Структура костной ткани и кровообращение; Центр по лечению асептического некроза

Зрелые клетки костной ткани

Костные ткани — полидифферонные ткани и состоят из клеток различной гистогенетической детерминации (остеобластов, остеоцитов и остеокластов) и очень плотного межклеточного вещества, содержащего большое количество минеральных солей. Костные ткани выполняют опорную функцию. Они входят в качестве главного структурного компонента в состав скелета. Благодаря высокому содержанию минеральных солей (до 65-70% сухой массы) костные ткани активно участвуют в регуляции минерального обмена. Между костными и кроветворными тканями складываются особые взаимодействия, обеспечивающие благоприятное микроокружение для пролиферации и дифференцировки клеток крови.

По степени упорядоченности расположения коллагеновых волокон, которые в костной ткани называются оссеиновыми, различают ретикулофиброзную (грубоволокнистую) и пластинчатую костные ткани. Кроме того, существует дентиноидная костная ткань (дентин зуба), а также цемент зуба.

Гистогенез костных тканей (остеогистогенез). Источником развития костных тканей скелета человека служит мезенхима склеротома. Костные ткани черепа развиваются из эктомезенхимы. Различают два способа развития костных тканей: остеогистогенез, протекающий непосредственно в мезенхиме, и остеогистогенез, источником которого является также мезенхима, но протекает он на месте хряща. Отличия между этими гистогенезами не принципиальны.

Остеогистогенез начинается с появления в мезенхиме скелетоген-ных участков с более плотным расположением клеток, среди которых имеются стволовые клетки, дифференцирующиеся в митотически делящиеся преостеобласты. Последние начинают вырабатывать межклеточное вещество. Затем преостеобласты дифференцируются в остеобласты, которые постепенно теряют способность делиться митозом.

Остеобласты — это клетки, вырабатывающие межклеточное костное вещество. Форма их зависит от функционального состояния и бывает кубическая, цилиндрическая или отростчатая. Диаметр 15-20 мкм. Ядро имеет округлую или овальную форму. В цитоплазме хорошо развита гранулярная эндоплазматическая сеть, что находится в связи с интенсивной продукцией этими клетками белков. Хорошо развит и комплекс Гольджи, где происходит синтез гликозаминогликанов. В цитоплазме остеобластов определяется высокое содержание щелочной фосфатазы. Все это свидетельствует о высокой синтетической активности остеобластов и продукции органического матрикса — остеоида.

Механизм внутриклеточного транспорта и выведения белковых макромолекул в остеобластах принципиально сходен с тем, что имеет место в фибробластах и хондробластах. В общих чертах сходно протекают и первые фазы фибриллогенеза. Относительное количество оссеиновых (коллагеновых) фибрилл в межклеточном веществе костных тканей такое же, как и в хрящевых тканях, и составляет около 30% сухой массы. Оссеиновые фибриллы характеризуются высоким содержанием органического фосфата, что способствует процессам минерализации костной ткани. Основное аморфное вещество костной ткани — оссеомукоид — содержит хондроитинсульфаты, играющие роль активных накопителей и переносчиков ионов кальция, а также белки неколлагеновой природы (остеокальцин, остеопонтин, костные морфогенетические протеины, остеонектин и др.). Они обладают свойствами регуляторов минерализации, факторов роста, остеоиндуктивных веществ, митогенных факторов, регуляторов темпа образования коллагеновых фибрилл. Это также способствует минерализации костной ткани.

Непосредственно процесс минерализации костной ткани начинается после накопления остеобластами большого количества щелочной фосфатазы. Под действием этого фермента глицерофосфаты крови расщепляются на углеводы и фосфорную кислоту. Фосфорная кислота соединяется с ионами кальция, образуя фосфорнокислый кальций, который вместе с углекислым кальцием формирует кристаллы гидроксиапатита. Размер кристаллов: от 20-40 нм до 150 нм в длину и от 1,5 до 75 нм в толщину. Игольчатые и пластинчатые кристаллы апатита обнаруживаются как внутри оссеиновых фибрилл, повторяя их периодическую исчерченность, так и между оссеиновыми фибриллами.

