Министерство здравоохранения



Pdf көрінісі
бет5/11
Дата24.07.2018
өлшемі5.09 Kb.
#80252
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

46
скелета.  
Мощными паракринными стимуляторами остеогенеза служат различные факторы 
роста (фибробластов, тромбоцитов, а также трансформирующий и инсулиноподобный). 
Резорбция кости стимулируется, через простагландины, такими паракринными регуля-
торами, как интерлейкин -1 (ИЛ-1), кахексин, лимфотоксин и γ-интерферон. Цитокины 
- интерлейкин-1 и 
 -интерферон ( -ИФ) оказывают влияние следующим образом: ИЛ-
1 - белок-митоген индуцирует пролиферацию преостеобластов и синтез остеобластами 
двух  белков: остеопонтина и остеокальцина, последнего - в большей степени. 
 -ИФ - 
белок ингибирующий действие ИЛ-1. К факторам роста относят фактор роста эпидер-
миса  (ФРЭ),  инсулиноподобные  факторы  роста  1  и  2  (ИФР-1;  ИФР-2).  Эти  белки-
митогены  стимулируют  пролиферацию  предшественников  остеобластов  и  синтез  ос-
теобластами КЛ1 и НКБ. 
Но решающей остаётся регуляция с помощью кальцитонина, кальцитриола и па-
ратгормона. 
Паратгормон  способен  осуществлять  в  организме  следующие  эффекты,  опреде-
ляющие ход вышеописанных процессов: 
  Стимуляцию второго гидроксилирования витамина D в почках, превращающего 
этот прогормон в активный гормон 1, 25-дигидроксивитамин D. Кальцитриол – 
не  полный  синергист  действия  паратгормона.  Он,  подобно  паратгормону,  сти-
мулирует  нарастание  содержания  кальция  и  магния  в  плазме,  но,  в  отличие  от 
паратиреокринина, задерживает и фосфаты. 
  Активацию остеокластов, остеолиза и освобождения кальция из костей. Гормон 
способствует  появлению  у  молодых  остеокластов  специфической  гофрирован-
ной каёмки, с помощью которой они резорбируют костное вещество, а также, в 
более отдалённые сроки, увеличивает само количество остеокластов, ускоряя их 
дифференцировку  из  моноцитов.  Гормон  стимулирует  остеолиз  глубокими  ос-
теоцитами. В последнее время показано, что активирующее действие гормона на 
зрелые  остеокласты  носит  непрямой  характер.  Оно  паракринно  опосредовано 
цитокинами,  выделяемыми  в  ответ  на  гормон  в  остеобластах  и  фибробластах 
(ИЛ-1, кахексином и лимфотоксином, а также, возможно, ИЛ-6 и гранулоцитар-
но-моноцитарным  колониестимулирующим  фактором).  Параллельно  этому,  па-
ратгормон, через остеобластические рецепторы, стимулирует и остеогенез. При 
высоких концентрациях гормона преобладает стимуляция остеолиза, при низких 
–  остеогенеза.  Периодические  курсовые  воздействия  небольших  доз  паратгор-
мона оказывают анаболический эффект на костную ткань. 
  В  целом, паратгормон  способствует  отрицательному  костному  балансу,  то  есть 
соотношению темпов остеогенеза и остеолиза, с преобладанием последнего, по-
казателем чего служат наблюдаемые при гиперпаратиреозе повышение выведе-
ния оксипролина и сиаловых кислот с мочой. Кальцитриол действует синергич-
но с паратиреокринином, а 24,25-дигидроксивитамин D (секальциферол) стиму-
лирует остеогенез. 

Б и о хи м ия   ко с тн о й  т ка н и.  
 
