1. Состав, формирование и резорбция кости
2. Регулирование формирования кости и ее минерализации
3. Резюме
4. Список использованной литературы

а) Состав, формирование и резорбция кости. Кость состоит из матрикса кости и плохо растворимых солей Ca²⁺, фосфата, карбоната и фтористоводородной кислоты; она формируется остеобластами, а разлагается остеокластами.

1. Состав. Кость состоит из матрикса кости и минерального компонента. Белки костного матрикса на 90%, представлены коллагеном, среди других компонентов встречаются остеоклазин, остеонектин, сиалопротеины и протеогликаны.

2. Минералы кости, на которые приходится примерно две трети ее веса, включают в себя преимущественно гидроксиапатит ([Ca₁₀(PO₄)₆(O)₂]), брушит ([CaHPO₄(H₂O)₂]), октофосфат кальция ([Ca₈H₂(PO₄)₆(H₂O)₅]) и комплексы с другими анионами (F^-, CO₃^2-) или катионами (Na₊, K₊, Mg₂₊).

3. Формирование кости. Формирование кости является функцией остеобластов, которые синтезируют и секретируют органические компоненты, а также способствуют минерализации. С помощью щелочных фосфатаз они расщепляют пирофосфат, который относительно хорошо растворим и потому малополезен для минерализации. Дифференцировка остеобластов протекает под влиянием соматотропина через инсулиноподобные факторы роста, insulinlike growth factors (IGF I, IGF II).

4. Резорбция кости. Кость разлагается остеокластами: минералы кости растворяются посредством локального закисления субстрата (Н⁺-АТФазами), а белки расщепляются при помощи протеаз в лизосомах.

б) Регулирование формирования кости и ее минерализации. Формирование и минерализация кости регулируются концентрациями кальция, фосфата и Н⁺, гормонами и уровнем механических нагрузок.

1. Роль фосфата кальция и pH. Минерализация кости зависит от доступности Ca²⁺ и фосфата, что означает зависимость от концентраций Ca²⁺ и фосфата в плазме.

Бедная кальцием диета предрасполагает к недостаточной степени минерализации костей. Кроме того, минерализация для своего протекания требует щелочной реакции pH, так как соли фосфата кальция в кислой среде растворимы.

P.S. Остеопороз:

- Причины. Остеопороз — это результат потери костной массы, включая как ее основную субстанцию, так и минералы кости. Остеопороз развивается прежде всего при старении. Плотность кости достигает своего максимума примерно к 20 годам, а затем начинает неуклонно снижаться, что у женщин после менопаузы из-за падения уровня эстрогенов проявляется особенно резко.

Hypogonadismus, избыток глюкокортикоидов, гипертиреоз, гиперпаратиреоидизм, бедный кальцием рацион, нарушения всасывания Ca²⁺ в кишечнике и гиподинамия ускоряют потерю костной массы. Некоторые генетические дефекты метаболизма соединительных тканей также приводят к остеопорозу. Механическая нагрузка, возникающая из-за занятий спортом или избыточного веса, замедляет развитие остеопороза.

Его развитие может быть замедлено терапевтически, путем введения эстрогенов (с гестагенами), что заставляет мириться со значительными побочными эффектами таких мер.

- Последствия. Самым важным последствием остеопороза является повышенный риск переломов костей.

2. Паратгормон и кальцитриол. Паратгормон и кальцитриол непосредственно стимулируют резорбцию кости. Они способствуют дифференцировке и активизации остеокластов, к тому же тормозят активность остеобластов.

3. Кальцитриол, однако, стимулирует также синтез коллагена и минерализацию кости из-за вызываемого им повышения концентрации Ca²⁺ и фосфата в крови. Кальцитриол способствует подъему концентрации Ca²⁺, подавляя дальнейший выброс паратгормона. В конечном счете у кальцитриола в оказываемых эффектах преобладает содействие минерализации.

