Обменный процесс кальция и фосфора в организме. Фосфорно-кальциевый обмен

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 Са 2+ 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 СаНСО 3 .

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 условии ослабленной 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 РО 4 (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 остеокластам 1 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) 2 D 3 . 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 D 3 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) 2 D 3 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) 2 D 3 , 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 1,250H 2 D 3 . 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) 2 D 3 , 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) 2 D 3). 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 повышен ию 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/см 2) 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?

Биохимия

Тканей зуба

Пародонта УДК 616.31:577.1

Забросаева Л.И. Биохимия тканей зуба и пародонта. (Учебно-методическое пособие). Смоленск, СГМА, 2007, 74 с.

Рецензенты:

А.А.Чиркин, профессор, доктор биологических наук, заведующий кафедрой биохимии Витебского государственного университета им. П.Машерова.

В.В.Алабовский, профессор, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой биохимии Воронежской государственной медицинской академии.

Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с учебной про­граммой Министерства образования РФ (1996г) для стоматологического факультета медицинских вузов. В данное пособие включены вопросы биохимии соединительной ткани, тканей зуба и пародонта, а также имеющие к ним непосредственное отношение сведения о фосфорно-кальциевом обмене, его регуляции, биохимических аспектах минерализации твёрдых тканей зуба и кости, метаболических функциях фтора.

Пособие предназначается для студентов стоматологического факультета, врачей-интернов, ординаторов. Отдельные главы могут представлять интерес для студентов лечебного и педиатрического факультетов.

Таблиц 2, рисунков 15. Список литературы 78 названий.

Смоленск, СГМА, 2007

Фосфорно-кальциевый обмен и его регуляция.

Кальций - один из пяти (О, С, Н, N, Са) наиболее распространённых элементов, встречающихся в организме человека и животных. В тканях организма взрослого человека содержится до 1-2 кг кальция, 98-99 % которого локализовано в костях скелета. Входя в состав минерализованных тканей в виде фосфорнокислых солей и апатитов различных видов, кальций выполняет пластическую и опорную функции. Внекостный кальций, на долю которого приходится около 1-2% от его общего содержания в организме, также выполняет чрезвычайно важные функции:

1. Ионы кальция участвуют в проведении нервных импульсов, особенно в области ацетилхолиновых синапсов, способствуя высвобождению медиаторов.

2. Ионы кальция участвуют в механизме мышечного сокращения, инициируя при их поступлении в саркоплазму взаимодействие актина и миозина. Из саркоплазмы ионы кальция выкачиваются в цистерны саркоплазматического ретикулума Са2+ - зависимой АТФ-азой или т. н. «кальциевым насосом». При этом происходит мышечная релаксация.

3. Ионы кальция являются кофактором ряда ферментов, участвующих в синтезе белков, гликогена, в энергетическом обмене и других процессах.

4. Ионы кальция легко образуют межмолекулярные мостики, сближают молекулы, активируя их взаимодействие внутри клеток и между клетками. Этот факт объясняет участие кальция в фагоцитозе, пиноцитозе, адгезии клеток.

5. Ионы кальция являются необходимым компонентом системы свёртывания крови.

6. В комплексе с белком кальмодулином ионы кальция являются одним из вторичных посредников действия гормонов на внутриклеточный метаболизм.

7. Ионы кальция увеличивают проницаемость клеток для ионов калия, влияют на работу ионных каналов.

8. Избыточное накопление ионов кальция внутри клеток ведёт к их деструкции и последующей гибели.

Кальций поступает в организм в составе пищи в виде солей: фосфатов, бикарбонатов, тартратов, оксалоацетатов, всего - около 1г в сутки. Большинство солей кальция плохо растворимы в воде, чем объясняется их ограниченное усвоение в желудочно-кишечном тракте. У взрослых всасывается из желудочно-кишечного тракта в среднем 30 % всего кальция пищи, у детей и беременных - больше. Во всасывании кальция из просвета кишечника участвуют Са2+-связывающий белок, Са2+-зависимая АТФ - аза, АТФ. Витамин D, лактоза, лимонная кислота, белки повышают всасывание кальция из желудочно-кишечного тракта, а алкоголь в высоких дозах и жиры - понижают.

Транспорт кальция кровью происходит в комплексе с органическими и неорганическими кислотами, а также с альбуминами и, в меньшей степени - с глобулинами плазмы. Эти транспортные формы кальция суммарно составляют связанный кальций крови - своеобразное депо кальция крови. Помимо этого в крови имеется также ионизированный кальций, составляющий в норме 1,1-1,3 ммоль/л. Общее содержание кальция в сыворотке крови составляет 2,2-2,8 ммоль/л. Гипокальциемия имеет место при рахите, гипопаратиреозе, при низком содержании кальция в пище и нарушении всасывания его в желудочно-кишечном тракте. Гиперкальциемия отмечается при гиперпаратиреозе, гипервитаминозе D и других патологических состояниях. Ион кальция и парный ему ион фосфата присутствуют в плазме крови в концентрациях, близких к пределу растворимости их солей. Поэтому связывание кальция белками плазмы предупреждает возможность образования осадка и эктопической кальцификации тканей. Изменение концентрации альбуминов, и в меньшей степени глобулинов, в сыворотке крови сопровождается изменением соотношения концентраций ионизированного и связанного кальция. Кислый сдвиг рН внутренней среды организма способствует переходу кальция в ионизированную форму, а щелочной, наоборот - связыванию его с белками.

