Кость рассасывание является резорбцией из костной ткани , то есть процесс , посредством которого остеокласты разрушают ткани в костях [1] и освободить минералы , что приводит к передаче кальция из костной ткани в кровь . [2]
Костная реабсорбция | |
---|---|
Световая микрофотография остеокласта с типичными отличительными характеристиками: большая клетка с множеством ядер и «пенистый» цитозоль. | |
Специальность | Ревматология |
Остеокласты - это многоядерные клетки, которые содержат множество митохондрий и лизосом . Это клетки, отвечающие за резорбцию кости. Остеокласты обычно находятся на внешнем слое кости, прямо под надкостницей . Процесс прикрепления остеокласта к остеону начинается. Затем остеокласт вызывает вздутие своей клеточной мембраны и секретирует коллагеназу и другие ферменты, важные в процессе резорбции. Высокий уровень кальция , магния , фосфатов и продуктов коллагенабудет выпущен во внеклеточную жидкость, когда остеокласты туннелируют в минерализованную кость. Остеокласты играют важную роль в деструкции тканей, обнаруживаемой при псориатическом артрите и ревматологических заболеваниях. [3]
Человеческий организм находится в состоянии постоянного ремоделирования костей . [4] Ремоделирование кости - это процесс, который поддерживает прочность кости и ионный гомеостаз за счет замены отдельных частей старой кости вновь синтезированными пакетами белкового матрикса. [5] Кость резорбируется остеокластами и откладывается остеобластами в процессе, называемом оссификацией . [6] Активность остеоцитов играет ключевую роль в этом процессе. Состояния, которые приводят к уменьшению костной массы, могут быть вызваны либо увеличением резорбции, либо уменьшением окостенения. В детстве костеобразование превышает резорбцию. По мере того как происходит процесс старения, резорбция превышает образование. [5]
Скорость резорбции костной ткани намного выше у пожилых женщин в постменопаузе из-за дефицита эстрогена, связанного с менопаузой. [7] Общие методы лечения включают препараты, повышающие минеральную плотность костей. Бисфосфонаты , ингибиторы RANKL , SERM - селективные модуляторы рецепторов эстрогена , заместительная гормональная терапия и кальцитонин - вот некоторые из распространенных методов лечения. [8] Упражнения с легкими весами устраняют негативные последствия резорбции костной ткани. [9]
Регулирование
Резорбция костей сильно стимулируется или подавляется сигналами от других частей тела, в зависимости от потребности в кальции.
Чувствительные к кальцию мембранные рецепторы в паращитовидной железе контролируют уровень кальция во внеклеточной жидкости. Низкий уровень кальция стимулирует высвобождение паратиреоидного гормона (ПТГ) из главных клеток в паращитовидной железе . [4] Помимо воздействия на почки и кишечник, ПТГ увеличивает количество и активность остеокластов. Повышение активности уже существующих остеокластов - это начальный эффект ПТГ, который начинается через несколько минут и увеличивается в течение нескольких часов. [4] Продолжающееся повышение уровня ПТГ увеличивает количество остеокластов. Это приводит к большей резорбции ионов кальция и фосфата. [4]
С другой стороны, высокий уровень кальция в крови приводит к снижению высвобождения ПТГ из паращитовидных желез, уменьшению количества и активности остеокластов, что приводит к меньшей резорбции кости. Витамин D увеличивает абсорбцию кальция и фосфата в кишечном тракте, что приводит к повышению уровня кальция в плазме [4] и, следовательно, к снижению резорбции костей.
Кальцитриол (1,25-дигидроксихолекальциферол) - активная форма витамина D 3 . [10] Он выполняет множество функций, связанных с уровнем кальция в крови. Недавние исследования показывают, что кальцитриол приводит к уменьшению образования остеокластов и резорбции костей. [11] [12] Из этого следует , что увеличение витамина D 3 потребление должно привести к уменьшению костной резорбции - было показано , что пероральное введение витамина D не линейно коррелирует с повышением уровня в сыворотке крови calcifediol , [13] предшественник кальцитриола.
