Cấu tạo hóa học
Các xương chủ yếu cấu tạo bởi một khuôn hoặc khung protein trong đó lắng đọng những muối vô cơ phospho calci.
PROTEIN: cấu tạo nên những tế bào xương và chất gian bào hoặc chất nền của mô xương, chất nền này giữ nguyên dạng khi xương được calci hoá (vôi hoá). Chất nền của mô xương được cấu tạo bởi hai nhóm acid amin khác nhau: nhóm của những sợi tạo keo hoặc sợi collagen (gồm glycin, prolin, hydroxyprolin, tyrosin, methionin) và nhóm thuộc chất nằm trong những khoảng giữa các sợi tạo keo (chất gian sợi, bao gồm: cystin, tryptophan). Muối phospho calci lắng đọng trên chính cấu trúc protein có định hướng này để tạo thành xương cứng.
MUỐI PHOSPHO CALCI: lắng đọng trong chất nền của mô xương chủ yếu dưới dạng các tinh thể hydroxyapatit (hợp chất của phosphat tricalci và hydrat calci.), nằm song song với những sợi tạo keo (sợi collagen), và một phần nhỏ dưới dạng không kết tinh. Cấu tạo hoá học của thành phần vô cơ của xương phức tạp và là một loại muối kém hoà tan. Calci và phần nào phospho được giải phóng ra khỏi hoặc cố định vào mô xương khi mô này tiếp xúc với dịch kẽ (dịch ngoài tế bào). Khả năng hoà tan của phần vô cơ của mô xương còn thay đổi tuỳ theo sự thay đổi của pH (độ kiềm-toan).
Chuyển hoá của mô xương bình thường
Ở người lớn bình thường, có khoảng 10% khối lượng của xương thường xuyên được đổi mới:
TIÊU XUƠNG (HUỶ XUƠNG) VÀ HUY ĐỘNG MUỐI KHOÁNG: những dịch hữu cơ tiếp xúc trực tiếp với mô xương có nồng độ các ion calci và phospho (thường xuyên được điều chỉnh bởi tác động của hormon tuyến cận giáp trạng) gần ở mức bão hoà, sao cho một phần của các ion này đã cố định trong mô xương lại bị hoà tan vào trong các dịch đó. Còn những protein cấu tạo nên chất nền của mô xương, thì cũng được phân huỷ dưới tác động của các enzym thuỷ phân protein do các huỷ cốt bào chế tiết ra.
- Hydroxyprolin là một acid amin cấu trúc nên chất nền protein của mô xương, acid amin này được bài tiết theo nước tiểu, và hàm lượng của acid amin này trong nước tiểu có thể phản ánh gần đúng quá trình phân huỷ khung protein của xương, cũng tức là phản ảnh hoạt động của các huỷ cốt bào. Định lượng hydroxyprolin trong nước tiểu 24 giờ là một dấu hiệu tốt nhất để đánh giá mức độ tiêu xương.
- Osteocalcin(GLA-protein xương) được tổng hợp bởi những tạo cốt bào. Hàm lượng của chất này trong huyết thanh tăng lên trong những bệnh mà quá trình tạo khuôn xương hoạt động mạnh (ví dụ trong bệnh Paget, ưu năng tuyến cận giáp trạng, loạn dưỡng mô xương do thận), cũng như trong các trường hợp có di căn ung thư vào xương. Osteocalcin giảm trong bệnh loãng xương do sử dụng corticoid. Hàm lượng osteocalacin trong huyết thanh bình thường ở nam giới là 4-12 ng/ml hoặc 4-12pg/l, và là 3-9 ng/ml hoặc 3-9 pg/1 ở nữ giới.
TẠO MÔ XUƠNG VÀ LẮNG ĐỌNG MUỐI KHOÁNG: sự tạo xương, tức là đưa thêm chất nền protein vào một xương đã hình thành và lắng đọng những muối khoáng vào khung chất nền đó là công việc của những tạo cốt bào, mà hoạt động của chúng được kích thích bởi những lực cơ học tác động tại chỗ lên mô xương. Chính vì vậy mà các xương nếu không làm việc (không chịu tải trọng nào) thì sẽ bị hư hỏng đi (gọi là loãng xương bất động). Quá trình tạo xương bình thường chỉ có thể xảy ra nếu trong cơ thể có sẵn các chất cần thiết cho việc tạo nên chất nền protein và calci hoá mô xương, và nếu một số tuyến nội tiết hoạt động bình thường.
