Биохимия остеопороза

Советы врача здоровье, советы врача, остеопороз, выбор редакции
shutterstock.com

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 диагностике остеопороза.

Широко применяются молекулярно-биологические методы оценки состояния генетических факторов в развитие остеопороза – полиморфизм гена рецептора витамина D, полиморфизмы гена фермента ароматазы (CYP19A1) и гена рецептора эстрогенов (ESR1).

Для комплексной оценки причин, приводящих к развитию заболевания необходимо проводить анализ всех данных, которые способствуют его развитию. К ним относятся общий гормональный статус, характер питания (нехватка витаминов и кальция), прием лекарственных препаратов, генетические причины (синдром Марфана, синдром Элерса-Данлоса).

Биохимия остеопороза

Факторы риска остеопороза

За время изучения данного заболевания сформировалось понимание о влиянии основных причин и факторах риска в формировании этой патологии костей.

К основным факторам риска относятся:

  • Пожилой возраст.

Влияние возраста очевидно, поскольку в период жизни после 50-60 лет преобладают процессы резорбции (распада) и наблюдается снижение костной массы. В старческий период происходит снижение функциональной активности остеобластов, специализированных клеток кости, ответственных за синтез межклеточного вещества кости.

  • Менопауза и ранняя менопауза.

Период менопаузы у женщин сопровождается снижением уровня эстрогенов, что негативно отражается на метаболизме костного матрикса. Считается, что недостаток эстрогенов влияет на содержание активных веществ, в частности, интерлейкина 6, участвующего в обмене костной ткани.

  • Нарушения обмена кальция.

Недостаточное поступление кальция, являющегося одним из основных минералов кости, приводит к нарушению формирования костного матрикса. Нарушение поступление кальция может возникать в результате снижения его потребления с пищей, недостаточности витамина D, заболеваний желудочно-кишечного тракта (синдром мальабсорбции, резекция желудка, хронический панкреатит).

  • Прием некоторых лекарственных средств.

Показано, что длительный прием глюкокортикоидных препаратов, диуретиков, тиреоидных гормонов, антикоагулянтов (гепарина), противосудорожных средств (фенитоин) сопровождается потерей костной массы. Одним из объяснений негативного влияния глюкокортикоидов является их угнетающее действие на остеобласты.

Кроме того, выделяют и другие факторы риска, повышающие вероятность развития остеопороза:

  • генетические причины,
  • значительное снижение физической активности,
  • заболевания желудочно-кишечного тракта,
  • заболевания щитовидной железы,
  • алкоголизм, табакокурение и чрезмерное употребление кофе.

Таким образом, совокупность факторов риска и работа внутренних механизмов (гормоны, ферменты, минеральные вещества, витамины) определяют баланс ремоделирования кости и процессов резорбции. Нарушение биохимических механизмов и наличие факторов риска существенно увеличивают скорость процессов остеопороза.

Профилактические мероприятия, назначенные врачом-эндокринологом, помогут снизить нежелательные последствия разрушения костной ткани и улучшить качество жизни.

31 Марта 2016 Советы врача Михаил Голубев, д.м.н., эксперт Medaboutme здоровье, советы врача, остеопороз, выбор редакции
Комментарии
Для того чтобы оставить комментарий необходимо авторизоваться или зарегистрироваться на сайте.
Записаться на прием
Для получения квалифицированной помощи
Вы можете записаться на прием к врачу
  • Проверьте свои симптомы;
  • Узнайте о возможных заболеваниях;
  • Предупредите болезнь.
Проверить симптомы
  • База вопросов и ответов;
  • Отзывы и рейтинги врачей;
  • Консультации специалистов.
Задать вопрос врачу