Лекция 7 МИНЕРАЛЬНЫЕ ДИСТРОФИИ

[Lux]

Лекция 7
МИНЕРАЛЬНЫЕ ДИСТРОФИИ
Минералы имеют большое значение в организме: они участ­вуют в построении структур элементов клеток и тканей, входят в состав ферментов, гормонов, витаминов, белковых комплексов, пигментов. В качестве биокатализаторов принимают участие в обменных процессах, определяют кислотно-основное равновесие. Их отсутствие вызывает в организме различные заболева­ния, которыми приходится заниматься врачам различных профи­лей (терапевты, эндокринологи, хирурги, урологи, нефрологи и ДР-)-
В последние годы сформировалось учение о микроэлементозах как заболеваниях, синдромах и патологических состояниях, вызванных избытком, дефицитом или дисбалансом микроэле­ментов в организме человека [Авцин А.П. и др., 1991]. Заболева­ния как проявления микроэлементозов известны клинической медицине давно (эпидемический зоб, железодефицитные анемии, отравления свинцом, марганцем и т.д.), но под общим названием никогда не выделялись и фигурировали в разных рубриках клас­сификации болезней человека.
В настоящее время хорошо известно, что микроэлементозы широко распространены в патологии растений, животных и че­ловека. При этом принципиальные положения учения о микроэлементозах человека в равной степени приложимы к патологии любых представителей животного мира. Особенность современ­ного развития учения о микроэлементозах обусловлена пробле­мой загрязнения окружающей среды промышленными выброса­ми, вследствие чего возникают новые формы микроэлементозов, которые в значительной мере теснят природные формы патоло­гии.
Существует несколько способов выявления минералов в орга­низме: гистохимический, люминесцентный, электронно-химиче­ский, микросжигание в сочетании с гистоспектрографией, радио­автография и др. В патологоанатомической практике наиболее часто используют гистохимические методы, например, для выяв­ления кальция, фосфора, меди, железа.
Наиболее часто встречаются нарушения обмена кальция, фо­сфора, меди, калия и железа.
НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА КАЛЬЦИЯ
Кальций является очень важным элементом для человеческо­го организма. Он входит в состав костей, зубов, ферментов, ионы Са²⁺ участвуют в свертывании крови, синаптической передаче возбуждения, сокращении мышц, регуляции проницаемости кле­точных мембран, в механизмах секреции.
Кальций поступает в организм с пищей (продукты моря, яйца, творог). В начальном отделе тонкой кишки в условиях кислой ре­акции под контролем витамина D и желчных кислот образуется растворимый фосфат кальция, который адсорбируется и накап­ливается в костях в виде гидроксиапатита. В крови концентрация кальция 0,25—0,3 ммоль/л. Утилизация его из костей (депо кальция) происходит из области губчатого вещества эпифизов и метафизов (лабильный кальций). Освобождение кальция из костей происходит в одних случаях лакунарным рассасыванием (с помо­щью остеокластов), в других — при помощи пазушного рассасы­вания, как и при гладкой резорбции (без участия клеток), в ре­зультате чего образуется "жидкая кость". Органами выделения кальция являются толстая кишка (65 %), почки (30 %) и печень (с желчью 5 %) (схема 9).
Схема 9. Обмен кальция в организме

Обмен кальция находится под нейрогуморальным контролем. Наибольшее значение имеют околощитовидные железы (парат­гормон) и щитовидная железа (кальцитонин). При гипофункции околощитовидных желез паратгормон способствует вымыванию кальция из костей, при гиперфункции — накоплению его в-орга­низме. Гиперпродукция кальцитонина щитовидной железой ве­дет к утилизации кальция организмом, а при гипофункции — к вымыванию его из костей и гиперкальциемии.
Способами выявления кальция в организме являются реакция серебрения Косса и микросжигание с последующей гистоспектрографией.
Синдромы нарушения обмена кальция. Одним из таких син­дромов является гипокальциемия. Она развивается при недостаточном поступлении кальция в организм с пищей или блокаде адсорбции кальция солями марганца или фосфора, при повышении функции С-клеток щитовидной железы, вырабаты­вающих кальцитонин (например, аденома щитовидной железы), при понижении функции околощитовидных желез — уменьше­ние выработки паратгормона (например, при удалении железы или при операциях на щитовидной железе, заболеваниях желу­дочно-кишечного тракта и почек). Гипокальциемия развивается при различных ферментных тубулопатиях, сопровождающихся усиленным выделением почками фосфора, что в свою очередь влечет выделение кальция. В качестве примера можно привести почечную карликовость (ренальный нанизм). Развитие гипокальциемии возможно также при повышенном потреблении кальция организмом, которое наблюдается при беременности. У таких больных определяются тетания (нарушение мышечных сокраще­ния), остеопороз и остеомаляция.
