состоянии более быстрого обмена с кальцием внеклеточной жидкости, со скоростью 2 г/сут. Показано, что введе­ние радиоактивного кальция в кровь вызывает его появление в зубах уже через 2 часа. Среди многих констант внутренней среды организ­ма концентрация кальция является одной из самых строгих. Уровень кальция в плазме крови колеблется в очень узких пределах 2,2-2,5 ммоль/л. Около 40% кальция сыворотки крови связано с белками, главным образом с альбумином, 50% находится в ионизированном состоянии, и 10% - это кальций, связанный в составе низкомолеку­лярных комплексов (с цитратами, фосфатами и бикарбонатами).

В клетках концентрация кальция очень низка - 10 -7 мМ/л, это в 1000 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости. Такое состояние достигается благодаря действию кальциевой АТФ-азы, которая отка­чивает кальций из клетки в обмен на ион Н+ и благодаря кальций-натриевому обмену. Большая часть внутриклеточного кальция содер­жится в митохондриях и цитоплазматическом ретикулуме.

В организм кальций поступает главным образом с молочными продуктами. Рекомендуемая норма -1000 мг в сутки. До 700 мг катио­на всасывается в кишечнике, до 200 мг выделяется с мочой, до 100 мг с потом. Некоторое его количество выделяется с калом.

У человека главным местом всасывания кальция является тонкий кишечник, особенно эффективно процесс протекает в 12-перстной и в начальном отделе тонкой кишки. Из просвета кишки кальций поступа­ет в энтероцит через кальциевые каналы по электрохимическому градиенту. На базолатеральной мембране клетки находится кальций-активируемая АТФ-аза, которая транспортирует кальций против электрохимического градиента за пределы клетки. Через межклеточное пространство кальций достигает кровеносных капилляров и поступает в кровь. Одновременно со всасыванием катиона происходит его сек­реция слюнными, желудочными железами, поджелудочной железой, печенью и железами кишки в просвет кишечника. Часть кальция опять подвергается всасыванию, часть выводится с калом.

Фосфор.В организме фосфор находится в двух состояниях: в виде органических фосфоросодержащих соединений и неорганиче­ских фосфатов плазмы, представленных свободными анионами фосфорной кислоты (НРО42- Н2РО4-) и её солями: фосфорнокислым натрием, калием, кальцием. В плазме крови в норме содержится 0,9-1,5 ммоль/л неорганического фосфата. Анионы фосфорной кислоты НРО42- и Н2 РО4- в соотношении 4:1 являются существенной частью буферной системы крови. В пищеварительном тракте фосфор вса­сывается в виде неорганического фосфат-аниона. Основная часть фосфорнокислых солей откладывается в костях в виде Са3(РО4)2 и образующегося в процессе минерализации костей гидроксиапатита. Между неорганическим фосфатом костей и крови существует посто­янный обмен. За сутки обменивается около 10-20% фосфата костной ткани.

Обмен фосфат-аниона тесно связан с обменом кальция. Посто­янство концентрации кальция и фосфата в крови и внеклеточной жидкости является результатом динамического равновесия между притоком ионов в кровь (всасывание в кишечнике, реабсорбция в почках, мобилизация из кости) и удалением их из крови (экскреция с мочой, секреция в кишечнике, отложение в кость).

Регуляция этих процессов осуществляется системой, включающей 3 гормона: паратиреоидный гормон (ПТГ), кальцитонин и кальцитриол,образующийся в почках из витамина Д3.

Первый из названных гормонов – паратиреоидный гормон, он же паратирин или паратгормон.Секреция этого гормона паращитовидными железами зависит от концентрации кальция в кро­ви, поступающей к железам. Если содержание кальция снижается, то железы реагируют усиленным выделением паратгормона. При вве­дении паратгормона в кровь экспериментальных животных уже через несколько минут повышалось содержание кальция в крови.

