Сестрински процес при доброкачествени тумори. Специализирана медицинска помощ при злокачествени новообразувания

Костната тъкан е специализиран вид съединителна тъкан, чието органично междуклетъчно вещество съдържа до 70% неорганични съединения - калциеви и фосфорни соли и повече от 30 микроелементи. Съставът на органичната матрица включва протеини от колагенов тип (осеин), липиди, хондроитин сулфати. В допълнение, тя включва лимонена киселина и други киселини, които образуват комплексни съединения с калций, които импрегнират междуклетъчното вещество.

Има 2 вида костна тъкан: грубо влакнеста (ретикулофиброзна) и ламеларна.

Междуклетъчното вещество на костната тъкан съдържа Клетъчни елементи : остеогенни клетки, остеобласти и остеоцити, които се образуват от мезенхима и представляват костния диферон. Друга популация от клетки са остеокластите.

остеогенни клетки са стволови клетки от костна тъкан, които се отделят от мезенхима на ранен етап от остеогенезата. Те са в състояние да произвеждат растежни фактори, които индуцират хематопоезата. В процеса на диференциация те се превръщат в остеобласти.

остеобласти локализирани във вътрешния слой на периоста, по време на образуването на костта са на нейната повърхност и около вътрекостните съдове; клетките са кубични, пирамидални, с ъглова форма, с добре развити HES и други органели за синтез. Те произвеждат колагенови протеини и компоненти на аморфната матрица, активно се разделят.

Остеоцити - образуват се от остеобласти, разположени вътре в костта в своеобразни костни празнини, имат израстъчна форма. Те губят способността да се делят. Секрецията на междуклетъчното вещество на костта при тях е слабо изразена.

остеокласти - полинуклеарни макрофаги на костната тъкан, образувани от кръвни моноцити. Може да съдържа до 40 или повече ядра. Обемът на цитоплазмата е голям; цитоплазмената зона, съседна на повърхността на костта, образува гофрирана граница, образувана от цитоплазмени израстъци, която съдържа много лизозоми.

Функции - разрушаване на влакна и аморфно костно вещество.

междуклетъчно вещество представени от колагенови влакна (колаген типове I, V) и аморфен компонент, който съдържа калциев фосфат (главно под формата на хидроксиапатитни кристали и малко в аморфно състояние), малко количество магнезиев фосфат и много малко гликозаминогликани и протеогликани.

Грубовлакнестата (ретикулофиброзна) костна тъкан се характеризира с неправилно подреждане на осеиновите влакна. В ламеларната (зряла) костна тъкан осеиновите влакна в костните пластини имат строго подредено разположение. Освен това във всяка костна пластина влакната имат еднакво успоредно разположение, а в съседната костна пластина са под прав ъгъл спрямо предходната. Клетките между костните пластини са локализирани в специални празнини, те могат да бъдат вградени в междуклетъчното вещество или разположени на повърхността на костта и около съдовете, проникващи в костта.

Костта като органхистологично се състои от три слоя: периост, компактна субстанция и ендост.

Надкостница Той има структура, подобна на перихондриума, т.е. състои се от 2 подобни слоя, вътрешният от които, остеогенен, е образуван от рехава съединителна тъкан, където има много остеобласти, остеокласти и много съдове.

Endost очертава медуларния канал. Образува се от рехава фиброзна съединителна тъкан, където има остеобласти и остеокласти, както и други клетки от рехава съединителна тъкан.

Функции на периоста и ендоста: костен трофизъм, растеж на костта в дебелина, костна регенерация.

Компактна материя Костта е изградена от 3 слоя. Външната и вътрешната са общите (общите) костни пластини, а между тях е остеонният слой.

Структурна и функционална единица на костта като орган е Остеон , което представлява кухинообразуване, състоящо се от концентрично наслоени костни пластини под формата на няколко цилиндъра, вмъкнати един в друг. Между костните пластини има празнини, в които лежат остеоцити. През кухината на остеона преминава кръвоносен съд. Костният канал, в който се намира кръвоносният съд, се нарича остеон канал или Хаверсов канал. Между остеоните са разположени интеркалирани костни пластини (остатъци от колабиращи остеони).

Хистогенеза на костната тъкан.Източникът на развитието на костната тъкан са мезенхимните клетки, които мигрират от склеротомите. В същото време неговата хистогенеза се осъществява по два начина: директно от мезенхима (директна остеохистогенеза) или от мезенхима на мястото на предварително образувания хиалинен хрущял (индиректна остеохистогенеза).

Директна остеогенеза. Грубата влакнеста (ретикулофиброзна) костна тъкан се образува директно от мезенхима, който впоследствие се заменя с ламеларна костна тъкан. Има 4 етапа на директната остеогенеза:

1. изолиране на остеогенния остров - в областта на образуване на костна тъкан мезенхимните клетки активно се делят и се превръщат в остеогенни клетки и остеобласти, тук се образуват кръвоносни съдове;

2. остеоиден стадий - остеобластите започват да образуват междуклетъчното вещество на костната тъкан, докато някои от остеобластите са вътре в междуклетъчното вещество, тези остеобласти се превръщат в остеоцити; другата част от остеобластите е на повърхността на междуклетъчното вещество, т.е. на повърхността на образуваната костна тъкан, тези остеобласти ще станат част от периоста;

3. минерализация на междуклетъчното вещество (импрегниране с калциеви соли). Минерализацията се извършва поради приема на калциев глицерофосфат от кръвта, който под въздействието на алкалната фосфатаза се разделя на глицерол и остатък от фосфорна киселина, който реагира с калциев хлорид, което води до образуването на калциев фосфат; последният се превръща в хидроапатит;

4. преструктуриране и растеж на костта - старите участъци от грубо влакнеста кост постепенно се разрушават и на тяхно място се образуват нови участъци от ламелна кост; поради периоста се образуват общи костни плочи, поради остеогенните клетки, разположени в адвентицията на съдовете на костта, се образуват остеони.

индиректна остеохистогенеза извършва се на мястото на хрущяла. В този случай веднага се образува ламеларна костна тъкан. В този случай могат да се разграничат и 4 етапа:

1. образуване на хрущялен модел на бъдещата кост;

2. В областта на диафизата на този модел възниква перихондрална осификация, докато перихондриумът се превръща в периост, в който стволовите (остеогенни) клетки се диференцират в остеобласти; остеобластите започват образуването на костна тъкан под формата на общи плочи, които образуват костния маншет;

3. паралелно с това се наблюдава и ендохондрална осификация, която възниква както в областта на диафизата, така и в областта на епифизата; осификацията на епифизата се извършва само чрез ендохондрална осификация; кръвоносните съдове прорастват в хрущяла, в адвентицията на който има остеогенни клетки, които се превръщат в остеобласти. Остеобластите, произвеждащи междуклетъчно вещество, образуват костни пластини около съдовете под формата на остеони; едновременно с образуването на кост се случва разрушаването на хрущяла от хондрокласти;

4. преструктуриране и растеж на костта - старите части на костта постепенно се разрушават и на тяхно място се образуват нови; поради периоста се образуват общи костни плочи, поради остеогенните клетки, разположени в адвентицията на съдовете на костта, се образуват остеони.

В костната тъкан през целия живот непрекъснато протичат както процесите на създаване, така и на разрушаване. Обикновено те се балансират взаимно. Разрушаването на костната тъкан (резорбцията) се извършва от остеокласти, а разрушените участъци се заменят с новоизградена костна тъкан, в чието образуване участват остеобластите. Регулирането на тези процеси се осъществява с участието на хормони, произвеждани от щитовидната, паращитовидната и други ендокринни жлези. Структурата на костната тъкан се влияе от витамини A, D, C. Неадекватният прием на витамин D в ранния постнатален период води до развитие на заболяването Рахит.

