2.6. Факторы, регулирующие ремоделирование костной ткани

В процессах минерализации и реминерализации костной ткани участвуют гормоны, ферменты, различные факторы роста и дифференцировки остеогенных клеток.

Гормоны и ферменты, стимулирующие минерализацию:

1. Соматотропный гормон (гормон роста) стимулирует синтез коллагеновых и неколлагеновых белков, способствует задержке ими ионов Са²⁺, РО₄^3-, усиливает минерализацию костной ткани.

2. Паротин усиливает синтез нуклеиновых кислот, ДНК, белков в остеобластах, одонтобластах, активирует поступление в них ионов Са²⁺,

РО₄^3-, стимулирует минерализацию костной ткани, дентина.

3. Кальцитонин подавляет активность остеокластов, ингибирует освобождение ионов Са²⁺ из костной ткани, замедляет резорбцию костной ткани, стимулирует процессы минерализации.

4. Кальцитриол повышает синтез коллагена, неколлагеновых белков, связывающих ионы Са²⁺ и РО₄^3- и стимулирующие минерализацию костной ткани.

5. Тиреоидные гормоны (Т₃ и Т₄) в нормальной концентрации усиливают биосинтез белкового компонента органического матрикса, т.е. стимулируют минерализацию.

6. Инсулин активирует метаболизм остеобластов, синтез коллагена I типа и неколлагеновых белков, обеспечивает минерализацию костной ткани.

7. Стероидные гормоны (андрогены, эстрогены). Андрогены усиливают биосинтез коллагена, неколлагеновых белков, задержку ими ионов Са²⁺,

РО₄^3-, стимулируют рост и минерализацию костной ткани. Под влиянием эстрогенов в остеобластах возрастает синтез коллагена I типа, неколлагеновых белков, щелочной фосфатазы.

8. Щелочная фосфатаза (ЩФ) – фермент, который связан с клеточной мембраной остеобластов и проявляет активность только на стадии минерализации (рН_опт. = 10,5). ЩФ осуществляет гидролиз органических эфиров фосфорной кислоты с освобождением ионов PO₄^3- в щелочной среде. Участвует в минерализации костной ткани.

Гормоны и ферменты, стимулирующие деминерализацию костной ткани:

1. Паратгормон (ПТГ) вызывает резорбцию минерального компонента костной ткани. В остеобластах и остеоцитах ПТГ ингибирует синтез белков, прежде всего, коллагена I типа, неколлагеновых белков, включая активность щелочной фосфатазы. Это стимулирует лизосомальные протеазы, которые разрушают органический матрикс (коллаген I типа, неколлагеновые белки) костной ткани, с последующим растворением минеральных компонентов, которые вымываются в кровь. В остеокластах ПТГ активирует синтез белков, катализирующих деструкцию костной ткани. Большие и длительные дозы ПТГ вызывают даже некробиоз остеобластов и остеоцитов и активацию пролиферации остеокластов.

2. Тиреоидные гормоны (Т₃ и Т₄) при высоких концентрация стимулируют резорбцию костной ткани за счет снижения активности щелочной фосфатазы.

3. Кальцитриол ингибирует рост и дифференцировку остеобластов, синтез ими коллагена I типа и белков, связывающих ионы Са²⁺, активирует рост остеокластов, которые повышают резорбцию костной ткани и способствуют выведению Са²⁺ в кровь.

4. Глюкокортикоиды угнетают в остеобластах синтез коллагена I типа, неколлагеновых белков.

5. Кислая фосфатаза (КФ) – группа кислых (рН_опт. = 4,8) лизосомальных ферментов. Проявляет активность в области «щеточной» каемки, обращенной в сторону резорбируемой поверхности кости. Осуществляет гидролиз органических эфиров фосфорной кислоты с освобождением ионов PO₄^3- в кислой среде. Участвует в резорбции костной ткани.

Дифференцировка и количество остеобластов, участвующих в процессе остеогенеза и костного ремоделирования, регулируются ростовыми факторами белкового происхождения. Последние путем аутокринной и паракринной регуляции стимулируют миграцию предшественников остеобластов к поверхности кости, их созревание и остеогенез.

Инсулиноподобный фактор роста-1 (ИФР-1) вырабатывается остеобластами, стимулирует пролиферацию и дифференцировку остеобластов. Наиболее высокое его содержание наблюдается в период роста и развития организма. При остеопорозе секреция ИФР-1 снижается.

Трансформирующий фактор роста-β (ТФР-β) вырабатывается остеобластами, активирует пролиферацию остеобластов и дифференцировку преостеобластов по аутокринному механизму. Он участвует в регуляции процесса репарации и ремоделирования костной ткани, стимулирует синтез коллагена I типа и ЩФ, которая повышает концентрацию ионов PO₄^3-, способствуя образованию центров кристаллизации и росту ГАП.

Фактор роста тромбоцитов (ФРТ), взаимодействуя с рецепторами остеогенных клеток, активирует их, что приводит к повышению скорости синтеза ДНК, РНК, белков и митозу. Количество этого фактора роста возрастает при переломах костей.

Таким образом, кость является сложной, многофункциональной тканью с высокой метаболической и репаративной активностью, претерпевающая изменения, связанные с гипокинезией, различными вынужденными положениями и повреждениями.