Костные ткани

Образуют скелет и являются важнейшим депо минеральных веществ.

Вопрос 4. Цитофизиология остеобластов и остеоцитов.

Клетки костной ткани- остеобласты, остеоциты и остеокласты.

Остеобласты секретируют органическую часть межклеточного веществ (остеоид) и участвуют в его обызествлении. Они расположены на костной поверхности. Различают активные и неактивные остеобласты. Активные остеобласты - кубические базофильные клетки с развитым синтетическим аппаратом. Остеоид, который они секретируют состоит на 90% из коллагена 1 типа, а также других белков и гликопротеинов, которые участвуют в минерализацию остеоида. Минерализация происходит двумя механизмами: отложением кристаллов гидроксиапатита вдоль коллагеновых волокон. Это происходит за счет того, что неколагеновые белки связывают кальций. И посредством секреции матричных пузырьков, которые содержат фосфат кальция и способствуют отложению кристаллов гидроксиапатита. В результате этих процессов органический остеоид превращается в зрелый костный матрикс. При этом 95% солей кальция включается в состав коллагеновых волокон. Кальций может замещаться другими элементами, в частности радиактивными изотопами, которые могут попадать в организм из внешней среды и приводить к внутреннему облучению, в первую очередь, костного мозга.

Активные остеобласты занимают лишь 2-8% поверхности. Остальное покрыто неактивными остеобластами. Это плоские клетки с редуцированными органеллами. Остеобласты служат источниками образования как доброкачественных, так и злокачественных опухолей.

В результате своей синтетической активности и процессов минерализации остеобласты остеобласты оказываются замурованы в твердом межклеточном веществе. Они уменьшаются в размерах, уплощаются, перестают делиться, синтетическая активность падает и они превращаются в остеоциты. Остеоциты – основные клетки зрелой костной ткани. Они лежат в узких полостях – лакунах и имеют многочисленные отростки, которые тянутся по костным канальцам и соединяют клетки друг с другом. Их функция – поддержание нормального состояния костного матрикса. Воспринимая изменения в механическом напряжении, они запускают процессы перестройки костной ткани.

Вопрос 5. Остеокласты.

Остеокласты – многоядерные гигантские клетки, разрушающие костный матрикс. Это макрофаги костной ткани, образующиеся при слиянии моноцитов. Они имеют оксифильную пенистую цитоплазму с многочисленными лизосомами. Это резко полярные клетки. Одна их сторона прилежит к кости и образует гофрированный край, который состоит из постоянно изменяющихся выростов цитоплазмы. Краевые области образуют гладкие светлые зоны, плотно прилипающие к кости. Процесс разрушения совершенно отличен от классического фагоцитза. Благодаря адгезивным белкам и пересторойке цитоскелета светлые зоны плотно прикрепляются к кости и герметизируют область резорбции. Межклеточное пространство в области гофрированного края закисляется. Это происходит за счет экзоцитоза кислого содержимого вакуолей и благодаря протонным насосам, которые накачивают сюда Н⁺. Кислая среда разрушает минеральный компонент матрикса. После этого наружу выделяются лизосомальные ферменты, растворяя органическую часть кости. Затем светлые зоны «отлипают», а продукты резорбции либо просто вытекают из лакуны, либо выводятся остеокластами по механизму трансцитоза.

Вопрос 6.

Благодаря деятельности остеокластов и остеобластов у человека в течение всей жизни происходит физиологическая регенерация костной ткани. За 10-20 лет у нас обновляется примерно половина скелета. Согласно теории сопряжения функций остеокластов и остеобластов процессы разрушения и образования кости взаимно скоординированы. Это обеспечено прямым воздействием остеокластов и остеобластов друг на друга, а также опосредованно через гормоны и ростовые факторы.

Перестройка кости начинается с активации покоящихся остеобластов. Они меняют форму, смещаются и оголяют участок костной поверхности, а также привлекают сюда моноциты, которые сливаются и формируют остеокласты. Далее около 6 недель длится фаза резорбции, и затем сюда мигрируют остеобласты и заполняют резорбционную лакуну новой костной тканью.

Постоянная перестройка кости обеспечивает:

1. постоянное обновление и адаптацию к изменениям в механических нагрузках.

2. поддержание гомеостаза минеральных веществ за счет депонирования и извлечения кальция и другой неорганики.

С возрастом процессы резорбции начинают преобладать, что может привести к остеопорозу – избыточной потери костной ткани. После 70 лет им поражается до 80% людей, особенно женщин. Кости становятся ломкими и легко деформируются.