Из крови кальций поступает в минерализованные и, в меньшей степени - в другие ткани. В организме костная ткань выполняет роль депо кальция. В надкостнице содержится легко обменивающийся кальций, составляющий около 1% всего кальция скелета. Это мобильный пул кальция. Способностью к аккумуляции кальция обладают митохондрии, ядра, цистерны саркоплазматического и эндоплазматического ретикулума. Они содержат Са2+-зависимые АТФ-азы, осуществляющие сопряжённый с гидролизом АТФ выброс ионов кальция из цитоплазмы во внеклеточную жидкость (сокращение мышцы) и закачивание Са2+ в цистерны саркоплазматической сети (расслабление мышцы). Кальций - это типичный внеклеточный катион. Концентрация кальция внутри клеток - менее 1 мкмоль/л. Если она повышается более 1мкмоль/л, то происходит изменение активности многих ферментов, которое влечёт за собой нарушение нормального функционирования клетки. Повышение проницаемости клеточных мембран при различных патологических состояниях также сопровождается активацией транспорта ионов кальция внутрь клеток. При этом происходит повышение активности мембранной фосфолипазы А2, освобождение полиненасыщенных жирных кислот, активация процессов перекисного окисления липидов в мембранах и повышенное образование эйкозаноидов, что приводит к дальнейшему увеличению проницаемости мембранных структур вплоть до развития деструктивных изменений в них, ведущих к гибели клетки. Известен, например, т. н. «кальциевый парадокс» - резкое ухудшение функции сердечной мышцы и общего состояния организма в постишемической фазе миокарда.

Выведение кальция из организма осуществляется главным образом через кишечник в составе жёлчи, желудочного сока, слюны и секрета поджелудочной железы (всего около 750 мг/сутки). С мочой выделяется мало кальция (около 100 мг/сутки), т.к. 97-99% кальция первичной мочи реабсорбируется в извитых канальцах почек. После достижения 35 летнего возраста суммарная экскреция кальция из организма человека возрастает.

Фосфор, как и кальций, является одним из жизненно необходимых элементов. В организме взрослого человека содержится ~1 кг фосфора. 85% этого количества выполняет структурную и минерализующую функции, входя в состав костей скелета. Значительная часть фосфора является составной частью различных органических веществ: фосфолипидов, некоторых коферментов, макроэргических соединений, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфопротеинов, фосфорнокислых эфиров глицерина, моносахаридов и других соединений. Участвуя в реакциях фосфорилирования и дефосфорилирования различных органических соединений, фосфат выполняет регуляторную функцию. Эти процессы происходят с участием специфических протеинкиназ. Таким путём регулируется активность многих ключевых ферментов: фосфорилазы, гликогенсинтазы, а также ядерных, мембранных белков и других соединений. Неорганический фосфат входит в состав фосфатной буферной системы: NaH2РО4 / Na2HРО4 и тем самым участвует в поддержании кислотно-щёлочного состояния крови и тканей.

Основным источником фосфора для организма человека является пища. Содержание фосфора в суточном пищевом рационе человека варьирует от 0,6 до 2,8г и зависит от состава и количества потребляемой пищи. Основное количество фосфора поступает в составе молока, мяса, рыбы, изделий из муки и, в меньшей степени, - с овощами. В желудочно-кишечном тракте фосфор усваивается лучше, чем кальций: всасывается 60-70% пищевого фосфора. Обмен фосфора тесно связан с обменом кальция, начиная с поступления в организм в составе пищи и кончая выделением из организма. Их объединяет также общая эндокринная регуляция.

В плазме крови фосфор находится в трёх формах: ионизированной (55 %), связанной с белками (10 %), связанной с комплексонами Nа, Са, Мg (35%). В норме содержание неорганического фосфата в сыворотке крови взрослого человека составляет 0,75 - 1,65 ммоль/л и зависит от возраста, пола, характера питания и т.п. В сыворотке крови детей содержание неорганического фосфата выше, чем у взрослых и зависит от интенсивности роста. Гиперфосфатемия отмечается при хронической почечной недостаточности, заживлении перелома кости, при гипофизарном гигантизме, некоторых опухолях кости, гипервитаминозе D. Гипофосфатемия имеет место при рахите, гиперпаратиреозе, низком содержании фосфора в пище и нарушении его всасывания в кишечнике, а также при поступлении в организм большого количества углеводов. Содержание фосфатов в клетках крови превышает их содержание в плазме в 30-40 раз. В клетках, в отличие от плазмы крови, преобладает органический фосфат, например, в эритроцитах - 2,3 дифосфоглицерат, АТФ, глюкозо-6 фосфат, фосфотриозы и другие фосфорно-кислые эфиры органических веществ. Концентрация органического фосфата в клетке выше, чем неорганического почти в 100 раз. В плазме крови преобладает неорганический фосфат, который, поступая в клетки, используется для реакций фосфорилирования различных органических веществ. Показано, например, что поступление повышенного количества глюкозы в клетки сопровождается снижением содержания неорганического фосфата в плазме крови.

Роль депо фосфора выполняют кости скелета, в состав которых фосфор входит в виде различного вида апатитов и фосфорно-кальциевых солей. Выведение фосфора из организма осуществляется, главным образом, через почки (64,4%), а также с калом (35,6%). Ничтожно малое количество фосфора экскретируется с потом. В извитых канальцах почек реабсорбируется до 90% фосфора. Реабсорбция фосфора зависит от реабсорбции натрия. Усиление экскреции натрия с мочой сопровождается повышением экскреции фосфора. В составе мочи преобладают однозамещённые фосфаты (NaН2РО4), а в плазме крови - двузамещённые (Na2НРО4). В моче соотношение NаН2РО4 / Nа2НРО4 равно 50/1, а в плазме крови оно составляет 1/4.

В регуляции фосфорно-кальциевого обмена участвуют паратгормон, кальцитонин, витамин D. Паратгормон (ПТГ) синтезируется в паращитовидных железах (парном органе), а также частично в тимусе и щитовидной железе. По химической структуре - это белок с молекулярной массой 9500, состоящий из 84 аминокислот. Он вырабатывается в виде препрогормона (115 аминокислот), путём частичного протеолиза преобразуется в прогормон (90 аминокислот), а затем - в активный ПТГ (84 аминокислоты). Синтез и секреция ПТГ возрастают при снижении концентрации кальция в крови. Период полураспада ПТГ составляет 20 минут, его органы - мишени: кость и почки. В костях ПТГ (в больших дозах) стимулирует распад коллагена и переход кальция и фосфора из кости в кровь, в почках он повышает реабсорбцию кальция, но снижает реабсорбцию фосфора, что приводит к фосфатурии и уменьшению концентрации фосфора в крови. Концентрация кальция в крови при этом повышается. ПТГ способствует также превращению витамина D в почках в его активную форму - кальцитриол (1,25 дигидроксихолекальциферол). В связи с этим он может опосредованно (через кальцитриол) активировать всасывание кальция в тонком кишечнике.

