Кальциевый метаболизм в организме и его нарушения

Классическим  примером недостаточного поступления кальция в организм человека является болезнь Кашина — Бека (уровская болезнь). Считается, что причиной является недостаточное количество кальция, поступающего с пищей, недостаток витаминов А, С, D, повышенное содержание железа, марганца, цинка, которые блокируют поступление кальция в организм. У таких больных развивается деформирующий остеоартроз за счет нарушения образования хряща. Он резко истончается, суставная поверхность становится шероховатой, местами хрящ полностью отсутствует. Развивается деформация суставов и нарушается рост трубчатых костей. Поэтому заболевание называют еще эндемическим деформирующим остеоартрозом. Для этих больных характерны низкий рост, деформация суставов рук и ног. Кисти рук напоминают медвежью лапу.

Слайд 9

Гиперкальциемия возникает при эндокринных заболеваниях: аденоме околощитовидных желез, угнетении С-клеток щитовидной железы, гипервитаминозе D, нарушениях выделения кальция из организма, например, при заболеваниях толстой кишки, почек, печени. Она может наблюдаться также при заболеваниях, сопровождающихся процессами деструкции костей (первичные опухоли костей, метастазы в кости, миеломная болезнь).

Рис. Мобилизация адаптационных  механизмов при гиперкальциемии (Патологическая физиология/ А.Д. Адо, М.: Тринда-Х, 2000 – с.257).

Гиперкальциемия проявляется остеопорозом, отложением кальция в различных органах, образованием камней. В качестве примера можно привести паратиреоидную остеодистрофию или фиброзную остеодистрофию, развивающуюся у больных при аденоме околощитовидных желез.

Увеличение  концентрации ионов кальция в  плазме крови — гиперкальциемия  может быть обусловлено следующими группами факторов.

I. Усиленное  поступление кальция из тонкой  кишки в кровь: 

а) избыточное содержание кальция в продуктах питания;

б) усиленное  всасывание кальция в кишках, что  бывает чаще всего при гипервитаминозе D.

II. Уменьшение  выведения кальция из организма: 

а) приобретенные  нарушения — хроническая почечная недостаточность;

б) наследственные нарушения — семейная гипокальциурическая гиперкальциемия.

III. Усиленное  поступление кальция в кровь  из костной ткани: 

а) гиперпаратиреоз;

б) злокачественные  опухоли с метастазами в костную  ткань;

в) множественные  переломы костей.

IV. Нарушение  отложения кальция в костную ткань, что наблюдается при гипофосфатемии.

Защитно-компенсаторные реакции в этих условиях направлены на уменьшение содержания ионов кальция  в крови. К ним относятся:

1) уменьшение  секреции ПТГ;

2) уменьшение  образования в почках 1,25-(ОН)2-витамина D и увеличение образования 24,25-(ОН)2-витамина D;

3) увеличение  секреции кальцитонина.

Собственно  патологические изменения:

1) кальциевое  повреждение клеток;

2) кальцификация  мягких тканей — обызвествление;

3) уменьшение  возбудимости возбудимых тканей;

4) образование  кальциевых камней в почках;

5) усиление желудочной  секреции с образованием пептических  язв в желудке; 

6) развитие артериальной  гипертензии.

Слайд 10

Классификация остеопороза

 

I.Часто встречающиеся формы остеопороза неизвестной этиологии, не связанного с другими заболеваниями

• Идиопатический остеопороз (у детей и взрослых)
• Остеопороз I типа
• Остеопороз II типа

 

II.Заболевания и состояния, при которых часто встречается остеопороз или остеопороз с частично выясненным патогенезом

• Гипогонадизм
• Гиперадренокортицизм
• Тиреотоксикоз
• Нарушения всасывания
• Цинга
• Хроническое введение гепарина
• Системный мастоцнтоз
• Гипофосфатазия взрослых
• Другие метаболические заболевания костей

 

III.Остеопороз как проявление наследственных заболеваний соединительной ткани

• Несовершенный остеогенез
• Гомоцистинурия при недостаточности цистатионинсинтазы
• Синдром Элерса —Данло
• Синдром Марфана

 

IV.Заболевания, которым сопутствует остеопороз, но патогенез его не выяснен

• Ревматоидный артрит
• Недостаточность питания
• Алкоголизм
• Эпилепсия
• Диабет
• Хронические обструктивные заболевания легких
• Синдром Менкеса

Остеопороз (ОП) — одно из наиболее распространенных заболеваний среди людей пожилого возраста, характеризующееся хрупкостью скелета вследствие недостаточной массы кости и ее микроархитектурных изменений.