Вопрос 7

Классификация костных тканей основана на различиях в строении межклеточного вещества. Выделяют грубоволокнистую и пластинчатую костные ткани. В грубоволокнистой ткани нет упорядоченности в расположении коллагеновых волокон и лакун с клетками. Она характерна для плода, а затем замещается пластинчатой, сохраняясь лишь в швах черепа. Также она образуется в местах костных переломов.

Пластинчатая костная ткань основная ткань скелета. Она состоит из костных пластинок толщиной 3-10 мкм. В каждой коллагеновые волокна лежат параллельно. Но в соседних пластинках они расположены под разными углами. Между пластинками находятся лакуны с остеоцитами. Костные канальцы с отростками этих клеток пронизывают пластинки под прямым углом.

Вопрос 8

Кость как орган содержит губчатое и компактное вещество. Оба состоят из пластинчатой ткани. Губчатое вещество – это трехмерная сеть трабекул, между которыми пространство, заполненное красным костным мозгом. Трабекулы обычно тонкие и не имеют кровеносных сосудов. Питание клеток происходит диффузно через костные канальцы. Губчатое вещество перестраивается динамичнее компактного, и здесь чаще возникают патологические изменения.

Компактное вещество очень прочное благодаря особой архитектонике. Оно состоит из остеонов(они рассматриваются как морфо-функциональная единица), вставочных пластинок и общих пластинок.

В состав остеона входит 3-20 костных пластинок, свернутых в цилиндры и вставленных друг в друга. В центре расположен канал с рвст, в которой находятся кровеносные сосуды, нервные волокна, неактивные остеобласты. Каналы остеонов сообщаются прободающими каналами. По костным канальцам питательные вещества диффундируют к остеоцитам, лежащим между пластинками. Наружной границей остеонов является тонкая спайная линия.

Внутренние общие пластинки лежат параллельно границе с костномозговой полостью. Изнутри это полость выстлана эндостом – тонким слоем остеогенных клеток и остеокластов. Наружные идут сверху под надкостницей.

Вставочные пластинки заполняют пространства между остеонами. Это остатки остеонов, разрушенных в ходе перестройки. В компактной кости образуются клеточные группы, получившие в англоязычной литературе название БМЕ. Группа остеокластов «прогрызает» резорбционный канал. Следом за ними располагаются остеобласты, которые начинают синтезировать костные пластинки, постепенно заполняя полость.

Единственным механизмом, путем которого происходит рост кости, является аппозиционный рост.

Снаружи кость покрыта надкостницей. Наружный слой надкостницы составлен неоформленной соединительной тканью. Внутренний слой состоит из рвст, в которой находятся покоящиеся остеобласты. Функции надкостницы: 1. трофическая 2. регенераторная 3. механическая и опорная (крепятся сухожилия и связки).

Вопрос 9

Остеогенез у эмбриона идет двумя путями:

1. непостредственно из мезенхимы (прямой остеогенез)

2. на месте хрящевой модели кости.

1. Дифференцировка мезенхимных клеток в остеогенные клетки с формированием остеогенного островка.

2. Выработка остеоида, который раздвигает клетки.

3. Обызвествление остеоида.

В результате этих процессов формируется грубоволокнистая губчатая кость из костных перекладин-трабекул. Внутри лакуны с остеоцитами. Снаружи остеобласты, обеспечивающие аппозиционный рост. В дальнейшем ткань сменяется на пластинчатую.

Непрямой остеогенез

1. Из мезенхимы образуется модель кости из гиалинового хряща.

2. Вокруг диафиза формируется перихондральная костная манжетка. Сначала она состоит из грубоволокнистой губчатой ткани. Затем перихондральная кость начинает утолщаться за счет своей накостницы и заменяется пластинчатой тканью.

3. Из-за нарушения трофики хрящ дистрофически изменяется, а его клетки погибают. Со стороны надкостницы сюда начинают врастать сосуды, а вместе с ними хондрокласты и остеобласты. Остеобласты начинают формировать участки костной ткани внутри разрушающегося хряща. Это называют эндохондральной костью. Позднее остеокласты разрушают энхондральную кость в центре диафиза. Так образуется костномозговая полость. Энхондральная кость остается только вдоль линии окостенения, которая вытесняет хрящ, надвигаясь в сторону хряща. Дегенерирующие хрящевые клетки в этих участках образуют вертикальные колонки, в которых можно различить 4 зоны: 1. неизмененный хрящ, 2. зона хрящевых колонок, 3. зона пузырчатого хряща, 4. обызвествленный хрящ.

4. В эпифизах сходным образом образуется энхондральное окостенение.