Зъбите са разположени в костните дупки - отделни клетки на алвеоларните процеси на горната и долната челюст. Костната тъкан е вид съединителна тъкан, която се развива от мезодермата и се състои от клетки, междуклетъчна неминерализирана органична матрица (остеоид) и основно минерализирано междуклетъчно вещество.

5.1. ОРГАНИЗАЦИЯ И СТРУКТУРА НА КОСТНАТА ТЪКАН НА АЛВЕОЛАРНИТЕ ПРОЦЕСИ

Повърхността на костта на алвеоларния процес е покрита надкостница(надкостница), образувана главно от плътна фиброзна съединителна тъкан, в която се разграничават 2 слоя: външен - фиброзен и вътрешен - остеогенен, съдържащ остеобласти. Съдовете и нервите преминават от остеогенния слой на периоста в костта. Дебели снопове от перфориращи колагенови влакна свързват костта с периоста. Периостът изпълнява не само трофична функция, но и участва в растежа и регенерацията на костта. В резултат на това костната тъкан на алвеоларните процеси има висока регенеративна способност не само при физиологични условия, с ортодонтски ефекти, но и след увреждане (фрактури).

Минерализираната матрица е организирана в трабекули - структурни и функционални единици на пореста костна тъкан. В лакуните на минерализирания матрикс и на повърхността на трабекулите има клетки от костна тъкан - остеоцити, остеобласти, остеокласти.

Процесите на обновяване на костната тъкан непрекъснато протичат в тялото чрез свързано с времето костно образуване и резорбция (резорбция) на костта. В тези процеси активно участват различни клетки на костната тъкан.

Клетъчен състав на костната тъкан

Клетките заемат само 1-5% от общия обем на костната тъкан на скелета на възрастен. Има 4 вида костни клетки.

Мезенхимни недиференцирани костни клетки са главно в състава на вътрешния слой на надкостницата, покриващ повърхността на костта отвън - надкостницата, както и в състава на ендостеума, покриващ контурите на всички вътрешни кухини на костта, вътрешния повърхности на костта. Те се наричат подплата, или контур, клетки. Тези клетки могат да образуват нови костни клетки - остеобласти и остеокласти. Според тази функция те се наричат ​​още остеогененклетки.

остеобласти- клетки, разположени в зоните на образуване на кост по външната и вътрешната повърхност на костта. Остеобластите съдържат доста голямо количество гликоген и глюкоза. С възрастта този брой намалява 2-3 пъти. Синтезът на АТФ е 60% свързан с реакции на гликолиза. С напредването на възрастта на остеобластите се активират реакции на гликолиза. Реакциите на цитратния цикъл протичат в клетките, като цитратната синтаза има най-висока активност. Синтезираният цитрат се използва допълнително за свързване на Ca 2+, необходим за процесите на минерализация. Тъй като функцията на остеобластите е да създават органична извънклетъчна матрица на костта, тези клетки съдържат голямо количество РНК, необходимо за синтеза на протеини. Остеобластите активно синтезират и освобождават в извънклетъчното пространство значително количество глицерофосфолипиди, които са в състояние да свързват Ca 2+ и да участват в процесите на минерализация. Клетките комуникират една с друга чрез десмозоми, които позволяват преминаването на Ca 2+ и cAMP. Остеобластите синтезират и освобождават колагенови фибрили, протеогликани и гликозаминогликани в околната среда. Те също така осигуряват непрекъснат растеж на хидроксиапатитните кристали и действат като посредници при свързването на минералните кристали с протеиновата матрица. С напредването на възрастта остеобластите се трансформират в остеоцити.

Остеоцити- дървовидни клетки от костна тъкан, включени в органичния извънклетъчен матрикс, които са в контакт помежду си чрез процеси. Остеоцитите взаимодействат и с други клетки на костната тъкан: остеокласти и остеобласти, както и с мезенхимни костни клетки.

остеокласти- клетки, които изпълняват функцията за разрушаване на костите; получени от макрофаги. Те осъществяват непрекъснат контролиран процес на реконструкция и обновяване на костната тъкан, осигурявайки необходимия растеж и развитие на скелета, структура, здравина и еластичност на костите.

Междуклетъчно и основно вещество на костната тъкан

междуклетъчно вещество представена от органична междуклетъчна матрица, изградена от колагенови влакна (90-95%) и основно минерализирано вещество (5-10%). Колагеновите влакна са разположени предимно успоредно на посоката на нивото на най-вероятните механични натоварвания върху костта и осигуряват еластичността и еластичността на костта.

Основно вещество Междуклетъчният матрикс се състои главно от извънклетъчна течност, гликопротеини и протеогликани, участващи в движението и разпределението на неорганични йони. Минералните вещества, намиращи се в състава на основното вещество в органичната матрица на костта, са представени от кристали, главно хидроксиапатит Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. Съотношението калций/фосфор обикновено е 1,3-2,0. Освен това в костта са открити Mg 2+ , Na + , K + , SO 4 2- , HCO 3- , хидроксил и други йони, които могат да участват в образуването на кристали. Костната минерализация е свързана с характеристиките на гликопротеините на костната тъкан и активността на остеобластите.

Основните протеини на извънклетъчния матрикс на костната тъкан са колагенови протеини тип I, които съставляват около 90% от органичния костен матрикс. Наред с колаген тип I, има следи от други видове колаген като V, XI, XII. Възможно е тези видове колаген да принадлежат към други тъкани, които са в костната тъкан, но не са част от костната матрица. Например, колаген тип V обикновено се намира в съдовете, които проникват в костите. Колаген тип XI се намира в хрущяла и може да съответства на остатъци от калцифициран хрущял. Източникът на колаген тип XII може да бъде "заготовки" от колагенови фибрили. В костната тъкан колаген тип I съдържа производни на монозахариди, има по-малко напречни връзки, отколкото в други видове съединителна тъкан, и тези връзки се образуват чрез ализин. Друга възможна разлика е, че N-терминалният колагенов пропептид тип I е фосфорилиран и този пептид е частично задържан в минерализираната матрица.

Костната тъкан съдържа около 10% неколагенови протеини. Те са представени от гликопротеини и протеогликани (фиг. 5.1).

От общото количество неколагенови протеини 10% се падат на протеогликани. Първо се синтезира голям хондроитин

Ориз. 5.1.Съдържанието на неколагенови протеини в междуклетъчната матрица на костната тъкан [според Gehron R. P., 1992].

съдържащи протеогликан, който при образуването на костна тъкан се разрушава и замества от два малки протеогликана: декорин и бигликан. Малки протеогликани са включени в минерализираната матрица. Декоринът и бигликанът активират процесите на клетъчна диференциация и пролиферация, а също така участват в регулирането на отлагането на минерали, морфологията на кристалите и интегрирането на елементите на органичната матрица. Първо се синтезира бигликан, съдържащ дерматан сулфат; влияе върху процесите на клетъчна пролиферация. Във фазата на минерализация се появява бигликан, свързан с хондроитин сулфат. Декоринът се синтезира по-късно от бигликана, на етапа на отлагане на протеин за образуване на извънклетъчната матрица; остава във фаза на минерализация. Предполага се, че декоринът "полира" колагеновите молекули и регулира диаметъра на фибрилите. По време на образуването на костите и двата протеина се произвеждат от остеобласти, но когато тези клетки станат остеоцити, те синтезират само бигликан.

Други видове малки протеогликани са изолирани от костния матрикс в малки количества, които действат като

рецептори и улеснява свързването на растежни фактори към клетката. Тези видове молекули се намират в мембраната или са прикрепени към клетъчната мембрана чрез фосфоинозитолови връзки.

Хиалуроновата киселина присъства и в костната тъкан. Вероятно играе важна роля в морфогенезата на тази тъкан.

В допълнение към протеогликаните, голям брой различни протеини, свързани с гликопротеините, се определят в костта (Таблица 5.1).

Обикновено тези протеини се синтезират от остеобласти и са способни да свързват фосфат или калций; така те участват в образуването на минерализираната матрица. Свързвайки се с клетките, колагените и протеогликаните, те осигуряват образуването на надмолекулни комплекси на матрицата на костната тъкан (фиг. 5.2).

Остеоидът съдържа протеогликани: фибромодулин, бигликан, декорин, колагенови протеини и костен морфогенетичен протеин. В минерализирания матрикс са заградени остеоцити, които са свързани с колагени. Хидроксиапатити, остеокалцин, остеоадерин се фиксират върху колагени. В минерализираните междуклетъчни

Ориз. 5.2.Участие на различни протеини в образуването на матрицата на костната тъкан.

Таблица 5.1

Неколагенови костни протеини

В матрицата остеоадеринът се свързва с остеонектин, а остеокалцинът с колаген. Костният морфогенетичен протеин се намира в граничната зона между минерализирания и неминерализирания матрикс. Остеопонтинът регулира активността на остеокластите.

Свойствата и функциите на протеините на костната тъкан са представени в табл. 5.1.

5.2. ФИЗИОЛОГИЧНА КОСТНА РЕГЕНЕРАЦИЯ

В процеса на живот костта непрекъснато се обновява, т.е. унищожава се и се възстановява. В него едновременно протичат два противоположно насочени процеса - резорбция и възстановяване. Съотношението на тези процеси се нарича ремоделиране на костната тъкан.

Известно е, че на всеки 30 години костната тъкан се променя почти напълно. Обикновено костта "расте" до 20-годишна възраст, достигайки пикова костна маса. През този период увеличението на костната маса е до 8% годишно. Освен това до 30-35-годишна възраст има период на повече или по-малко стабилно състояние. След това започва естествено постепенно намаляване на костната маса, което обикновено е не повече от 0,3-0,5% годишно. След настъпването на менопаузата жените изпитват максимална загуба на костна маса, която достига 2-5% годишно и продължава с тази скорост до 60-70-годишна възраст. В резултат на това жените губят от 30 до 50% от костната тъкан. При мъжете тези загуби обикновено са 15-30%.

Процесът на ремоделиране на костната тъкан протича на няколко етапа (фиг. 5.3). На първия етап, участък от костна тъкан, предмет на

Ориз. 5.3.Етапи на ремоделиране на костната тъкан [по Martin R.B., 2000, с промени].

резорбцията задейства остеоцити. За активиране на процеса е необходимо участието на паратироиден хормон, инсулиноподобен растежен фактор, интерлевкини-1 и -6, простагландини, калцитриол, фактор на туморна некроза. Този етап на ремоделиране се инхибира от естрогени. На този етап повърхностните контурни клетки променят формата си, превръщайки се от плоски заоблени клетки в кубични.

Остеобластите и Т-лимфоцитите секретират лиганди на рецепторен активатор капа фактор нуклеационен фактор B (RANKL) и до определен момент RANKL молекулите могат да останат свързани с повърхността на остеобластите или стромалните клетки.

Прекурсорите на остеокластите се образуват от стволови клетки от костен мозък. Те имат мембранни рецептори, наречени капа В рецептори за активатор на нуклеационен фактор (RANK). На следващия етап RANK лигандите (RANKL) се свързват с RANK рецепторите, което е придружено от сливането на няколко остеокласти прекурсори в една голяма структура и се образуват зрели многоядрени остеокласти.

Полученият активен остеокласт създава гофриран ръб на повърхността си и зрелите остеокласти започват да се резорбират

костна тъкан (фиг. 5.4). Две зони се разграничават от страната, където остеокластът прилепва към разрушената повърхност. Първата зона е най-обширната, наречена граница на четката или гофриран ръб. Вълнообразният ръб е спирално усукана мембрана с множество цитоплазмени гънки, които са изправени пред резорбция на повърхността на костта. Лизозомите, съдържащи голям брой хидролитични ензими (катепсини K, D, B, кисела фосфатаза, естераза, гликозидази и др.), се освобождават през остеокластната мембрана. На свой ред катепсин К активира матриксната металопротеиназа-9, която участва в разграждането на колагена и протеогликаните на извънклетъчния матрикс. През този период се увеличава активността на карбоанхидразата в остеокластите. HCO 3 - йони се обменят с Cl - , които се натрупват в гофрирания ръб; Там също се прехвърлят Н + йони. Секрецията на H + се осъществява благодарение на H + /K + -ATPase, която е много активна в остеокластите. Развитието на ацидоза насърчава активирането на лизозомните ензими и допринася за разрушаването на минералния компонент.

Втората зона заобикаля първата и като че ли запечатва зоната на действие на хидролитичните ензими. Той е свободен от органели и се нарича

Ориз. 5.4.Активиране на преостеокласта RANKL и образуване на гофрирана граница от активния остеобластом, което води до костна резорбция [според Edwards P. A., 2005, с промени].

е чиста зона, така че костната резорбция се извършва само под гофрирания ръб в затворено пространство.

На етапа на образуване на остеокласти от прекурсори, процесът може да бъде блокиран от протеина остеопротегерин, който, докато се движи свободно, е в състояние да свърже RANKL и по този начин да предотврати взаимодействието на RANKL с RANK рецепторите (виж Фиг. 5.4). Остеопротегерин - гликопротеин с мол. с тегло 60-120 kDa, принадлежащи към семейството на TNF рецепторите. Чрез инхибиране на свързването на RANK към RANK лиганда, остеопротегеринът по този начин инхибира мобилизацията, пролиферацията и активирането на остеокластите, така че увеличаването на синтеза на RANKL води до костна резорбция и, следователно, до костна загуба.

Естеството на ремоделирането на костната тъкан до голяма степен се определя от баланса между производството на RANKL и остеопротегерин. Недиференцираните стромални клетки на костния мозък синтезират RANKL в по-голяма степен и остеопротегерин в по-малка степен. Полученият дисбаланс на системата RANKL/остеопротегерин с повишаване на RANKL води до костна резорбция. Това явление се наблюдава при постменопаузална остеопороза, болест на Paget, костна загуба от ракови метастази и ревматоиден артрит.

Зрелите остеокласти започват активно да абсорбират костта, а макрофагите завършват разрушаването на органичната матрица на междуклетъчното вещество на костта. Резорбцията продължава около две седмици. След това остеокластите умират според генетичната програма. Апоптозата на остеокластите може да се забави при липса на естрогени. На последния етап плурипотентните стволови клетки пристигат в зоната на унищожаване и се диференцират в остеобласти. Впоследствие остеобластите синтезират и минерализират матрицата в съответствие с новите условия на статично и динамично натоварване на костта.

Има голям брой фактори, които стимулират развитието и функционирането на остеобластите (фиг. 5.5). Участието на остеобластите в процеса на костно ремоделиране се стимулира от различни растежни фактори - TGF-(3, костен морфогенетичен протеин, инсулиноподобен растежен фактор, фибробластен растежен фактор, тромбоцити, колониестимулиращи хормони - паратирин, калцитриол, както и ядрен свързващ фактор α-1 и се инхибира от лептин протеин Лептинът е протеин с молекулна маса 16 kDa, който се образува главно в адипоцитите и осъществява действието си чрез увеличаване на синтеза на цитокини, епителни растежни фактори и кератиноцити.

Ориз. 5.5.Костно ремоделиране.

Активно секретиращите остеобласти създават слоеве от остеоид - неминерализирана костна матрица и бавно запълват резорбционната кухина. При това отделят не само различни растежни фактори, но и извънклетъчни матрични протеини - остеопонтин, остеокалцин и др. Когато полученият остеоид достигне диаметър 6×10 -6 m, той започва да се минерализира. Скоростта на процеса на минерализация зависи от съдържанието на калций, фосфор и редица микроелементи. Процесът на минерализация се контролира от остеобласти и се инхибира от пирофосфат.

Образуването на кристали на костния минерален гръбнак предизвиква колаген. Образуването на минералната кристална решетка започва в зоната, разположена между колагеновите фибрили. Тогава те от своя страна се превръщат в центрове за отлагане в пространството между колагеновите влакна (фиг. 5.6).

Костното образуване се извършва само в непосредствена близост до остеобластите, като минерализацията започва в хрущяла,

Ориз. 5.6.Отлагане на хидроксиапатитни кристали върху колагенови влакна.

който се състои от колаген, съдържащ се в протеогликанова матрица. Протеогликаните увеличават разтегливостта на колагеновата мрежа. В зоната на калцификация протеиново-полизахаридните комплекси се разрушават в резултат на хидролиза на протеиновата матрица от лизозомни ензими на костни клетки. Докато кристалите растат, те изместват не само протеогликаните, но и водата. Плътна, напълно минерализирана кост, практически дехидратирана; колагенът съставлява 20% от масата и 40% от обема на такава тъкан; останалата част се отчита от минералната част.

Началото на минерализацията се характеризира с повишено усвояване на O 2 молекули от остеобластите, активиране на редокс процеси и окислително фосфорилиране. В митохондриите се натрупват Ca 2+ и PO 4 3- йони. Започва синтеза на колагенови и неколагенови протеини, които след това се отделят от клетката след посттранслационна модификация. Образуват се различни везикули, които носят колаген, протеогликани и гликопротеини. Специални образувания, наречени матрични везикули, или мембранни везикули, се образуват от остеобластите. Те съдържат висока концентрация на Ca 2+ йони, която надвишава съдържанието им в остеобластите 25-50 пъти, както и глицерофосфолипиди и ензими - алкална фосфатаза, пирофосфатаза,

аденозин трифосфатаза и аденозин монофосфатаза. Ca 2+ йони в мембранните везикули са свързани предимно с отрицателно зареден фосфатидилсерин. В междуклетъчния матрикс мембранните везикули се разрушават с освобождаване на Ca 2+ йони, пирофосфати и органични съединения, свързани с остатъците от фосфорна киселина. Фосфохидролазите, присъстващи в мембранните везикули, и предимно алкалната фосфатаза, разцепват фосфата от органичните съединения и пирофосфатът се хидролизира от пирофосфатаза; Ca 2+ йони се свързват с PO 4 3-, което води до появата на аморфен калциев фосфат.

Едновременно с това има частично разрушаване на протеогликани, свързани с колаген тип I. Освободените протеогликанови фрагменти, отрицателно заредени, започват да свързват Ca 2+ йони. Редица Ca 2+ и PO 4 3 йони образуват двойки и триплети, които се свързват с колагенови и неколагенови протеини, които образуват матрицата, което е придружено от образуването на клъстери или ядра. От протеините на костната тъкан остеонектинът и матриксните Gla протеини най-активно свързват Ca 2+ и PO 4 3 йони. Колагенът на костната тъкан свързва PO 4 3 йони чрез ε-аминогрупата на лизин, за да образува фосфоамидна връзка.

На образуваното ядро ​​се появяват спираловидни структури, чийто растеж протича по обичайния принцип на добавяне на нови йони. Стъпката на такава спирала е равна на височината на една структурна единица на кристала. Образуването на един кристал води до появата на други кристали; този процес се нарича епитаксис или епитаксична нуклеация.

Растежът на кристалите е силно чувствителен към присъствието на други йони и молекули, които инхибират кристализацията. Концентрацията на тези молекули може да бъде малка и те влияят не само на скоростта, но и на формата и посоката на растеж на кристалите. Предполага се, че такива съединения се адсорбират върху кристалната повърхност и инхибират адсорбцията на други йони. Такива вещества са например натриевият хексаметафосфат, който инхибира утаяването на калциевия карбонат. Пирофосфатите, полифосфатите и полифосфонатите също инхибират растежа на хидроксиапатитните кристали.

Няколко месеца по-късно, след като резорбционната кухина се запълни с костна тъкан, плътността на новата кост се увеличава. Остеобластите започват да се трансформират в контурни клетки, които участват в непрекъснатото отстраняване на калция от костта. някои

от остеобласти да станат остеоцити. Остеоцитите остават в костта; те са свързани помежду си чрез дълги клетъчни процеси и са в състояние да възприемат механични въздействия върху костта.

Тъй като клетките се диференцират и стареят, природата и интензивността на метаболитните процеси се променят. С възрастта количеството на гликогена намалява 2-3 пъти; освободената глюкоза в младите клетки се използва с 60% в реакциите на анаеробна гликолиза, а в старите клетки с 85%. Синтезираните ATP молекули са от съществено значение за поддържането на живота и минерализацията на костните клетки. В остеоцитите остават само следи от гликоген и само гликолизата е основният доставчик на АТФ молекули, поради което се поддържа постоянството на органичния и минерален състав във вече минерализираните участъци на костната тъкан.

5.3. РЕГУЛИРАНЕ НА МЕТАБОЛИЗМА В КОСТНАТА ТЪКАН

Ремоделирането на костната тъкан се регулира от системни (хормони) и локални фактори, които осигуряват взаимодействие между остеобластите и остеокластите (Таблица 5.2).

Системни фактори

Образуването на костите до известна степен зависи от броя и активността на остеобластите. Образуването на остеобласти се влияе от

Таблица 5.2

Фактори, регулиращи процесите на костно ремоделиране

соматотропин (хормон на растежа), естрогени, 24,25(OH) 2 D 3, които стимулират деленето на остеобластите и превръщането на преостеобластите в остеобласти. Глюкокортикоидите, напротив, инхибират разделянето на остеобластите.

Паратирин (паратхормон) синтезирани в паращитовидните жлези. Молекулата на паратирина се състои от единична полипептидна верига, съдържаща 84 аминокиселинни остатъка. Синтезът на паратирин стимулира адреналина, поради което в условия на остър и хроничен стрес количеството на този хормон се увеличава. Паратирините активират пролиферацията на остеобластни прогениторни клетки, удължават техния полуживот и инхибират остеобластната апоптоза. В костната тъкан рецепторите за паратирин присъстват в мембраните на остеобластите и остеоцитите. Остеокластите нямат рецептори за този хормон. Хормонът се свързва с рецепторите на остеобластите и активира аденилатциклазата, което е придружено от увеличаване на количеството 3 " 5" сАМР. Такова увеличение на съдържанието на cAMP допринася за интензивното поглъщане на Ca 2+ йони от извънклетъчната течност. Входящият калций образува комплекс с калмодулин, след което се активира калциево-зависимата протеин киназа, последвано от фосфорилиране на протеина. Свързвайки се с остеобластите, паратиринът предизвиква синтеза на фактор, активиращ остеокластите - RANKL, способен да се свързва с преостеокластите.

Въвеждането на големи дози паратирин води до смърт на остеобласти и остеоцити, което е придружено от увеличаване на зоната на резорбция, повишаване на нивото на калций и фосфати в кръвта и урината, с едновременно увеличаване на екскрецията на хидроксипролин поради разрушаването на колагеновите протеини.

Рецепторите за паратирин също се намират в бъбречните тубули. В проксималните бъбречни тубули хормонът инхибира фосфатната реабсорбция и стимулира образуването на 1,25(OH) 2 D 3 . В дисталните бъбречни тубули паратиринът усилва реабсорбцията на Ca2+. По този начин паратиринът осигурява повишаване на нивата на калций и намаляване на фосфатите в кръвната плазма.

Паротин -гликопротеин, секретиран от паротидните и субмандибуларните слюнчени жлези. Протеинът се състои от α-, β - и γ-субединици. Активният принцип на паротина е γ-субединица, която засяга мезенхимните тъкани - хрущял, тръбести кости, дентин на зъба. Паротинът засилва пролиферацията на хондрогенните клетки, стимулира синтеза на нуклеинови киселини и ДНК в одонтобластите, про-

процеси на минерализация на дентина и костите. Тези процеси са придружени от намаляване на съдържанието на калций и глюкоза в кръвната плазма.