Кальцитонин - это гормон, выделяемый щитовидной железой человека. Кальцитонин снижает активность остеокластов и уменьшает образование новых остеокластов, что приводит к снижению резорбции. [4] Кальцитонин оказывает большее влияние на маленьких детей, чем на взрослых, и играет меньшую роль в ремоделировании костей, чем ПТГ. [4]
В некоторых случаях, когда резорбция кости опережает оссификацию, кость разрушается намного быстрее, чем может быть восстановлена. Кость становится более пористой и хрупкой, что подвергает людей риску переломов. В зависимости от того, где происходит резорбция кости, могут возникнуть дополнительные проблемы, такие как потеря зубов. Это может быть вызвано такими состояниями, как гиперпаратиреоз и гиповитаминоз D, или даже снижением выработки гормонов у пожилых людей. Некоторые заболевания с симптомами снижения плотности костей - это остеопороз и рахит .
Некоторые люди, у которых наблюдается повышенная резорбция костной ткани и снижение образования костей, являются космонавтами . Из-за условий нахождения в условиях невесомости астронавтам не нужно работать с опорно-двигательным аппаратом так тяжело, как на Земле . Оссификация уменьшается из-за отсутствия стресса, в то время как резорбция увеличивается, что приводит к чистому снижению плотности кости. [14]
Алкоголизм
Влияние алкоголя на минеральную плотность костей (МПК) хорошо известно и хорошо изучено на животных и людях. Прямым и косвенным путем продолжительное воздействие этанола увеличивает риск переломов за счет снижения минеральной плотности костей и развития остеопороза. Косвенные эффекты злоупотребления алкоголем проявляются через гормон роста, половые стероиды и окислительный стресс.
Гормон роста является важным регулятором роста и ремоделирования костей у взрослых и действует через инсулиноподобный фактор роста I ( IGF1 ), стимулируя дифференцировку остеобластов. [15] Хронический алкоголизм снижает уровень IGF1, который подавляет способность GH увеличивать минеральную плотность костей. [15]
Увеличение потребления алкоголя связано со снижением уровней тестостерона и эстрадиола в сыворотке, что, в свою очередь, приводит к активации белка RANK (рецептор TNF), который способствует образованию остеокластов. [16] Окислительный стресс возникает, когда этанол индуцирует экспрессию NOX , что приводит к продукции АФК в остеобластах, что в конечном итоге может привести к старению клеток. [17] Прямые эффекты хронического алкоголизма проявляются в остеобластах, остеокластах и остеоцитах. Этанол подавляет активность и дифференцировку остеобластов.
В то же время он оказывает прямое влияние на активность остеокластов. Это приводит к увеличению скорости резорбции кости и снижению минеральной плотности кости из-за увеличения количества ямок и площадей ямок в кости. [18] [19] Исследования показали, что жизнеспособные остеоциты (другой тип костных клеток) могут предотвращать остеокластогенез, тогда как апоптотические остеоциты имеют тенденцию вызывать стимуляцию остеокластов. Стимуляция апоптоза остеоцитов воздействием алкоголя может объяснить снижение минеральной плотности костей у хронических пьющих. [19] [20]
Смотрите также
- Ремоделирование костей
- Ядерный фактор-каппа B
Рекомендации
- ^ Bone + Resorption в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- ^ Тейтельбаум SL. (2000). «Резорбция кости остеокластами». Наука . 289 (5484): 1504–8. Bibcode : 2000Sci ... 289.1504T . DOI : 10.1126 / science.289.5484.1504 . PMID 10968780 .