4. Кальцитонин. Резорбция кости тормозится кальцитонином, который сокращает число остеокластов и тормозит их активность. Кроме того, гормон стимулирует синтез кальцитриола и формирование костной ткани.

5. Другие гормоны и сигнальные факторы. Эстрогены стимулируют формирование кости, нехватка эстрогенов после менопаузы предрасполагает к недостаточной минерализации кости. Эстрогены служат залогом для нормального формирования кости и у мужчин. Интенсивность оборота вещества в кости увеличивается, кроме того, гормонами щитовидной железы и глюкокортикостероидами.

Избыток глюкокортикостероидов приводит к чрезмерной активности остеокластов и недостаточной минерализации кости. Соматотропин положительно влияет на формирование и минерализацию кости, в том числе через посредничество инсулиноподобных факторов роста IGF I, IGF II, за счет стимуляции синтеза кальцитриола, стимуляции всасывания Ca²⁺ и фосфата в кишечнике и активности остеобластов.

6. Локальные факторы. Формирование и/или восстановление кости находится под контролем не только гормонов, но и локальных факторов, так как белок костного морфогенеза BMP (bone morphogenetic protein), фактор роста опухоли TGF-в (tumor growth factor), β-микроглобулин, фактор роста тромбоцитов PDGF (platelet derived growth factor), факторы некроза опухоли TNF-α, TNF-β (tumor necrosis factor), а также простагландины PGE₁ и PGE₂.

Остеобласты синтезируют лиганды RANKL для рецепторов RANK (активирующих ядерный фактор NFkB), активирующих остеокласты. RANKL ингибируются остеопротегрином, секретируемым мезенхимальными клетками. Дифференцировка фибробластов в остеокласты протекает только под действием кальцитриола и интерлейкина 6.

P.S. Остеодистрофия. При остеодистрофии (osteodistrophia deformans, или morbus paget) увеличивается численность и активность остеокластов, что приводит к усилению резорбции кости. Причинами может служить среди прочего их увеличенное образование или повышенная чувствительность остеокластов по отношению к RANKL или интерлейкину 6.

Следующей причиной является неконтролируемое деление остеокластов. Это нарушение вызывается, вероятно, генетическими дефектами или вирусными инфекциями. К последствиям относится массированная резорбция кости. Пациенты страдают от боли в костях и от переломов. В поздней «склеротической» фазе активность остеокластов сходит на нет («перегорание» остеокластов) и образующаяся кость становится жесткой и плотной.

7. Механическая нагрузка. Кость способна перестраиваться по мере необходимости, приспосабливаясь к воздействующим на нее механическим напряжениям. Механическая нагрузка стимулирует в кости активность остеобластов и тем самым формирование костного вещества и его минерализацию. При недостаточной механической нагрузке (постельный режим, гипсовая повязка, невесомость) кость начинает резорбироваться, высвобождая фосфат кальция.

в) Резюме. Кость. Кость состоит из матрикса кости и минерального компонента.

• До 90% молекул белков, слагающих костный матрикс, представляют собой коллаген, кроме того встречаются остеоклазин, остеонектин, сиалопротеины и протеогликаны.

• Минералы кости — это преимущественно плохо растворимые соли Ca²⁺ и фосфата, такие как гидроксиапатит, брушит и октофосфат кальция.

Кость формируется остеобластами и разлагается остеокластами. Как образование матрикса, так и процесс минерализации кости регулируется концентрациями кальция, фосфата и Н⁺, паратгормоном, кальцитриолом, кальцитонином, эстрогенами, гормонами щитовидной железы, глюкокортикоидами, соматотропином (или IGF) и локальными факторами, такими как BMP, TGF-β, β-микроглобулин, PDGF, TNF- α, TNF-β, RANKL, интерлейкин 6, остеопротектин, PGE1 и PGE2. Наконец, значительное влияние на формирование скелета имеет характер действующей на него механической нагрузки.

- Вернуться в раздел "Физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 7.7.2025