Калцитонин- полипептид, състоящ се от 32 аминокиселинни остатъка. Секретира се от парафоликуларните К-клетки на щитовидната жлеза или С-клетките на паращитовидните жлези под формата на прекурсорен протеин с високо молекулно тегло. Секрецията на калцитонин се увеличава с повишаване на концентрацията на Ca 2+ йони и намалява с намаляване на концентрацията на Ca 2+ йони в кръвта. Зависи и от нивото на естрогена. При липса на естроген секрецията на калцитонин намалява. Това води до повишена мобилизация на калций в костната тъкан и допринася за развитието на остеопороза. Калцитонинът се свързва със специфични рецептори на остеокластите и бъбречните тубулни клетки, което е придружено от активиране на аденилат циклазата и повишено образуване на сАМР. Калцитонинът влияе върху транспорта на Ca 2+ йони през клетъчните мембрани. Той стимулира абсорбцията на Ca 2+ йони от митохондриите и по този начин забавя изтичането на Ca 2+ йони от клетката. Това зависи от количеството на АТФ и съотношението на Na + и K + йони в клетката. Калцитонинът инхибира разграждането на колагена, което се проявява чрез намаляване на екскрецията на хидроксипролин в урината. В клетките на бъбречните тубули калцитонинът инхибира хидроксилирането на 25(OH)D3.

По този начин калцитонинът инхибира активността на остеокластите и инхибира освобождаването на Ca 2+ йони от костната тъкан, а също така намалява реабсорбцията на Ca 2+ йони в бъбреците. В резултат на това се инхибира резорбцията на костната тъкан, стимулират се процесите на минерализация, което се проявява чрез намаляване на нивото на калций и фосфор в кръвната плазма.

Йодсъдържащи хормони щитовидна жлеза - тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3) осигуряват оптимален растеж на костите. Хормоните на щитовидната жлеза са в състояние да стимулират секрецията на хормони на растежа. Те повишават както синтеза на иРНК инсулиноподобен растежен фактор 1 (IGF-1), така и производството на самия IGF-1 в черния дроб. При хипертиреоидизъм диференциацията на остеогенните клетки и протеиновият синтез в тези клетки са потиснати и активността на алкалната фосфатаза е намалена. Поради повишената секреция на остеокалцин се активира хемотаксисът на остеокластите, което води до костна резорбция.

Сексуални стероиди хормоните участват в процесите на ремоделиране на костната тъкан. Ефектът на естрогените върху костната тъкан се проявява в активирането на остеобластите (директно и непряко действие), инхибирането на остеокластите. Те също допринасят за абсорбцията на Ca 2+ йони в стомашно-чревния тракт и отлагането му в костната тъкан.

Женските полови хормони стимулират производството на калцитонин от щитовидната жлеза и намаляват чувствителността на костната тъкан към паратирин. Те също конкурентно изместват кортикостероидите от техните рецептори в костната тъкан. Андрогените, които имат анаболен ефект върху костната тъкан, стимулират биосинтезата на протеини в остеобластите и също се ароматизират в мастната тъкан в естрогени.

В условията на дефицит на полови стероиди, който възниква в менопаузата, процесите на костна резорбция започват да преобладават над процесите на ремоделиране на костната тъкан, което води до развитие на остеопения и остеопороза.

Глюкокортикоиди синтезирани в надбъбречната кора. Основният човешки глюкокортикоид е кортизолът. Глюкокортикоидите координирано действат върху различни тъкани и различни процеси - както анаболни, така и катаболни. В костната тъкан кортизолът инхибира синтеза на колаген тип I, някои неколагенови протеини, протеогликани и остеопонтин. Глюкокортикоидите също намаляват броя на мастоцитите, които са мястото на образуване на хиалуронова киселина. Под въздействието на глюкокортикоидите се ускорява разграждането на протеините. Глюкокортикоидите инхибират абсорбцията на Ca 2+ йони в червата, което е придружено от намаляване на серумните му нива. Това намаление води до освобождаване на паратирин, който стимулира образуването на остеокласти и костната резорбция (фиг. 5.7). Освен това кортизолът в мускулите и костите стимулира разграждането на протеините, което също нарушава образуването на костите. В крайна сметка действието на глюкокортикоидите води до загуба на костна маса.

Витамин D3 (холекалциферол) идва с храната и също се образува от прекурсора 7-дехидрохолестерол под въздействието на ултравиолетовите лъчи. В черния дроб холекалциферолът се превръща в 25(OH)D3 и по-нататъшното хидроксилиране на 25(OH)D3 се извършва в бъбреците и се образуват 2 хидроксилирани метаболита - 1.25(OH)2D3 и 24.25(OH)2D 3 . Метаболитите на витамин D 3 регулират хондрогенезата и остеогенезата още в процеса на ембрионалното развитие. При липса на витамин D 3 минерализацията на органичната матрица е невъзможна, докато съдовата мрежа не се образува и метафизната кост не може да се формира правилно. 1,25(OH) 2 D 3 се свързва с хондробластите в активно състояние, а 24,25(OH) 2 D 3 се свързва с клетките в покой. 1,25(OH) 2 D 3 регулира зоните на растеж чрез образуването на комплекс с ядрения рецептор за този витамин. Доказано е също, че 1,25(OH) 2 D 3 е способен да се свързва

Ориз. 5.7.Схема на влиянието на глюкокортикоидите върху метаболитните процеси, водещи до загуба на костна тъкан

взаимодействат с рецептора на ядрената мембрана, което води до активиране на фосфолипаза С и образуване на инозитол-3-фосфат. В допълнение, полученият комплекс се активира от фосфолипаза А 2 . От освободената арахидонова киселина се синтезира простагландин Е 2, който също влияе върху реакцията на хондробластите при свързването им с 1,25(OH) 2 D 3 . Напротив, след свързване на 24,25(OH) 2 D 3 към неговия мембранно-свързващ рецептор се активира фосфолипаза С и след това протеин киназа С.

В хрущялната зона на растеж на епифизите на костната тъкан 24,25(OH) 2 D 3 стимулира диференциацията и пролиферацията на прехондробластите, които съдържат специфични рецептори за този метаболит. Метаболитите на витамин D 3 влияят върху формирането и функционалното състояние на темпоромандибуларната става.

Витамин А. При недостиг и прекомерен прием на витамин А в организма на децата се нарушава растежа на костите и настъпва тяхната деформация. Вероятно тези явления се дължат на деполимеризация и хидролиза на хондроитин сулфат, който е част от хрущяла.

Витамин Ц. При липса на аскорбинова киселина в мезенхимните клетки не настъпва хидроксилиране на остатъци от лизин и пролин, което води до нарушаване на образуването на зрял колаген. Полученият незрял колаген не е в състояние да свързва Ca 2+ йони и по този начин се нарушават процесите на минерализация.

Витамин Е. При дефицит на витамин Е 25 (OH) D 3 - прекурсорът на активните форми на витамин D 3 - не се образува в черния дроб. Дефицитът на витамин Е може също да доведе до ниски нива на магнезий в костната тъкан.

Местни фактори

Простагландиниускоряват освобождаването на Ca 2+ йони от костта. Екзогенните простагландини увеличават генерирането на остеокласти, които разграждат костите. Те имат катаболен ефект върху метаболизма на протеините в костната тъкан и инхибират техния синтез.

лактоферин- желязосъдържащ гликопротеин, във физиологична концентрация стимулира пролиферацията и диференциацията на остеобластите, а също така инхибира остеокластогенезата. Митогенният ефект на лактоферин върху остеобластоподобни клетки се медиира чрез специфични рецептори. Полученият комплекс навлиза в клетката чрез ендоцитоза, а лактоферинът фосфорилира митоген-активиращите протеин кинази. Така лактоферинът играе ролята на фактор за растеж на костите и тяхното здраве. Може да се използва като анаболен фактор при остеопороза.