- ^ Менса, Кофи А .; Шварц, Эдвард М .; Ритчлин, Кристофер Т. (1 августа 2008 г.). «Изменение ремоделирования костей при псориатическом артрите» . Текущие отчеты ревматологии . 10 (4): 311–317. DOI : 10.1007 / s11926-008-0050-5 . ISSN 1523-3774 . PMC 2656567 . PMID 18662512 .
- ^ a b c d e f g Учебник медицинской физиологии Гайтона и Холла, 12-е издание. ISBN 1416045740
- ^ а б Кларк, Барт (2008-11-01). «Анатомия и физиология нормальной кости» . Клинический журнал Американского общества нефрологов . 3 (Дополнение 3): S131 – S139. DOI : 10,2215 / CJN.04151206 . ISSN 1555-9041 . PMC 3152283 . PMID 18988698 .
- ^ Maurel, DB; Jaffre, C .; Рошфор, штат Джорджия; Авелин, ПК; Boisseau, N .; Узбеков, Р .; Gosset, D .; Pichon, C .; Фаззалари, Нидерланды (01.09.2011). «Низкое отрастание костной ткани связано с апоптозом остеоцитов при остеопении, вызванной алкоголем». Кость . 49 (3): 543–552. DOI : 10.1016 / j.bone.2011.06.001 . ISSN 1873-2763 . PMID 21689804 .
- ^ Фэн, Сюй; Макдональд, Джей М. (01.01.2011). «Нарушения ремоделирования костей» . Ежегодный обзор патологии . 6 : 121–145. DOI : 10,1146 / annurev-патол-011110-130203 . ISSN 1553-4006 . PMC 3571087 . PMID 20936937 .
- ^ Russell, G .; Mueller, G .; Шипман, C .; Краучер, П. (2001-01-01). «Клинические нарушения резорбции костной ткани». Симпозиум Фонда Новартис . Симпозиумы Фонда Новартис. 232 : 251–267, обсуждение 267–271. DOI : 10.1002 / 0470846658.ch17 . ISBN 9780471494331. ISSN 1528-2511 . PMID 11277085 .
- ^ Shanb, Alsayed A .; Юсеф, Энас Ф. (01.01.2014). «Влияние добавления упражнений с весовой нагрузкой по сравнению с программами без весовой нагрузки на лечение пожилых пациентов с остеопорозом» . Журнал семейной и общинной медицины . 21 (3): 176–181. DOI : 10.4103 / 2230-8229.142972 . ISSN 1319-1683 . PMC 4214007 . PMID 25374469 .
- ^ Комитет Института медицины (США) по пересмотру рекомендуемых диетических норм витамина D и кальция; Росс А.С., Тейлор К.Л., Яктин А.Л. и др., Редакторы. Рекомендации по потреблению кальция и витамина D в рационе. Вашингтон (округ Колумбия): National Academies Press (США); 2011. 3, Обзор витамина D. Доступно по адресу : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK56061/
- ^ Кикута Дж., Кавамура С., Окидзи Ф., Ширазаки М., Сакаи С., Сайто Х., Исии М. (апрель 2013 г.). «Сфингозин-1-фосфат-опосредованная миграция моноцитов-предшественников остеокластов является критической точкой контроля за антибактериальным резорбтивным действием активного витамина D.» Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (17): 7009–13. Bibcode : 2013PNAS..110.7009K . DOI : 10.1073 / pnas.1218799110 . PMC 3637769 . PMID 23569273 .
- ^ Ямамото Й, Йошизава Т., Фукуда Т, Широде-Фукуда Й, Ю Т, Секин К., Сато Т, Кавано Х, Айхара К., Накамичи Й, Ватанабэ Т, Синдо М., Иноуэ К., Иноуэ Э, Цудзи Н., Хосино М., Карсенти Дж., Мецгер Д., Шамбон П., Като С., Имаи Ю. (март 2013 г.). «Рецептор витамина D в остеобластах является негативным регулятором контроля костной массы» . Эндокринология . 154 (3): 1008–20. DOI : 10.1210 / en.2012-1542 . PMID 23389957 .