- Phosphatase kiềm của mô xương là một enzym nằm trong màng của những tạo cốt bào, enzym này được giải phóng vào trong dòng máu tuần hoàn khi quá trình tạo xương hoạt động, và vì vậy hàm lượng của enzym này trong huyết tương phản ảnh hoạt động của các tạo cốt bào. Tuy nhiên, những phương pháp hiện nay chỉ định lượng được phosphatase kiềm toàn phần mà không phân biệt được các đồng enzym của mô xương với phosphatase kiềm của gan. Vì vậy, hàm lượng phosphatase kiềm toàn phần trong huyết thanh chỉ có thể phản ánh được hoạt động của các tạo cốt bào, khi hàm lượng enzym gamma- glutamyltransferase ở mức bình thường, tức là lúc đó gan không hề có bệnh (chức năng gan bình thường). Định lượng phosphatase kiềm trong huyết thanh đồng thời với định lượng gamma-glutamyltrasferase là dấu hiệu tốt nhất để đánh giá hoạt động tạo xương.
CÂN BẰNG GIỮA TẠO XƯƠNG VÀ TIÊU XƯƠNG (HUỶ XƯƠNG): mô xương bình thường luôn giữ được sự cân bằng động, và ở người lớn thì hai quá trình tạo xương và huỷ xương bù trừ cho nhau một cách hoàn hảo. Nói riêng, lượng ion calci và phospho luôn luôn được huy động vào máu bởi quá trình tiêu xương và cùng một lượng như thế lại lắng đọng ở mô xương bởi quá trình tạo xương. Có những yếu tổ’ sau đây tham gia vào sự duy trì sự cân bằng nói trên:
- Hormon cận giáp trạng:nếu hormon này thừa, thì sẽ làm tăng bài tiết phosphat qua nước tiểu và từ đó làm giảm phospho huyết. Vì tỷ lệ giữa calci huyết và phospho huyết luôn luôn hằng định, nên giảm phospho huyết sẽ tăng huy động calci từ mô xương vào máu và do đó làm tăng calci huyết.
- Vitamin D: có tác dụng trong sự hấp thụ calci ở ống tiêu hoá và tăng đào thải phosphat theo nước tiểu, do đó dẫn tới giảm phospho huyết, tăng huy động calci từ mô xương vào máu làm tăng calci huyết.
- Hormon tăng trưởng:là một hormon của thuỳ trước tuyến yên, kiểm soát sự tăng trưởng của các xương cả theo bề ngang lẫn chiều dài. Hormon này quá thừa sẽ gây ra chứng to các cực hoặc chứng khổng lồ tuyến yên.
- Hormon tuyến giáp:trong trường hợp nhược năng tuyến giáp, người ta thấy các xương chậm tăng trưởng và giảm toàn phần sự chuyển hoá của mô xương (xem: chứng phù niêm). Ngược lại, trong trường hợp ưu năng tuyến giáp, thì chuyển hoá của mô xương bị kích thích, và do đó cơ thế có nhu cầu lớn hơn về các chất cần thiết cho quá trình tạo xương. Nếu cơ thể bị thiếu protein thì có thể đưa tối loãng xương.
- Các hormon sinh dục:có tác dụng làm ngừng sự phát triển của sụn liền hợp(còn gọi là sụn nối,là đĩa sụn nằm ở giữa thân xương và đầu xương dài, sụn liên hợp còn phát triển thì xương còn tăng chiều dài). Trong trường hợp nhược năng tuyến sinh dục trước tuổi dậy thì, người ta sẽ thấy cơ thể lớn quá mức. Những hormon sinh dục nam, nhất là testosteron, kích thích sự tạo chất nền của mô xương và làm cho calci và nhất là phospho dễ lắng đọng trong chất nền này. Estrogen cũng có tác dụng kích thích hoạt động của các tạo cốt bào và kích thích tạo mô xương.
