Fluctuations in calcium in skeleton integrity disorders

Full Text

В настоящее время нужно считать вполне установленным важное физиологическое значение кальция для животного организма. Loew показал, что при отсутствии кальция живая клетка перестает функционировать. Физиологические функции ядра клетки стоят в тесной связи с содержанием в нем кальция. Животное, получающее пищу, лишенную солей кальция, погибает скорее, чем при полном голодании. При недостатке в пище кальция происходит декальцинация клеток мышечной и костной ткани. Это особенно заметно на костях, в структуре которых кальций занимает виднейшее место. Процесс декальцинации клеток может протекать лишь, до известного предела, после чего наступает ряд весьма серьезных нарушений физиологических функций и патологических изменений ткани.

Кальции играет существенную роль также в работе вегетативной нервной системы и оказывает влияние на деятельность мозговой ткани. Интересно в этом отношении указание Jauregg’a, отметившего нарушение кальциевого обмена при психических заболеваниях в связи с повышенной ломкостью костей при этих заболеваниях.

Кальций в организм вводится с пищей и водой. Выводится из организма главным образом через кишечник и в гораздо меньшей степени — с мочей. Потребность человеческого организма в кальции зависит от индивидуальности и, в среднем, составляет около одного грамма в сутки. Концентрация поступившего в кровь кальция довольно постоянна. Нормально в плазме крови содержится до 9,5—10,5 миллиграмм-процентов кальция. При нормальном состоянии организма кровь обладает способностью освобождаться от избыточной извести. Нормально невозможно доказать увеличение концентрации кальция в крови даже при повышенном усвоении кальция из кишечника. Регулятором концентрации кальция в крови является костная ткань. Тем самым она поддерживает известковое равновесие в организме. Избыточный кальций отлагается в костях. При недостаточном поступлении извести в организм, часть кальция костей переходит в кровь. Механизм этого процесса недостаточно освещен в литературе. Особенно мало данных относительно динамики кальция в организме при хирургических заболеваниях. Из работ, напечатанных за последнее время, обращает на себя внимание исследование Добычи на (из хирургического отделения больницы имени Мечникова). Автор приводит краткую историю вопроса об известковом обмене и останавливается на методике исследования. В названной клинике было произведено наблюдение над содержанием кальция в крови у 169 человек, кальция в моче —у 185 чел. и полный известковый обмен—у 22 человек. Наблюдения велись над хирургическими и эндокринологическими больными.

Несмотря на то, что автором проделана большая работа над изучением содержания кальция.в крови, материал в результате исследования все же недостаточен^ чтобы дать ясную картину для отдельных клинических форм заболеваний, так как, наблюдения относятся к весьма разнообразным страданиям (15 различных видов). Так, исследование кальция в крови у больных с переломами было проведено всего лишь в 3 случаях, с туберкулезом костей—в 20 случаях, с различными злокачественными новообразованиями—в 7 случаях. Большое число заболеваний—45 случаев — относится к воспалительным не костным заболеваниям, остальные—к эндокринным заболеваниям. Приводим некоторые из выводов работы Добычина, наиболее для нас интересные:

1. Всякого рода травмы и воспалительные процессы способствуют выведению извести мочей.
2. При значительных отделениях гноя из свищей и ран, напр., при открытом туберкулезе и остеомиэлите, теряется кальций, и соответствующим образом уменьшается потеря кальция мочей.

Другая работа по этому вопросу проведена Айзманом (из госпит. хирург, клиники Ленинградского медицинского института) и касается изменения содержания кальция и калия в сыворотке крови больных и животных после переломов. Д-ру Айзману удалось констатировать увеличение кальция в сыворотке крови в процессе образования костной ткани (мозоли) в 17 клинических случаях из 37-ми и в 4-х из 5-ти экспериментальных. Небольшое число исследований заставляет автора очень осторожно подходить к выводам, но, во всяком случае, можно отметить тенденцию кальция к увеличению в сыворотке крови при процессах образования костной мозоли. Автор не находит достаточных объяснений этого факта.

