Биохимия костной ткани

1.

1) Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ - гидроксиапатит

2) Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ + Sr²⁺ → Са₉Sr(РО₄)₆(ОН)₂ + Ca²⁺ – реакция образования стронциевого апатита.

Стронциевый апатит характеризуется повышенной хрупкостью. Особенно активно Sr⁴⁰ усваивается организмом при недостатке в пище ионов Са²⁺.

3) В норме коэффициент Са/P = 1,67. При данной патологии значение коэффициента снижается, что приводит к нарушению минерализации костной и зубной тканей.

2.

1) Органы-мишени для паратгормона – кости и почки. Под действием паратгормона происходит разрушение органического матрикса костной ткани, высвобождение ионов Са²⁺ и фосфатов из костей в кровь. В почках гормон стимулирует реабсорбцию кальция, снижая его экскрецию с мочой, и уменьшает реабсорбцию фосфатов.

2) Белок остеокальцин синтезируется остеобластами. Содержит остатки γ-Глу, что дает возможность белку связывать ионы Са²⁺ и кальций ГАП. Комплекс остеокальцин-кальций присоединяется к остеокластам и стимулирует их дифференцировку, что способствует резорбции костной ткани и замедлению процессов минерализации. Паратгормон приводит к повышению содержания остеокальцина в крови.

3) Кроме остеокальцина, к основным биохимическим показателям, используемым в качестве критерия резорбции костной ткани, относят определение содержания гидроксипролина в моче. Данные нарушения могут иметь место при первичном гиперпаратиреозе – увеличении продукции паратгормона в паращитовидной железе. Причины – доброкачественная опухоль, диффузная гиперплазия желез или рак паращитовидных желез.

3.

1) Глюкокортикоиды – гормоны, продуцируемые корой надпочечников. Глюкокортикоиды являются производными холестерола и имеют стероидную природу. Основным глюкокортикоидом у человека является кортизол.

2) Синтез глюкокортикоидов осуществляется в сетчатой и пучковой зонах коры надпочечников. Образованный из холестерола прегненолон подвергается окислению 17-гидроксилазой по 17 атому углерода. После этого в действие вступают еще два ключевых фермента: 11-гидроксилаза и 21-гидроксилаза. В конечном итоге образуется кортизол.

3) Глюкокортикоиды снижают концентрацию кальция крови за счет торможения всасывания кальция, снижения реабсорбции кальция и фосфора в почках. Однако уровень кальция обычно не падает ниже нормы, поскольку компенсаторно усиливается секреция паратгормона. Наиболее опасным проявлением длительного действия глюкокортикоидов на обмен метаболизм костной ткани является остеопороз. Глюкокортикоиды снижают число и активность остеобластов. Активность остеокластов уменьшается в меньшей степени. В результате синтез костей замедляется и преобладает процесс их резорбции.

4.

1) Указанные изменения в сыворотке крови свидетельствуют о рахите, возникающем вследствие авитаминоза витамина D. Его симптомами являются также рахитические «четки» на 5–8 ребрах, «куриная грудь», большой живот («лягушачий живот»), запоры вследствие гипотонии мышц, нарушение осанки.

2) Кальцитриол участвует в регуляции обмена Са²⁺ и фосфатов, стимулируя всасывание Са²⁺ в кишечнике и кальцификацию костной ткани, реабсорбцию Са²⁺ и фосфатов в почках. При авитаминозе витамина D нарушается всасывание солей кальция в кишечнике, а также снижается содержание фосфата в крови. Это затрудняет отложение фосфата кальция в костной ткани. Поэтому основные симптомы рахита связаны с нарушением нормального процесса остеогенеза, что и приводит с течением времени у больных детей к деминерализации костей, остеомаляции (размягчение костей), их искривлению и неправильному росту.

3) Для профилактики следует использовать УФ-облучение (пребывание ребенка на солнце), под воздействием которого неактивный провитамин D превращается в активную форму, и употребление пищи, богатой витамином D (сливочное масло, яйца, молоко, печень морских рыб).

5.

1) Витамин D₃ проявляет свою активность в виде кальцитриола (активная форма), которая образуется при помощи нескольких последовательных метаболических процессов. Циркулирующий в крови в комплексе с соответствующим белком холекальциферол быстро захватывается печенью, где гидроксилируется (присоединяет гидроксильную группу OH) в 25-ой позиции до 25-гидроксивитамина D₃ (25-(OH) D₃), который является основной формой витамина D₃ в плазме. Процесс протекает в митохондриях и микросомах печеночных клеток при помощи 25-гидроксилазы.

На следующем этапе в почках (в клетках проксимального канальца) происходит повторное гидроксилирование в 1-ой позиции при участии 1α-гидроксилазы. В результате образуется активная форма витамина D₃ (кальцитриол). 

2) Одним из важных эффектов, вызываемых кальцитриолом, является индукция синтеза кальций-переносящих белков, которые обеспечивают всасывание кальция в кишечнике, благодаря чему концентрация ионов кальция поддерживается на уровне, необходимом для минерализации костной ткани. Кальцитриол препятствует размягчению или остеомаляции костей, он стимулирует кальцификацию костной ткани. При нарушении функции печени и почек не происходит образование активной формы витамина D₃.

3) Витамин D-резистентный рахит может быть связан с дефектом ферментов гидроксилаз. Также причиной его развития может быть нечувствительность клеток к действию кальцитриола из-за отсутствия рецепторов.