цитокини- полипептиди с ниско молекулно тегло, които определят взаимодействието на клетките на имунната система. Те осигуряват отговор на въвеждането на чужди тела, имунно увреждане, както и възпаление, възстановяване и регенерация. Те са представени от пет големи групи протеини, една от които е интерлевкините.

Интерлевкини(I Л) - протеини (от IL-1 до IL-18), синтезирани главно от Т-клетки на лимфоцити, както и от мононуклеарни фагоцити. Функциите на IL са свързани с активността на други физиологично активни пептиди и хормони. Във физиологични концентрации те инхибират растежа, диференциацията и продължителността на живота на клетките. Те намаляват производството на колагеназа, адхезията на ендотелните клетки към неутрофилите и еозинофилите, производството на NO и в резултат на това се наблюдава намаляване на разграждането на хрущялната тъкан и костната резорбция.

Процесът на резорбция на костната тъкан може да се активира от ацидоза и големи количества интегрини, IL и витамин А, но се инхибира от естроген, калцитонин, интерферон и костен морфогенетичен протеин.

Маркери на костния метаболизъм

Биохимичните маркери предоставят информация за патогенезата на скелетните заболявания и за фазите на ремоделиране на костната тъкан. Има биохимични маркери за образуване и резорбция на костите, които характеризират функциите на остеобластите и остеокластите.

Прогностична стойност на определяне на маркери на метаболизма на костната тъкан:

Скринингът, извършен с помощта на тези маркери, позволява да се идентифицират пациенти с висок риск от развитие на остеопороза; високи нива на маркери за костна резорбция могат да бъдат свързани с

повишен риск от фрактури; повишаването на нивото на маркерите на метаболизма на костната тъкан при пациенти с остеопороза повече от 3 пъти в сравнение с нормата предполага различна костна патология, включително злокачествена; маркерите за резорбция могат да се използват като допълнителни критерии при вземане на решение за назначаването на специална терапия при лечението на костна патология. Маркери за костна резорбция . По време на обновяването на костната тъкан колаген тип I, който съставлява повече от 90% от органичната матрица на костта и се синтезира директно в костите, се разгражда и малки пептидни фрагменти навлизат в кръвта или се отделят от бъбреците. Продуктите от разграждането на колагена могат да бъдат определени както в урината, така и в кръвния серум. Тези маркери могат да се използват при лечението на лекарства, които намаляват костната резорбция при пациенти със заболявания, свързани с нарушен костен метаболизъм. Критериите за резорбция на костната тъкан са продуктите на разграждане на колаген тип I: N- и С-телопептиди и устойчива на тартарат кисела фосфатаза. При първична остеопороза и болест на Пейджет се наблюдава ясно увеличение на С-терминалния телопептид на колаген тип I и количеството на този маркер в кръвния серум се увеличава 2 пъти.

Разграждането на колагена е единственият източник на свободен хидроксипролин в тялото. Преобладаваща част от хидроксипролин

катаболизира се, а част се екскретира с урината, главно в състава на малки пептиди (ди- и трипептиди). Следователно съдържанието на хидроксипролин в кръвта и урината отразява баланса на скоростта на катаболизма на колагена. При възрастен се отделя 15-50 mg хидроксипролин на ден, в млада възраст до 200 mg, а при някои заболявания, свързани с увреждане на колагена, например: хиперпаратироидизъм, болест на Paget и наследствена хиперхидроксипролинемия, причинена от дефект в ензима хидроксипролиноксидаза, количеството в кръвта и хидроксипролин, екскретиран в урината, се увеличава.

Остекластите отделят устойчива на тартарат кисела фосфатаза. С увеличаване на активността на остеокластите, съдържанието на устойчива на тартарат кисела фосфатаза се увеличава и тя навлиза в кръвния поток в повишено количество. В кръвната плазма активността на този ензим се повишава при болест на Paget, онкологични заболявания с метастази в костите. Определянето на активността на този ензим е особено полезно при проследяване на лечението на остеопороза и онкологични заболявания, придружени от увреждане на костната тъкан.

Маркери за образуване на кост . Образуването на кост се оценява чрез количеството остеокалцин, костен изоензим алкална фосфатаза и остеопротегерин. Измерването на серумните нива на остеокалцин позволява определяне на риска от остеопороза при жените, проследяване на костния метаболизъм по време на менопаузата и хормонална заместителна терапия. Рахитът при малки деца е придружен от намаляване на съдържанието на остеокалцин в кръвта и степента на намаляване на концентрацията му зависи от тежестта на рахитния процес. При пациенти с хиперкортицизъм и пациенти, приемащи преднизолон, съдържанието на остеокалцин в кръвта е значително намалено, което отразява потискането на процесите на костно образуване.

Изоензимът алкална фосфатаза присъства на клетъчната повърхност на остеобластите. С повишен синтез на ензима от клетките на костната тъкан, количеството му в кръвната плазма се увеличава, следователно определянето на активността на алкалната фосфатаза, особено на костния изоензим, е информативен показател за костно ремоделиране.

Остеопротегеринът действа като TNF рецептор. Чрез свързване с преостеокластите, той инхибира мобилизацията, пролиферацията и активирането на остеокластите.

5.4. РЕАКЦИЯ НА КОСТНАТА ТЪКАН КЪМ ЗЪБНАТА

ИМПЛАНТИ

При различни форми на адентия вътрекостните зъбни импланти са алтернатива на подвижните протези. Реакцията на костната тъкан към импланта може да се разглежда като специален случай на репаративна регенерация.

Има три типа връзка между зъбните импланти и костната тъкан:

Директно присаждане - остеоинтеграция;

Фибро-костна интеграция, когато около зъбния имплант се образува слой от фиброзна тъкан с дебелина около 100 микрона;

Пародонтална връзка (най-редкият тип), образувана в случай на сливане, подобно на периодонтален лигамент, с периимплантни колагенови влакна или (в някои случаи) циментиране на вътрекостен зъбен имплант.

Смята се, че в процеса на остеоинтеграция след поставяне на зъбни импланти се образува тънка зона от протеогликани, която е лишена от колаген. Зоната на свързване на зъбния имплант с костта се осигурява от двоен слой протеогликани, включително декоринови молекули.

При фибро-костната интеграция многобройни компоненти на екстрацелуларния матрикс също участват във връзката на импланта с костната тъкан. Колагените тип I и III са отговорни за стабилността на импланта в неговата капсула, а фибронектинът играе основна роля в свързването на съединителнотъканните елементи към имплантите.

Въпреки това, след определен период от време, под действието на механично натоварване, активността на колагеназата, катепсин К и киселата фосфатаза се повишава. Това води до загуба на костна тъкан в периимплантната област и настъпва разпадане на зъбния имплант. Ранното разпадане на вътрекостните зъбни импланти възниква на фона на намалено количество фибронектин, Gla-протеин, тъканен инхибитор на матричните металопротеинази (TIMP-1) в костта.

Всяка човешка кост е сложен орган: тя заема определено място в тялото, има своя собствена форма и структура и изпълнява собствена функция. В образуването на костите участват всички видове тъкани, но преобладава костната тъкан.

Обща характеристика на човешките кости

Хрущялът покрива само ставните повърхности на костта, отвън костта е покрита с периост, а костният мозък е разположен вътре. Костта съдържа мастна тъкан, кръвоносни и лимфни съдове и нерви.

Костенима високи механични свойства, силата му може да се сравни със здравината на метала. Химическият състав на жива човешка кост съдържа: 50% вода, 12,5% органични вещества с протеинова природа (осеин), 21,8% неорганични вещества (главно калциев фосфат) и 15,7% мазнини.

Видове кости по формаразделена на:

• Тръбни (дълги - раменни, бедрени и др.; къси - фаланги на пръстите);
• плосък (фронтален, париетален, скапула и др.);
• гъбест (ребра, прешлени);
• смесени (клиновидна, зигоматична, долна челюст).

