Negovalni proces pri benignih tumorjih. Specializirana zdravstvena oskrba za maligne novotvorbe

Kostno tkivo je posebna vrsta vezivnega tkiva, katerega organska medcelična snov vsebuje do 70% anorganskih spojin - kalcijevih in fosforjevih soli ter več kot 30 spojin elementov v sledovih. Sestava organskega matriksa vključuje beljakovine kolagenskega tipa (ossein), lipide hondroitin sulfate. Poleg tega vključuje citronsko kislino in druge kisline, ki s kalcijem tvorijo kompleksne spojine, ki impregnirajo medcelično snov.

Obstajata dve vrsti kostnega tkiva: grobo vlaknasto (retikulofibrozno) in lamelno.

Medcelična snov kostnega tkiva vsebuje Celični elementi : osteogene celice, osteoblasti in osteociti, ki nastanejo iz mezenhima in predstavljajo diferon kosti. Druga populacija celic so osteoklasti.

osteogene celice so izvorne celice kostnega tkiva, ki se ločijo od mezenhima v zgodnji fazi osteogeneze. Sposobni so proizvajati rastne faktorje, ki inducirajo hematopoezo. V procesu diferenciacije se spremenijo v osteoblaste.

osteoblasti lokaliziran v notranji plasti periosteuma, med tvorbo kosti so na njeni površini in okoli intraosalnih žil; celice so kubične, piramidalne, oglate oblike, z dobro razvitimi HES in drugimi sinteznimi organeli. Proizvajajo kolagenske beljakovine in komponente amorfnega matriksa, ki se aktivno delijo.

Osteociti - nastanejo iz osteoblastov, ki se nahajajo znotraj kosti v nekakšnih kostnih prazninah, imajo procesno obliko. Izgubijo sposobnost delitve. Izločanje medcelične snovi kosti v njih je šibko izraženo.

osteoklasti - polinuklearni makrofagi kostnega tkiva, nastanejo iz krvnih monocitov. Lahko vsebuje do 40 ali več jeder. Volumen citoplazme je velik; citoplazemska cona ob površini kosti tvori valovito obrobo, ki jo tvorijo citoplazemski izrastki, ki vsebuje veliko lizosomov.

Funkcije - uničenje vlaken in amorfne kostne snovi.

medcelična snov predstavljajo kolagenska vlakna (tipa kolagena I, V) in amorfna komponenta, ki vsebuje kalcijev fosfat (večinoma v obliki kristalov hidroksiapatita in malo v amorfnem stanju), majhno količino magnezijevega fosfata ter zelo malo glikozaminoglikanov in proteoglikanov.

Za kostno tkivo z grobimi vlakni (retikulofibrozno) je značilna neurejena razporeditev oseinskih vlaken. V lamelarnem (zrelem) kostnem tkivu so oseinska vlakna v kostnih ploščah strogo urejena. Poleg tega imajo vlakna v vsaki kostni plošči enako vzporedno razporeditev, v sosednji kostni plošči pa so pravokotna na prejšnjo. Celice med kostnimi ploščami so lokalizirane v posebnih vrzeli, lahko so vgrajene v medcelično snov ali se nahajajo na površini kosti in okoli žil, ki prodirajo v kost.

Kost kot organ histološko je sestavljen iz treh plasti: pokostnice, kompaktne snovi in ​​endosteuma.

Periosteum Ima podobno zgradbo kot perihondrij, to je, da je sestavljen iz 2 podobnih plasti, od katerih notranjo, osteogeno, tvori ohlapno vezivno tkivo, kjer je veliko osteoblastov, osteoklastov in veliko žil.

Endost vodi medularni kanal. Tvori ga ohlapno vlaknato vezivo, kjer so osteoblasti in osteoklasti ter druge celice ohlapnega veziva.

Funkcije pokostnice in endosteuma: trofizem kosti, rast kosti v debelino, regeneracija kosti.

Kompaktna snov Kost je sestavljena iz 3 plasti. Zunanja in notranja sta splošni (skupni) kostni plošči, med njima pa je osteonska plast.