- Hormon tuyến vỏ thượng thận:khi thừa các hormon này thì quá trình dị hoá protein bị kích thích, do đó ức chế tạo mô xương.
- Calcitonin:là hormon do những tế bào “C” của tuyến giáp trạng chế tiết ra, có tác dụng ức chế tiêu xương và có tác dụng đối lập với tác dụng của hormon cận giáp trạng. Người ta chưa biết rõ vai trò của hormon này ở người bình thường.
CHUYỂN HOÁ CỦA CALCI VÀ PHOSPHO: hai tác nhân chính điều hoà chuyển hoá của calci và phospho là hormon giáp trạng và vitamin D, tác động của hai tác nhân điều hoà này xảy ra ở ruột (nơi hấp thu), ở thận (nơi bài tiết), và ở trong mô xương (nơi dự trữ).
Các xét nghiệm cận lâm sàng trong một số bệnh của xương
| Tên bệnh | Calci
huyết |
Phospho
huyết |
Phosphat ase kiềm | Calcỉ
niệu |
Phosphat
niệu |
Hormon
tuyến cận giáp (*) |
| Loãng xương | ||||||
| -sau mãn kinh | BT | BT | BT hoặc T | BT hoăc T | BT | BT |
| -lão suy | BT hoặc G | BT hoặc G | BT | BT hoặc G | BT | BT |
| Nhuyễn xương hoặc còi xương | ||||||
| -thiếu Vitamin D | BT hoặc G | G | T | G | G | T |
| -giảm phospho huyết | G | G | T | BT hoặc G | T | BT |
| Tăng năng cận giáp trạng | ||||||
| -nguyên phát | T | G | T | T | T | T |
| -thứ phát | BT hoặc G | thay đổi | BT hoặc T | thay đổi | G | T |
| Giảm năng cận giáp trạng | G | T | BT hoặc G | G | G | G |
| Giả nhược năng cận giáp trạng | G | T | BT hoặc T | G | G | thay đổi |
| Tăng Vitamin D | T | thay đổi | BT hoặc G | T | T | G |
| Hội chứng Fanconi | BT hoăc G | G | BT hoăc T | T | T | thay đổi |
| Di căn ung thư vào | T | thay đổi | BT hoặc T | thay đổi | T | thay đổi |
| xưũny
Đa u tuỷ xương |
BT hoäc T | BT | BT hoặc T | BT | BT hoặc T | thay đổi |
| Bệnh sarcoid | BT hoặc T | BT hoậc | BT hoăc T | T | BT | thay đổi |
| Loãng xương | BT | G
BT |
BT | BT hoặc T | BT | BT |
| Bệnh Paget | BT | BT hoặc T | T | BT hoặc T | T | BT |
| Bệnh mô bào X | BT | BT | BT hoặc T | BT hoặc T | BT | BT |
(*) Hàm lượng hormon tuyến cận giáp trạng trong huyết tương. BT: bình thường. T: tăng. G: giảm.
Dịch ngoài tế bào (dịch kẽ ở các mô) tiếp xúc với một diện tích rất rộng của những tinh thể chất khoáng của mô xương. Độ pH ở bề mặt của các xương vào khoảng 6,8 và tương ứng với tỷ lệ calci/phospho gần giống với tỷ lệ này ở dịch ngoài tế bào. Do đó có sự cân bằng giữa các muối phospho-calci của xương và các muối này trong huyết tương, khiến cho mỗi biến động của calci huyết đều kéo theo hoặc sự huy động calci từ xương vào máu, hoặc sự lắng đọng calci từ máu vào mô xương. Nhờ những cơ chế hoá sinh phức tạp mà những biến động của calci huyết (và kèm theo là phospho huyết) sẽ được bù lại (điều chỉnh) bởi sự hấp thu các khoáng chất này ở ruột, bài tiết ở thận, và lắng đọng hoặc huy động ở mô xương. Khi những cơ chế kể trên vượt quá giới hạn, thì những rối loạn hoá sinh sẽ kèm theo với những biến đổi ở mô xương.