Секреция ПТГ зависит только от концентрации кальция в крови и не контролируется другими железами внутренней секреции. Концентрация фос­фора в плазме крови не влияет на секрецию ПТГ. Недостаточность функции паращитовидных желёз может развиться при операциях на шее, случайном удалении или повреждении паращитовидных желёз, а также вследствие их аутоиммунной деструкции. Кажущийся эффект гипопаратиреоза может быть связан со снижением чувствительности рецепторов органов - мишеней к парат­гормону. Клиническими симптомами гипопаратиреоза являются гипо­кальциемия, гиперфосфатемия, повышение нервно-мышечной возбудимости, судороги, тетания. Может наступить смерть вследствие спазма дыхательных мышц и ларингоспазма. Устранить последствия гипокальциемии можно введением в организм препаратов кальция, паратгормона, витамина D.

Гиперпаратиреоз проявляется гиперкальциемией, гипофосфатемией, фосфатурией, резобцией костной ткани, приводящей к частым переломам костей; камнеобразованием в почках, нефрокальцинозом, снижением функции почек. Причинами гиперпаратиреоза могут быть аденома паращитовидных желёз, а также некоторые патологические состояния почек, приводящие к уменьшению образования кальцитриола в почках и снижению концентрации кальция в крови. В ответ на гипокальциемию возрастает продукция и секреция ПТГ. Стойкая гиперкальциемия может привести к развитию комы и гибели от паралича мышц.

Кальцитонин - это пептид с Мr 3200, состоящий из 32 аминокислот. Он синтезируется в щитовидной и паращитовидных железах, секретируется в ответ на гиперкальциемию, снижая концентрацию кальция и фосфора в крови. Механизм действия кальцитонина состоит в том, что он подавляет мобилизацию кальция и фосфора из кости, способствует минерализации кости. Кальцитонин является антагонистом ПТГ, так как поддерживает «тонус» кальция в крови. При гиперпродукции кальцитонина может развиться остеосклероз - увеличение массы кости на единицу её объёма.

Витамин D - это группа веществ - кальциферолов, обладающих антирахитической активностью. Важнейшие среди них - холекальциферол (витамин D3), эргокальциферол (витамин D2) и дигидроэргокальциферол (витамин D4) относятся к группе стероидных соединений. Витамин D3 содержится в пище животного происхождения: в рыбьем жире, печени, желтке куриного яйца, сливочном масле. Этот витамин может также синтезироваться в коже из холестерина под воздействием ультрафиолетовых лучей (эндогенный витамин D3). Эргокальциферолы имеют растительное происхождение. Однако, ни эрго-, ни холекальциферолы не обладают биологической активностью. Их биологически активные формы образуются в процессе метаболизма. Пищевые и эндогенные кальциферолы с током крови приносятся в печень. В гепатоцитах с участием специфической монооксигеназной системы, включающей 25-гидроксилазу кальциферолов, NADH и молекулярный кислород, осуществляется первый этап гидроксилирования витамина D3, в результате чего у 25-го атома углерода появляется ОН-группа.

Затем 25 (ОН) производное витамина D3 с помощью кальциферолсвязывающего белка плазмы крови переносится в почки, где подвергается второму этапу гидроксилирования с участием 1 альфа-гидроксилазы кальциферолов, NADH, молекулярного кислорода и превращается в 1,25 дигидроксихолекальциферол, или кальцитриол,-биологически активную форму витамина D (рис.1).

Рис.1. Формулы предшественника витамина D3 --7дегидрохолестерола, витамина D3 и кальцитриола.

Кальцитриол (1,25 дигидроксихолекальциферол) имеет следующие органы - мишени: кишечник, костная ткань, почки. В кишечнике он повышает всасывание кальция и фосфора против градиента концентрации с участием АТФ и кальцийсвязывающего белка, образование которого происходит под действием кальцитриола. В минерализованных тканях кальцитриол в физиологических дозах повышает синтез коллагена, кальцийсвязывающих белков, сиалогликопротеинов межклеточного вещества, а также специфического белка дентина фосфофорина и специфических белков эмали: амелогенинов, энамелинов, способствуя их минерализации. В почечных канальцах он активирует реабсорбцию кальция и фосфора. В итоге витамин D обусловливает оптимальное содержание кальция и фосфора в плазме крови, необходимое для минерализации костной ткани, тканей зуба и пародонта. Биологическую функцию витамина D можно обозначить также как кальций, фосфор сберегающую.

При недостаточности витамина D в организме детей развивается рахит. Основные клинические симптомы рахита: снижение концентраций кальция и фосфора в крови, нарушение минерализации костной ткани, что ведёт к деформации опорных костей скелета. Характерны также атония мышц, позднее прорезывание зубов, нарушение зубного ряда. Чаще всего причинами рахита являются недостаточное содержание витамина D в пище, нарушение всасывания его в желудочно-кишечном тракте, а также недостаточность действия ультрафиолетовых лучей на организм. У детей с патологией печени и почек встречаются также формы рахита, связанные с нарушением превращения кальциферолов в их активные формы. Причиной рахита также может быть генетически обусловленная недостаточность монооксигеназных систем, которые участвуют в образовании биологически активных форм витамина D3. В некоторых случаях развитие рахита может быть обусловлено отсутствием или недостаточностью рецепторов к кальцитриолу.

Недостаточность витамина D у взрослых вызывает остеомаляцию (размягчение костей), нарушение всасывания кальция в тонком кишечнике, гипокальциемию, что может привести к гиперпродукции ПТГ. В лечении рахита применяют витамин D, препараты кальция и фосфора, адекватное пребывание на солнце и ультрафиолетовое облучение, а также устранение патологии печени и почек. Гипервитаминоз D ведёт к деминерализации костей, переломам, повышению концентраций кальция и фосфора в крови, кальцификации мягких тканей, а также к образованию камней в почках и мочевыводящих путях. Суточная потребность в витамине D для взрослых составляет 400 МЕ, для беременных и кормящих - до 1000 МЕ, для детей - 500-1000 МЕ в зависимости от возраста.

