Метаболические заболевания костной ткани связаны с нарушениями различных видов обмена веществ, в патогенезе которых может изменяться минерализция костей и возникает перестройка их структуры. Среди таких заболеваний наибольшее значение в клинической практике имеют остеопороз, рахит и паратиреоидная остеодистрофия. Остеопороз — это патологический процесс костной ткани, который характеризуется истончением, искривлением и рассасыванием костных перекладин с уменьшением их количества в единице объема кости. При этом не меняется соотношение минерализованного и неминирализованного компонентов костного матрикса. Механизмом остеопороза является превышение активности остеокластов, над функцией остеобластов, что приводит к преобладанию резорбции кости над ее синтезом. Остеопороз является, по существу, дистрофическим процессом, развивающимся в динамике многих заболеваний, однако иногда он приобретает самостоятельное значение, хотя и отражает определенные изменения в организме. Поэтому выделяют первичный и вторичный остеопороз, он может быть также местным (локальным) и общим (генерализованным). Первичный остеопороз носит генерализованный характер и проявляется общей потерей костной субстанции, в результате чего все кости скелета становятся хрупкими и ломкими. Наиболее часто первичный остеопороз развивается у женщин в постменапаузе, а также у лиц обоего пола в старческом возрасте. В первом случае заболевание связано с прекращением секреции эстрогенов, к которым остеобласты имеют рецепторы. Под влиянием эстрогенов в остеобластах угнетается специфический фактор, регулирующий активность остеокластов. В отсутствие эстрогенов ингибиция этого фактора прекращается, и он активирует остеокласты, резорбирующие кости. Этот тип остеопороза носит название постменопаузальный. Во втором случае, при так называемом инволюционном остеопорозе, механизм резорбции костей более сложен. Он связан не только с дефицитом половых гормонов, но и с недостатком кальцитонина, со снижением абсорбции кальция в кишечнике, уменьшением образования витамина D или развитием устойчивости к его действию. Это приводит к появлению вторичного гиперпаратиреоза и повышенной резорбции костной ткани. Наиболее часто наблюдается смешанный остеопороз. Кроме того, иногда у женщин в предменопаузе и у мужчин моложе 75 лет возникает идиопатический остеопороз, причина и механизмы развития которого неизвестны. Постменопаузальный, инволюционный и смешанный остеопороз встречаются у 30—40% женщин и у 5—15% мужчин. Распространенность идиопатического остеопороза неизвестна. Вторичный остеопороз наиболее часто развивается в результате эндокринных расстройств, он может быть посттравматическим, а также иногда возникает как следствие генетических нарушений, проявляющихся несовершенным остеогенезом. Вторичный остеопороз может быть распространенным и локальным. Его механизм заключается в гладкой или пазушной резорбции либо в лакунарном рассасывании костей. При гладкой резорбции костей и при пазушном рассасывании изменяются или вымываются вещества, составляющие компоненты костного матрикса, которые всасываются в кровь. В результате уменьшается их количество, а в кости образуются пустоты с гладкими стенками. Лакунарное рассасывание осуществляется с помощью активации остеокластов и при этом образуются углубления (лакуны) в костных пластинках. Снижение объема костной ткани происходит за счет уменьшения толщины кортикальной пластинки, внутренние отделы которой подвергаются разрежению. В губчатом слое происходит истончение трабекул и частичное или полное их исчезновение, что приводит к расширению гаверсовых каналов (остеонов). В результате остеопороза снижается прочность костей, что может приводить к их деформации и к возникновению патологических переломов. При резко выраженном остеопорозе происходят переломы тел позвонков, ребер, костей конечностей. Общий вторичный остеопороз часто возникает при гиперпаратиреозе, гипертиреозе, болезни Иценко—Кушинга, гипогонадизме и др. Местный вторичный остеопороз обычно связан с нарушением кровообращения в определенном регионе тела, например, с нарушением венозного оттока при иммобилизации конечности в связи с ее переломом, при длительном обездвиживании, при нарушении кровообращения при неврите, ожоге, отморожении и т.