Ограниченность наблюдений по указанному вопросу и вместе с тем бесспорно важное значение изучения динамики кальция в крови хирургических больных, в частности, намечающаяся возможность использовать колебания содержания кальция в крови в качестве диагностического признака образования костной мозоли, побудили нас также предпринять изучение содержания кальция в сыворотке крови после переломов и после ортопедических операций на костях. Наблюдения ведутся с февраля 1934 г. Всего было обследовано нами 55 больных: 28 после ортопедических операций и 27 больных после переломов.

Методика исследования. У больных первой группы (после операций на костях) кровь бралась за 1—2—3 дня до операции и затем в разные сроки после операции. У больных второй группы (после переломов) кровь бралась в первые дни поступления больных в клинику, затем повторно в разные сроки.

Кровь бралась натощак из локтевой вены шприцем. После получения сыворотки кальций осаждался насыщенным раствором щавелевокислого аммония по способу d е - Wаrd’a. В основном, этот метод сводится к следующему.

Кальций в сыворотке крови находится в виде солей фосфорной кислоты. Фосфорная кислота (Н₃РО₄) может образовать три соли: СаН₄(РО₄)₂, Са₂Н₂ (РО₄)₂— кислые соли и Са₃(РО₄)₂—среднюю соль. В последней все атомы водорода заменены кальцием. Эта соль нерастворима; она находится в сыворотке не в виде истинного раствора, а в виде коллоидальной тонкой взвеси. Определяются только растворимые соли кальция. Определение основано на том, что сперва весь растворенный кальций осаждают в виде оксалата кальция (который нерастворим в водной среде), для чего прибавляют к сыворотке насыщенного раствора щавелево-кислого аммония. Происходит следующая реакция: СаАс 4- (NH₄)₂ С₂О₄ = СаС₂О₄ -4- (NH₄)₂ Ас. Происходит, как видно из уравнения, обменная реакция, т. е. кальций обменивается местами с двумя группами аммония, в результате чего образуется нерастворимый щавелево-кислый кальций, который выпадает в осадок. Последний при помощи центрофугирования отделяют от жидкости, промывают 2—3 раза 2—3 см³, воды и снова центрофугируют 2—3 раза по 20—25 минут. Дальше следует операция растворения осадка в кислоте, азотной или серной. При этом протекает следующая реакция: 5 СаС₂О₄ 4- 10 HNO₃ = 5 Са (NO₃) + 5 Н₂С₂О₄. При действии азотной кислоты, вместо щавелево-кислого кальция, образуется азотно-кислый кальций и одновременно 5 молекул щавелевой кислоты.

Следующей задачей является определение образовавшейся щавелевой кислоты, так как на этом основании мы можем узнать, сколько было в осадке щавелевокислого кальция и высчитать, сколько в нем содержалось кальция.

