31.03.2016 Обновлено: 13.12.2019 8716

Биохимия остеопороза

Эксперт

Диденко Владимир Андреевич

Остеопороз – системное прогрессирующее заболевание костей, при котором происходит уменьшение костной массы, нарушение микроархитектоники кости, потеря прочности костной ткани. Кости становятся хрупкими, что увеличивает риск возникновения переломов. Признаки остеопороза определяются более, чем у 30% женщин старше 50 лет и более, чем у 20% мужчин.

Остеопороз является важной медико-социальной проблемой в наши дни. По различным статистическим данным, количество переломов костей по причине остеопороза с каждым годом увеличивается. Возможно, это связано с устареванием населения планеты и многочисленными факторами риска.

Причины остеопороза

Основной патобиохимической причиной развития данного заболевания является нарушение фосфорно-кальциевого обмена, что проявляется в виде нарушения структуры костной ткани и ослаблении ее опорных свойств.

Процесс синтеза и распада костной ткани осуществляется специализированными клетками, которые находятся в костях – остеобластами и остеокластами. Остеобласты принимают участие в синтезе нового вещества кости, тогда как остеокласты разрушают его. В норме эта система находится в равновесии, на смену разрушенным клеткам синтезируются новые. То есть, существует определенный баланс между активностью остеокластов и остеобластов.

В период роста человека процессы синтеза кости преобладают, и прочность кости увеличивается. Но у мужчин к 50-60 годам и у женщин после наступления менопаузы начинают доминировать процессы, приводящие к разрушению костной ткани. Прогрессирование деструктивных процессов при остеопорозе приводит к деформации кости и компрессии позвонков.

Снижение костной массы не сразу заметно, но существенно увеличивает риск переломов костей при небольших нагрузках. По статистике переломы возможны у 40% женщин и у 15% мужчин. По некоторым оценкам, риск возникновения переломов у женщин из-за остеопороза составляет около 50%, а у мужчин доходит до 20%.

Повышенная частота остеопороза у женщин может объясняться влиянием эстрогенов. Наступление менопаузы сопровождается снижением содержания эстрадиола, гормона необходимого для нормального роста кости. В постменопаузе признаки остеопороза обнаруживаются у 80% женщин. Однако, следует отметить, что не у всех женщин с низким содержанием эстрогенов прогрессирует остеопороз.

Переломы костей возможны, практически в любой локализации опорно-двигательного аппарата человека. Переломы шейки бедра чаще возникают при падениях у ослабленных пациентов, а переломы позвонков могут возникать при подъеме тяжестей. Другая частая локализация переломов – кости предплечья, плечевая кость.

Биохимия остеопороза

Основные гормоны остеопороза

Костная ткань состоит из органического матрикса, специализированных клеток, минеральных веществ и воды. Органический матрикс составляет около 35% веса кости. На 90% он состоит из коллагена первого типа и других белков, таких как остеокальцин. На долю неколлагеновых белков приходится около 10%. Остеокальцин, как основной неколлагеновый белок кости, составляет 3% от всех белков кости.

Основным неорганическим компонентом кости является гидроксиапатит – соединение кальция и фосфора. Без этих элементов невозможно нормальное построение костной ткани.

Процесс поступления, выведения кальция и фосфора контролируется гормонами:

  • кальцитонином, который вырабатывается С-клетками щитовидной железы и обладает гипокальциемическим действием, усиливая поступление кальция из крови в кости;
  • паратгормоном, который вырабатывается клетками паращитовидной железы. При повышении его концентрации происходит вымывание кальция из костной ткани и активация остеокластов;
  • метаболитом витамина D - кальцитриолом.

Равновесие паратгормон-кальцитонин находится в зависимости от содержания кальция и витамина D. Нарушение этого баланса приводит к сбою процессов резорбции кости (распада) и ее синтеза. По механизму действия данные гормоны являются антагонистами, поэтому именно их баланс обеспечивает нормальный обмен минералов в костях.

Кроме того, на обменные процессы влияют такие гормоны, как инсулин и соматотропный гормон (гормон роста), которые стимулируют синтез костного матрикса.

Маркеры остеопороза

Поскольку органический матрикс постоянно обновляется, то в процессе синтеза коллагена кости и при его распаде образуются отдельные фрагменты – N-телопептиды и С-телопептиды. Содержание конечных участков телопептидов – бета-Crosslaps и N-терминального пропетида проколлагена I типа (Р1NP) отражает активность процессов формирования и распада костной ткани.

Р1NP образуется и высвобождается в кровяное русло только при синтезе коллагена, поэтому его считают маркером формирования кости. Бета-Crosslaps высвобождается из зрелого коллагена 1 типа и в большей степени отражает степень резорбции кости.

Лабораторная диагностика остеопороза

Таким образом, при распаде костной ткани вещества, составляющие костный матрикс поступают в кровяное русло. Контроль за их наличием в крови используется для оценки состояния костной ткани.

Другим специфическим способом оценки формирования кости является определение концентрации специфических молекул, участвующих в сшивке молекул коллагена. Эти поперечные связки называются дезоксипиридинолин (ДПИД). Определение в моче молекул ДПИД является высокоспецифичным маркером разрушения кости.

Дополнительными методами лабораторной оценки состояния костной системы являются определение содержания гормонов, активности ферментов, белков и других веществ, участвующих в метаболизме костной ткани. К основным параметрам, которые можно выполнить в клинико-диагностических лабораториях, относятся:

  • паратгормон,
  • кальцитонин,
  • остеокальцин,
  • кальций (общий, ионизированный),
  • фосфор,
  • витамин D,
  • костная фракция щелочной фосфатазы (остаза).

Через 2-3 месяца после начала терапии лабораторные данные дают возможность оценить ее эффективность.

Следует учитывать, что лабораторные показатели необходимо сочетать с данными денситометрии, которая в настоящее время является одним из основных методов в ди