Классическим примером недостаточного поступления каль­ция в организм человека является болезнь Кашина — Бека (уровская болезнь). Это эндемическое заболевание рас­пространено в бассейне рек Урову, Шилки, Аргуни, Зеи, в КНР и КНДР. Считается, что причиной является недостаточное количе­ство кальция, поступающего с пищей, недостаток витаминов А, С, D, повышенное содержание железа, марганца, цинка, которые блокируют поступление кальция в организм. У таких больных развивается деформирующий остеоартроз за счет нарушения об­разования хряща. Он резко истончается, суставная поверхность становится шероховатой, местами хрящ полностью отсутствует. Развивается деформация суставов и нарушается рост трубчатых костей. Поэтому заболевание называют еще эндемическим де­формирующим остеоартрозом. Для этих больных характерны низкий рост, деформация суставов рук и ног. Кисти рук напоми­нают медвежью лапу.
Гиперкальциэмия возникает при эндокринных забо­леваниях: аденоме околощитовидных желез, угнетении С-клеток щитовидной железы, гипервитаминозе D, нарушениях выделения кальция из организма, например, при заболеваниях толстой киш­ки, почек, печени. Она может наблюдаться также при заболева­ниях, сопровождающихся процессами деструкции костей (пер­вичные опухоли костей, метастазы в кости, миеломная болезнь).
Гиперкальциэмия проявляется остеопорозом, отложением кальция в различных органах, образованием камней. В качестве примера можно привести паратиреоидную остеодистрофию [по А.В.Русакову], или фиброзную остеодистрофию, развивающую­ся у больных при аденоме околощитовидных желез.
Морфология нарушения обмена кальция. Нарушения обмена кальция называют кальцинозом, известковой дистро­фией, или обызвествлением. В его основе лежит выпа­дение солей кальция из растворимого состояния и отложение их в клетках и межклеточном веществе. Матрицами для отложения солей кальция являются митохондрии, лизосомы, гликозаминогликаны основного вещества, коллагеновые и эластические во­локна. В связи с этим различают внутриклеточное и внеклеточное обызвествление.
Обызвествления классифицируются следующим образом:
▲ по механизму развития в зависимости от преобладания мест­ных или общих факторов: метастатическое, дистрофическое и метаболическое;
▲ по локализации: внутриклеточное, внеклеточное и смешан­ное;
▲ по распространенности: системное (общее) и местное.
Метастатическое обызвествление (известко­вые метастазы) имеет системный (распространенный) характер и сопровождается отложением солей кальция в различных органах и тканях. Причиной его развития является гиперкальциемия, обу­словленная повышенным вымыванием кальция из депо (костей), пониженным выделением из организма, нарушением эндокрин­ной регуляции обмена кальция, например, при гиперпродукции паратгормона или недостатке кальцитонина, гипервитаминозе D. Поэтому метастатическое обызвествление встречается при по­вышенном разрушении костей, например, при миеломной болез­ни, множественных метастазах в кости различных опухолей, множественных переломах, остеомиелите, при фиброзной остеодистрофии, аденомах околощитовидных желез, поражениях толстой кишки (дизентерия, хронические колиты другой этиологии), по­чек (хронический гломерулонефрит, пиелонефрит, поликистоз, дисплазия почек), гипервитаминозе D и др.
Соли кальция откладываются в различных органах и тканях организма, но наиболее часто они локализуются в почках, слизи­стой оболочке желудка, легких, миокарде и стенках артерий. Это обусловлено тем, что в почках, слизистой оболочке желудка и легких в результате особенностей их функции происходит още­лачивание среды (тканей), поэтому эти органы менее способны удерживать соли кальция в растворенном состоянии. В миокарде и стенках артерий отложение солей кальция обусловлено тем, что эти ткани относительно бедны СО₂, препятствующим выпадению солей кальция в условиях омывания артериальной кро­вью.
Макроскопически органы изменяются мало. Микроскопиче­ски соли кальция интенсивно окрашиваются гематоксилином в синий цвет.
Кальций откладывается в митохондриях, фаголизосомах и по ходу мембран, а также в коллагеновых и эластических волокнах. Вокруг отложения солей кальция возникает воспалительная ре­акция, представленная скоплением макрофагов, гигантских кле­ток, фибробластов и фиброцитов. Иногда образуются гранулемы инородных тел.
Дистрофическое обызвествление, или пет­рификация, характеризуется местным отложением солей кальция в омертвевшие или находящиеся в состоянии глубокой
дистрофии ткани или ткани со сниженным обменом (брадитрофные ткани), к которым относятся хрящ, сухожилия, апоневрозы. Гиперкальциемия отсутствует. Основной причиной петрифика­ции является физико-химическое изменение подвергающихся не­крозу или дистрофии тканей. Это изменение определяет адсорб­цию солей кальция из крови и тканевой жидкости. Наибольшее значение имеют ощелачивание среды и усиление активности фосфатаз, освобождающихся из некротизированных тканей.