47
  Усиление  экскреции  фосфата  с  мочой;  это  сопровождается  также  понижением 
реабсорбции  сульфата,  бикарбоната,  натрия,  хлоридов  и  аминокислот.  В  силу 
подобных эффектов, парат-гормон способствует развитию выделительного аци-
доза.  Кальцитриол  выступает  частичным  антагонистом  и  частичным  синерги-
стом паратиреокринина, задерживая и фосфат, и кальций. 
  Увеличение  всасывания  кальция  (магния)  в  ЖКТ.  Этот  эффект,  по-видимому, 
отчасти,  опосредован  через  кальцитриол,  который  действует  аналогично,  но, 
вдобавок – способствует ещё и абсорбции фосфатов. 
У  паратгормона  существует  гормональный  физиологический  антагонист,  реци-
прокно влияющий  на  кальций-фосфатный  метаболизм,  это  гормон  С-клеток  щитовид-
ной железы – кальцитонин (КТ). Кальцитонин – пептид из 32-х аминокислот, из кото-
рых 7 остатков на аминоконце замкнуты дисульфидной связью в кольцо. Гормон синте-
зируется из прокальцитонина. Кальцитониновые рецепторы находятся в остеокластах, а 
также в клетках почек и ЖКТ. Эффекты кальцитонина сводятся к тому, что: 
  подавляется резорбция костного вещества остеокластами (при длительном 
действии нарушается остегенез остеобластами); 
  подавляется  реабсорбция  кальция  и  фосфата  (  а  также  Na
+
,  Mg
2+
,  K
+
)  в 
почках; 
  возможно тормозит активацию макрофагов 
24,25(ОН)
2
Dз - 24,25-дигидроксихолекальциферол, один из активных метаболитов 
холекальциферола - (витамина Dз), рассматривается в настоящее время как стероидный 
гормон. Образуется в митохондриях клеток почек, костей, хрящей, тонкого кишечника 
и  плаценты  при  гидроксилировании  метаболита  25(ОН)  Dз  по  24  атому  углерода.  В 
хрящевой зоне роста эпифизов стимулирует пролиферацию и  дифференцировку хонд-
рогенных  клеток,  содержащих  специфические  рецепторы  для  данного  соединения.  По 
некоторым  данным,  24,25(ОН)
2
  стимулирует  синтез  коллагена  остеобластами.  Ха-
рактер биологического эффекта зависит от природы клетки-мишени: 
  в молодых остеобластах - усиление синтеза КЛ1, активация щелочной фосфата-
зы, увеличение скорости дифференцировки; 
  в зрелых остеобластах и остеоцитах - уменьшение активности ЩФ, синтеза кол-
лагена, усиление синтеза ОК и продукции цитрата; 
  в моноцитах - стимуляция дифференцировки в макрофаги и остеокласты, акти-
вация синтеза лизосомальных ферментов; 
  в макрофагиах- стимуляция дифференцировки в остеокласты, 
  в  Т-лимфоцитах  -  увеличение  продукции  лимфокининов,  усиливающих  диффе-
ренцировку моноцитов и макрофагов в остеокласты, 
  в остеокластах рецепторов к кальцитриолу нет. 
В почках: в проксимальных канальцах происходит стимуляция реабсорбции Р0
4
3-

а  в  дистальных  -  Са
2+
  Механизмы  процессов  аналогичны  тем,  которые  реализуются  в 
энтероцитах. 

Б и о хи м ия   ко с тн о й  т ка н и.  
 
48
Витамин А (ретинол) - непосредственно, а также, в большей мере, в форме мета-
болита - ретиноевой кислоты (гормона) активирует пролиферацию и дифференцировку 
хондрогенных  клеток  в  хрящевой  зоне  роста  эпифизов,  синтез  хондроитинсульфатов 
протеогликанов; усиливает задержку SO
4
2-
, Са2
+
, Р0
4
3-

Действие  витаминов  С  и  К
1
  связано  с  созреванием  коллагена,  и 
 -
карбоксилированием ОК. 
Механизмы  регуляции  анаболических  и  катаболических  путей  тесно  взаимосвя-
заны и призваны сохранить баланс и стабильность обмена как органических веществ, в 
первую  очередь  -  белков,  так  и  минеральных  компонентов,  обеспечивая  константы 
[Са
2+
] и [Р0
4
3-
] в крови. 
Гипофиз, щитовидная  железа  и  половые железы оказывают  глубокое  влияние  на 
обмен  веществ  и  формирование  костной  системы.  При  выпадении  функции  гипофиза 
или щитовидной железы тормозится рост и развитие, нарушаются процессы дифферен-
циации,  что  ведет  к  карликовости.  Введение  гипофизарных  гормонов  усиливает  отло-
жение кальция. 
2.6 ВЛИЯНИЕ ПИТАНИЯ. 
Значение введения кальция и магния в костеобразовании общеизвестно. Недоста-
точное белковое питание вызывает уменьшение образования мукопротеидов, что ведет 
к  нарушению  процесса  костеобразования.  Многие  витамины  влияют  различным  обра-
зом на костеобразование. При недостаточном поступлении в организм витамина А тор-
мозится деятельность остеобластов и уменьшается включение S
35
 и Р
32 
в состав костной 
ткани. Недостаток аскорбиновой кислоты ведет к полному прекращению пролиферации 
остеобластов и тем самым к уменьшению образования органического основного веще-
ства. Падает содержание щелочной фосфатазы. Недостаток витамина Д приводит к ра-
хиту. 
 