Определение щавелевой кислоты производится окислением ее перманганатом калия (KMnOJ. Он, в присутствии HNO₃, разлагается с выделением кислорода по реакции: 2 КМпО₄ 4- 6 HNO₃ — 2 KNO₃ 4- 2 Mn (NO)₂ 4- 3 H₂O + 5 О. Выделившийся при этой реакции кислород окисляет щавелевую кислоту до Н₂О и СО₂, а именно: 5 Н₂С₂О₄ 4-50 = 5 Н₂0 4- С0₂. Окисление щавелевой кислоты более полно можно изобразить в таком Виде: 5 Н₂С₂О₄ 4- 2 КМпО₄ 4- б HNO₃ = 2 KNO₃ 4- 4-2 Mn (NO₃)₂4“8 Н₂0 4-Ю С0₂. Из этого^- уравнения видно, что 2 молекулы КМпО₄ окисляют 5 молекул щавелевой кислоты, т. е. каждые 316 гр. КМпО₄ (молекулярный вес КМпО₄—158; две грамм-молекулы 2.158 — 316) окисляют 5 гр.-молекул щавелевой кислоты, а 5 гр.-молекул щавелевой кислоты связывают в щавелево кислом кальции (первоначальный наш осадок) 5 грамм - молекул кальция. Одна молекула Н₂С₂О₄ связывает один грамм-атом кальция. Так как соль имеет формулу СаС₂О₄~ следовательно 5 грамм - молекул щавелевой кислоты связывают 5 гр.-атомов кальция, или, другими словами, каждые 316 гр. КМпО₄ соответствуют 5 гр. - атомам кальция, т. е. 40.5 = 200 гр. (ат. вес Са = 40). Зная это соотношение, т. е., что 316 гр. КМпО₄ отвечают 200 гр. кальция, мы можем по расходу на титрование КМпО₄ узнать содержание Са. В каждом 1 см³. 0,01 N раствора КМпО₄ содержится 0,000316 гр. Отсюда мы можем составить пропорцию: 316 гр. КМпО₄—200 гр. кальция, а 0,000316— х. Отсюда х= 0,0002 гр. кальция или, другими словами, 1 см³ 0,01 N раствора КМпО₄ (0,000316 гр. КМпО₄) отвечает 0,2 кальция. Для того, чтобы узнать, сколько мг Са во взятом 1 см^е сыворотки, нам нужно число куб. сайт истраченного на титрование перманганата (число практически бывает меньше единицы и выражается дробью) помножить на 0,2, а для того, чтобы высчитать, сколько кальция в 100 см³ сыворотки, полученное число помножить на 100.

Всех наблюдаемых нами больных мы делим на две группы. К первой группе относятся случаи с ортопедическими операциями на костях, ко второй — переломы. В случаях ортопедических операции (28 наблюдений) можно констатировать у больных до операции, а также в первые 2—3 дня после нее, понижение кальция против нормы (от 8,4 мг % до 9 мг %). Начиная с 4-го дня после операции начинается неуклонное повышение, достигающее к девятому дню 10,0 мг % — 10,8 мг °/о с тем, чтобы через 1—2 дня стойко остановиться в пределах нормы (около 10,0—10,2 мг °/о).

В случаях с переломами (27 наблюдений) впервые 2—3 дня после перелома также констатируется понижение кальция в сыворотке крови. Затем кривая постепенно повышается и достигает на пятый день пределов нормы, продолжая затем на ней стойко удерживаться.

Таким образом, у обеих групп наших больных мы получаем идентичные колебания кальция в сыворотке крови. Этого, впрочем, можно было ожидать заранее, принимая во внимание характер операций у наших больных (секвестротомии, остеотомии и резекции), после которых физиологические пертурбации в организме должны быть сходны с таковыми же после переломов. Но почему нарушение анатомической целости скелета вызывает такое именно поведение кальция в организме?

Ответ на этот вопрос кроется в общем анализе биологических изменений при повреждениях костей. Мы имеем в виду явления воспалительной гиперемии и резорбции, характеризующие начальную стадию процесса в отломках, связанную с вымыванием кальция из кости; и затем постепенный возврат крово- и лимфотока поврежденной области к норме, т. е. процесс, в котором рекальцинация кости является началом формирования вторичной костной мозоли.

Наш материал (предварительные данные) не дает нам пока права на углубленные выводы. Продолжая работу в том же направлении, мы полагаем, что накопление аналогичных наблюдений позволит в будущем подметить такие детали колебаний кальция крови в различные сроки после повреждений скелета, которые смогут быть использованы с диагностической и прогностической целью.

About the authors

N. V. Zavyalova

Orthopaedics and Traumatology Clinic of the Lenin State Institute for Advanced Training of Doctors

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

A. A. Porfirieva

Orthopaedics and Traumatology Clinic of the Lenin State Institute for Advanced Training of Doctors

Email: info@eco-vector.com
Russian Federation

References

Supplementary files