Механизм действия гормона тесно связан с функцией почек и ме­таболизмом кальция и фосфора в костной ткани. Действие гормона на кость реализуется через остеокласты, разрушающие кость. Увели­чивается активность этих клеток, секреция ими фермента коллагеназы, под действием которой происходит разрушение органи­ческой основы кости. Возрастает активность гиалуронидазы, вызы­вающей разрушение гликозаминогликанов основного вещества.

Паратгормон влияет также на цикл трикарбоновых кислот, способ­ствуя накоплению лимонной, молочной и угольной кислот в костной ткани, которые вызывают разрушение минерального компонента кос­ти. Указанные процессы ведут к резорбции кости и поступлению освобождающихся ионов кальция и фосфатов в кровь.

ПТГ действует и на остеобласты. Он ускоряет их жизненный цикл, клетки быстрее погибают и при этом освобождается значительное количество лизосомальных ферментов, разрушающих органический матрикс кости, что сопровождается выходом кальция и фосфатов.

ПТГ является ведущим гормоном, регулирующим выведение каль­ция и фосфатов почками. Он стимулирует реабсорбцию кальция в почечных канальцах и одновременно значительно снижает реабсорбцию фосфата. Развивающаяся фосфатурия приводит к сни­жению концентрации фосфат-анионов в крови, что в свою оче­редь способствует мобилизации неорганического фосфата из кости и переходу его в кровь. А так как в костях фосфат связан с кальцием, то его мобилизация вторично приводит к освобождению ионов кальция и увеличению его концентрации в крови. Паратгормон действует также и на кишечник, где увеличивает всасывание кальция и фосфора. Влияние его на всасывание кальция осуществляется через стимуля­цию образования в энтероцитах 1,25-(ОН)2-Дз.

Таким образом, рост концентрации кальция в крови, наблюдаемый при действии ПТГ, достигается за счёт увеличения его поступления из костной ткани, за счёт всасывания в кишечнике и уменьшения вы­ведения с мочой. А снижение концентрации фосфата в крови несмот­ря на усиление его всасывания в кишечнике и поступление из костной ткани происходит за счёт значительного увеличения его выведения с мочой.

При недостаточной секреции этого гормона (гипопаратиреоз) в крови снижается уровень кальция в крови, что сопровождается тета­нией, мышечными судорогами, которые развиваются вследствие по­вышения возбудимости двигательных центров на фоне гипокальциемии. При гиперпаратиреозе происходит мобилизация кальция и фос­фора из кости, костная ткань рассасывается, уровень кальция в кро­ви повышается и кальций может откладываться в паренхиматозных органах.

Следующий гормон, участвующий в регуляции обмена кальция и фосфора - кальцитонин(КТ), вырабатывается парафолликулярными клетками щитовидной железы. В отношении кальция он яв­ляется функциональным антагонистом ПТГ. Кальцитонин вызывает снижение уровня кальция и одновременно фосфата в крови Сти­мулом для выделения кальцитонина является увеличение концентра­ции ионизированного кальция в крови. Кальцитонин угнетает вса­сывание кальция в кишечнике, одновременно подавляет желудоч­ную и панкреатическую секрецию, тем самым, снижая усвоение экзо­генного кальция.

В костной ткани гормон снижает число и активность остеокластов замедляет процесс спонтанной резорбции и мобилизации кальция, стимулируя, наоборот, образование фосфорно-кальциевых комплексов. В почке млекопитающих кальцитонин оказывает кальциуретическое и фосфатоуретическое действиеза счет подавления реабсорбции обоих ионов в дистальном отделе нефрона.

Таким образом, уменьшение поступления кальция и фосфата из кишечника, костной ткани и усиленное выведение их почками приво­дит к снижению концентрации ионов в плазме крови.