Пропитанное минеральными солями межклеточное вещество костной ткани имеет вид костных перекладин. Остеобласты располагаются обычно на их поверхности. Некоторые остеобласты по мере роста и увеличения массы костной ткани оказываются замурованными в толще костных перекладин. Здесь остеобласты превращаются в зрелые высокодифференцированные клетки костной ткани — остеоциты. Последние имеют отростчатую форму, темное компактное ядро и слабобазофильную цитоплазму. Остеоциты представляют собой гетероморфную популяцию клеток. Одни из остеоцитов имеют развитые мембранные структуры в цитоплазме, другие — находятся на различных стадиях деструкции. Остеоциты располагаются в костных полостях, или лакунах. Тонкие отростки остеоцитов проходят в костных канальцах, пронизывающих межклеточное вещество. При помощи этих канальцев происходит обмен веществ между остеоцитами и кровью.

Остеоциты не делятся, но участвуют в процессах метаболизма, обновления межклеточных структур и поддержании ионного баланса организма на определенном уровне. Для ионного гомеостаза организма немаловажен факт, что общая поверхность соприкосновения тканевой жидкости с пропитанным минеральными солями межклеточным веществом костей у человека достигает 5000 м2. Функция остеоцитов, уже не способных вырабатывать межклеточное костное вещество, сводится к участию в обменно-транспортных процессах, регуляции минерального состава костной ткани.

Костная ткань

Развитие костей зависит от двух механизмов: внутримембранного костного формирования и эндохондрального формирования. Для восстановления костей используются те же механизмы, но они определяются факторами окружающей среды. Рост костей и его поддержание особенно зависят от сосудистой системы и от межклеточной связи через лакунарную каналикулярную систему [36].

Читайте также:  Комбинированный лекарственный препарат БЗМП Алоэ экстракт жидкий - «Жидкий алоэ — отличное противово

Состав костной ткани:

  • костные клетки, или остеоциты;
  • основное вещество;
  • коллагеновые волокна;
  • цементирующая субстанция;
  • разнообразные соли.

Ясно, что кость сформирована из двух структур: коллагеновых волокон и основного вещества. Таким образом, можно считать, что костная ткань — это максимально затвердевшая фасция.

Волокна составляют большую часть органического устройства кости, в противовес солям, которых меньше. Крепость кости зависит от органических составляющих, и при их уменьшении кости теряют эластичность и становятся ломкими.

Кость, как и фасция, имеет две важные характеристики: эластичность-пластичность и прочность.

1. Разные типы костной ткани

Различают два типа костной ткани в зависимости от устройства фибрилл:

  • ретикулярная;
  • пластинчатая.

а) Ретикулярная костная ткань

Это результат трансформации соединительной ткани в костную. Такие кости мы наблюдаем в основном во время развития, а также у взрослых около краниальных швов.

б) Пластинчатая костная ткань (рис. 62)

Она составляет основную массу костей во взрослом организме и имеет очень четкое расслоение из-за основного вещества в форме пластин, чередующихся со слоями остеоцитов, расположенных концентрически вокруг гаверсовых каналов: эта структура формирует остеон. Между остеонами находятся интерстициальные гаверсовых каналов пластины — гаверсовы каналы, которые связываются в конечные костные каналы Волкманна (Volkmann).

Рис. 62. Схематическое изображение двух остеоцитов и части системы

Структура и расположение остеонов зависят от нагрузок на кость — мы находим ту же схему, что и в фасциях.

Развитие костной ткани осуществляется благодаря остеобластам — специфическим клеткам, происходящим от ме-зенхиматозных клеток, родоначальников всех тканей.

Они секретируют остеоидную межклеточную субстанцию, изначально состоящую из мягкого основного вещества и коллагеновых волокон.

Электрическая стимуляция вызывает синтез внеклеточного матрикса, кальцификацию и образование кости. Электрические поля стимулируют клеточную дифференциацию и увеличивают число молекул, синтезируемых клетками [8]. Внутренние биофизические силы будут способствовать костному росту в трех плоскостях пространства,тогда как внешние силы будут способствовать росту в функциональных направлениях. Кроме того, они могут лежать в основе различных патологий [16].