Структурата на човешките кости

Основната структурна единица на костната тъкан е остеон,което се вижда под микроскоп при малко увеличение. Всеки остеон включва от 5 до 20 концентрично разположени костни пластини. Те приличат на цилиндри, поставени един в друг. Всяка пластина се състои от междуклетъчно вещество и клетки (остеобласти, остеоцити, остеокласти). В центъра на остеона има канал - каналът на остеона; през него преминават кръвоносни съдове. Интеркалираните костни пластини са разположени между съседни остеони.

Костта се образува от остеобласти, освобождавайки междуклетъчното вещество и заграждайки се в него, те се превръщат в остеоцити - клетки от процесна форма, неспособни на митоза, със слабо изразени органели. Съответно образуваната кост съдържа главно остеоцити, а остеобластите се намират само в зоните на растеж и регенерация на костната тъкан.

Най-голям брой остеобласти се намират в периоста - тънка, но плътна съединителнотъканна пластинка, съдържаща множество кръвоносни съдове, нервни и лимфни окончания. Периостът осигурява растеж на костта в дебелина и хранене на костта.

остеокластисъдържат голям брой лизозоми и са способни да отделят ензими, което може да обясни разтварянето на костната субстанция от тях. Тези клетки участват в разрушаването на костта. При патологични състояния в костната тъкан броят им рязко нараства.

Остеокластите също са важни в процеса на развитие на костите: в процеса на изграждане на окончателната форма на костта, те разрушават калцирания хрущял и дори новообразуваната кост, „коригирайки“ нейната първична форма.

Костна структура: компактно и гъбесто вещество

На разреза се разграничават участъци от костта, две от нейните структури - компактна материя(костните плочи са разположени плътно и подредени), разположени повърхностно и гъбесто вещество(костните елементи са разположени свободно), лежащи вътре в костта.

Такава структура на костите напълно отговаря на основния принцип на строителната механика - да се осигури максимална здравина на конструкцията с най-малко количество материал и голяма лекота. Това се потвърждава и от факта, че разположението на тръбните системи и главните костни греди съответства на посоката на действие на силите на компресия, напрежение и усукване.

Структурата на костите е динамична реактивна система, която се променя през целия живот на човека. Известно е, че при хора, заети с тежък физически труд, компактният слой на костта достига относително голямо развитие. В зависимост от промяната в натоварването на отделните части на тялото, местоположението на костните греди и структурата на костта като цяло може да се промени.

Свързване на човешки кости

Всички костни стави могат да бъдат разделени на две групи:

• Непрекъснати връзки, по-ранен в развитието във филогенезата, неподвижен или неактивен във функцията;
• прекъсващи връзки, по-късно в развитие и по-мобилен като функция.

Между тези форми има преход - от непрекъснат към прекъснат или обратно - полуставна.

Непрекъснатата връзка на костите се осъществява чрез съединителна тъкан, хрущял и костна тъкан (костите на самия череп). Прекъснатата връзка на костите или ставата е по-млада формация на връзка между костите. Всички стави имат общ структурен план, включително ставната кухина, ставната торба и ставните повърхности.

Ставна кухинаразпределя се условно, тъй като обикновено няма празнота между ставната торбичка и ставните краища на костите, но има течност.

Ставна торбапокрива ставните повърхности на костите, образувайки херметична капсула. Ставната торба се състои от два слоя, чийто външен слой преминава в периоста. Вътрешният слой отделя течност в ставната кухина, която играе ролята на смазка, осигуряваща свободното плъзгане на ставните повърхности.

Видове стави

Ставните повърхности на ставните кости са покрити със ставен хрущял. Гладката повърхност на ставния хрущял подпомага движението в ставите. Ставните повърхности са много разнообразни по форма и размер, обикновено се сравняват с геометрични фигури. Следователно и имена на ставите според формата: сферична (раменна), елипсовидна (радио-карпална), цилиндрична (радио-улнарна) и др.

Тъй като движенията на шарнирните връзки се извършват около една, две или много оси, ставите също обикновено се разделят на броя на осите на въртенена многоосни (сферични), двуосни (елипсовидни, седловидни) и едноосни (цилиндрични, блоковидни).

Зависи от брой артикулиращи костиставите се делят на прости, при които две кости са свързани, и сложни, при които повече от две кости са съчленени.

Костната тъкан е удивително единство от протеинова основа и минерален субстрат, взаимно проникващи един в друг. Протеиновата основа на костта е 30%, минерално вещество - 60%, вода - 10%. Минералният компонент на костната тъкан съдържа от 1050 до 1200 g калций, от 450 до 500 g фосфор, от 5 до 8 g магнезий. Костната тъкан съдържа 85% калциев фосфат, 10% калциев карбонат, 1,5% магнезиев фосфат, 0,3% калциев флуорид и 0,001% различни микроелементи. Сред тези микроелементи са хлор, алуминий, бор, флуор, мед, манган, сребро, олово, стронций, барий, кадмий, кобалт, желязо, цинк, титан, силиций и други. Микроелементите играят решаваща роля във вегетативните процеси, протичащи в костната тъкан. Например, медта активира ензимите, произведени от остеобластите, манганът ускорява активността на алкалната фосфатаза, цинкът насърчава работата на окислителните ензими.

Костната тъкан е специален вид съединителна тъкан, също състояща се от клетки и междуклетъчно вещество. Костните клетки включват остеобласти, остеоцити и остеокласти. За разлика от други видове съединителна тъкан, костта се характеризира със значително съдържание на междуклетъчно вещество и особена структура. Междуклетъчното вещество (костен матрикс) се състои от голям брой колагенови влакна (костен колаген - осеин), заобиколени от аморфно вещество (осеомукоид). Осеомукоидът съдържа гликопротеини, мукополизахариди и голямо количество калциеви соли. Костната тъкан, поради своята здравина, изпълнява функцията на опора в тялото и в същото време представлява депо на минерални соли.

Остеогенните клетки са мезенхимни по природа и се образуват от плурипотентни клетки, които са едновременно източник на хрущялна и костна тъкан.

По принцип хрущялът в тялото се развива по време на развитието на плода и съществува временно, като по-късно се заменя с кост. Докато човек расте, хрущялните растежни зони се запазват и функционират. От голямо значение за функцията на опорно-двигателния апарат е хиалинният хрущял, който покрива краищата на костите, които образуват ставите. Хрущялна тъкан може да се намери в стената на трахеята, ларинкса, носа, на местата, където ребрата са фиксирани към гръдната кост.

Остеобластите, образувани в резултат на диференциация на мезенхимни клетки, са отговорни за синтеза на нова кост. Една от морфологичните особености на тези клетки е наличието на дълги цитоплазмени процеси в тях. Остеобластите синтезират органична матрица, която постепенно обгръща клетките, сякаш ги загражда. В резултат на този процес се образуват така наречените лакуни, съдържащи костни клетки, които сега се наричат ​​остеоцити. Благодарение на процесите клетките са свързани помежду си. Цитоплазмените процеси, заобиколени от костен матрикс и свързани помежду си, образуват система от костни тубули. Остеокластите са група клетки, отговорни за костната резорбция.

Остеогенните клетки са разположени на повърхността на костта в два слоя: 1) периоста, покриващ външната повърхност на костта, и 2) ендоста, който покрива вътрешните повърхности на всички костни кухини. Периостът от своя страна има два слоя: 1) външен фиброзен и 2) вътрешен остеогенен. Това е дълбокият слой на периоста, който участва активно в остеогенезата. Периостът съдържа кръвоносни съдове, които влизат и излизат от костта.

В процеса на развитие и растеж костната тъкан претърпява определени морфологични промени. Има два вида костна тъкан: незряла (грубовлакнеста) и зряла (ламеларна) костна тъкан. Незрялата кост обикновено се намира в човешкото тяло по време на ембриогенезата, както и в ранните етапи на образуване на калус след фрактура. Незрялата кост се характеризира с по-голям брой клетки. Междуклетъчното вещество съдържа повече протеогликани, гликопротеини и калций. Подреждането на влакната в костния матрикс наподобява решетка. Оттук и второто име на този вид кост е мрежата. Растежът на костите по дължина се дължи на епифизните хрущялни растежни плочи. Дебелината на костта се увеличава в резултат на постепенното прилепване на костната тъкан отвън и резорбцията на вътрешната част на костното вещество.