- ^ Stamp TC, Haddad JG, Twigg CA (июнь 1977 г.). «Сравнение перорального приема 25-гидроксихолекальциферола, витамина D и ультрафиолета как факторов, определяющих циркуляцию 25-гидроксивитамина D.». Ланцет . 1 (8026): 1341–3. DOI : 10.1016 / s0140-6736 (77) 92553-3 . PMID 69059 . S2CID 9326591 .
- ^ Ивамото Дж., Такэда Т., Сато Й. (июнь 2005 г.). «Вмешательства по предотвращению потери костной массы у космонавтов во время космического полета» . Медицинский журнал Keio . 54 (2): 55–9. DOI : 10.2302 / kjm.54.55 . PMID 16077253 .
- ^ а б Маддалоццо, GF; Тернер, RT; Эдвардс, СНТ; Хоу, Канзас; Видрик, JJ; Розен, CJ; Иванец, штат Юта (2009-09-01). «Алкоголь изменяет состав всего тела, препятствует образованию костей и увеличивает ожирение костного мозга у крыс». Osteoporosis International . 20 (9): 1529–1538. DOI : 10.1007 / s00198-009-0836-у . ISSN 1433-2965 . PMID 19238309 . S2CID 11502836 .
- ^ Ронис, Мартин JJ; Жезлы, Джек Р .; Барсук, Томас М .; де ла Монте, Сюзанна М .; Ланг, Чарльз Х .; Калиссендорф, янв (1 августа 2007 г.). «Нарушение эндокринной сигнализации, вызванное алкоголем». Алкоголизм, клинические и экспериментальные исследования . 31 (8): 1269–1285. DOI : 10.1111 / j.1530-0277.2007.00436.x . ISSN 0145-6008 . PMID 17559547 .
- ^ Чен, Джин-Ран; Шанкар, Картик; Нагараджан, Шанмугам; Барсук, Томас М .; Ронис, Мартин JJ (1 января 2008 г.). «Защитное действие эстрадиола на вызванную этанолом потерю костной массы включает ингибирование генерации активных форм кислорода в остеобластах и последующую активацию регулируемой внеклеточными сигналами киназы / сигнального преобразователя и активатора транскрипции 3 / активатор рецептора сигнального каскада ядерный фактор-лиганд каппаВ» . Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 324 (1): 50–59. DOI : 10,1124 / jpet.107.130351 . ISSN 1521-0103 . PMID 17916759 . S2CID 27152788 .
- ^ Боневальд, Линда Ф. (01.02.2011). «Удивительный остеоцит» . Журнал исследований костей и минералов . 26 (2): 229–238. DOI : 10.1002 / jbmr.320 . ISSN 1523-4681 . PMC 3179345 . PMID 21254230 .
- ^ а б Верборгт, Оливье; Tatton, Nadine A .; Majeska, Роберт Дж .; Шаффлер, Митчелл Б. (01.05.2002). «Пространственное распределение Bax и Bcl-2 в остеоцитах после утомления костей: дополнительные роли в регуляции ремоделирования кости?». Журнал исследований костей и минералов . 17 (5): 907–914. DOI : 10,1359 / jbmr.2002.17.5.907 . ЛВП : 10067/1033580151162165141 . ISSN 0884-0431 . PMID 12009022 . S2CID 22428635 .
- ^ Maurel DB, Jaffre C, Rochefort GY, Aveline PC, Boisseau N, Узбеков R, Gosset D, Pichon C, Fazzalari NL, Pallu S, Benhamou CL (сентябрь 2011 г.). «Низкое отрастание костной ткани связано с апоптозом остеоцитов при остеопении, вызванной алкоголем». Кость . 49 (3): 543–52. DOI : 10.1016 / j.bone.2011.06.001 . PMID 21689804 .
Внешние ссылки
Классификация | D
|
---|---|
Внешние ресурсы |
|