2. Виды оссификации

Различают два вида оссификации:

  • прямая (внутрисоединительная, или фиброзная);
  • непрямая — энхондральная (путем замещения хряща).

а) Оссификация внутрисоединительная

Образование костной ткани идет от соединительной ткани. Вначале кость фи брозная, затем она трансформируется в пластинчатую. Этот тип оссификации встречается в:

  • костях свода черепа;
  • костях лица;
  • ключице.

6) Энхондральная оссификация

Есть предварительная необходимость представить отдельные части хрящевого скелета, состоящего из хондробластов (они разрушают хрящевую ткань и начинают формировать костную ткань из остеобластов).

Различают два типа энхондральной оссификации:

  • энхондральная оссификация, идущая внутри хряща на уровне эпифизов;
  • перихондральная оссификация — идет от перихондрия и ограничена областью диафиза.

Кортикальная метафизарная кость образована слиянием эндохондральной метафизарной кости. Это слияние связано с увеличением остеобластов, несомненно, вызванным индуцирующими эффектами надкостницы [6].

Это фиброэластическая мембрана, окружающая кость на всем ее протяжении, исключая область хряща.

Надкостница содержит примерно 2,1% эластина, количество которого не меняется с возрастом [33].

На уровне прикрепления мышц и фасций она сливается с ними (мы имеем доказательство непрерывной протяженности фасций).

Степень прилегания к кости очень различная:

  • короткая кость — тесное прилегание;
  • широкая кость — прилегание слабое;
  • длинная кость — прилегание слабое на уровне диафизов и сильное на уровне эпифизов.

Эта особенность периоста имеет значение при:

  • прикреплении сухожилий и фасций к кости — что фиксирует их к кости;
  • имплантации в кость нервов и сосудов, исходящих из периоста;
  • проникновении в кость соединительных волокон, исходящих из периоста, составляющих волокна Шарпи (терминальная точка фасций).

а) Внутренняя поверхность

Имеет сосуды и нервные ветви, предназначенные для кости. Следом идет слой костномозговых клеток, участвующих в росте и уплотнении кости.

б) Наружная поверхность

Связана с мышцами, сухожилиями, фасциями. Она находится в связи с кожей и отделена от нее фасцией или неплотной клеточной тканью (большеберцовая кость, скуловая кость).

в) Структура

Надкостница состоит из фиброзной ткани, в ней различают два ложа:

  • наружный слой, сформированный из соединительной ткани с примесью эластических волокон;
  • внутренний слой, сформированный из тех же элементов, но более тонких.

Внутренний слой тоньше, эластическая сеть более сжата. От этого слоя отделяются соединительные и эластические волокна, которые проникают в кость (так называемые дугообразные волокна Ранвье).

Внутренний слой, кроме того, рождает остеобласты, которые исчезают окончательно в результате роста, но могут появляться в других случаях, например, при срастании (окостенении) перелома.

Надкостница играет важнейшую роль в росте костей в длину и особенно по окружности. У ребенка она покрыта двумя слоями: поверхностным волокнистым слоем и глубоким, содержащим стволовые клетки и преостеобласты. В этом глубоком, или камбиальном, слое содержатся плотные дугообразные пучки коллагеновых волокон, проникающих глубоко в костную ткань (волокна Шарпи). В месте контакта с костью обнаруживают зрелые кубовидные остеобласты и редкие остеокласты и преостеокласты. Вся надкостница хорошо васкуляризирована.

Читайте также:  Маричева Мария Александровна, психиатр, Москва, отзывы, 3 оценки, места приёма

У взрослого человека в состоянии относительного здоровья надкостница находится в состоянии покоя. Волокнистый слой слабо отличается от глубокого. Тем не менее, некоторые удлиненные клетки, похожие на фибробласты, образуют стволовые клетки, которые могут дифференцироваться под влиянием различных раздражителей (механический стресс, паратгормон, перелом).