п. Прогноз заболевания зависит от причины, вызвавшей эту патологию костей, длительности существования и выраженности остеопороза. Рахит и остеомаляция — одно заболевание, обусловленное недостатком в организме витамина D и характеризующееся изменением фосфорно-кальциевого обмена, нарушением минерализации органического матрикса костной ткани и расстройством функций ряда внутренних органов. Рахит развивается у детей и обусловлен нарушением процессов минерализации кости и хрящевого матрикса их зон роста, что приводит к повреждению растущего скелета ребенка. Остеомаляция — нарушение минерализации органического матрикса костей у взрослых, главным образом у женщин. Выделяют несколько форм рахита: 1) ранний рахит у детей от 3-х месяцев до 1 года; 2) поздний рахит у детей от 3-х до 6 лет; 3) витамин^-зависимый рахит (наследственное аутосомно-рециссивное заболевание); 4) витамин^-резистентный рахит (наследственное заболевание, сцепленное с Х-хромосомой); 5) остеомаляция, или рахит взрослых. В основе рахита лежит гипо-или авитоминоз D, а витамин D, в свою очередь, тесно связан с обменом кальция и фосфора, между которыми также существуют определнные взаимодействия, и изменения концентрации одного из них ведет к нарушениям обмена другого. В норме витамин D поступает с пищей и всасывается в тонком кишечнике. Под влиянием витамина D и при достаточном ультрафиолетовом воздействии в печени образуется активная форма витамина D в виде 25-оксивитамина D3 [25(OH)D3], который поступает в почки, где превращается в основную активную форму витамина D-1,25-диоксивитамин D3, стимулирующий всасывание в кишечнике и мобилизацию из костных депо кальция, а также его реабсорбцию клетками эпителия почечных канадьцев. Кроме того, витамин D и его метаболиты способствуют трансформации стволовых клеток костного мозга в остеобласты, которые, в свою очередь, регулируют активность остеокластов. Причин возникновения дефицита витамина D много, но если исключить наследственные формы заболевания, то основными причинами гиповитаминоза D являются недостаточное поступление его с пищей или нарушение всасывания его в толстом кишечнике, а также недостаточное ультрафиолетовое воздействие на кожу ребенка. Поэтому чаще рахит развивается у детей, проживающих в неблагоприятных условиях, в местностях с недостаточной инсоляцией, а также при неправильном искусственном вскармливании ребенка, когда в продуктах питания нарушено соотношение кальция и фосфора в сторону увеличения содержания фосфора. Развитию рахита может способствовать и неправильный режим питания матери во время беременности и кормления грудным молоком. У взрослых среди причин остеомаляции наибольшее значение имеют нарушения всасывания витамина D в связи с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, печени и почек, а также избыточное потребление витамина D, например при беременности или при базедовой болезни (диффузном токсическом зобе). Важное значение для развития авитоминоза D наряду с другими факторами имеет ацидоз тканей. Патогенез рахита сложен, характеризуется расстройством многих видов обмена, что приводит к нарушениям костеобразования и функциональным изменениям различных органов и систем. В результате дефицита витамина D происходит недостаточное образование в почках его активной формы — 1,25-диоксивитамина D3, что приводит к нарушению обмена кальция. Уменьшается также включение фосфора в фосфолипиды слизистой оболочки кишечника и его всасывание. Все это нарушает резорбцию кальция и фосфора, снижает их концентрацию в крови с развитием гипокальцемии и гипофосфатемии. Гипокальцемия стимулирует деятельность околощитовидных желез и образование ими паратгормона, который способствует мобилизации из костей солей кальция и фосфора и избыточному поступлению их в кровь. Одовременно подавляется синтез С-клетками щитовидной железы тиреокальцитонина, в норме способствующего минерализации костей. Поэтому происходит не только интенсивное вымывание из костей кальция и фосфора, но и нарушается минерализация костной ткани. Однако гиперкальцемия и гиперфосфатемия, связанные с вымыванием кальция и фосфора из костей под действием паратгармона, носят временный характер, так как в связи с гиповитаминозом D и отсутствием стимуляции витамина D3 в организме сохраняется общий дефицит кальция. Кроме того, паратиреоидный гормон угнетает реабсорбцию фосфатов в проксимальных отделах нефронов почек, что также способствует гипофосфатемии. При этом усиленное выведение почками неорганических фосфатов приводит к нарастанию метаболического ацидоза, который, в свою очередь, нарушает процессы обызвествления органического матрикса. Возникает триада изменений: 1) нарушения в зоне роста преимущественно энхондрального окостенения (то есть превращения хряща в кость), что приводит к избыточному образованию хряща в зоне роста кости; 