Содержание кальция в организме взрослого человека составляет 20 г на 1 кг массы тела, большая часть которого (свыше 98%) находится в скелете и зубах. В обызвествленных тканях фиксировано также около ¾ всего фосфора организма. Тесная связь обмена кальция и фосфора обусловлена тем, что они образуют нерастворимые соединения типа оксиапатита , составляющие основу кристаллической структуры обызвествленных тканей (костей и твердых тканей зубов). Значение кальция не ограничивается его участием в построении костного скелета. Ионы Са 2+ способствуют взаимодействию актина и миозина, т.е. участвуют в сокращении мышц, в том числе миокарда, уменьшают проницаемость мембран и снижают способность тканевых коллоидов связывать воду. Кальций играет роль во всех фазах свертывания крови, активирует ферменты актомиозин-АТФ-азу, лецитиназу, сукцинатдегидрогеназу и др.

Фосфор кроме костей находится в мягких тканях, где он участвует в анаболических и катаболических реакциях. Это видно из роли фосфора в образовании макроэргических соединений /АТФ/ и фосфорилированных межуточных продуктов углеводного обмена, в структуре РНК. Фосфор входит в состав фосфолипидов, которые играют важную роль в образовании клеточных мембран и регуляции их проницаемости: служит предшественником в синтезе ДНК, участвует в создании буферной емкости жидкостей и клеток тела.

Основные нарушения кальций-фосфорного обмена могут проявляться расстройством всасывания кальция и фосфора в кишечнике, нарушение обызвествления скелета и зубов, а так же отложением фосфорно-кальциевых солей в мягких тканях. Расстройство всасывания кальция и фосфора наблюдается в случаях изменения нормального соотношения этих элементов в диете /1,2: 1/, упорного поноса, при рахите и др. Нарушение обызвествления скелета и зубов (остеопороз) может наблюдаться при гиподинамии, в старческом возрасте, в случаях нарушения иннервации костей и их трофики, снижение выработки соматотропина и половых гормонов, гиповитаминоза Д, нарушение функции околощитовидных, щитовидных и слюнных желез. При гипофункции околощитовидных желез или их удалении снижается уровень ионизированного кальция в крови (в норме 2,1-2,6 ммоль/л). Это приводит к повышению нервно-мышечной возбудимости и развитию тетании.

При избыточной продукции паратгормона повышается уровень кальция и снижается уровень фосфора в крови, развиваются явления остеопороза с замещением костной ткани фиброзной. Это обусловлено влиянием паратгормона на выделение кальция и фосфора почками, всасывания кальция в кишечнике, а так же его прямым действием на костную ткань. Установлено, что в механизме действия паратгормона имеются звенья, общие с эффектом витамина группы Д.

Паратгормон тормозит цикл Кребса путем инактивации кофермента лактат- и изоцитратдегидрогеназы в остеобластах, что приводит к накоплению лимонной и молочной кислот. Избыток органических кислот способствует вымыванию кальция из скелета путем образования растворимых его солей.

Паратгормон улучшает также транспорт кальция из внеклеточной жидкости внутрь клеток и усиливает синтез остеокластами лизосомальных гидролаз, разрушающих органическую основу костной ткани.

В организме человека и животных кроме паратгормона продуцируется ряд гормонов с противоположным действием - гипокальциемическим и кальцийпектическим. Это кальцитонин, вырабатываемый С-клетками щитовидной железы; паротин, выделяемый слюнными железами; глюкагон, гастрин и др. По современным представлениям активную форму витамина Д - 1.25(ОН 2)Д 3 называют также гормоном (кальцитриол). Последний поддерживает костную массу, обеспечивая поставку кальция и фосфора для минерализации новой кости. Это достигается путем увеличения всасывания кальция и фосфора в кишечнике и стимуляции резорбции кости (усиливает действие ПТГ).

Витамин Д должен подвергнуться реакциям гидроксилирования в печени и почках, чтобы превратится в активный метаболит - 1.25(ОН 2)Д 3 . Эти реакции стимулирует паратгормон.

Одним из последствий нарушения обмена кальция и фосфора является отложение фосфорно-кальциевых солей в различных органах (особенно в почках, легких и коже), которое называется кальцинозом. Последнее может наблюдаться при гипервитаминозе Д, гиперпаратиреозе и др.

6349 0

В норме основными регуляторами фосфорно-кальциевого обмена являются ПГ, кальцитонин и витамин D. Посредством влияния на скелет, почки и всасывание кальция в кишечнике ПГ обеспечивает постоянство концентрации ионизированного кальция во внеклеточной жидкости. Даже небольшое, физиологическое, повышение уровня ПГ в сыворотке приводит к активации зрелых остеоцитов и резорбции костной ткани.

Этот процесс (остеоцитный остеолиз) — основное проявление острого воздействия ПГ на скелет. При длительной гиперсекреции ПГ происходит увеличение количества остеокластов в результате их пролиферации из мезенхимальных костных клеток и повышение их активности с увеличением срока жизни каждого остеокласта. Все это сопровождается остеокластической резорбцией костной ткани, наблюдаемой, как правило, у больных с ХПН.

Одновременно с резорбцией происходят процессы новообразования кости, причем новообразованная костная ткань богаче клеточными элементами и менее организованна, чем нормальная (woven bone). В результате процессов резорбции и новообразования метаболизм костной ткани при гиперсекреции ПГ усилен. Действуя на почки, ПГ уменьшает проксимальную и дистальную тубулярную резорбцию фосфатов, что приводит к фосфатурии и гипофосфатемии, а также Na, НСО3¯ и ряда аминокислот, в частности пролина. Одновременно ПГ стимулирует синтез 1,25-дигидроксихолекальцифарола в паренхиме почек.

В противоположность ПГ кальцитонин, секретируемый в межфолликулярных клетках щитовидной железы, предотвращая гиперкальциемию, снижает концентрацию кальция в крови и внеклеточной жидкости, уменьшает количество и активность остеокластов в костной ткани и ингибирует остеоцитный остеолиз. В почках кальцитонин уменьшает резорбцию фосфатов, вызывая фосфатурию и кальциурию и, по данным Н. Rasmussen и соавт. (1972), препятствует синтезу l,25(OH)2D3. В небольших концентрациях кальцитонин снижает абсорбцию кальция в кишечнике.

Витамин D3 в норме образуется в коже под действием ультрафиолетового света из своего предшественника - 7-дегидрохолестерина. Еще не обладающий биологической активностью образованный витамин D3 частично откладывается в депо жировой и мышечной ткани и частично подвергается дальнейшей метаболической трансформации.

В микросомах клеток печени витамин D3 гидроксилируется в 25-гидроксихолекальциферол (25ОHD3) - находящуюся в циркуляции биологически активную форму витамина D3. Молекула 25ОHD3 α2-глобулином сыворотки крови переносится в митохондрии клеток коры почек, где подвергается при участии цитохрома Р450 вторичному гидроксилированию и превращается в зависимости от нужд организма или в l,25(OH)2D3 - активный метаболит витамина D3, влияющий на абсорбцию кальция в кишечнике и его мобилизацию из костной ткани, или относительно неактивный метаболит 24,25 (ОН)2D3. Синтез l,25(OH)2D3 почечной тканью усиливает гипофосфатемия, определяющая снижение концентрации неорганического фосфора в клетках коры, а угнетают синтез гормона гиперфосфатемия и кальцитонин, повышающий уровень фосфора в коре почек.

Изменение содержания l,25(OH)2D3 в почечной ткани осуществляется двумя путями: либо через синтез и деградацию-1-гидроксилазы и 24-гидроксилазы, что требует нескольких часов, либо через изменение активности уже действующих гидролаз, что происходит очень быстро под действием внутриклеточного кальция, pH, транзиторного повышения ПГ и других факторов. Первый путь обеспечивает перманентную регуляцию минерального гомеостаза вследствие изменения всасывания кальция и фосфора в кишечнике, активности остеобластов. Второй путь, поскольку 1,25(ОН)2D3 непосредственно влияет на остеоциты, имеет значение для обеспечения ответа организма на воздействие различных кальциемических факторов.

В сочетании с ПГ витамин D3 участвует в резорбции кости, усиливает реабсорбцию кальция, фосфора и натрия в почках и влияет на всасывание кальция в тонком кишечнике.

При почечной недостаточности нарушаются все звенья гормональной регуляции фосфорно-кальциевого обмена. Уже в ранних стадиях ХПН вследствие повышения секреции и замедления деградации в почках в крови больных повышается уровень иммунореактивного ПГ. Одновременно с падением КФ происходит ретенция фосфора, что вызывает снижение в сыворотке ионизированного кальция и дополнительно усиливает продукцию ПГ. Увеличение концентрации ПГ в сыворотке индуцирует фосфатурию и возвращает уровень фосфора к норме, что сопровождается повышением сывороточного кальция. Таким образом, ценой гиперсекреции ПГ устанавливается новое состояние фосфорного баланса.

С дальнейшим падением фильтрации этот цикл повторяется. Если потребление фосфора уменьшить пропорционально снижению КФ, то не происходит снижения уровня ионизированного кальция в сыворотке и секреция ПГ не увеличивается .

Помимо ретенции фосфора, причиной гиперсекреции ПГ при ХПН является резистентность скелета к кальциемическому действию эндогенного или экзогенного ПГ. Резистентность проявляется сниженным или нормальным уровнем кальция в сыворотке больных с ХПН, несмотря на низкое или нормальное содержание фосфата и повышенную секрецию ПГ.

Причинами резистентности являются вторичный гиперпаратиреоидизм, дефицит витамина D3, гипермагнезиемия и снижение содержания внутриклеточного магния. Всасывание в кишечнике и растпрделение в тканях витамина D3 при уремии не нарушено. У больных с ХПН так же сохраняется нормальный уровень 25ОHD3 в сыворотке, а некоторое его снижение наблюдается только при массивной протеинурии, длительном ограничении белка в диете, выраженном гиперпаратиреоидизме.

В то же время l,25(OH)2D3 в плазме больных не определяется или его содержание резко снижено. Это снижение l,25(OH)2D3 при уремии и восстановление его продукции:после успешной трансплантации почки подтверждают исключительную роль почек в образовании l,25(OH)2D3. При дефиците l,25(OH)2D3 нарушаются созревание коллагена костной ткани, процессы минерализации остеоида и снижается всасывание кальция в кишечнике. Последний процесс заслуживает более детального описания.

Натрий, калий и фосфор всасываются в кишечнике почти полностью, а кальций - 25-45% принятого с пищей количества. Наибольшая скорость абсорбции кальция у человека и животных в двенадцатиперстной кишке, однако в результате быстрого пассажа пищи основная часть кальция всасывается в тощей кишке. Кальций может транспортироваться трансцеллюлярно или в местах соединения клеток, причем процессы его поступления и выхода из клетки контролируются l,25(OH)2D3. Поступление кальция в клетку осуществляется с помощью кальций-связывающего белка, образование которого на поверхности микроворсинок индуцируется 3,25(OH)2D3. Попадая в клетку, l,25(OH)2D3 стимулирует образование мРНК, обеспечивающей на рибосомах синтез ряда белков, в том числе кальцийсвязывающего. Одновременно этот метаболит усиливает активность щелочной фосфатазы и стимулируемой Са АТФ-азы, расположенных в щелочной каемке.

Меньше имеется данных о механизмах транспорта кальция через клетку и его поступления в кровь. Предполагают, что этот процесс требует энергии, так как выход кальция из клетки осуществляется против концентрационного градиента и происходит при участии двух АТФаз. Активность одной из них угнетается этакриновой кислотой, а другой - уабаином.

В норме абсорбция кальция зависит от его поступления с пищей и минерализации скелета. Абсорбцию усиливают лактоза и некоторые аминокислоты - лизин, аргинин и триптофан. Угнетают абсорбцию кальция глюкокортикоиды, которые, как предполагают, могут тормозить конверсию 25ОHD3 в l,25(OH)3D3 , а также фитаты, образующие с ним нерастворимые комплексы, и оксалаты.

Всасывание кальция происходит лучше в случае приема его препаратов во время еды.

Абсорбция кальция при уремии резко снижена, однако отрицательный баланс его обусловливают и другие факторы - недостаточное поступление кальция с пищей, составляющее у больных на диете с низким содержанием белка приблизительно 1/3 количества, потребляемого здоровыми лицами , величина остаточной функции почек, ацидоз, содержание кальция в диализирующем растворе у больных, находящихся на лечении гемодиализом, некоторые медикаменты, в частности пропранолол, вызывающий гипокальциемию путем подавления секреции ПГ и трансцеллюлярного транспорта кальция . S. Liu и H. Chu (1943), не наблюдавшие улучшения всасывания кальция при назначении больным уремией обычных доз витамина D3, первыми предположили, что нарушение всасывания кальция при ХПН связано с приобретенной резистентностью к физиологическому действию этого витамина.

В настоящее время имеются многочисленные экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что возникновение этой резистентности связано с дефицитом ренального метаболита витамина D3 - 1,25(ОН)2D3.

Продукция l,25(OH)2D3 и восстановление нормальной абсорбции кальция наблюдаются у больных с нормально функционирующим почечным трансплантатом , а у больных, находящихся на лечении гемодиализом, абсорбция кальция остается, как правило, сниженной .

Нарушенный фосфорно-кальциевый обмен при уремии отражает разнообразная костная патология, развивающаяся у больных с ХПН: остеомаляция, фиброзный остеит, остеосклероз и др., однако чаще встречаются сочетанные поражения, для обозначения которых используют термин «ренальная остеодистрофия». Поражение костной ткани выявляется уже в ранних стадиях ХПН.

Первые проявления ренальной остеодистрофии развиваются вследствие вторичного гиперпаратиреоза и выражаются в возникновении полостей резорбции, выполненных неорганизованным остеоидом, его количество увеличивается, когда КФ падает ниже 40 мл/мин. Первые признаки остеомаляции, для которой характерны дефект минерализации костной ткани при избыточном накоплении межклеточного вещества (белковой матрицы), замедление в несколько раз созревания остеоида и его минерализации и снижение активности остеобластов наблюдаются в ранних стадиях ХПН, однако выраженной картина остеомалятического изменения костей бывает лишь при падении КФ ниже 30 мл/мин.

Особая, форма ренальной остеодистрофии - гиперостоз (остеосклероз) является следствием увеличения костной массы, главным образом за счет эндостальной и, реже, кортикальной кости, что приводит к увеличению плотности костной ткани. Остеосклероз определяется рентгенологически тогда, когда новообразованный остеоид подвергается кальцификации. Остеосклероз наблюдается в разных стадиях ХПН, но особенно часто у больных с преобладанием вторичного гиперпаратиреоидизма. Поскольку остеосклероз сравнительно редко встречается при первичном гиперпаратиреоидизме, существенное значение в его происхождении приписывают гиперфосфатемии, способной ускорять переход остеокластов в остеобласты и повышать активность последних.

Следует подчеркнуть, что при остеосклерозе речь идет о новообразовании кости с неупорядоченной структурой, которая минерализуется в отсутствие активных метаболитов витамина D3 и даже подвергается гиперминерализации, чего никогда не бывает в костной ткани с нормальной структурой. Остеосклероз значительно чаще встречается у детей. Их скелет содержит больше неупорядоченной кости, чем у взрослых. Поскольку неупорядоченная кость захватывает большие количества кальция и фосфора, у детей сравнительно редко наступает кальцификация мягких тканей .

Во время лечения гемодиализом в результате воздействия ряда дополнительных неблагоприятных факторов у больных не только ускоряется развитие основной костной патологии - фиброзного остеита или остеомаляции, но и нередко развивается новая форма -диализная остеопения, не встречающаяся при естественном течении ренальной остеодистрофии.

Остеопения развивается в тех случаях, когда равновесие между резорбцией и новообразованием кости сдвигается в сторону резорбции. Развитию остеопении способствуют использование диализирующего раствора с содержанием кальция менее 1,5 ммоль/л, снижение физической активности вследствие как болезни, так и лечения и в результате этого меньшее ультрафиолетовое облучение, использование во время процедуры гемодиализа гепарина, обладающего остеопеническим свойством и способностью, снижая ионизированный кальций, повышать секрецию ПГ, нередко длительное ограничение белка в диете перед лечением гемодиализом.

Определенную роль играет наличие фтора в воде, используемой для приготовления диализирующего раствора, а также концентрация фосфора в сыворотке больных. При уровне фосфора выше 2 ммоль/л A. Parfitt и соавт. (1971) наблюдали быстрое прогрессирование остеодистрофии, тогда как A. Fornier и соавт. (1971) при поддержании концентрации фосфора в сыворотке менее 2 ммоль/л отмечали улучшение состояния скелета. Представляет интерес, что проявления диализной остеопении не уменьшаются после субтотальной паратиреоэктомии .

Гистологически остеопения характеризуется уменьшением эндостальной кости в противоположность ее увеличению у больных, не леченных гемодиализом.

Основные клинические симптомы при ренальной остеодистрофии - боли в костях и мышечная слабость.

В случае преобладания остеомаляции недостаточное обызвествление большой массы остеоида ведет к размягчению костей, развитию деформаций и патологических переломов. У молодых людей при остеомаляции замедляется рост, развиваются кифоз, кифосколиоз, деформация костей таза и конечностей в связи с перестройкой метафизарных зон трубчатых костей. У лиц зрелого возраста деформации костей встречаются реже, но более выражен болевой синдром. При рентгенологическом исследовании у детей и подростков отмечается расширение метаэпифизарной зоны провизорной кальцификации, наиболее выраженное в области интенсивного роста (дистальный метафиз бедренных костей).

Для остеомаляции типичны зоны Лоозера - симметричные участки просветления кости в местах максимальной механической нагрузки: лонных и седалищных костях, медиальном крае шейки бедра, малом вертеле, ключице. Эти псевдопереломы наблюдаются также в ребрах и длинных трубчатых костях.

Наиболее ранним рентгенологическим признаком ренального гиперпаратиреоидизма считают субпериостальные эрозии, обычно развивающиеся на лучевой стороне средней фаланги II и III пальцев правой руки. Сначала неровности костного края трудно отличить от нормального варианта. В дальнейшем они усугубляются, появляются на противоположной (локтевой) стороне фаланги, распространяются на дистально и проксимально примыкающие фаланги. В далеко зашедших случаях корковый слой может полностью исчезнуть, а эрозивный процесс - углубиться на половину толщины фаланги. По данным В. Wolbach (1947), остеоид защищает минерализованную кость от действия остеокластов. Остеоид непостоянно откладывается вдоль периостальной поверхности и поэтому субпериостальная область - наиболее частое место эрозирования.

Другие типичные локализации эрозий - латеральный конец ключицы, сакроилеальное сочленение, лонное сращение, задне-верхний край ребер, переднемедиальный край большеберцовой кости, большой и малый вертелы бедра.

Субпериостальные эрозии характеризуются потерей компактности коркового слоя, полями субкортикальной рарефикации кости и иногда сочетаются с кистовидной дегенерацией. У больных с фиброзным остеитом часто происходят переломы ребер, шейки бедра (например во время судорожного припадка), компрессия позвонков и т. д.

При остеосклерозе сначала утолщаются отдельные трабекулы, но в дальнейшем границы отдельных трабекул сливаются, образуя рентгенологически плотную однородную поверхность. Участки остеосклероза встречаются в позвоночнике, костях таза, ребрах, скуловых костях и длинных костях конечностей. В позвоночнике уплотненные участки верхней и нижней поверхностей каждого позвонка, чередующиеся с разреженными участками в телах позвонков, создают своеобразную картину «полосатого» позвоночного столба.

Истинный остеопороз у больных с уремией, не получающих лечения гемодиализом, встречается редко. У больных, находящихся на лечении гемодиализом, изменения, напоминающие остеопороз - истончение кортикального слоя, исчезновение трабекул, юкстаартикулярную рарефикацию, но представляющие диализную остеопению, наблюдаются значительно чаще.

Клинически диализная остеопения характеризуется выраженным болевым синдромом и многочисленными переломами, медленно подвергающимися консолидации.

Для диагностики остеопении большое значение наряду с рентгенологическими имеют радио- и рентгеноденситометрические методы, позволяющие контролировать минеральную плотность костной ткани.

При вторичном гиперпаратиреоидизме чаще, чем при остеомаляции, обнаруживаются отложения фосфорнокислых солей кальция в мягких тканях, различных органах, стенках сосудов. К выпадению солей предрасполагают увеличение содержания в сыворотке больных фосфора, когда произведение концентраций кальция и фосфора превышает 75, гипермагнезиемия, алкалоз, развивающийся во время гемодиализа, локальное повреждение тканей.

S. Contiguglia и соавт. (1973) показали, что кальцификаты мягких тканей и сосудов состоят из кристаллов гидроксиапатита, тогда как в мышцах, сердце и легких обычно находят аморфные микрокристаллы кальция, магния и фосфора. Различный состав кальцификатов, возможно, обусловлен местными тканевыми факторами - концентрацией водородных ионов, магния, кальция и фосфора. Выпадение кристаллов гидроксиапатита сопровождается выраженной фиброзной реакцией, а аморфные кристаллы кальция, магния и фосфора ее не вызывают. В периферических сосудах кальцификаты обнаруживаются преимущественно в медиальной оболочке в отличие от атеросклеротических изменений, локализующихся в интиме. Чаще всего подвергаются кальцификации лучевая, локтевая артерии, сосуды голени, стопы и кисти.

Кальцификация сосудов может затруднять установку артериовенозного шунта и создавать дополнительные трудности при пересадке почки. Артериальные кальцификаты медленно рассасываются после субтотальной паратиреоэктомии и у больных с хорошо функционирующим трансплантатом.

Клиническая нефрология

под ред. Е.М. Тареева

Роль кальция для человека заключается в обеспечении следующих важных функций:

проведения процессов кроветворения,

обмена веществ,

уменьшения проницаемости сосудов, то есть для выставления своеобразного барьера проникновения микробов в кровь;

нормального роста костей.

Важность этого микроэлемента состоит также в том, что он благотворно влияет на состояние нервной системы человека, оказывает противовоспалительное действие, является хорошим регулятором при перемене погоды.

Кальций участвует в регулировании проницаемости клеточных мембран, в каскадном механизме свертывания крови. Этот микроэлемент необходим для сократимости мышечной ткани, в том числе, сердечной мышцы.

Он обладает мощным противовоспалительным и антиаллергенным действием, влияет на функции эндокринных желез, является противострессовым фактором, участвует в передаче нервного импульса, способствует выведению из организма человека солей тяжелых металлов и радионуклидов, проявляет антиоксидантный эффект.

Вместе с фосфором кальций осуществляет обеспечение структурных функций – является основой костной ткани и зубов.

Если человек в своем рационе имеет достаточное количество кальция, ему не страшны резкие смены погоды, инфекции, эпидемии.

При заболеваниях опорно - двигательного аппарата крепость костей снижается. Для её восстановления организму необходимы такие элементы, как кальций, фосфор и магний.

Сколько кальция в человеке

На вопрос" сколько кальция в человеке?" можно дать достаточно точный ответ. В организме здорового человека кальция содержится около 1200 г. Эта величина зависит как от массы тела, так и от возраста.

Сколько же этого элемента содержится в скелете? Из общего количества кальция, содержащегося в организме человека, подавляющая масса - 99% сосредоточена в костях. Здесь кальций, главным образом, представлен в виде оксиапатита.

Количество кальция во внеклеточной жидкости и мягких тканях взрослого человека не превышает 10 г. Концентрация кальция в плазме крови в норме находится в пределах 2.4 - 2.6 мМ/л (9,5 - 10,5 мг на 100 мл).

Приблизительно половина этого количества связана с сывороточными белками. При чем, главным образом, с альбумином. Другую половину составляет ультрафильтруемый кальций.

Большая часть этого компонента представлена ионизированным Ca 2+. Меньшая - растворимыми комплексами с цитратом, фосфатом и бикарбонатом.

Обмен кальция в организме

Обмен кальция в организме человека происходит непрерывно в рамках общего обновления минерального компонента костной ткани. В этом процессе участвуют два типа костных клеток - остеокласты и остеобласты.

Первые способствуют рассасыванию костного вещества и выходу освобождаемого кальция и фосфора в кровоток. Вторые участвуют в отложении фосфорно - кальциевых солей, кальцификации костной ткани.