Петрификаты встречаются в различных органах и тканях, имеют белый цвет, каменистую плотность, иногда подвергаются оссификации. Наиболее часто петрификаты находят в очагах казеозного некроза при туберкулезе, сифилисе, в участках хрони­ческого воспаления, инфарктах, стенках артерий при атероскле­розе, в рубцовой ткани, например клапанах сердца при пороке, хрящах, погибших паразитах (эхинококкоз, трихинеллез), в ве­нозных тромбах (флеболиты) и др. Петрификации подвергается и мертвый плод при внематочной беременности (литопедион).
Метаболическое обызвествление (известко­вая подагра, интерстициальный кальциноз) может быть систем­ным (универсальным), когда известь откладывается по ходу сухо­жилий, фасций, апоневрозов, в мышцах, коже, подкожной осно­ве, нервах, сосудах, периартикулярной ткани, и местным (огра­ниченным), для которого характерно отложение солей кальция в виде известковых сростков в коже или подкожной основе ног или рук. Механизм развития метаболического обызвествления не­ясен. Главное значение придают нестойкости буферных систем (рН и белковые коллоиды), в связи с чем соли кальция не удер­живаются в крови и тканевой жидкости даже при невысокой кон­центрации. Значительную роль имеет наследственная чувстви­тельность тканей к кальцию — кальцергия, или кальцифилаксия [Селье Г., 1970].
Исходы отложения извести в органах и тканях неблагоприят­ны, так как известь не рассасывается, инкапсулируется, иногда в результате нагноения выделяется из организма.
НАРУШЕНИЯ ФОСФОРНО-КАЛЬЦИЕВОГО ОБМЕНА
Наиболее важным нарушением фосфорно-кальциевого обме­на является рахит (от греч. rhachis — позвоночник) — гипо- или авитаминоз D.
Различают несколько форм рахита:
▲ ранний (от 3 мес до 1 года);
▲поздний (от 3 до 6 лет);
▲ витамин D-зависимый рахит — заболевание, наследуемое по аутосомно-рецессивному типу;
▲ витамин D-резистентный рахит — наследственное заболева­ние, сцепленное с полом (Х-хромосомой); а рахит взрослых, или остеомаляция.
Развитие рахита связано с гиповитаминозом D. Причинами, вызывающими это состояние в организме, могут быть дефицит ультрафиолетового излучения, которое необходимо для образо­вания витамина D₃; недостаточное поступление витамина D с пи­щей; нарушение всасывания витамина D в кишечнике; хрониче­ские заболевания печени и почек, при которых нарушается обра­зование витамина D₃; повышенное потребление витамина D ор­ганизмом при нормальном поступлении; наследственная предрас­положенность. Среди перечисленных причин у взрослых наи­большее значение имеют нарушения всасывания витамина D в связи с заболеваниями печени, почек, желудочно-кишечного тра­кта и избыточное потребление витамина D, например, при бере­менности, ренальном ацидозе, базедовой болезни и др.
Механизм развития рахита связан с глубокими нарушениями обмена кальция и фосфора, что обусловливает нарушение обыз­вествления остеоидной ткани, которая теряет свойство адсорби­ровать фосфат кальция. Связано это со снижением содержания в крови фосфора, понижением интенсивности окислительно-вос­становительных процессов в тканях, нарастанием ацидоза. При рахите происходит также глубокое нарушение белкового и жи­рового обменов, которое усугубляет нарушение формирования костной ткани.
Сущность изменений костей при рахите состоит в следующем: нарушается энхондральное окостенение (недостаточное превра­щение хряща в кость), отмечается избыточное образование хря­ща в зоне роста, развитие остеоидной ткани со стороны хряща, эндоста и надкостницы, недостаточное отложение извести.
При раннем рахите наиболее интенсивно поражают­ся растущие отделы скелета. В костях черепа в затылочно-теменных отделах возникают размягчения — краниотабес, в обла­сти лобно-теменных бугров образуются остеофиты (периостальные разрастания). Голова ребенка приобретает форму четырех­угольной башни (caput quadratum). Роднички большие, закрыва­ются поздно. В области грудинореберного сочленения появляют­ся утолщения, называемые рахитическими четками. Такие же утолщения обнаруживаются в области эпифизов трубчатых кос­тей, особенно четко они представлены на руках (рахитические браслетики). Трубчатые кости легко искривляются за счет ис­тончения коркового слоя диафизов, что обусловлено лакунарным рассасыванием кости. Иногда образуются микропереломы отдельных костных балок, которые вместе с местной мозолью определяются на рентгенограмме в виде зон просветления (лоозеровские зоны).
