Вопрос 15. Факторы, оказывающие влияние на развитие и поддержание костной ткани.

Костная ткань в течение всей жизни подвергается перестройке с участием остеокластов и остеобластов. Остеокласты разрушают костное вещество, проделывая в нем полости. Вокруг кровеносных сосудов этих полостей остеобласты вырабатывают костное вещество в виде костных пластинок цилиндрической формы, накладывающихся друг на друга. Таким образом, на месте старых разрушенных остеонов появляются новые. На процесс перестройки оказывают влияние внешние и внутренние факторы.

К внешним факторам относится - механическая нагрузка. При увеличении механической нагрузки повышается активность остеобластов, в результате функциональной деятельности которых увеличивается количество остеонов, что способствует уплотнению и повышению прочности костной ткани. При пониженной механической нагрузке повышается активность остеокластов, которые разрушают межклеточное вещество костной ткани, ослабляя ее плотность и прочность.

Пьезоэлектрический эффект, характеризуется тем, что на вогнутой и выпуклой поверхностях костных пластинок костной ткани образуется электрический потенциал. На той поверхности костной пластинки, где имеется положительный потенциал, активируются остеокласты, разрушающие костное вещество; где отрицательный потенциал - активируются остеобласты, вырабатывающие костное вещество. Пьезоэлектрический эффект используется хирургами. В том месте, где нужно нарастить кость, они искусственно создают отрицательный потенциал.

Влияние витаминов. Под влиянием витамина "С" активируются остеобласты, повышается выделение молекул коллагена, из которых полимеризуются коллагеновые волокна; повышается активность щелочной фосфатазы остеобластов, в результате чего усиливается минерализация костного вещества. При недостатке витамина "С" эти процессы ослабляются, костная ткань размягчается, снижается ее плотность. При недостатке витамина "D" нарушается минерализация костной ткани, которая при этом размягчается, наблюдается деформация костей, что наблюдается в детском возрасте (рахит). При избытке витамина "А" активируются остеокласты, разрушающие костное вещество.

Влияние внутренних факторов (гормонов).

Регуляция роста. Синтез макромолекул костного матрикса стимулируют кальцитриол, ПТГ, соматомедины, трансформирующий фактор роста β, полипептидные факторы роста из кости.  Соматомедины стимулируют синтез ДНК, РНК, белка, включая протеогликаны, а также сульфатирование гликозаминогликанов. Активность соматомединов определяется гормоном роста (соматотропин). Витамин C необходим для образования коллагена. При дефиците этого витамина замедляется рост костей и заживление переломов. Витамин A поддерживает образование и рост кости. Недостаток витамина тормозит остеогенез и рост костей. Избыток - зарастание эпифизарных хрящевых пластинок и замедляет рост кости в длину.

Регуляция минерализации. Кальцитриол, необходимый для всасывания Ca²+ в тонком кишечнике, поддерживает процесс минерализации, усиливая экспрессию остеокальцина. Дефицит витамина D₃ приводит к нарушению минерализации кости, что и наблюдают при рахите у детей.

 Регуляция резорбции. Резорбцию кости усиливают ПТГ, интерлейкины-1, и -6. Резорбцию кости поддерживают йодсодержащие гормоны щитовидной железы. Активирующее влияние ПТГ осуществляется опосредованно - через остеобласты. ПТГ и кальцитриол стимулируют образование фактора дифференцировки остеокластов.

Влияние тироксина – недостаток снижает активность остеобластов, в результате нарушается образование коллагеновых волокон и минерализация костной ткани.

Влияние кальцитонина – избыток повышает минерализацию костной ткани, так как при этом кальций крови откладывается в костях (подавляет резорбцию кости и активность остеокластов). 

Влияние паратирина – при избытке активируется функция остеокластов, так как на их цитолемме есть рецепторы к паратирину. Освободившийся после разрушения костного вещества кальций поступает в кровь, т.е. происходит деминерализация костной ткани.

Влияние соматотропина - при недостатке выработке гипофизом проявляется в нарушении роста костей.

Эстрогены ингибируют выработку ретикулярными клетками костного мозга колониестимулирующего фактора макрофагов (M-CSF), необходимого для образования остеокластов, тормозящих резорбцию кости. Недостаток половых гормонов в юношеском возрасте - замедляется обратное развитие метаэпифизарной пластинки роста, поэтому трубчатые кости становятся непомерно длинными. При избытке половых гормонов в юношеском возрасте наступает преждевременное исчезновение метаэпифизарной пластинки роста и прекращается рост трубчатых костей конечностей в длину.

Регуляция остеокластов обеспечена общими и местными факторами. Общие факторы – гормоны паращитовидной (паратирин), щитовидной (кальциотонин) желез, яичника (эстрогены). Паратирин активирует, кальциотонин и эстрогены–угнетают активность остеокластов. К общим факторам следует отнести факторы роста и витамин Д₃, который способствует увеличению числа остеокластов, активируя слияние моноцитов.