Витамин Дзявляется важнейшим гормоном, регулирующим гомеостаз кальция и фосфора во внутренней среде организма. Необхо­димый для жизнедеятельности витамин Д3 поступает с пищей через кишечник или образуется в коже из 7-дигидрохолестерина под дейст­вием ультрафиолетового облучения. Образовавшийся после нефер­ментативных фотохимических превращений холекальциферол с кро­вью поступает в печень, где гидроксилируется с образованием 25-гидроксихолекальциферола (25-(ОН)-Д3), который в почках превра­щается в 1,25-дигидроксихолекальциферол - 1,25-(ОН)2-Д3 и 24,25-дигидроксихолекальциферол - 24,25-(ОН)2-Дз. Первый является наи­более активной гормональной формой витамина Д3 и называется кальцитриолом.

Основная физиологическая роль витамина Д3 состоит в регуляции обмена кальция и фосфатов также за счет влияния на их содержание в костной ткани, всасывание в кишечнике и выделение почками. Дей­ствие кальцитриола на клетки-мишени заключается в индукции синте­за кальций связывающего белка (КСБ) - кальбайдина, который участ­вует во внутриклеточном транспорте кальция. В энтероцитах ки­шечника кальцитриол стимулирует всасывание кальция и кон­тролирует все процессы, связанные с перемещением катиона через клетки.

Прежде всего, 1,25-(ОН)2-Д3 значительно увеличивает проницае­мость щеточной каймы, влияя на липидные компоненты и увеличивая «текучесть» мембраны. В результат облегчается вход кальция в клетку по электрохимическому градиенту. Далее, стимулируя в энте­роцитах синтез КСБ, гормон увеличивает количество кальция, доставляемое в базальную часть клетки, где на базолатеральной мем­бране он же стимулирует активность Са АТФ-азы, откачивающей ка­тион из клетки против электрохимического градиента. Кальцитриол также увеличивает всасывание фосфатов в кишечнике. В почках витамин Д3 увеличивает реабсорбцию кальция и фосфата, способствуя их возвращению в кровь. Таким образом под влиянием витамина Д3 уровень кальция и фосфатов в крови повышается.

Хорошо известно антирахитическое действие витамина Д3. Гормон влияетна процессы минерализации костной ткани прежде всего за счёт увеличения содержания кальция и фосфатов в крови. Кроме того, гормон оказывает прямое действие на процессы отложения Са и Р в кости путём стимуляции образования КСБ хондроцитами.

Действие витамина Д3 на кость зависит от уровня кальция в крови. При достаточном количестве иона кальцитриол оказывает анаболи­ческое действие на кость, особенно у растущих организмов, уси­ливая синтез остеобластами органического матрикса и способствуя отложению фосфорно-кальциевых соединений. Иная картина наблю­дается при гипокальциемии. В этом случае 1,25-(ОН)2-Дз стимулирует всасывание кальция в кишечнике, но тормозит функциональную ак­тивность остеобластов и образование кости на тот период, пока каль­ций в крови не восстановится до нормального уровня за счёт всасы­вания его в кишечнике. Кроме того, показано, что кальцитриол в низ­ких и высоких концентрациях оказывает противоположное действие на кость. Антирахитическое действие он оказывает в низких концен­трациях, а в высоких - подавляет синтез коллагена, тормозит мине­рализацию кости и способствует её резорбции. Поддержание гомеостаза кальция и фосфата в крови осуществляется при тесном взаи­модействии между витамином Д3 и гормоном паратиреоидином. Ви­тамин Д3, усиливая всасывание кальция и фосфатов в кишечнике, приводит к повышению концентрации ионов в крови. На это измене­ние состава крови паращитовидные железы реагируют снижением секреции паратгормона, что приводит к снижению выведения фосфа­тов с мочой, в результате в организме будет достаточно и кальция и фосфатов для роста и обновления костной ткани. При гиповитамино­зе Д количество кальция и фосфатов в крови оказывается недостаточ­ным для кальцификации костей, что служит причиной развития рахи­та у детей. Однако концентрация кальция в крови в этих условиях поддерживается почти на нормальном уровне за счёт костной ткани, т.к. в ответ на гипокальциемию возрастает секреция паратгормона и стимулируется процесс деминерализации костной ткани.

