Костная ткань и ее участие в минеральном обмене

Функция кости как депо кальция и фосфора подразумевает существование механизмов постоянного обновления костной ткани, включающих в себя как процесс разрушения старой кости (костную резорбцию), так и образование новой кости (костеобразование или костное формирование). В каждый момент времени это костное ремоделирование происходит в отдельных единицах костной структуры: базисной многоклеточной единице (БМЕ), функцией которой является поддержание костного баланса. Длительность фазы резорбции составляет около 15-30 дней; образование остеоида – необызвествленного основного вещества (органического матрикса кости) – 80-90 дней; минерализация длится от 7 до 15 дней; фаза покоя с вновь образованной БМЕ – около 900 дней (Рожинская Л.Я., 1999).

БМЕ (преобразующий блок) кости, осуществляющая этот процесс, состоит из 3 типов клеток, на деятельности которых сосредоточен процесс ремоделирования: остеоцитов, остеобластов и остеокластов, согласованно выполняющих независимые функции Помимо клеточных элементов костная ткань содержит внеклеточный компонент. Внеклеточный компонент кости состоит из коллагенового органического матрикса, смешанного с различными гликопротеидами и некоторыми протеогликанами и твердой минеральной фазы. Основными компонентами минеральной фазы являются кристаллы гидроксилапатита [Cа₁₀(PO₄)₆(OH)₂ · H₂O], включающие 99% костного кальция и т.н. аморфный легко обменивающийся фосфат кальция (около 1% костного кальция).

Образование внеклеточных компонентов кости является функцией остеобластов, секретирующих вначале органический матрикс, который затем минерализуется (первичная минерализация). Остеоциты обладают минимальным набором синтезируемых ими же белков, а именно: бигликана, тромбоспондина и остеокальцина. Т.о. формирование кости есть отложение неорганических веществ (кальция и фосфора) в ранее образованный органический матрикс. Минерализация кости – сложный процесс, развитию которого способствуют изменения белковых коллоидов и рН, местные ферментативные (например, активация фосфатаз) и неферментативные (например, ощелачивание ткани) факторы. Существенную регуляторную роль в кальцификации играет неорганический пирофосфат, который оказывает мощное угнетающее действие на кальцификацию.

При рассасывании кости органический матрикс гидролизуется, а ионы кальция и фосфора высвобождаются во внеклеточную жидкость. Этот процесс, по всей вероятности, продолжается всю жизнь, но особую важность он приобретает в период роста и развития, когда кости принимают свои нормальные формы. Рассасывание кости осуществляется выделяющимися в матрикс внутриклеточными ферментами (коллагеназа, лизосомальные гидролазы, кислая фосфатаза). В декальцификации костной ткани принимают участие и органические кислоты (лактат и цитрат), накапливающиеся в костном матриксе. Процесс рассасывания костного матрикса, ведущий к высвобождению ионов кальция в кровь, называется резорбцией кости . Рассасывание кости обеспечивается деятельностью остеокластов. В связи с этим количество розорбированной кости в пределах каждой костной ремодулирующей единицы (БМЕ) зависит от 3 факторов (Рожинская Л.Я., 1999): 1) от количества остеокластов, собранных в месте резорбции; 2) от активности (скорости работы) каждого остеокласта; 3) от продолжительности жизни каждого остеокласта. В этом процессе принимают участие и остеоциты, хотя, вероятно, они больше задействованы в поддержании гомеостаза кальция, чем в перестройке кости как таковой.

Последовательность событий, затрагивающих гидролиз костного матрикса и деминерализацию кости представляется неоднозначной.