Периост очень хорошо васкуляризирован и обеспечивает питание кости; если это питание отсутствует, кость некротизируется. Довольно выражена сеть нервных волокон, проникающая через периост, с чем связана большая чувствительность периоста. Часть нервов проникает в периост с сосудистой системой. Существует также широкая сеть лимфоканалов.

Надкостница имеет не только биологическую, но также механическую роль; она облегчает механическую поддержку костей и усиливает биомеханические способности при флексиях, вероятно, благодаря своим фибротическим и эластическим способностям [41]. Она лежит в основе механической связи между двумя частями сломанной кости и является вектором реваскуляризации. Если эта непрерывность не устанавливается, это вызывает проблемы консолидации [14].

4. Организация костной ткани

Кость состоит из следующих клеток: остеобластов, остеоцитов, остеокластов и межклеточной матрицы.

а) Межклеточная матрица

Она состоит из органической матрицы основного вещества и волокон минерализированного коллагена, а также минеральных солей.

  1. Органическая матрица Органическая матрица состоит из многочисленных коллагеновых волокон. Были выявлены трубчатые внутрикостные фибриллы, которые являются продолжением фибрилл прикрепления сухожилия или фасции. Это волокна Шарли.
  2. Минеральные соли

Это кристаллы гидроксипатита кальция и фосфора. Они придают твердость костной ткани.

б) Формирование и резорбция костной ткани

В течение всей жизни костная ткань является местом непрерывного обновления, где происходят конструктивные и деструктивные процессы.

1) Формирование костной ткани Вначале происходит образование предкостного вещества остеобластами, которые секретируют и синтезируют гликопротеины, мукополисахариды и молекулы тропоколлагена.

Затем происходит минерализация через:

  • отложение фосфорно-кальциевых солей;
  • создание кристаллов гидроксиапатита.

2) Резорбция костной ткани Состоит из двух процессов:

  • Остеокластическая резорбция, стимулируемая гормоном паращитовидной железы. Остеокласт секретирует ионы Н+, которые будут растворять минеральную субстанцию; окисленные гидролазы, полимеризируются в гликопротеины и мукополисахариды коллагеназы, атакующие коллаген;
  • Резорбция периостеоцитарная: некоторые остеокласты имеют большую литическую активность и определяют деминерализацию и лизис окружающей костной ткани.

Костное разрушение начинается с примыкания остеобластов к поверхности кости. После этой фазы остеокласты испытывают специфические морфологические изменения. Процесс разрушения кости начинается с разложения оксиапатита, после чего остеокласты инициируют разрушение органического матрикса [12].

В заключение этой главы нужно сказать несколько слов о мышечной ткани, о нервной ткани, об эпителиальных тканях и коже, так как каждая из этих тканей частично связана с соединительной тканью -она формирует их матрицу, дает опору и поддержку.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Строение костной ткани

    24 января 2009 9946

Клетки костной ткани (кости):

Основными клетками в сформированной костной ткани являются остеоциты. Это клетки отростчатой формы с крупным ядром и слабовыраженной цитоплазмой (клетки ядерного типа). Тела клеток локализуются в костных полостях — лакунах, а отростки — в костных канальцах. Многочисленные костные канальцы, анастомозируя между собой, пронизывают всю костную ткань, сообщаясь с периваскулярными пространствами, и образуют дренажную систему костной ткани. В этой дренажной системе содержится тканевая жидкость, посредством которой обеспечивается обмен веществ не только между клетками и тканевой жидкостью, но и межклеточным веществом. Для ультраструктурной организации остеоцитов характерно наличие в цитоплазме слабовыраженной зернистой эндоплазматической сети, небольшого числа митохондрий и лизосомы, центриоли отсутствуют. В ядре преобладает гетерохроматин. Все эти данные свидетельствуют о том, что остеоциты обладают незначительной функциональной активностью, которая заключается в поддержании обмена веществ между клетками и межклеточным веществом. Остеоциты являются дефинитивными формами клеток и не делятся. Образуются они из остеобластов.