В связи с тем, что  основной целью лечения ОП является снижение риска переломов, а их отсутствие в течение первых лет лечения не обязательно свидетельствует об эффективности терапии, существует потребность в применении суррогатных маркеров для более быстрой и информативной оценки медикаментозного вмешательства при ОП. Измерение минеральной плотности костной ткани (МПК) в качестве суррогатного маркера широко используется в клинических исследованиях и практике, однако оценить данный показатель можно не ранее чем через год после начала терапии, что связано точностью измерений и ошибкой аппарата.

Наиболее важным нарушением фосфорно-кальциевого обмена является рахит (от греч. rhachis — позвоночник) — гипо- или авитаминоз D.

Различают несколько  форм рахита:

▲ ранний (от 3 мес  до 1 года);

▲поздний (от 3 до 6 лет);

▲ витамин D-зависимый  рахит — заболевание, наследуемое  по аутосомно-рецессивному типу;

▲ витамин D-резистентный рахит — наследственное заболевание, сцепленное с полом (Х-хромосомой); а рахит взрослых, или остеомаляция.

Развитие рахита связано с гиповитаминозом D. Причинами, вызывающими это состояние в  организме, могут быть дефицит ультрафиолетового  излучения, которое необходимо для образования витамина D₃; недостаточное поступление витамина D с пищей; нарушение всасывания витамина D в кишечнике; хронические заболевания печени и почек, при которых нарушается образование витамина D₃; повышенное потребление витамина D организмом при нормальном поступлении; наследственная предрасположенность. Среди перечисленных причин у взрослых наибольшее значение имеют нарушения всасывания витамина D в связи с заболеваниями печени, почек, желудочно-кишечного тракта и избыточное потребление витамина D, например, при беременности, ренальном ацидозе, базедовой болезни и др.

Механизм развития рахита связан с глубокими нарушениями  обмена кальция и фосфора, что обусловливает нарушение обызвествления остеоидной ткани, которая теряет свойство адсорбировать фосфат кальция. Связано это со снижением содержания в крови фосфора, понижением интенсивности окислительно-восстановительных процессов в тканях, нарастанием ацидоза. При рахите происходит также глубокое нарушение белкового и жирового обменов, которое усугубляет нарушение формирования костной ткани.

Сущность изменений  костей при рахите состоит в следующем: нарушается энхондральное окостенение (недостаточное превращение хряща в кость), отмечается избыточное образование хряща в зоне роста, развитие остеоидной ткани со стороны хряща, эндоста и надкостницы, недостаточное отложение извести.

При раннем рахите наиболее интенсивно поражаются растущие отделы скелета. При позднем рахите преобладает нарушение эндостального костеобразования. Кости нижних конечностей и таза подвергаются деформации, изменяется форма грудной клетки (петушиная грудь), позвоночника.

Витамин D-зависимый рахит — врожденное нарушение образования 1,25-дигидрооксихолекальциферола в почках, сопровождающееся гипокальциемией с частыми судорогами и отсутствием эффекта от лечения физиологическими дозами витамина D.

Витамин D-резистентный рахит обусловлен реабсорбцией фосфора  в почечных канальцах с развитием  гипофосфатемии и параллельным падением содержания кальция в крови.

При рахите взрослых (остеомаляция) поражение костей вызвано нарушением обызвествления новых костных структур; при этом происходит повышенное образование остеоидной ткани.

При рахите часто  отмечаются анемия, увеличение селезенки  и лимфатических узлов, атония мышц, особенно кишечника и передней брюшной стенки. Течение рахита нередко осложняется присоединением воспаления легких, гнойной инфекции, желудочно-кишечных расстройств.

 

Биохимическая диагностика заболеваний костной  ткани

Слайд 11

Другой суррогатный  маркер — лабораторные параметры костного обмена, которые можно использовать вместо клинически значимого показателя (перелом) для оценки эффективности лечения ОП. Для ОП свойственен дисбаланс между процессами костного ремоделирования, при котором процессы костной резорбции превалируют над костеобразованием, что становится причиной необратимой потери кости и приводит к перфорации трабекул в месте резорбции, а, следовательно, к нарушению микроархитектоники и снижению ее плотности.

Известно, что  метаболизм кости характеризуется двумя разнонаправленными процессами: образованием новой костной ткани остеобластами и разрушением (резорбцией) старой — остеокластами, которые связаны между собой. Уровни синтеза костной ткани и ее разрушения могут быть оценены путем измерения активности ферментов, синтезируемых преимущественно остеобластами или остеокластами, либо путем анализа компонентов костного матрикса, высвобождаемых в кровь и выделяемых с мочой. В процессе ремоделирования остеобласты синтезируют и выделяют в циркулирующую кровь ряд белков, ферментов, цитокинов и факторов роста. Концентрация этих продуктов в сыворотке крови отражает скорость формирования кости. К маркерам костного формирования относятся: остеокальцин (ОС), карбокси- и аминотерминальные пропептиды проколлагена типа I (P1CP, P1NP), общая щелочная фосфатаза (ALP) и ее костный изофермент (bALP).

Слайд 12

Маркеры ремоделирования костной ткани

• Маркеры костного формирования.

Идеальный маркер костного формирования – это структурный  белок, высвобождающийся в кровь  со скоростью, пропорциональной его инкорпорации в кость. Важно, чтобы уровень свободной фракции его не изменялся при различных заболеваниях. Он должен иметь четко очерченные функции и не высвобождаться неизмененным в процессе костной резорбции. Необходимо знать его метаболические превращения и время полужизни. Хотя ни один из определяемых маркеров полностью не отвечает таким требованиям, некоторые из них хорошо отражают остеобластическую функцию (ЩФ, остеокальцин, пропептид коллагена I типа).

Щелочная  фосфатаза локализована главным образом в остеобластах. Содержание щелочной фосфатазы в костной ткани и крови зависит от функциональной активности остеобластов. Резкое возрастание активности данного фермента при увеличении числа остеобластов или их функциональной активности наблюдается при заживлении переломов, рахите, гиперпаратиреозе и других заболеваниях.

• Маркеры костной резорбции.

Идеальный маркер костной резорбции – это продукт  деградации компонентов костного матрикса, не присутствующий в других тканях и не регулирующийся в процессе костного формирования. Его уровень в крови не должен находиться под контролем эндокринных факторов. В процессе деградации коллагена некоторые метаболиты высвобождаются в кровоток и экскретируются с мочой, часть из них спецефична для костной тканию Остеокласты также вырабатывают некоторые ферменты, один из которых – трКФ может использоваться как маркер костной резорбции (ОП, коллагеновые поперечные соединения, трКФ, галактозилоксилизин в моче).

Наряду со щелочной фосфатазой в костной ткани содержится кислая фосфатаза, сосредоточенная в остеокластах. Этот фермент, в противоположность щелочной фосфатазе проявляет свое действие в кислой среде. По данным гистохимического исследования, активация кислой фосфатазы происходит не только в области резорбции кости, но в зоне минерализации вновь образованной кости.

Изменения уровня кальция, магния и фосфатов при различных  патологиях

Снижение  концентрации Са²⁺ в плазме крови наблюдается при:

1. гипофункции паращитовидных желез;
2. беременности;
3. алиментарной дистрофии;
4. рахите у детей;
5. остром панкреатите;
6. закупорке желчевыводящих путей, стеаторее;
7. почечной недостаточности;
8. вливание цитратной крови;