Б и о хи м ия   тк а не й  з у ба .  
 
49
Г
ЛАВА 
3
 
БИОХИМИЯ ТКАНЕЙ ЗУБА. 
Известно,  что  в  построении  зуба  принимает  участие  три  вида  плотных  тканей: 
эмаль, дентин и цемент. Эти ткани в зубе имеют различную локализацию. Кроме того, 
имеется  зубная  пульпа,  похожая  на  костный  мозг.  Эти  составные  части  отличаются 
друг от друга своим химическим составом (см. таблицы № 2.1, 2.2, 3.1) и гистологиче-
ским строением. Существует значительная разница между молочными и постоянными 
зубами. 
3.1 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЭМАЛИ. 
Таблица 3.1 
Химический состав эмали и дентина (в процентах от сухой массы). 
 
Ca 

Mg 
CO
2
 
Органическое вещество 
Эмаль 
36 
17 
0,45 
2,5 
1,3 
Дентин 
27 
13 
0,4 
3,3 
20 
 
Эмаль составляет до 20—25% зубной ткани и расположена только в области ко-
ронки зуба. Эмаль представляет собой самую плотную субстанцию и образует кристал-
лическую плотную  структуру.  По сравнению с другими тканями зуба эмаль содержит 
ничтожное  количество  воды  и  органического  вещества.  В  качестве  минеральной  со-
ставной части зуба служат кристаллы гидроксилапатита размером 400-1600 А, которые 
располагаются тонкими пучками и проходят параллельно или под острым углом к об-
щей  оси.  Такие  пучки,  похожие  на  призму,  образуют  своеобразные  микрокристаллы. 
Органическое основное вещество эмали содержит особые белки – амелогенин и энаме-
лин. В эмали находят также цитрат (0,1%). Эмаль образуется специфическими клетка-
ми адамантобластами (амелобластами), которые встречаются в органической матрице в 
виде  перышек.  Состав  эмали  различен.  Эмаль  коренных  зубов  отличается  большой 
плотностью и содержит соответственно меньше азота, чем эмаль резцов. Эмаль молоч-
ных зубов содержит много азота и не отличается другими особенностями. Отложение 
минеральных  веществ  начинается  вдоль  амелодентинального  соединения.  Повышение 
содержания минералов сопровождается снижением количества воды и белка. 
Структура минеральных компонентов эмали. 
«Биологическими»  минералами  тканей  зуба,  как  и  кости  являются  апатиты  Са
10
 
(РО
4
 )
6
Х
2
, где Х представлен анионами ОН
-
 (гидроксиапатит - ГАП) или F
-
 (фторапатит 
-ФАП).  ФАП  -  чрезвычайно  распространенный  в  природе  материал,  однако  в  мине-
ральной  фазе  твёрдых  тканей  встречается  в  малом  количестве  (<0,7%),  ГАП  -  весьма 
редко  встречаемый  в  неживой  природе,  в  биологических  объектах  является  главным 
компонентом минеральной фазы твёрдых тканей (≈ 75%). 
Идеальный,  или  модельный  ГАП  образует  кристаллы  в  виде  гексагональных 
призм,  значительно  различающихся  между  собой  по  размерам  (в  200  раз)  в  эмали  и 
дентине. 

Б и о хи м ия   тк а не й  з у ба .  
 
