Регуляция костного метаболизма и калиций-фосфорного обмена

РЕГУЛЯЦИЯ КОСТНОГО МЕТАБОЛИЗМА И КАЛЬЦИЙ-ФОСФОРНОГО ОБМЕНА. 

 

Презентацию выполнил студент 2 курса стоматологического факультета

• 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.

• Существует взаимный переход кальция между лабильной (аморфной стабильной (кристаллической) фракцией костной ткани. Этот процесс регулируется системой местных факторов, ответственных за ремоделирование костной ткани. 

• 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 результате 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 функции 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

• 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. 

 

• Общее количество кальция в организме человека составляет около 2 % массы тела, или 20 г на 1 кг массы тела. Основная масса кальция (до 90 %) содержится в костной ткани в составе медленно обмениваемого запаса. Лишь небольшая часть костного кальция (10 ммоль или 0,4% общего количества) является более динамичной и обменивается с кальцием внеклеточной жидкости. Поскольку кальций находится в кости в виде фосфорно-кальциевых соединений, ²/₃ суммарного содержания фосфора также находится в костях.

• Концентрация общего кальция в крови составляет 2,1 —2,6 ммоль/л и складывается из трех основных фракций — белковосвязанной, комплексносвязанной и свободной (или ионизированной). В норме с белком соединено 0,9 ммоль/л кальция, из них 0,7 — с альбумином и 0,2 ммоль/л — с глобулином. Концентрация белковосвязанного кальция в сыворотке крови прямо пропорциональна концентрации белка. Нарушения в составе сывороточных альбуминов приводят к существенным отклонениям концентрации общего кальция.

Кальций прочно связывается  с карбоксильной группой альбумина, и эта связь зависит от pH: снижение pH уменьшает, повышение — усиливает эту связь. 

 

• Комплексносвязанный кальций. Лактат и цитрат связывают кальций, но поскольку концентрация бикарбоната в плазме гораздо выше, чем концентрация лактата, основной комплексносвязанной фракцией является СаНСО₃.

• Содержание ионизированного кальция в крови составляет 1,05— 1,3 ммоль/л. Именно эта фракция кальция является физиологически наиболее важной и строго поддерживается сочетанным влиянием паратиреоидного гормона, кальцитонина и кальцитриола (l,25(OH)₂D₃).
• Концентрация неорганического фосфора в крови составляет 1,1З ммоль/л, а его ионизированной фракции — 0,61 ммоль/л.

 

• 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.

• 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.

• 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).

 

• 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.

• 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.

 

• 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.

• 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.

• 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».

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.