2) избыточное накопление остеоидной ткани со стороны хряща, эндоста и надкостницы; 3) нарушение процесса обызвествления в растущих костях, уменьшение содержания солей фосфора и кальция в костях приводит к остеопорозу и остеомаляции. Вся эта гамма метаболических нарушений при рахите дополняется развитием белковой и жировой дистрофий, связанных с угнетением окислительно-восстановительных процессов в клетках и тканях, снижением реабсорбции аминокислот почечными канальцами под влиянием повышенной активности паратгормона, нарушением йонного и углеводного обменов. В связи с изменениями костей и нарушением обмена кальция угнетается гемопоэз, и у больных развивается анемия. Прогрессирующая гипофосфатемия способствует развитию гипотонии мышц, особенно передней брюшной стенки и кишечника. Наблюдается гиперплазия лимфоидной ткани с увеличением селезенки и лимфатических узлов, но при этом в определенной степени угнетаются ее функции. В результате указанных изменений основным проявлением рахита являются остеоидные структуры, формирующие беспорядочные нагромождения в костномозговых пространствах и образующие различной толщины наслоения на стенках гаверсовых каналов, предсуществующих костных трабекул, эндостальной и периостальной поверхностях кортикального слоя кости. При этом остеоид не превращается в костную ткань. Все это способствует образованию остеофитов на границе хрящевой и костной ткани в области ребер — "рахитические четки", в области запястий — "рахитические браслетки". В эпифизах костей в зоне энхондрального окостенения происходит значительное расширение зоны роста. В норме это узкая ровная полоска хряща шириной не более 1 мм. При рахите она резко расширена, неровная, стекловидная, достигает иногда ширины 1 см. Избыточная хрящевая ткань располагается беспорядочно, резорбция хряща отсутствует, и он не используется для построения костной ткани. Под зоной рассасывания хряща образуется широкая зона остеоидной ткани, в виде языков глубоко проникающая в эпифизарный хрящ. Четкая и ровная граница между хрящевой и костной тканью отсутствует. Процессы обызвествления остеоида замедлены, отложения извести неравномерны и малочисленны. Недостаточная минерализация костей приводит к их размягчению — остеомаляции, следствием чего является деформация тех или иных частей скелета. Таким образом, патологию костей при рахите можно свести к следующим основным изменениям: 1) избыточному образованию хряща в зоне роста и нарушению энхондрального окостенения, что приводит к недостаточному превращению хряща в кость; 2) избыточному развитию остеоидной ткани со стороны хряща, эндоста и надкостницы; 3) недостаточному отложению извести и, следовательно, минерализации костей. Различные формы заболевания имеют свои особенности. Так, при раннем рахите наиболее сильно поражаются растущие отделы скелета. В костях затылочно-теменных отделов черепа возникают размягчения, так называемый краниотабес, в области лобных костей образуются периостальные разрастания — остеофиты, и в результате голова ребенка приобретает форму четырехугольной башни — caput quadratum. Роднички большие, закрываются поздно. Появляются рахитические четки и браслетки. В трубчатых костях выражено лакунарное рассасывание, из-за которого корковый слой диафизов костей истончается, и кости легко искривляются. Могут возникать микропереломы костных балок. При позднем рахите основные изменения костей возникают в эндосте. Кости нижних конечностей и таза деформируются, грудина приобретает форму грудного киля птиц, что в сочетании с рахитическими четками меняет форму грудной клетки — возникает "петушиная грудь". Витамин D-зависимый рахит — наследственное заболевание, связанное с врожденным нарушением образования в почках активного витамина D3. При этом лечение введением витамина D неэффективно, а развивающаяся гипокальцемия сопровождается частыми судорогами. Витамин D-резистентный рахит обусловлен нарушением реабсорбции фосфора и постоянным выведением его почками в больших количествах, что приводит к гипофосфатемии и гипокальциемии. Остеомаляция (рахит взрослых) характеризуется увеличением образования патологического остеоида, формирующегося в результате замедления или прекращения обызвествления новообразованных костных структур в процессе перестройки кости. Осложнениями рахита являются деформация костей и их незаживающие патологические переломы из-за невозможности образования нормальной костной мозоли, известковые метастазы во внутренних органах, нередко возникает гнойная инфекция, пневмония, желудочно-кишечные расстройства.