При позднем рахите преобладает нарушение эндо-стального костеобразования. Кости нижних конечностей и таза подвергаются деформации, изменяется форма грудной клетки (петушиная грудь), позвоночника.
Витамин D-зависимый рахит — врожденное на­рушение образования 1,25-дигидрооксихолекальциферола в поч­ках, сопровождающееся гипокальциемией с частыми судорогами и отсутствием эффекта от лечения физиологическими дозами ви­тамина D.
Витамин D-резистентный рахит обусловлен реабсорбцией фосфора в почечных канальцах с развитием гипофосфатемии и параллельным падением содержания кальция в крови.
При рахите взрослых (остеомаляция) пора­жение костей вызвано нарушением обызвествления новых кост­ных структур; при этом происходит повышенное образование остеоидной ткани.
При рахите часто отмечаются анемия, увеличение селезенки и лимфатических узлов, атония мышц, особенно кишечника и пе­редней брюшной стенки. Течение рахита нередко осложняется присоединением воспаления легких, гнойной инфекции, желу­дочно-кишечных расстройств.
НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА МЕДИ
Медь является важным компонентом цитоплазмы, участвует в ряде ферментативных реакций. В органах и тканях медь содер­жится в очень небольшом количестве. Для ее выявления исполь­зуют метод Окамото, основанный на применении рубеановодородной кислоты.
Гепатоцеребралышя дистрофия (гепатолентикулярная деге­нерация, или болезнь Вильсона — Коновалова) является наибо­лее ярким признаком нарушения обмена меди. Болезнь описана С.Вильсоном в 1912 г. Заболевание наследственное, наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Наблюдаются семейные и спо­радические случаи.
Генетическое нарушение обмена меди и белков ведет к умень­шению образования церулоплазмина — белка, содержащего медь и обладающего ферментативными свойствами оксидазы. В результате медь оказывается рыхло связанной с альбумином и аминокислотами и легко отщепляется. Она выделяется с мочой (количество ее в моче повышено) и откладывается в тканях, главным образом в печени, головном мозге, почках, поджелудоч­ной железе, яичках и роговице. Избыток меди угнетает актив­ность окислительных процессов и ведет к гибели клеток. Поражение печени приводит к снижению ее барьерной функции, раз­витию аутоинтоксикации продуктами распада клеток печени и других органов, что значительно усиливает интоксикацию. При этом страдают наиболее высокоспециализированные клетки, в первую очередь головного мозга.
Морфологически в головном мозге преимущественно пора­жаются чечевидные ядра, хвостатое тело, бледный шар и глубо­кие отделы коры: в них появляются участки размягчения, кисты, формируется глия Альцгеймера; в сосудах — стазы, часто проис­ходят диапедезные кровоизлияния, периваскулярный отек. В пе­чени развивается цирроз, при его декомпенсации возможна ги­бель больного от кровотечения из расширенных вен пищевода или от печеночно-легочной недостаточности. Патогномоничным считается кольцо Кайзера — Флейшнера — зеленовато-бурое кольцо по периферии роговицы, содержащее медь. Клинико-морфологически различают печеночную, лентикулярную, гепатолентикулярную формы болезни.
Исход заболевания неблагоприятный; в настоящее время от­мечены успехи при лечении тиоловыми препаратами.
НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА КАЛИЯ
Калий — один из важнейших элементов, принимающих уча­стие в построении клеточной цитоплазмы; его выявляют с помо­щью метода Мак-Каллума.
Патология обмена калия связана с положительным или отри­цательным калиевым балансом. Гиперкалиемия наблюда­ется при избыточном поступлении калия с пищей, ограничении его выведения почками вследствие повышенного тканевого рас­пада клеток, при инсулярной недостаточности и гиперфункции надпочечников. Она сопровождается брадикардией, мышечными парезами, возможны остановки сердца и изменения коры надпо­чечников. Это состояние наблюдается при аддисоновой болезни. При гипокалиемии развивается периодический пара­лич — как правило, наследственное заболевание, проявляющее­ся развитием двигательных параличей. Они обусловлены нару­шением нервно-мышечной проводимости.
НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ЖЕЛЕЗА
Железо — широко распространенный в природе элемент, имеющий большое значение для организма млекопитающих.
В организме человека железо содержится в виде железосо­держащих биомолекул, которые выполняют следующие основ­ные функции:
▲ транспорт электронов (цитохромы, железосеропротеиды);
▲ транспорт и депонирование кислорода (миоглобин, гемогло­бин, эритрокруорин, гемэритрин, хлорокруорин;
▲ участие в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов (оксидазы, гидроксидазы и др.);
▲ транспорт и депонирование железа (трансферритин, гемоси-дерин, ферритин, сидерохромы).
Подробно нарушение обмена железа изложено в лекции 6 "Эндогенные пигментации".