Биологический каталог




Основы биохимии. Том 3

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

е в плотных участках диафизов крупных костей; быстрота появления этих катионов, вероятно, объясняется обширной поверхностью контакта костных кристаллов с межклеточной жидкостью. Помимо Pj кость содержит высокие концентрации других анионов, в том числе карбонатов (в виде СаСОз). Количество цитрата, главным образом в форме натриевой соли, может достигать приблизительно 1% сухой массы костных минералов. Кость является, по-видимому, лабильным резервуаром Na+; при ацидозе Na+ поступает в межклеточную жидкость, а при алкалозе и избыточном приеме с пищей он аккумулируется в кости. Ионы Na+, вероятно, адсорбируются на поверхности кристаллов, а не являются интегральной частью кристаллической структуры. В растущую кристаллическую решетку гидроксиапатита могут внедряться попадающие в организм ионы тяжелых металлов. Среди них нужно отметить свинец, радий, уран и тяжелые элементы, образующиеся при распаде урана, например стронций.

39.2.3. Факторы, влияющие на метаболизм костей

В молодом организме при недостатке витамина D развивается рахит. Поскольку этот витамин является предшественником 1,25-диоксихолекальциферола, который стимулирует всасывание Са2+ в кишечнике (разд. 39.1.1), то недостаток витамина D проявляется прежде всего в снижении поступления Са2+. Кроме того, 1,25-диоксихолекальциферол оказывает непосредственное влияние на метаболизм кости; на это указывает тот факт, что обызвествление бедренной кости крысы не происходит в сыворотке крыс, больных рахитом, даже при добавлении в нее Са2+ и Р\.

Интоксикация витамином D как у животных в экспериментальных условиях, так и у больных, получавших большие дозы витамина, характеризуется усиленным рассасыванием костей и вследствие этого увеличением [Са-Ч-] в сыворотке крови. И в этом случае эффект обусловлен образующимся в почках 1,25-диоксихолекаль-циферолом (разд. 39.1.1), поскольку введение витамина D или 25-оксихолекальциферола, образующегося в печени, не приводит к мобилизации Са2+ костной ткани у нефрэктомированных крыс. Повышение [Са2+] и [Р(] в крови приводит к значительному увеличению содержания этих ионов в моче и образованию камней в

23·

1508

IV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

почках. Действительно, интоксикация витамином D часто проявляется в нарушении функции почек.

На развитие кости влияет также витамин А. У молодых животных, лишенных витамина А, рост скелета нарушается раньше, чем рост мягких тканей (гл. 51). Так, после остановки роста костей позвоночника может продолжаться рост спинного мозга; это приводит к сдавливанию нервных корешков при их выходе из спинного мозга и к нарушению функционирования иннервируемых ими органов и тканей. При скармливании молодым крысам избыточных, но не летальных доз витамина А у них развивались множественные переломы длинных костей; деформация костей наблюдается также у детей, получавших избыточные количества этого витамина. Вероятно, эти явления обусловлены деполимеризацией и гидролизом хондроитинсульфата, входящего в состав хряща (гл. 38).

Аскорбиновая кислота (витамин С) также имеет существенное значение для нормального развития скелета. При недостатке аскорбиновой кислоты мезенхимальные клетки не вырабатывают нормальный коллаген (гл. 38), что приводит к нарушениям процесса обызвествления. Рост скелета задерживается в условиях любой недостаточности, в том числе и при недостаточной калорийности пищи. Однако только при недостатке Са, Pi и витаминов A, D и С наблюдаются характерные поражения костей, отличные от наблюдаемых при истощении. Локальные химические факторы, влияющие на процесс минерализации, изучены неполно. Костные клетки дышат и гликолизируют, постоянно образуя молочную кислоту. Введение паратгормона увеличивает образование лактата, что может приводить к локальной деминерализации вследствие понижения рН. По мере растворения кристаллов кости освобождается цитрат, который затем поступает в плазму крови. Эстрогены инги-бируют образование лактата, что согласуется с данными, свидетельствующими об увеличении плотности костей при длительном введении эстрогенов (см. ниже).

Поскольку величина локального образования Н+ может влиять на минерализацию и деминерализацию костей, было высказано предположение о возможном участии в этих процессах карбоангидразы, которая играет важную роль при переносе или накоплении Н+ в некоторых органах, например почках (разд. 35.2.1.3) и желудке (разд. 34.10.2). Этот фермент имеется в клетках вторичной губчатой ткани метафиза. Введение ингибиторов карбоангидразы нефрэктомированным крысам вызывает гипокальцемию, ингибирует гиперкальцемию, индуцируемую паратгормоном (разд. 43.1.2.3), а также ингибирует гипокальцемическое действие кальцитонина (разд. 43.2.2.2). Добавление ингибиторов карбоангидразы к культуре костной ткани головы мышиных эмбрионов блокирует секрецию Са2+, индуцируемую паратгормоном. Было

39. КОСТЬ

1509

высказано предположение, что наряду с цитратом и лактатом (см. выше) карбоангидраза, участвуя в процессе секреции Н+, может существенно влиять на приток Са2+ в костные клетки и выход его из них. В связи с этим следует отметить, что не наблюдается адекватной корреляции между интенсивностью образования этих двух кислот и размером наблюдаемой деминерализации.