50
Каждый кристалл ГАП покрыт водной оболочкой (гидратный слой) толщиной ~ 1 
нм. Сами кристаллы отделены друг от друга пространством  ≈ в  2,5 нм. 
Строгого соответствия между гексагональными призмами разных кристаллов нет, 
из-за  включения  в  апатиты  других  ионов:  фторида,  хлорида,  карбоната,  магния  и  др. 
Они  нарушают  жесткое  соответствие  пространственных  размеров,  определяемое  ион-
ными радиусами между ионами ГАП и вышеуказанными ионами, встраивающимися в 
ионную решетку в ходе реакций обмена. 
Обмен ионов в ионной решетке ГАП. 
Так как замещающие ионы никогда не совпадают по всем параметрам с замещае-
мыми принято говорить о несовершенном изоморфизме или «изоморфном замещении». 
Наиболее часто встречаются следующие варианты обмена ионов: 
1. Са
2+
 замещается катионами Sг
2+
, Ва
2+
, Мо
2+
, реже Мg
2+
, РЬ
2+
 Катионы Са
2+
 по-
верхностного слоя кристаллов, могут на короткое время замещаться катионами К
+
, Nа
+

2. (Р0
4
3-
) обменивается с (НРО
4
2-
), (СО
3
2-
). В поверхностный слой кристалла вме-
сто фосфат-аниона может войти цитрат.  
3. (ОН
-
) замещается анионами галогенов (Сl
-
, F
-
, I
-
, Вг
-
). 
 Реакции внутрикристаллического обмена ионов протекают очень медленно и ус-
ловно подразделены на 3 стадии: 
На  I  стадии  -  осуществляется  обмен  ионов  между  окружающей  биологической 
жидкостью и гидратной оболочкой кристаллов. Некоторые ионы (К
+
, Сl
-
) только захо-
дят в гидратный слой и легко его покидают, чаще всего не проникая в кристаллы. Дру-
гие  ионы  (Na

,  F
-
)  также  легко  проходят  в  гидратную  оболочку  и,  не  задерживаясь, 
проникают  в  поверхностные  слои  кристалла.  Продолжительность  первой  стадии  -  не-
сколько минут, механизм – простая диффузия. 
II  стадия  -  обмен  между  ионами  гидратного  слоя  и  поверхностью  кристаллов 
ГАП.  Ионы  гидратного  слоя  способствуют  изменению  заряда,  приводя  поверхность 
кристаллов в уравновешенное состояние. В поверхность кристаллов в течение несколь-
ко часов проникают ионы Са
2+
, Р0
4
3-
,  СО
3
2-
, Sг
2+
, F
--
 и др.  
На III стадии происходит внедрение ионов с поверхности кристаллов вглубь ион-
ной  решетки,  продолжительность  процесса  -  от  нескольких  дней  до  нескольких  меся-
цев.  Во  внутреннюю  часть  кристалла  проникают  немногие  ионы:  Са
2+
,  Р0
4
 
3-
,  СОз
2-


2+
, F
--
 . Решающими факторами скорости и масштаба обмена ионов являются концен-
трации ионов, ионный радиус и продолжительность взаимодействия ионов. 
Обмен ионов, протекающий в живом организме, в ионной решетке ГАП изменяет 
его свойства, в том числе, прочность, и существенно влияет на рост кристаллов. 
Так, замещение Са
2+
 на Мg
2+

Са
10
(Р0
4
)
6
(ОН)

+ Мg
2+
  →  Са
9
 Мg(Р0
4
)
6
(ОН)
2
 + Са
2+ 
характеризуется  уменьшением  молярного  соотношения  Са/Р,  снижением  рези-
стентности  кристаллов  к  неблагоприятным  воздействиям  физического  и  химического 
характера.  Аналогичное изменение молярного коэффициента Са/Р и свойств ГАП воз-
никает при вытеснении Са
2+
 ионами Sг
2+


Б и о хи м ия   тк а не й  з у ба .  
 
51
Са
10
(Р0
4
)
6
(ОН)
2
 + Sг
2+ 
  Са
9
 Sr(Р0
4
)
6
(ОН)
2
 + Са
2+ 
В кислой среде ионы Са
2+
 начинают замещаться катионами H
+
 по схеме: 
Са
10
(Р0
4
)
6
(ОН)
2
 + 2H

 Са
9
 2H
+
(Р0
4
)
6
(ОН)
2
 + Са
2+ 
Так  как  ионы  Н
+
  во  много  раз  меньше  катиона  Са
2+
  замещение  настолько  несо-
вершенно, что кристалл ГАП разрушается. 
Са
9
 2H
+
(Р0
4
)
6
(ОН)
2
 + 6Н


 
 9Са
2+ 
 +6HР0
4
2--
 + 2Н
2
О. 
Видно, что во всех случаях нарушаются прочностные характеристики кристаллов 
и, соответственно, минерализованных тканей. Так в регионах, где вода и почва, а сле-
довательно пища, богаты Sг наблюдаются патологические переломы костей у людей и 
животных. 
Хрупкость  кристаллов  возрастает  и  при  замене  фосфат-аниона  апатитов.  Чаще 
всего они замещаются ионами НСО
3
-
 по схеме:  
Са
10
(Р0
4
)
6
(ОН)
2
 + 3 НСО
3
-
 → Са
10
(Р0
4
)

(СОз)
3
(ОН)

+ 3Н
+
 + 2РО
4
3-- 
Интенсивность  процесса  зависит  от  общего  числа  бикарбонатов  в  организме. 
Анионы НСО
3
-
 образуются за счет взаимодействия СО
2
, получаемого в реакциях декар-
боксилирования, и Н
2
О. Реакция катализируется карбоангидразой (КА). 
С0
2

2
0 → Н
2
СО
3
→ Н
+
+ НСО
3
-
  
Из  рисунка  видно,  что  общее  количество  НСО
3
-
,  и,  следовательно,  вероятность 
формирования карбонатапатитов зависит от пищевого рациона и интенсивности стрес-
совых перегрузок. С возрастом количество карбонатапатитов увеличивается. 
стресс 
 
гормоны стресса 
 
гликоген печени  глюкоза             аминокислоты  белки 
                        
общий путь катаболизма 
 
СО

карбоангидраза 
 
                                                                              Н
2
СО
3
 
 
                Н
+
     НСО
3

 
Рис. 3.1   Происхождение бикарбонат-анионов в тканях организма 
 
Карбонатапатиты  эмали  имеют  двойственное  происхождение.  В  непосредствен-
ной близости от эмалеводентинной границы они образуются за счет общего пула НСО
3
-
 
и  за  счет продукции  НСО
3

одонтобластами, в  которых,  благодаря  архитектоники  ден-
тина, достаточно О
2
 для активных аэробных процессов, основных поставщиков СО
2
. 
В поверхностных слоях эмали карбонатапатиты образуются за счет деятельности 
микрофлоры зубного камня, которая создает большие количества НСО
3
-
 . В результате 

Б и о хи м ия   тк а не й  з у ба .  
 
52
в  этих  участках  [НСО
3
-
]  настолько  превышает,  [PO
4
3-
],  что возможен  процесс  замеще-
ния. 
Накопление  карбонатапатита  свыше  3-4% от общей  массы  ГАП  снижает  кариес-
резистентность эмали. 
Поверхностное замещение Р0
4
3-
 на ионы АsО
3
-
 или НАlO
3
2- 
также приводят к дес-
табилизации  ГАП  (например  при  использовании  препаратов  Аs  и  А1,  аллюминиевой 
посуды, экологических аномалиях). 
Следовательно реакции замещения Са
2+
 или Р0
4
3-
 другими ионами, как естествен-
ными для живой природы, так и чуждыми ей, неблагоприятно влияют на ГАП как пу-
тем дестабилизации его структуры, так и в последующем, путем нарушения направлен-
ного  роста  кристаллов  (эпитаксии)  ГАП  в  минерализованных  тканях.  Реакции  изо-
морфного замещения значительно интенсифицируются при состоянии дефицита в орга-
низме  Са
2+
 и  Р0
4
3--
,  который  возникает  при недостаточном  поступлении  этих  соедине-
ний  с пищей  или  из-за нарушения  их  всасывания  в  тонком  кишечнике.  Наоборот, под 
влиянием рационов, обогащенных солями кальция, повышается выведение из организ-
ма антагонистов Са
2+
, в частности, Sг
2+
. Следует подчеркнуть, что возможность вытес-
нения  изоморфного  иона  в  кристаллической  решетке  ГАП  кальцием  или  занятие  по-
следним  вакантных  мест  за  счет  повышения  концентрации  Са
2+
  в  окружающей  среде, 
используется для разработки и проведения реминерализующей терапии эмали. 
Реминерализация  предусматривает  занятие  вакантных  мест  в  ионной  решетке 
ГАП  или  вытеснение  из  нее  изоморфных  ионов  повышенными  концентрациями  Са
2+
 