Следствием такого непрерывного обновления является рост костей скелета. У детей скелет полностью обновляется за один - два года. Для взрослых этот период составляет десять - двенадцать лет.

При этом минеральный компонент костной ткани организма должен находиться в динамическом равновесии с ионизированными кальцием и фосфором, растворенными в плазме крови.

Непосредственно ответственной за стимуляцию всасывания кальция в кишечнике и его мобилизацию из скелета является наиболее активная форма витамина D 3 (кальциферола) 1,25(OH) 2 D 3. Биологическая активность 1,25(OH) 2 D 3 по этим показателям в 10 раз превышает активность исходного витамина D 3 .

Образование 1,25(OH) 2 D 3 строго регулируется организмом в соответствии с его потребностями в кальции и фосфоре. Это играет важную роль в поддержании гомеостаза этих элементов и постоянной концентрации кальция в процессе его обмена в плазме крови.

Важнейшим регулятором, активизирующим синтез 1,25(OH) 2 D 3 , служит паратгормон. Уменьшение концентрации кальция в крови при его недостаточном поступлении или повышенной утилизации усиливает секрецию паратгормона.

Последний активизирует в почках 1 - a - гидроксилазу, вследствие чего увеличивается синтез 1,25(OH) 2 D 3, усиливающего подачу кальция в кровоток за счет повышения его всасывания в кишечнике и мобилизации из скелета.

При чрезмерной концентрации кальция в крови процессы развиваются в обратном направлении. Эта регуляторная система, действующая по принципу обратной связи, обеспечивает постоянную концентрацию кальция в крови и интеграцию разнонаправленных процессов его обмена, а также адаптацию организма к неравномерному поступлению кальция с пищей.

В процессе обмена кальция в организме взрослого человека за сутки из костей выводится до 700 мг кальция. И примерно столько же откладывается в них вновь.

Костная ткань выполняет роль не только важнейшей опорной структуры. Это еще и депо, место для складирования кальция и фосфора. Именно отсюда организм извлекает эти элементы при недостаточном поступлении с пищей.

Обмен кальция в организме человека осуществляется в несколько циклов. На этапе прохождения тонкого кишечника обеспечивается всасывание в виде солей фосфорной кислоты. В этом процессе обязательно принимают участие желчные кислоты.

При этом особые транспортные механизмы с использованием специальных передаточных каналов и молекул - переносчиков обеспечивают возможность перехода кальция из просвета кишечника в кровоток.

В организме человека процесс всасывания кальция в кровоток происходит как по градиенту, когда содержание кальция в просвете кишечника выше, чем в плазме крови. Так и против него. В этом случае концентрация кальция в просвете кишечника ниже, чем в плазме. Это так называемый активный транспорт.

При соблюдении условий близких к оптимальным кальций из употребляемых продуктов всасывается достаточно полно. Особенно хорошо организм человека использует кальций, полученный из молока и кисломолочных продуктов.

Чуть хуже - из фосфатов, лактата, глюконата, карбоната и других его солей.

К нарушению всасывания кальция ведут имеющиеся у человека воспалительные заболевания желудочно - кишечного тракта и поджелудочной железы, атрофический гастрит, сниженная секреция желчных кислот, а также генетически обусловленные нарушения обмена кальция.

В регуляции нормального обмена кальция в организме человека участвуют витамин D, паратиреоидный гормон и тиреокальцитонин.

Для повышения усвояемости кальция и гарантированной его доставки в костную ткань необходимы дозированные физические нагрузки и поступление в организм с пищей витамина D. Первые можно получить на профессиональном уровне в сертифицированном , где занятия проходят по индивидуальной составленной врачом программе.

Витамин D можно получить употребляя такие продукты как печень, рыба, сливочное масло, яйца, молоко.

Соотношение кальция и фосфора

Для обеспечения полной абсорбации кальция человеку необходимо учитывать оптимальное соотношение в рационе этого элемента по отношению к другим компонентам, таким как магний, калий и фосфор.

Особенно важно поддержание в необходимых пределах соотношения кальция и фосфора . Для оптимального всасывания кальция оно должно быть примерно равным 1:1.

Симптомы недостатка кальция

Симптомы недостатка кальция проявляются при снижении в организме концентрации ионизированной формы этого элемента.

Её падение приводит к нарушению минерализации костной ткани, рахиту и остеомаляции, снижению и утрате мышечного тонуса, повышенной возбудимости двигательных нейронов и тетаническим судорогам.

Как известно, при потреблении животных жиров высвобождаются насыщенные жирные кислоты. При большом потреблении мяса они образуют с кальцием нерастворимые соли. Таким образом, происходит эвакуация естественным путем значительного количества кальция.

Кроме того, к недостатку у человека кальция и проявлению симптомов такого состояния ведет избыточное содержание в пище фитиновой кислоты, неорганических фосфатов, жирных и щавелевой кислот.

Этим объясняется появление у людей, имеющих нарушение функции всасывания жиров остеомаляции (стеатореи).

Суточная норма кальция

В качестве профилактики появления вышеперечисленных симптомов рекомендуемая суточная норма кальция для взрослого человека составляет 800 мг/сут. Для беременных в период лактации она увеличивается до 1200 мг/сут.

Детям суточную норму потребления этого микроэлемента необходимо обеспечивать исходя из возрастных показателей: до года - 240 - 600 мг/сут, от года до семи лет - 800 - 1200 мг/сут, от семи до семнадцати лет - 1100 - 1200 мг/сут.

Где много кальция?

Если у человека появились проблемы со здоровьем и на лицо симптомы недостатка кальция, встаёт вопрос в отношении употребляемых продуктов: где много кальция ?

Что необходимо включить в свой рацион, чтобы как можно быстрее восполнить дефицит этого элемента и, таким образом, укрепить свое здоровье и повысить качество жизни?Для соблюдения правил рационального питания необходимо помнить, что основными продуктами, где много кальция являются молоко и жирный творог (115 мг/100 г), кисломолочные продукты (сметана, кефир, простокваша), орехи - фундук (170 мг/100 г), грецкие (124 мг.100 г), фасоль (150 мг/100 г), горох (115 мг/100 г).

В скобках указана относительная концентрация кальция на 100 грамм продукта.