Некоторые простагландины (гл. 19), например PGEb заметно ускоряют выход Са2+ из кости. Ингибиторы биосинтеза простагландинов, например ацетилсалициловая кислота, снимают этот эффект простагландинов (гл. 19). Деминерализация костей происходит также при введении кортикостероидов (гл. 45) вследствие их ингибирующего действия на синтез протеогликанов.

39.2.4. Роль паратгормона

Паратгормон, гормон паращитовидных желез (гл. 43), играет важную роль в регуляции метаболизма Са и Pi. Действительно, скорость секреции паратгормона обратно пропорциональна [Са2+] в сыворотке. Повышение [Са2+] происходит в результате действия гормона на кишечник, кости и почки. Следовательно, система регуляции внеклеточной [Ca2_f] функционирует по принципу обратной связи. В гл. 43 рассмотрены состояния, возникающие при недостаточности паращитовидных желез, а также при введении избыточных количеств препарата паратгормона. Паратгормон ингибирует реабсорбцию Pi в почечных канальцах, что приводит к понижению [Pi] в плазме. Введение гормона вызывает вначале деполимеризацию агрегатов протеогликанов в менее плотных частях костей, а затем наблюдается постепенное исчезновение кристаллической структуры и матрикса; при этом в плазме появляются кислые гликопротеиды. Эти наблюдения позволяют предположить, что метаболический эффект паратгормона в определенной мере опосредуется его действием на остеоциты, которые в свою очередь оказывают регулирующее влияние на структуру матрикса кости.

Паратгормон активирует связанную с мембраной костных клеток аденилатциклазу и увеличивает поступление Са2+ в эти клетки. Увеличение внутриклеточной [Са2+] в костных клетках приводит к следующим основным эффектам: 1) активации'клеточных систем, участвующих в рассасывании кости; 2) ускорению превращения клеток-предшественников в остеобласты и остеокласты; 3) инги-бированию синтеза коллагена остеобластами.

39.2.5. Роль кальцитонина

В регуляции метаболизма Са и Pi участвует еще один гормон— кальцитонин (гл. 43). Его влияние на [Са2+] в сыворотке прямо противоположно действию паратгормона. Кальцитонин сти-

1510

TV. ЖИДКАЯ СРЕДА ОРГАНИЗМА

мулирует перенос Са и Р( из крови в кости, ускоряет отложение Са2+ и ингибирует его выход из костей. Скорость секреции каль-цитонина изменяется пропорционально ГСа2+1 в сыворотке крови (гл. 43).

Многие эффекты, наблюдаемые при действии кальцитонина, могут быть объяснены понижением внутриклеточной [Са2+]. Первоначальный эффект действия гормона проявляется в стимулировании выхода Са2+ из кости. В то же время кальцитонин может блокировать рассасывание кости, вызванное паратгормоном или сАМР. Эти данные позволяют предположить, что кальцитонин оказывает двоякое влияние на костные клетки. С одной стороны, •он активирует кальциевый насос в плазматической мембране клеток, что способствует выходу Са2+ из клетки. С другой стороны, гормон прямым или 'косвенным образом стимулирует поглощение ¦Са2+ митохондриями. В итоге оба воздействия приводят к снижению [Са2+] в цитоплазме.

Влияние кальцитонина в некоторой степени опосредуется также лючками; гормон ускоряет протекание в этой ткани конечной стадии превращения витамина D в 1,25-диоксихолекальциферол, активную форму витамина D, участвующую в метаболизме Са.

Таким образом, паратгормон, кальцитонин и диоксихолекаль-циферол образуют гомеостатический механизм, осуществляющий регуляцию метаболизма Са и Pi.

39.2.5.1. Нарушения метаболизма кости

Нарушения нормального метаболизма кости характеризуются либо избыточным, либо недостаточным образованием кости. Избыточное образование костной ткани встречается сравнительно редко; его можно вызвать экспериментально путем введения эстрогенов (гл. 44). Ненормально толстые и плотные кости и обызвествление черепа можно наблюдать при хроническом гипо-паратиреоидизме и хронической тетании. Усиленный рост костей происходит и при гипертрофическом остеоартрите, относительно распространенном хроническом заболевании, которое возникает преимущественно у людей старше сорока лет.

Нарушения метаболизма костной ткани, которые приводят к ее частичному рассасыванию, могут возникать вследствие нарушений в процессе минерализации костного матрикса (остеомаляция) или неправильного образования матрикса (остеопороз). Остеопороз чаще всего наблюдается после менопаузы, вероятно, в результате снижения эстрогенной активности (гл. 44). Недостаток аскорбиновой кислоты и плохое питание также могут вызвать остеопороз, так как при этом нарушается образование коллагена в остеобластах. Гиперпаратиреоидизм стимулирует активность остеокластов; при этом поражение костей оказывается неравномерным — оно

39. КОСТЬ

1511

проявляется в образовании полостей в некоторых костях, это состояние называют фиброзным оститом.

Остеомаляция и хрупкость костей развиваются при длительной неп

страница 76
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 3" (10.5Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.09.2019)