Как известно, обызвествления в тканях наблюдаются как в нормальных, так и в патологических условиях. Отложения солей извести в ткани в нормальных условиях имеют место при процессе окостенения: в случае образования препараторного обызвествления при эндохондральном окостенении. Механизм обызвествления при процессе окостенения окончательно не выяснен. Считают, что процесс обызвествления при окостенении обусловливается выпадением известковых солей в некротизированные участки хряща из плазмы крови, представляющей собой как бы перенасыщенный раствор в отношении известковых солей. Возникают первые участки обызвествлений, являющиеся своего рода зародышевыми кристаллами, на которых отлагаются в дальнейшем известковые соли. В этом отложении известковых солей имеет большое значение активная реакция среды. Оптимальное значение последней определяется при рН = 7,3 - 7,35. При более кислой среде выпадение солей кальция задерживается и уже при рН = 7,1 прекращается почти полностью. Углекислая известь (СаСО3) в воде, содержащей СО2, легко переходит в растворимую двууглекислую известь при щелочной реакции.
Гофмейстер считает, что в процессе выпадения известковых солей важнейшим фактором является содержание углекислоты в плазме крови. В артериальной крови концентрация растворимых солей извести более низка, чем в венозной, что обусловливается уменьшением содержания углекислоты. Выпавшие в хрящ известковые соли - фосфорнокислый и углекислый кальций - содержат сравнительно мало фосфора и становятся типичным химическим комплексом в кости лишь при отщеплении фосфора из крови при воздействии фермента фосфатазы.
Однако такое объяснение механизма обызвествления при процессе окостенения вызывает у некоторых исследователей возражения: малообоснованным является предположение о перенасыщении крови кальцием в такой степени, чтобы происходило его выпадение; в хряще возникает гораздо большее количество солей кальция, чем это могло быть при простом выпадении.
Более обоснованной является теория, объясняющая механизм обызвествления в процессе развития кости адсорбцией белками хряща известковых солей из плазмы крови. Соединения известковых солей с белками хряща в дальнейшем, реагируя с фосфатами крови при посредстве фермента фосфатазы и с углекислотой, переходят в форму типичных для кости комплексов. Существует гипотеза, что соли кальция осаждаются в кости при участии остеобластов в результате их секреторной функции.
Возрастные обызвествления и окостенения хряща можно рассматривать как среднее состояние между нормальным и патологическим отложением известковых солей. В этих случаях имеет место, как и при нормальном процессе окостенения, отложение вначале мельчайших зернышек нерастворимых известковых солей, впоследствии накопляющихся в известковые массивы. Эти процессы обызвествления следует объяснять возрастным уплотнением и сморщиванием хрящевой ткани, потерей способности тканевых элементов усваивать приносимые кровью известковые соли, образовывать химические соединения с белками.
Обызвествления тканей при патологических условиях, как было сказано выше,могут быть двух типов: дистрофические и метастатические.
Для дистрофических обызвествлений необходимым условием являются тяжелые альтеративные изменения в тканях. В тканях, находящихся в состоянии некроза, некробиоза, создаются благоприятные условия для отложения солей извести. Развитие фиброза и недостаточное кровообращение также являются условием, способствующим обызвествлению. В рубцовой ткани вследствие развития фиброза уменьшается циркуляция крови, что приводит к понижению питания, гиалиновой дегенерации и последующему обызвествлению.
Патологические состояния тканей сопровождаются многими биохимическими изменениями, способствующими отложениям в них солей извести. Некоторые из этих состояний известны, например щелочность некротических тканей, концентрация водородных, фосфорных ионов, наличие фермента фосфатазы и др. Первичным фактором, предрасполагающим к обызвествлению, является повышение рН, возникающее вследствие уменьшения продукции углекислоты в тканях с пониженной жизнедеятельностью. Некротическая ткань имеет относительно высокую щелочность, в то время как в окружающей ее живой ткани отмечается повышенная кислотность. Это имеет большое значение в процессе обызвествления.
По вопросу о патогенезе патологических обызвествлений в литературе существует много разных теорий и гипотез. Ряд теорий объясняют механизм обызвествлений химическими процессами: 1) образованием известковых мыл с последующей трансформацией в фосфорный и углекислый кальций; 2) химическими изменениями в связи с жировой дегенерацией; 3) образованием фосфорной кислоты; 4) соединением протеина с кальцием; 5) щелочностью некротических и некробиотических тканей.