Схема действия паратиреоидного гормона (ПТГ), Bit D3 и кальцитонина (КТ), регулирующих уровень кальция и фосфатов в крови.

Дентин - это та же кость. Он продуцируется одонтобластами, ти­пичными секреторными клетками, аналогичными остеобластам. Одонтобласт секретирует органический компонент межклеточного вещества дентинный матрикс, включающий коллаген, а также протеогликаны и гликозаминогликаны. Затем происходит пропитывание матрикса солями кальция с образованием кристаллов гидроксиапатита. Гормональные регуляторы (витамин Д3, ПТГ и кальцитонин) ока­зывают такое же влияние на обмен кальция в дентине, как и в костной ткани.

При гипофункции паращитовидных желез и гиповитаминозе витамина Д в детском возрасте нарушается образование эмали и дентина, при гиперфункции отмечаются изменения в пародонте. Снижение секреции кальцитонина сопровождается развитием множественного карие­са.

ВЛИЯНИЕ ЭНДОКРИННЫХ ЖЕЛЕЗ__НА МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВОЙ ОБЛАСТИ.

Железы внутренней секреции влияют на закладку, дифференцировку и развитие органов и тканей полости рта у эмбриона, плода и ребёнка в первые годы жизни.

В эмбриогенезе корковое вещество надпочечников и щитовидная железаначинают функционировать раньше других желёз (8 и 12 неделя соответственно). Гормоны этих желёз стимулируют рост и дифференцировку тканей и органов всего организма плода, в том числе и органов челюстно-лицевой области. Начиная с 6-7 недели эмбрио­нального периода, образуется твёрдое и мягкое нёбо и происходит разделение первичной ротовой полости на полость рта и носа, раз­витие преддверия полости рта и языка. В этот же период начинает формироваться зубная пластинка и происходит закладка и образова­ние зачатков молочных зубов. Становление функции щитовидной железы у человека совпадает с периодом дифференцировки зачат­ков молочных зубов, т.к. на 10 неделе эмбрионального развития об­разуются амелобласты, на 12 - одонтобласты, на 16 - начинается период дентино- и амелогенеза, и на 17 неделе внутриутробной жиз­ни начинают развиваться постоянные зубы.

Развивающийся зубной зачаток и пародонт очень чувствительны ко всем нарушениям гормонального гомеостаза.

При недостаточной функции щитовидной железы у материбу­дет наблюдаться недоразвитие всех элементов тканей зубов у пло­да (системная гипоплазия) и нарушение сроков их прорезывания у ребёнка. Нарушение формирования твердого нёба - его расщепле­ние (палатолалия), аномалия строения языка (глосолалия). При ги­потиреозе у ребенкаотмечается нарушение прорезывания зубов и аномалия развития эмали, а также значительное увеличение губ и языка, приводящее к затруднению речи и акта глотания. Слизистая оболочка отёчная, дёсны бледные, набухшие. При гипертиреозеотмечается в основном ускоренное прорезывание зубов.

При угнетении функции щитовиднойжелезы или её полном удалении увзрослого человека нарушается фосфорно-кальциевый обмен и развивается множественный кариес в области шеек зубов. Наблюдается также атрофия поднижнечелюстных желёз. При гипертиреозе у взрослоготакже возможен множественный кариес, кроме того, отмечается набухание десен.

При недостаточности функции коркового вещества надпочеч­ников(болезнь Аддисона) отмечается пигментация слизистой обо­лочки щёк, губ и края языка. Это происходит вследствие отложения меланина в соединительной ткани и в базальных эпителиальных клетках под влиянием меланотропного гормона гипофиза, секреция которого увеличивается по механизму отрицательной обратной связи между надпочечником и гипофизомвследствие снижения в крови уровня кортикостероидных гормонов.

При гипокортицизме нарушается способность различать оттенки вкусовых и обонятельных ощущений, которая восстанавливается при введении гормонов. При гиперфункции коры надпочечников проявля­ется катаболическое действие кортикостероидных гормонов - на­блюдается рассасывание костной ткани (остеопороз).

Увеличение секреции соматотропного гормонаприводит к чрезмерному разрастанию костей и мягких ткней лица, черепа, конеч­ностей- акромегалия. Увеличиваются размеры губ (макрохейлия), языка (макроглоссия), наблюдается гиперплазия дёсен, расширение межзубных промежутков, увеличение зубной дуги.

При недостаточной секреции инсулинаподжелудочной желе­зой (диабет) отмечается сухость слизистой полости рта вследствие дегидратации тканей, изменения мелких сосудов, гиперемия слизи­стой, кровоточивость, нарастающая подвижность зубов, отложения зубного камня.

В главе 8 уже рассматривалась роль паратирина и кальцитонина в поддержании уровня кальция и фосфора в крови. Необходимо добавить, что при пониженной секреции паращитовидных желёз в детском возрасте наблюдается гипоплазия эмали и наруше­ние образования дентина, у взрослого уменьшается проницаемость эмали. При гиперсекреции изменения развиваются, главным образом, в пародонте. При увеличении секреции гормона щитовидных желёз тиреокальцитонина, а также при увеличении секреции околоушными железами паротина наблюдается увеличение проницаемости эмали.

Таким образом, нарушения функции эндокринных желёз у ребёнка и у взрослого приводят к различным отклонениям в формировании и развитии зубов: к задержке рассасывания молочных зубов, наруше­нию сроков и порядка прорезывания зубов, изменениям структуры дентина и цемента, некариозному поражению твердых тканей зубов (гипоплазии, патологическому стиранию, некрозу, эрозии).

Дата добавления: 2016-10-18; просмотров: 5005; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Похожие статьи:

poznayka.org

Патофизиология 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 1,250h3D3. 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?

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

auno.kz

Фосфорно-кальциевый обмен. Механизм обмена. Регуляция. Нарушения фосфорно-кальциевого обмена

В раннем детском возрасте (особенно на первом году жизни) заболевания (или состояния), связанные с нарушением фосфорно-кальциевого обмена, занимают ведущее место.

Это обусловлено чрезвычайно высокими темпами развития ребенка: за первые 12 месяцев жизни масса тела увеличивается в среднем в 3 раза, длина – в 1,5.

Такое интенсивное увеличение размеров тела очень часто сопровождается абсолютным или относительным дефицитом кальция и фосфора в организме.

К развитию кальций- и фосфопенических состояний приводят разнообразные факторы: дефицит витаминов (главным образом витамина D), нарушения метаболизма витамина D в связи с незрелостью ряда ферментных систем, снижение абсорбции фосфора и кальция в кишечнике, а также реабсорбции их в почках, нарушения эндокринной системы, регулирующей фосфорно-кальциевый обмен, отклонения в микроэлементном статусе и многое другое.

Существенно реже встречаются гиперкальциемические состояния. Они носят, как правило, ятрогенный характер, но представляют не меньшую угрозу организму, чем гипокальциемии.

Три узловых момента определяют фосфорно-кальциевый метаболизм в организме:

  1. всасывание фосфора и кальция в кишечнике;
  2. взаимообмен их между кровью и костной тканью;
  3. выделение Ca и P из организма – реабсорбция в почечных канальцах.

Основным показателем, характеризующим метаболизм Ca, является его уровень в крови, который в норме составляет 2,3–2,8 ммоль/л (содержание P в крови – 1,3–2,3 ммоль/л).

Все факторы, ухудшающие всасывание кальция в кишечнике и снижающие реабсорбцию его в почках, вызывают гипокальциемию, которая может частично компенсироваться вымыванием Ca из костей в кровь, что приводит к развитию остеомаляции или остеопорозов.

Избыточное всасывание Ca в кишечнике приводит к гиперкальциемии, которая компенсируется за счет усиленного отложения его в кости (зоны роста) и выведения с мочой.

Неспособность организма удержать нормальный уровень Ca крови вызывает либо тяжелые гипокальциемические состояния с проявлениями тетании, либо приводит к гиперкальциемии с картиной токсикоза, отложением Ca в различных тканях и органах.

Суточная потребность в кальции детей грудного возраста равна 50 мг на 1 кг массы, т.е. ребенок во втором полугодии жизни должен получать около 500 мг.

Важнейшим источником его являются молочные продукты: в 100 мл женского молока содержится 30 мг Ca, в таком же количестве коровьего – 120 мг.

Важное значение имеет состояние слизистой оболочки тонкой кишки: синдромы мальабсорбции, энтериты сопровождаются ухудшением всасывания. Главным регулятором всасывания Ca является витамин D.

Основная масса (более 90%) кальция и 70% фосфора находится в костях в виде неорганических солей. В течение всей жизни костная ткань находится в постоянном процессе созидания и разрушения, обусловленном взаимодействием трех типов клеток: остеобластов, остеоцитов и остеокластов. Кости активно участвуют в регуляции метаболизма Ca и P, поддерживая их стабильный уровень в крови. При снижении уровня кальция и фосфора крови (произведение Ca x P является постоянной величиной и равно 4,5-5,0) развивается резорбция кости за счет активации действия остеокластов, что увеличивает поступление в кровь этих ионов; при повышении данного коэффициента происходит избыточное отложение солей в кости.

Половина содержащегося в крови Ca связана с белками плазмы (главным образом с альбумином), из оставшейся части более 80% это ионизированный кальций, способный проходить через стенку капилляра в интерстициальную жидкость. Именно он является регулятором разнообразных внутриклеточных процессов, в том числе проведение специфического трансмембранного сигнала в клетку, поддержание определенного уровня нервно-мышечной возбудимости. Связанный с белками плазмы Ca является резервом для сохранения необходимого уровня ионизированного кальция.

Регуляция

Основными регуляторами фосфорно-кальциевого обмена наряду с витамином D являются паратиреоидный гормон (ПГ) и кальцитонин (КТ) – гормон щитовидной железы.

Витамин D

“Витамин D” — эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3). Эргокальциферол в небольших количествах содержится в растительном масле, ростках пшеницы; холекальциферол – в рыбьем жире, молоке, сливочном масле, яйцах. Физиологическая суточная потребность в витамине D величина достаточно стабильная и составляет 400-500 МЕ. В период беременности и кормления грудным молоком она возрастает в 1,5, максимум в 2 раза.

Нормальное обеспечение организма витамином D связано не только с поступлением его с пищей, но и с образованием в коже под влиянием УФ-лучей с длиной волны 280-310 ммк. При этом из эргостерола (предшественник витамина D2) образуется эргокальциферол, а из 7-дегидрохолестерола (предшественник витамина D3) – холекальциферол. При достаточной инсоляции (по некоторым данным достаточно 10-минутного облучения кистей рук) в коже синтезируется необходимое организму количество витамина D. При недостаточной естественной инсоляции: климатогеографические особенности, условия проживания (сельская местность или промышленный город), бытовые факторы, время года и др. недостающее количество витамина D должно поступать с пищей или в виде лекарственных препаратов. У беременных женщин витамин D откладывается в виде депо в плаценте, что обеспечивает новорожденного некоторое время после рождения антирахитическими веществами.

Основная физиологическая функция витамина D (т.е. его активных метаболитов) в организме – регуляция и поддержание на необходимом уровне фосфорно-кальциевого гомеостаза организма. Это обеспечивается путем влияния на всасывание кальция в кишечнике, отложение его солей в костях (минерализация костей) и реабсорбцию кальция и фосфора в почечных канальцах.

Механизм всасывания кальция в кишечнике связан с синтезом энтероцитами кальций-связывающего белка (СаСБ), одна молекула которого транспортирует 4 атома кальция. Синтез СаСБ индуцируется кальцитриолом через генетический аппарат клеток, т.е. по механизму действия 1,25(OH)2D3 аналогичен гормонам.

