Патофизиологические процессы сложные и обширные. В первую очередь, к метаболическим изменениям при рахите, имеет отношение нарушение фосфорно-кальциевого обмена. Регуляция его в организме осуществляется витамином Д, паратгормоном, тиреокальцитонином.
Для лучшего понимания процессов необходимо разобрать пути поступления и образования этих веществ, а также их воздействие в организме.
Витамин Д
В кожных покровах, под влиянием ультрафиолетовых лучей с длинной волны 290-310нм, происходит синтез витамина Д3 в количестве, полностью покрывающем потребность его в организме.
Из 7-дегидрохолестерина в коже образуется провитамин Д3 (холекальциферол). Основная его часть связывается с сывороточным альфа-2-глобулином (витамин-Д-связывающим глобулином). Так образуется транспортная форма витамина Д3. Дальше с крови он поступает в печень для дальнейшего метаболизма, а излишек фиксируется в жировых тканях и мышцах, образуя резервную форму.
С пищей витамин Д3 поступает в организм в виде эргокальциферола, Д2 (растительная пища), и холекальциферола Д3 (пища животного происхождения). Всасывается в тонком кишечнике и двенадцатиперстной кишке. После чего, в лимфе витамин Д3 связывается с витамин-Д-связывающим глобулином. Этот комплекс попадает в печень, либо в виде резерва в мышцы и жировую ткань.
В печени холекальциферол гидроксилируется печеночным ферментом микросомальной монооксигеназой 25-гидроксилазой при наличии молекулярного кислорода, флавопротеина и цитохрома Р-450. Образуется кальцидиол (25-гидроксихолекальциферол), активность которого в 1,5 раза больше активности витамина Д3. Дальше с током крови он поступает в почки, и снова гидроксилируется ферментом 1-альфа-гидроксилазой. Образовавшийся таким образом 1,25-дигидроксихолекальциферол, активнее витамина Д3 в 3 раза. А под воздействием митохондриальной 24-гидроксилазы образуется 24,25-дигидроксихолекальциферол.
Кроме этого, образуется еще более шестидесяти метаболитов витамина Д, большинство из которых, не имеют активности (например, холекальциевая и кальцитроевая кислоты).
Самыми активными являются два метаболита, – 1,25-дигидроксихолекальциферол и 24,25-дигидроксихолекальциферол. Их биологическое действие проявляется при связывании со специфическими рецепторами, которые находятся в костях, кишечнике, почках.
Биологические эффекты 1, 25-дигидроксихолекальциферола и 24,25-дигидроксихолекальциферола:
- повышение всасывания неорганических фосфатов в кишечнике;
- реабсорбция фосфата в канальцах почек с образованием фосфорно-кальциевой соли, необходимой для минерализации костей;
- усиление пролиферации остеобластов;
- активизация всасывания из кишечника кальция и поддержание достаточного его уровня в крови;
- активизация фермента цитратсинтетазы, которая участвует в образовании цитрата кальция, имеющего отношение к минерализации костной ткани;
- запуск механизма, приводящего к резорбции кальция из кости;
- стимуляция активности зрелых хондроцитов;
- индукция синтеза коллагена в трубчатых костях;
- иммуномодулирующий эффект;
- снижение синтеза кальцитонина в щитовидной железе, путем торможения секреции паратиреоидного гормона в околощитовидных железах (особенно этот эффект выражен в 24,25-дигидрохолекальциферола).
Биологические эффекты тиреокальцитонина:
- усиление отложения кальция в костной ткани, уменьшение резорбции костей;
- угнетение активности остеокластов;
- снижение всасывания кальция в кишечнике и поступления его в кровь (гипокальциемия).
При гипокальциемии активизируется деятельность паращитовидных желез. Начинает вырабатываться паратгормон в большом количестве, что стимулирует мобилизацию неорганического кальция из костей. Как следствие, в кишечнике снижается всасывание кальция и фосфора, в почках нарушается реабсорбция фосфатов и аминокислот. Начинает развиваться гипопротеинемия, что обусловливает развитие ацидоза.
Ацидоз вызывает нарушение микроциркуляции, дистонию вегетативной нервной системы (преимущественно ваготонию). Из-за нарушений обмена происходят морфологические изменения внутренних органов, снижается иммунитет. На таком фоне заболевания возникают часто, имеют затяжное течение.
Биологические эффекты паратгормона:
- стимуляция выхода неорганического кальция из костей в кровь;
- участие в превращении транспортной формы витамина Д в гормонактивную;
- стимуляция реабсорбции кальция и магния в почках;
- торможение реабсорбции фосфатов и бикарбонатов в почечных канальцах, повышая выведение их с мочой;
С действием паратгормона связано развитие гипофосфатемии и метаболического ацидоза при рахите.
Гипофосфатемия вызывает компенсаторное отщепление фосфора от органических соединений. Прежде всего, это касается нервной и мышечной ткани. Клинически это будет проявляться лабильностью процессов возбуждения и торможения, снижением мышечного тонуса.
Нарушение остеогенеза происходит при изменении обмена кальция, фосфора, цитратов при дефиците активного метаболита витамина Д. Вследствие вымывания солей кальция из костной ткани, происходит остеопороз, размягчение и последующее искривление костей.
Соли кальция и фосфора не откладываются в остеоидной ткани. Хрящевые и остеоидные клетки начинают беспорядочно размножаться в зонах роста. Это приводит в гиперплазии остеоидной ткани (утолщение в точках роста) и гипоплазии костной ткани (замедление роста костей в длину).