Обызвествления на основе жировой дегенерации отмечаются во многих клинических и патологоанатомических исследованиях. Так, при атеросклерозе жировая дегенерация в обызвествлении играет главную роль. О склонности жира к обызвествлению говорят опыты многих авторов, показывающие, например, накопление солей извести в стеариновом и пальмитиновом натрии, если растворы с этими веществами в целлоидиновых капсулах поместить на продолжительное время в брюшную полость кролика. В содержимом этих капсул уже через 10 - 12 дней определялось до 4% извести (Клотц). В настоящее время в патогенезе обызвествлений придается большое значение регрессивным изменениям жировой ткани, так называемому липоидозу, т. е. накоплению липоидных продуктов в тканях (Тейтшлендер, Грубер, Миллер, Целльвегер и др.).
При некрозах жировой ткани вследствие воздействия липазы возникают жирные кислоты, которые связываются с известью крови в нерастворимые соединения. Неорганическая фосфорная кислота, возникающая в окостеневающей ткани из органических субстанций, как это установлено многими исследованиями, фиксирует известь, образуя фосфато-известковые соединения. Щелочность - весьма важный фактор в отложении известковых солей. Уже in vitro щелочи способствуют осаждению солей извести. Из коллоидно-химических исследований известно, что связывание кальция растворимым и нерастворимым белком усиливается с повышением щелочности.
Другие теории объясняют патогенез обызвествлений наличием различных электрических зарядов в нормальной и измененной ткани. Установлено, что некротическая и некробиотическая ткань электроотрицательны в отношении нормальной ткани, вследствие чего отложение солей извести может происходить в результате комбинации положительно заряженных ионов кальция в крови с отрицательно заряженными фосфорными ионами в некротической ткани.
Наконец, согласно еще одной группе теорий, в процессах обызвествления важную роль играют ферменты и физико-химические особенности некоторых тканей. Так, Робизон установил наличие активных энзимов - фосфатаз в тканях, подвергающихся обызвествлению и окостенению: в растущих костях, хрящах. Эти энзимы, гидролизуя фосфорные эстеры, находящиеся в крови и тканевых жидкостях, способствуют этим процессам обызвествления. Появляющаяся повышенная концентрация фосфорных ионов вызывает осаждение карбонатных молекул. Активность этих энзимов зависит от концентрации Н-ионов в жидкостях тканей.
Известно, что фермент фосфатаза играет большую роль как катализатор в отложении солей кальция в зонах роста костей у молодых животных. Установлено также, что многие ткани обладают физико-химическим сродством к восприятию известковых солей. В частности, выявлена избирательная ионная адсорбция солей кальция, например, тканями - хрящевой, мышечной, тканью почки. Определяется потеря кальция в растворе хлористого кальция при помещении в него указанных тканей (Пфандлер).
Таким образом, как видно из приведенных теорий, в основе обызвествлений дистрофического характера лежат биохимические процессы, возникающие при качественных изменениях тканей. Дистрофические обызвествления рассматриваются как процесс местный, не зависимый от общих изменений в организме: он происходит при нормальном известковом обмене, нормальном содержании кальция в крови.
Общими условиями обызвествлений тканей может быть избыточное содержание солей извести в крови при ограниченном их выделении из организма. Так, при болезнях почек, проявляющихся в затруднении выделения извести, создаются условия к отложению солей извести в тканях. Это происходит главным образом при метастатических обызвествлениях и в тканях с ослабленной жизнедеятельностью. При остеомаляции в крови возникает большое количество извести, но обызвествлений тканей не наблюдается, так как известь выводится из организма почками. Гиперкальциемия, как показывают клинические наблюдения и экспериментальные исследования, никогда не приводит к обызвествлениям, если нет соответствующих качественных изменений тканей.
На основании многочисленных экспериментальных исследований установлено, что гиперкалькария - усиленная доставка с пищей солей извести, проводимая на животных длительно, в течение месяцев,- никогда не ведет к обызвествлению тканей (Лепер, Бовери, Этьен, Магендантц, Фритч). Билида, Владимирова и др. показали, что содержание солей кальция в крови при введении их через рот или парентерально даже в больших количествах повышается лишь на короткое время, вскоре это содержание выравнивается до нормального уровня.