В условиях гипокальциемии витамин D временно увеличивает резорбцию костной ткани, усиливает всасывание Ca в кишечнике и реабсорбцию его в почках, повышая тем самым уровень кальция в крови. При нормокальциемии он активирует деятельность остеобластов, снижает резорбцию кости и ее кортикальную порозность.

В последние годы показано, что клетки многих органов имеют рецепторы к кальцитриолу, который тем самым участвует в универсальной регуляции ферментных внутриклеточных систем. Активация соответствующих рецепторов через аденилатциклазу и цАМФ мобилизует Ca и его связь с белком-кальмодулином, что способствует передаче сигнала и усиливает функцию клетки, и соответственно, всего органа.

Витамин D стимулирует реакцию пируват-цитрат в цикле Кребса, обладает иммуномодулирующим действием, регулирует уровень секреции тиреотропного гормона гипофиза, прямо или опосредованно (через кальциемию) влияет на выработку инсулина поджелудочной железой.

Паратгормон

Вторым важнейшим регулятором фосфорно-кальциевого обмена является паратгормон. Продукция данного гормона паращитовидными железами усиливается при наличии гипокальциемии, и, особенно, при снижении в плазме и внеклеточной жидкости концентрации ионизированного кальция. Основными органами-мишенями для паратгормона являются почки, кости и в меньшей степени желудочно-кишечный тракт.

Действие паратгормона на почки проявляется увеличением реабсорбции кальция и магния. Одновременно снижается реабсорбция фосфора, что приводит к гиперфосфатурии и гипофосфатемии. Считается также, что паратгормон повышает способность образования в почках кальцитриола, усиливая тем самым абсорбцию кальция в кишечнике.

В костной ткани под влиянием паратгормона кальций костных апатитов переходит в растворимую форму, благодаря чему происходит его мобилизация и выход в кровь, сопровождающаяся развитием остеомаляции и даже остеопороза. Таким образом, паратгормон является основным кальцийсберегающим гормоном. Он осуществляет быструю регуляцию гомеостаза кальция, постоянная регуляция – функция витамина D и его метаболитов. Образование ПГ стимулируется гипокальциемией, при высоком уровне Ca в крови его продукция уменьшается.

Кальцитонин

Третьим регулятором кальциевого обмена является кальцитонин – гормон, вырабатываемый С-клетками парафолликулярного аппарата щитовидной железы. По действию на гомеостаз кальция он является антагонистом паратгормона. Его секреция усиливается при повышении уровня кальция в крови и уменьшается при понижении. Диета с большим количеством кальция в пище также стимулирует секрецию кальцитонина. Этот эффект опосредуется глюкагоном, который таким образом является биохимическим активатором выработки КТ. Кальцитонин защищает организм от гиперкальциемических состояний, снижает количество и активность остеокластов, уменьшая рассасывание костей, усиливает отложение Ca в кости, предотвращая развитие остеомаляции и остеопороза, активирует выведение его с мочой. Предполагается возможность ингибирующего влияния КТ на образование в почках кальцитриола.

На фосфорно-кальциевый гомеостаз, кроме трех выше описанных (витамин D, паратгормон, кальцитонин), оказывает влияние множество других факторов. Микроэлементы Mg, Al являются конкурентами Ca в процессе всасывания; Ba, Pb, Sr и Si могут замещать его в солях, находящихся в костной ткани; гормоны щитовидной железы, соматотропный гормон, андрогены активируют отложение кальция в кости, снижают его содержание в крови, глюкокортикоиды способствуют развитию остеопороза и вымыванию Ca в кровь; витамин А является антагонистом витамина D в процессе всасывания в кишечнике. Однако патогенное влияние этих и многих других факторов на фосфорно-кальциевый гомеостаз проявляется, как правило, при значительных отклонениях содержания этих веществ в организме.

Нарушения фосфорно-кальциевого обмена

Нарушения фосфорно-кальциевого обмена у детей раннего возраста чаще всего проявляются:

1) гипокальциемия

2) рахит

3) спазмофилия (гипокальциемическая тетания).

alexmed.info


Смотрите также