След раждането незрялата костна тъкан постепенно се заменя със зряла костна тъкан, която вече е представена от два вида: пореста и компактна. Гъбестата тъкан се състои от костите на китката и тарзуса, гръбначните тела, метафизите на дългите тръбести кости. Диафизите на тръбните кости се образуват от компактна костна тъкан.

Процесът на образуване на костна тъкан се извършва в близост до малки съдове, тъй като клетките на костната тъкан се нуждаят от хранене. Образуването на костната тъкан започва с образуването на костни трабекули, така наречените костни колони. Костните трабекули се състоят от остеобласти, които са разположени по периферията, в центъра е междуклетъчното вещество на костта, в някои области на което могат да се забележат остеоцити. Постепенно се развиват, трабекулите се свързват помежду си и образуват обширна мрежа. Тази анастомозираща мрежа от костни трабекули се нарича пореста кост. Характерна особеност на този тип костна тъкан е и наличието на кухини, разположени между трабекулите, изпълнени със съединителна тъкан и кръвоносни съдове.

Компактната кост се характеризира с наличието предимно на костна тъкан. Структурната единица на компактната кост е остеонът или системата на Хаверс (наречена на Хаверс, който пръв я описва). Остеонът е колекция от остеоцити и органична матрица, свързани помежду си с костни тубули, които обграждат един или два малки съда. Каналът, съдържащ капиляра в центъра на остеона, се нарича също хаверсов. Размерите на остеона обикновено не надвишават 0,4 mm. Остеоцитите на компактна кост са разположени концентрично по отношение на капиляра, което допринася за безпрепятствения поток на тъканна течност към тях от кръвоносния съд, който им осигурява хранене. Диаметърът на остеона е ограничен от разстоянието, на което могат да работят системите от костни тубули. Разстоянието от клетките до централните кръвоносни съдове обикновено не надвишава 0,1-0,2 mm. А броят на концентричните плочи около Хаверсовия канал не надвишава пет или шест. Пространствата между хаверсовите системи са запълнени с интерстициални костни пластини, поради което повърхността на компактната кост е гладка, а не неравна.

Съдовата мрежа от костна тъкан е сложна система, която е в тясна връзка с кръвоносната система на околните меки тъкани. Кръвоснабдяването на костта се осъществява от три източника: 1) захранващи артерии и вени; 2) съдове на метафизата; 3) съдове на периоста. Хранителните артерии в количество от две до три проникват в костта на нивото на горната и средната третина на диафизата през така наречените захранващи отвори и образуват медуларна циркулационна мрежа. Изключение прави тибията, която има само една артерия, която навлиза в диафизата на нивото на горната й трета. Захранващите артерии се разклоняват по протежение на системата от Хаверсови канали и съставляват почти 50% от костната маса. Съдовете на метафизата участват в кръвоснабдяването на епиметафизите на тръбните кости. Съдовете на периоста проникват в костта през така наречените канали на Volkmann и анастомозират с съдовете на Хаверсовите системи. Експериментално е доказано, че съдовете на периоста играят важна роля в пълноценния венозен отток от костта, тъй като захранваща вена, която е много по-тънка от артерия, не може да се справи сама с тази задача. Сега е общоприето, че кръвоснабдяването на вътрешните две трети от кортикалния слой включва предимно захранващите артерии, а външната трета допълнително се кръвоснабдява от съдовете на периоста.

През целия живот, от момента на началото на ембриогенезата до смъртта на организма, костната тъкан непрекъснато се преструктурира. В началото е свързано с растежа и развитието на организма. След края на растежа продължава постоянно вътрешно преструктуриране, което се състои в постепенна резорбция на част от костното вещество и заместването му с нова кост. Това е така, защото Хаверсовите системи на компактната кост и трабекулите на гъбестата кост не се запазват през целия живот. Костната тъкан, подобно на много други тъкани в човешкото тяло, трябва постоянно да се актуализира през цялото време. 2-4% от костната тъкан се обновява годишно. До 20-30 годишна възраст има интензивно натрупване на костна тъкан. От 30 до 40 години има период на баланс между процесите на резорбция и възстановяване. След 40-годишна възраст минералната плътност на костите постепенно намалява.

Структурата на костната тъкан.Костите се състоят от ламеларна костна тъкан, която принадлежи към съединителната тъкан. Основата се състои от три вида клетки: остеобласти (образуващи костна тъкан), остеокласти (разрушаващи костната тъкан) и остеоцити (участват в минерализацията на костната тъкан). Клетките са разположени в междуклетъчното вещество (30% органични и 70% неорганични вещества), които заедно образуват костни пластини.

Структурата на костта като орган.Костта има сложна структура и химичен състав. В живия организъм костите съдържат 50% вода, 28,15% органични вещества, включително 15,75% мазнини, и 21,85% неорганични вещества (съединения на калций, фосфор, магнезий и др.).

Сила на костите (механични свойства) Осигурява се от физикохимичното единство на органични и неорганични вещества, както и от структурата на костната тъкан. Преобладаването на органични вещества в костта (при деца) й осигурява по-голяма еластичност и еластичност. Когато съотношението се промени в посока на преобладаване на неорганични вещества, костта става крехка, крехка (при възрастните хора).

Всяка кост е самостоятелен орган и се състои от костна тъкан. Отвън костта е покрита с надкостница, вътре в медуларните кухини , има костен мозък (фиг. 1.2).

Ориз. 1.2. Структурата на костта.

В допълнение към ставните повърхности, покрити с хрущял, външната страна на костта е покрита надкостница.В него могат да се разграничат два слоя: външен (фиброзен) и вътрешен (остеогенен, костообразуващ). Благодарение на вътрешния слой на периоста се образуват остеобласти и костта расте в дебелина.

Външният слой на костта е представен от дебела (в диафизата на тръбните кости) или тънка (в епифизите на тръбните кости, гъбестите и плоските кости) плоча от компактно вещество. Под компактното вещество е гъбесто (трабекуларно) вещество, поресто, изградено от костни греди с клетки между тях (фиг. 1.2).

Вътре в диафизата на тръбните кости е медуларната кухина, съдържаща костния мозък.

Централният канал със система от концентрични пластини е структурната единица на костта и се нарича остеон, или хаверсианска система(фиг. 1.2). Пространствата между остеоните са направени с интеркалирани (междинни) пластини. Остеоните и интеркалираните пластини образуват компактно кортикално вещество на костта.

Вътре в костта, в медуларната кухина и клетките на гъбестото вещество, е Костен мозък. В пренаталния период и при новородените всички кости съдържат червен костен мозък, който изпълнява хемопоетични и защитни функции. Представен е от мрежа от ретикуларни влакна и клетки. В бримките на тази мрежа има млади и зрели кръвни клетки и лимфоидни елементи. Нервните влакна и кръвоносните съдове се разклоняват в костния мозък. При възрастни червеният костен мозък се съдържа само в клетките на гъбестото вещество на плоските кости (черепни кости, гръдна кост, крила на илиума), в гъбестите (къси) кости и епифизите на тръбните кости. В медуларната кухина на диафизата на тръбните кости е жълт костен мозъккоето е дегенерирана ретикуларна строма с мастни включвания.

По повърхностите на всяка кост има неравности: мускулите и техните сухожилия, фасции, връзки започват или се прикрепят тук. Тези възвишения, изпъкнали над повърхността на костта, се наричат ​​апофизи (туберкул, туберкул, гребен, процес). В областта, където мускулът е прикрепен към месестата си част, се определят вдлъбнатини (яма, яма, яма).