При некоторых физиологических условиях (у птиц во время кладки яиц) соли извести в больших количествах циркулируют в крови, не вызывая обызвествлений тканей. Так, например, у кур в период кладки яиц наблюдается большой транзит солей извести с ежедневным расходом до 3 г углекислого кальция (последнего в одной только скорлупе яйца содержится около 1,5 г) без какой-либо наклонности к отложению известковых солей в тканях (Лоев). Следовательно, одна гиперкальциемия, вызванная искусственно или некоторыми физиологическими условиями, не приводит к обызвествлениям тканей. Для возникновения обызвествлений необходимы еще какие-то биологические изменения.
Однако диетические, гипервитаминозные и гиповитаминозные, гормональные влияния в сочетании с гиперкальциемией, как показали многочисленные исследования и клинические наблюдения, содействуют отложению известковых солей в определенных органах. Так, Рабль вызывал отложение солей извести в почках мышей при кормлении их кислой или щелочной, или попеременно той и другой пищей. Мендель и ван Лирсум наблюдали обызвествление почечных канальцев при кормлении крыс пищей, лишенной витамина А. Челинг получал обызвествления ткани легких и кровеносных сосудов у крыс при гиперкальциемии, вызванной паратиреоидэктомией.
Патогенез метастатических обызвествлений, наблюдающихся при резорбтивных костных процессах, гиперпаратиреоидизме, гипервитаминозе D, определенной диете, весьма сложен и мало изучен. В основе метастатических обызвествлений, как известно, лежит гиперкальциемия, соответствующие биологические, химические состояния тканей в смысле изменений рН, наличия фосфатаз и др. и ограниченное выделение солей кальция из организма вследствие почечной недостаточности.
Метастатические обызвествления обычно локализуются в легких, желудке, почках, сосудах. Уже сама функциональная сущность этих органов предрасполагает при известных условиях к осаждению в них известковых солей. Так, в легких условия для осаждения солей извести создаются химизмом процессов дыхания: быстрым изменением содержания углекислоты в венозной и артериальной крови. Углекислота, по данным Гофмейстера, способствует растворению известковых солей, повышению концентрации их в венозной крови. Слизистая оболочка желудка также является частым местом локализации метастатического обызвествления. В процессе кислой секреции подавляется щелочность тканей и тем создаются условия для выпадения нерастворимого комплекса известковых фосфатов. В почечных канальцах имеет место подобный процесс, где кислота мочи реагирует со щелочными соединениями.
Кроме того, почки богаты ферментом фосфатазой. И в сосудах вследствие высокого содержания фосфатазы создаются условия, способствующие обызвествлению метастатического типа.
Наблюдаются, однако, и другие локализации метастатических обызвествлений. Так, при продолжительном употреблении молока и щелочей и наличии почечной недостаточности возникает синдром чрезмерного потребления молока - milk drinker syndrome (Бурнетт, Дворецкий, Поппель, Цейтель и др.), проявляющийся экстензивными отложениями извести в подкожной клетчатке.
Минеральный состав пищи при усвоении подвергается весьма сложным физико-химическим изменениям. Химический состав известковых отложений в организме всегда постоянен и одинаков. По данным Уэлса, известковые отложения состоят из 86% фосфата кальция, 13% карбоната кальция, 1% фосфорной магнезии, следов сульфата и холестероля. Этот состав однотипен с химическим составом известковых структур нашего тела: он такой же, как и в скелете. Многие исследователи (Уэлс, Бензон, Митчел, Танака) производили опыты с введением в организм животных солей кальция разными путями (внутримышечно, внутрибрюшинно) и в различных видах: в форме известковых мыл, молочнокислого кальция, известковых солей, в агаре, растительных оболочках. В результате состав введенных известковых соединений становился типичным для известковых структур организма: 85 - 90% фосфорнокислого кальция (Са3РО4) и 10 - 15% углекислого кальция (СаСО3).
Организм быстро видоизменяет разные известковые соединения в определенный химический комплекс. Авторы по-разному объясняют постоянство химического состава известковых отложений в организме. Так, Уэлс и Танака видят причину этого в меньшей растворимости фосфатов, чем карбонатов, в большем средстве фосфорной кислоты к кальцию. Гофмейстер считает, что состав известковых отложений зависит от постоянства содержания фосфора и карбоната в плазме крови и лимфе.