содержащими  в  реминерализующих  растворах.  Процесс  реминерализации  протекает 
длительно и многостадийно, что объясняется особенностями динамики внутрикристал-
лического обмена ионов.  
Еще одна разновидность реакций замещения: НО
-
 на F
-
 и образование гидроксиф-
торапатитов или фторапатитов . 
Са
10
(Р0
4
)
6
(ОН)
2
 + 2 F
-
 → Са
10
(Р0
4
)

(СОз)
3
(F
-
)

+ 2 ОН
 - 
 
Реакции замещения повышают резистентность ГАП к растворению в кислой сре-
де. Подчеркивается, что при замещении F
-
 даже одной НО
-
 группы, из 50 теоретически 
возможных,  происходит  резкое  снижение  растворимости  ГАП  эмали  кислотами.  Ука-
занная особенность гидроксифторапатита и фторапатита рассматривается как ведущий 
фактор в лактическом действии F
-
 в отношении кариеса. Таким образом, изоморфного 
замещения НО
-
 в ионной решетке ГАП фтором, т.е фторирование, оказывает защитный 
эффект, способствуя формированию кристаллов ГАП, за счет усиления преципитации и 
увеличения их размеров. Важно, что положительное действие оказывают только низкие 
концентрации фтора. При действии высоких концентраций F
--
 на ГАП, реакция проте-
кает иначе, и формируется малорастворимый фторид кальция (флюорид), который бы-
стро исчезает с поверхности зубов (эмали) при значении  рН среды > 7. 
Заболевание зубов и костей, развивающееся при избыточной концентрации F воде 
и почве и сопровождающееся разрушением ГАП называется флюороз. 

Б и о хи м ия   тк а не й  з у ба .  
 
53
Макро- и микроэлементы  в твердых тканях зуба. 
Преобладающим минеральным компонентом твердых тканей зхуба являются кри-
сталлы гидроксиапатита (≥ 75%). Содержание остальных апатитов колеблется от долей 
%, до нескольких процентов (табл. 3.2) и зависит от многих факторов. 
Наиболее выраженные особенности минерального состава твердых тканей, выяв-
ленные методом рентгенодифракционного анализа, заключаются в следующем: 
а) молярное соотношение Са/Р в минерализованных тканях вариабельно и колеб-
лется в диапазоне между 1,5 и 1,7; в наибольшей степени - в эмали; 
б)  некоторая  часть  Са
2+
  Р0
4
3-
  и  СОз
2-
  находится  в  аморфном  состоянии  в  виде: 
восьмикальциевого фосфата пентагидрата – Са
8
Н

(РО
4
)
6
 • 5Н
2
О, кальция гидрофосфата 
дигидрата (брушита) - СаНР0
4
 • 2Н
2
О; кальция гидрокарбоната Са(НСОз)
2

Внутри  ионной  решетки  апатитов  могут  кратковременно  возникать  вакантные 
места. В результате нарушаются соотношения зарядов «+» и «-» в кристалле. 
Образование вакансий приводит практически  к моментальной абсорбции на кри-
сталле соответствующих ионов. Так как разнообразие ионов в живых организмах вели-
ко,  то  в  минерализованных  тканях  в  поверхностном  слое  апатитов  встречаются  ионы, 
отсутствующие в модельных ГАП: СОз
2
-, Mg
2+
, К
+
, Сl
-
, F
-
 и ионы микроэлементов. 
Причины возникновения вакантных мест: 
 Промежуточный этап формирования кристаллов. 
 Вымывание ионов из сформированных кристаллов (Н
+
 → Са
2+
). 


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11




©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет