Дистантная (гормональная) регуляция минерального обмена

Образование полноценной костной ткани невозможно не только без участия различного рода гормонов, витаминов, ростовых факторов, микроэлементов, но и основного строительного материала - кальция и фосфора. Дефицит вышеуказанных соединений приводит к тому, что остеобласты не могут секретировать полноценный хорошо минерализованный матрикс, содержащий кристаллы гидроксиапатита, а весь скелет теряет прочность (Wuthier, 1982; Gilbert, 1994).

Уровень кальция и фосфора поддерживается с помощью жестких гомеостатических механизмов, т.к. даже незначительное отклонение содержания этих элементов может привести к гибели организма. Так, например, при уменьшении концентрации в крови Са развивается состояние, получившее название «тетания», сопровождающееся нарушением проведения нервных импульсов, приводящим к судорогам, спазмам и даже смерти. Если это снижение обусловлено недостатком витамина D, то нарушаются процессы оссификации костной ткани. При избытке кальция, в частности при гипервитаминозе D, происходит осаждение его солей в различных тканях, аорте, почках, сердце (Балаболкин, 1989).


Паратгормон

Паратгормон (паратиреокрин, паратирин, паратиреоидный гормон) представляет собой полипептид, состоящий из 84 аминокислот, кодируемый ПТН геном (168450б 11р15.3-р15.1). Ионы кальция регулируют секрецию ПТГ по механизму отрицательной обратной связи. В норме в сыворотке крови содержится около 10,2-10,5 мг кальция, из которого около 40% связано с белками, 5-15% находится в комплексе с фосфатами и цитратами и 45-55% - в ионизированном виде. При дефиците ПРГ, вызванном различными заболеваниями, удалением паращитовидной железы, выращиванием генетически дефектных животных со сниженной функцией данного гормона, наблюдается снижение кальция в крови, тетания, остеомаляция. При гиперпродукции ПРГ или его экзогенном введении в эксперименте развивается гиперкальциемия с отложением солей кальция в мягких тканях. В капиллярах паращитовидной железы имеются рецепторы, которые улавливают малейшие колебания в уровне Са и реагируют на это через различные механизмы. ПРГ увеличивает содержание кальция в сыворотке крови, усиливает канальцевую реабсорбцию Са в почках. Кроме того, ПРГ может влиять на процессы всасывания и выделения кальция через зависимые от него гормоны - кальцитриол и кальцитонин. ПРГ, стимулируя выработку кальцитриола, усиливает процесс всасывания Са из кишечника. Влияя на кальцитонин, который ускоряет секрецию кальция и фосфатов в почках, ПРГ может снижать уровень Са в сыворотке крови (Улумбекова, Челышева, 1997). Рецепторы к ПРГ обнаружены на остеоцитах и остеобластах. Гормон стимулирует функцию остеокластов за счет экспрессии ряда генов, ответственных за работу гидролитических и иных ферментов, фагоцитарную активность, что усиливает процесс резорбции костной ткани. Еще один механизм ПРГ реализуется через активизацию обмена витамина D, от которого зависит процесс всасывания кальция и фосфатов в кишечнике, минерализации костного матрикса с участием остеобластов и остеоцитов (Балаболкин, 1989).


Другие гормоны

Другими гормонами, от которых зависит остеогенез и обмен минералов, являются эстрогены, тестостерон и глюкокортикоиды. Так, в конце пубертатного периода высокий уровень данных гормонов может вызвать эпифизиолиз и гипертрофию хрящей (Gilbert, 1994). Эстрогены и тестостерон супрессируют выработку ИЛ-6, что влияет на процессы образования остеобластов и морфофункциональную активность костных клеток. Кроме того, они, как и глюкокортикоиды, регулируют механизмы программируемой клеточной смерти - апаптоза (Girasole et al., 1992; Kamada et al., 1997). Очевидно, именно вследствие снижения уровня эстрагенов после климакса у женщин и тестостерона у пожилых мужчин, развиваются нарушения процессов нормального ремоделирования костной ткани, что приводит к снижению ее биомеханической прочности и развитию склонности к переломам, например, шейки бедра (Girasole et al., 1992). Нарушения минерального обмена имеют различную этиологию и патогенез. Наиболее часто это приводит к дисфункции таких процессов, как моделирование и ремоделирование костной ткани, сопровождающихся развитием остеопатии (остеомаляция, системный остеопороз, гиперпаратиреоз, гиперфосфатаземия и др.) (Родионова, 1997).

При переломах длинных трубчатых костей в катаболическую фазу, связанную с массивной гибелью костных и мышечных клеток, в кровь выбрасывается большое количество ионизированного кальция и фосфатов, которые включают механизмы гормонального выведения избытка данных элементов из организма через почечную систему. В конце катаболической и начале анаболической фазы усиливается продукция ПТГ и активизируются процессы резорбции костной ткани остеокластами (Улумбеков, 1989).


А.В. Карпов, В.П. Шахов
Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики