Обмен кальцием между костью и внеклеточной жидкостью. Наращивание и рассасывание костей

Если растворимые соли кальция вводить внутривенно, концентрация ионов кальция может немедленно возрасти до очень высокого уровня. Однако через 30-60 мин, иногда чуть дольше, концентрация кальция возвращается к норме. Сходным образом, если большое количество ионов кальция извлечь из циркулирующей крови, концентрация кальция вновь становится нормальной тоже через 30-60 мин.

Эти результаты во многом являются следствием того, что в кости кальций содержится в форме, способной к обмену, которая находится в состоянии динамического равновесия с кальцием во внеклеточной жидкости.

Небольшое количество такого легкообмениваемого кальция присутствует во всех тканях, особенно в клетках с высокой проницаемостью мембран, таких как клетки печени или гастроинтестинального тракта. Однако больше всего легкообмениваемого кальция содержится в костях. В норме его количество в кости приближается к 0,4-1% общего количества кальция в костях. Кальций размещен в кости в легкомобилизуемой форме в виде соли СаНРО4 и других аморфных солей кальция.

Значение легкообмениваемого кальция в том, что он создает подобие буферного механизма, помогающего уберечь концентрацию ионов кальция в экстрацеллюлярной жидкости от чрезвычайных подъемов или падений в связи с транзиторными колебаниями концентраций наличного кальция.

Наращивание и рассасывание костей

Формирование костей остеобластами. Кости в течение длительного времени наращиваются остеобластами и в течение продолжительного периода могут рассасываться остеокластами, если остеокласты активны. Остеобласты сосредоточены на наружной поверхности костей и в костных полостях. Небольшую активность остеобласты обнаруживают на протяжении всей жизни кости (на 4% суммарной поверхности костей в любой временной интервал жизни у взрослых).
Благодаря этому некоторое количество костной ткани может образовываться постоянно.

Рассасывание костей - функция остеокластов. Кость в течение продолжительного времени может рассасываться благодаря присутствию остеокластов — крупных фагоцитов, являющихся многоядерными клетками (до 50 ядер), производных моноцитов или моноцитоподобных клеток, образующихся в костном мозге. В норме остеокласты активны менее чем на 1% поверхности кости у взрослых.
Далее в этой статье мы увидим, что рассасывающая кость активность остеокластов регулируется паратгормоном.

Гистологически рассасывание костей обнаруживается в непосредственной близости от остеокластов. Механизм рассасывания представляется следующим. Остеокласты посылают ворсинкоподобные выросты в направлении кости. Ворсинки выделяют два типа веществ: (1) протеолитические ферменты, освобождающиеся из лизосом остеокластов- (2) некоторые кислоты, включая лимонную и молочную, выделяющиеся из митохондрий и секреторных пузырьков.

Ферменты переваривают или растворяют органический матрикс кости, а кислоты вызывают растворение солей. Клетки-остеокласты также поглощают фагоцитозом мелкие частички матрикса кости и кристаллы, частично растворяя их и выделяя остатки в кровь.

В норме формирование костей и их рассасывание уравновешены. В норме скорость формирования костей, кроме растущих костей, и их рассасывания равны, поэтому в итоге масса костной ткани остается постоянной. Остеокласты обычно существуют в виде мелких скоплений, образованных многочисленными клетками. Как только скопление начинает развиваться, оно разъедает кость, образуя тоннель диаметром от 0,2 до 1 мм и длиной до нескольких миллиметров.

Произойти это может в течение 3 нед. К концу этого срока остеокласты исчезают, а тоннель заполняется остеобластами. Начинает развиваться новая костная ткань. Формирование кости продолжается несколько месяцев, новая костная ткань разрастается по ходу тоннеля, образуя концентрические слои (пластинки) со стороны внутренней поверхности полости до тех пор, пока тоннель не будет заполнен. Формирование новой костной ткани прекращается, когда разрастающаяся ткань начинает наползать на питающие эту ткань кровеносные сосуды.

Канал, через который проходят эти сосуды, называют гаверсовым каналом- это все, что остается от исходной полости. Каждую новую зону кости, которая формируется подобным образом, называют остеоном.

Значение постоянной перестройки кости. Постоянное формирование и рассасывание костной ткани важно по нескольким причинам. Во-первых, обычно прочность кости пропорциональна величине действующей на кость нагрузки. Вследствие этого кость утолщается, если она подвергается большим нагрузкам. Во-вторых, структура кости может быть изменена путем формирования и рассасывания кости для требуемого соответствия механических характеристик кости и особенностей действующих нагрузок.

В-третьих, старая кость становится хрупкой и ломкой из-за дегенерации старого матрикса, поэтому необходим новый органический матрикс для поддержания прочность кости. У детей в связи с высокой скоростью формирования и рассасывания костей ломкость существенно меньше, чем у пожилых людей, у которых скорость этих процессов снижена.

Источник: http://meduniver.com