Остеобласты содержатся только в развивающейся костной ткани. В сформированной костной ткани (кости) они отсутствуют, но содержатся обычно в неактивной форме в надкостнице. В развивающейся костной ткани они охватывают по периферии каждую костную пластинку, плотно прилегая друг к другу, образуя подобие эпителиального пласта. Форма таких активно функционирующих клеток может быть кубической, призматической, угловатой. В цитоплазме остеобластов содержится хорошо развитая зернистая эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс Гольджи, много митохондрий. Такая ультраструктурная организация свидетельствует о том, что эти клетки являются синтезирующими и секретирующими.

Действительно, остеобласты синтезируют белок коллаген и гликозоаминогликаны, которые затем выделяют в межклеточное пространство. За счет этих компонентов формируется органический матрикс костной ткани. Затем эти же клетки обеспечивают минерализацию межклеточного вещества посредством выделения солей кальция. Постепенно, выделяя межклеточное вещество, они как бы замуровываются и превращаются в остеоциты. При этом внутриклеточные органеллы в значительной степени редуцируются, синтетическая и секреторная активность снижается и сохраняется функциональная активность, свойственная остеоцитам. Остеобласты, локализующиеся в камбиальном слое надкостницы, находятся в неактивном состоянии, синтетические и транспортные органеллы слабо развиты. При раздражении этих клеток (в случае травм, переломов костей и так далее) в цитоплазме быстро развивается зернистая эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс, происходит активный синтез и выделение коллагена и гликозоаминогликанов, формирование органического матрикса (костная мозоль), а затем и формирование дефинитивной костной ткани (кости). Таким способом за счет деятельности остеобластов надкостницы, происходит регенерация костей при их повреждении.

Читайте также:  Клещевые инфекции и меры их профилактики

Отеокласты — костеразрушающие клетки, в сформированной костной ткани отсутствуют. Но содержатся в надкостнице и в местах разрушения и перестройки костной ткани. Поскольку в онтогенезе непрерывно осуществляются локальные процессы перестройки костной ткани, то в этих местах обязательно присутствуют и остеокласты. В процессе эмбрионального остеогистогенеза эти клетки играют важную роль и определяются в большом количестве.

Остеокласты имеют характерную морфологию:

* эти клетки являются многоядерными (3-5 и более ядер);

* это довольно крупные клетки (диаметром около 90 мкм);

* они имеют характерную форму — клетка имеет овальную форму, но часть ее, прилежащая к костной ткани, является плоской.

При этом в плоской части выделяют две зоны:

* центральная часть — гофрированная, содержит многочисленные складки и островки;

* периферическая (прозрачная) часть тесно соприкасается с костной тканью.

В цитоплазме клетки, под ядрами, располагаются многочисленные лизосомы и вакуоли разной величины. Функциональная активность остеокласта проявляется следующим образом: в центральной (гофрированной) зоне основания клетки из цитоплазмы выделяются угольная кислота и протеолитические ферменты. Выделяющаяся угольная кислота вызывает деминерализацию костной ткани, а протеолитические ферменты разрушают органический матрикс межклеточного вещества. Фрагменты коллагеновых волокон фагоцитируются остеокластами и разрушаются внутриклеточно. Посредством этих механизмов происходит резорбция (разрушение) костной ткани и потому остеокласты обычно локализуются в углублениях костной ткани. После разрушения костной ткани за счет деятельности остеобластов, выселяющихся из соединительной ткани сосудов, происходит построение новой костной ткани.

Межклеточное вещество костной ткани состоит из:

* и волокон, в которых содержатся соли кальция.

Волокна состоят из коллагена I типа и складываются в пучки, которые могут располагаться параллельно (упорядочено) или неупорядочено, на основании чего и строится гистологическая классификация костных тканей.

Основное вещество костной ткани, как и других разновидностей соединительных тканей, состоит из:

Однако химический состав этих веществ отличается. В частности в костной ткани содержится меньше хондроитинсерных кислот, но больше лимонной и других кислот, которые образуют комплексы с солями кальция. В процессе развития костной ткани вначале образуется органический матрикс-основное вещество и коллагеновые (оссеиновые, коллаген II типа) волокна, а затем уже в них откладываются соли кальция (главным образом фосфорнокислые). Соли кальция образуют кристаллы гидроксиаппатита, откладывающиеся как в аморфном веществе, так и в волокнах, но небольшая часть солей откладывается аморфно. Обеспечивая прочность костей, фосфорнокислые соли кальция одновременно являются депо кальция и фосфора в организме. Поэтому костная ткань принимает участие в минеральном обмене.

К сведению в организме (литературные данные):

1. От 208 до 214 индивидуальных костей.

2. Нативная кость состоит из 50% неорганического материала, 25% органических веществ и 25% воды, связанной с коллагеном и протеогликанами.

3. 90% органики составляет коллаген типа 1 и только 10% другие органические молекулы ( гликопротеин остеокальцин, остеонектин, остеопонтин, костный сиалопротеин и другие пртеогликаны).

4. Костные компоненты представлены : органическим матриксом — 20-40%, неорганическими минералами – 50-70%, клеточными элементами 5-10% и жирами – 3%.

5. Макроскопически скелет состоит из двух компонентов – компактная или кортикальная кость; и сетчатая или губчатая кость.

6. В среднем вес скелета составляет 5 кг ( вес сильно зависит от возраста, пола, строения тела и роста).

7. Во взрослом организме на долю кортикальной кости приходится 4 кг, т.е. 80% ( в скелетной системе), тогда как губчатая кость составляет 20% и весит в среднем 1 кг.

8. Весь объем скелетной массы у взрослого человека составляет примерно 0.0014 м³ (1400000 мм³) или 1400 см³ (1.4 литра).

9. Поверхность кости представлена периостальной и эндостальной поверхностями – суммарно порядка 11,5 м² ( 11500000 мм²).

10. Периостальная поверхность покрывает весь внешний периметр кости и составляет 4.4% грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) всей поверхности кости.

11. Внутренняя (эндостальная) поверхность состоит из трех составляющих – 1) внутрикортикальная поверхность (поверхность Гаверсовых каналов), которая составляет 30.4% или грубо 3,5 м² (3500000 мм²); 2) поверхность внутренней стороны кортикальной кости порядка 4.4% или грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) и 3) поверхность трабекулярного компонента губчатой кости 60.8% или грубо 7 м² ( 7000000 мм²).

12. Губчатая кость 1 гр. в среднем имеет поверхность 70 см² (70000 см² : 1000 гр.), тогда как кортикальная кость 1 гр. имеет порядка 11.25 см² [(0.5+3.5+0.5) х 10000 см² : 4000 гр.], т.е. в 6 раз меньше. По мнению других авторов это соотношение может составлять 10 к 1.

13. Обычно при нормальном обмене веществ 0.6% кортикальной и 1.2% губчатой костной поверхности подвергается разрушению (резорбции) и, соответственно, 3% кортикальной и 6% губчатой костной поверхности вовлечены в формирование новой костной ткани. Остальная костная ткань (более 93% её поверхности) находится в состоянии отдыха или покоя.

Ссылка на основную публикацию
Строение и функции грудной клетки, строение и анатомия грудной мышцы позвоночника человека
Строение, анатомия и функции грудного отдела позвоночника Грудная клетка человека Грудная клетка человека представляет собой каркас, состоящий из позвонков, грудины...
Стоматология на Коломенской
Медицинский центр «Президент-Мед» Дорогие и уважаемые друзья и коллеги! Я, главный врач сети «Президент-Мед», хочу обратиться к вам в это...
Стоматология СИЛИКОН НА МОЛОДОГВАРДЕЙСКОЙ в Москве — 18 отзывов, консультация от 100 рублей м
Стоматология Силикон на Молодогвардейской Стоматология Силикон на Молодогвардейской является частью одной из самых старых сетей коммерческой стоматологии на территории Москвы...
Строение и функции лейкоцитов
Классификация лейкоцитов таблица Лейкоциты крупнее эритроцитов и содержатся в крови в гораздо меньшем количестве (примерно 7000 в 1 мм3 крови)....
Adblock detector