Strukturna in funkcionalna enota kosti kot organa je Osteon , ki je votlina, sestavljena iz koncentrično slojevitih kostnih plošč v obliki več valjev, vstavljenih drug v drugega. Med kostnimi ploščami so vrzeli, v katerih ležijo osteociti. Skozi votlino osteona poteka krvna žila. Kostni kanal, v katerem se nahaja krvna žila, se imenuje osteonski kanal ali Haversov kanal. Med osteoni se nahajajo interkalirane kostne plošče (ostanki propadajočih osteonov).

Histogeneza kostnega tkiva. Vir razvoja kostnega tkiva so mezenhimske celice, ki migrirajo iz sklerotomov. Istočasno se njegova histogeneza izvaja na dva načina: neposredno iz mezenhima (neposredna osteohistogeneza) ali iz mezenhima na mestu predhodno nastalega hialinskega hrustanca (posredna osteohistogeneza).

Neposredna osteogeneza. Grobo vlaknasto (retikulofibrozno) kostno tkivo nastane neposredno iz mezenhima, ki ga nato nadomesti lamelarno kostno tkivo. Obstajajo 4 stopnje neposredne osteogeneze:

1. izolacija osteogenega otoka - na območju tvorbe kostnega tkiva se mezenhimske celice aktivno delijo in spremenijo v osteogene celice in osteoblaste, tu nastanejo krvne žile;

2. osteoidna stopnja - osteoblasti začnejo tvoriti medcelično snov kostnega tkiva, medtem ko so nekateri osteoblasti znotraj medcelične snovi, se ti osteoblasti spremenijo v osteocite; drugi del osteoblastov je na površini medcelične snovi, to je na površini oblikovanega kostnega tkiva, ti osteoblasti bodo postali del pokostnice;

3. mineralizacija medcelične snovi (impregnacija s kalcijevimi solmi). Mineralizacija se izvaja zaradi vnosa kalcijevega glicerofosfata iz krvi, ki se pod vplivom alkalne fosfataze razdeli na glicerol in ostanek fosforne kisline, ki reagira s kalcijevim kloridom, kar povzroči nastanek kalcijevega fosfata; slednji se spremeni v hidroapatit;

4. prestrukturiranje in rast kosti - stara področja grobe fibrozne kosti se postopoma uničijo in na njihovem mestu nastanejo nova področja lamelarne kosti; zaradi pokostnice nastanejo skupne kostne plošče, zaradi osteogenih celic, ki se nahajajo v adventitiji kostnih žil, nastanejo osteoni.

posredna osteohistogeneza izvedejo namesto hrustanca. V tem primeru se takoj oblikuje lamelno kostno tkivo. V tem primeru lahko ločimo tudi 4 stopnje:

1. oblikovanje hrustančnega modela bodoče kosti;

2. V območju diafize tega modela pride do perihondralne osifikacije, medtem ko perihondrij preide v periost, v katerem se matične (osteogene) celice diferencirajo v osteoblaste; osteoblasti začnejo tvorbo kostnega tkiva v obliki skupnih plošč, ki tvorijo kostno manšeto;

3. vzporedno s tem opazimo tudi endohondralno okostenitev, ki se pojavi tako v območju diafize kot v območju epifize; okostenitev epifize se izvaja samo z endohondralno okostenevanjem; žile se vraščajo v hrustanec, v adventiciji katerega so osteogene celice, ki se spremenijo v osteoblaste. Osteoblasti, ki proizvajajo medcelično snov, tvorijo kostne plošče okoli žil v obliki osteonov; hkrati s tvorbo kosti pride do uničenja hrustanca s hondroklasti;

4. prestrukturiranje in rast kosti - stari deli kosti se postopoma uničujejo in na njihovem mestu nastajajo novi; zaradi periosteuma nastanejo skupne kostne plošče, zaradi osteogenih celic, ki se nahajajo v adventitiji kostnih žil, nastanejo osteoni.

V kostnem tkivu skozi vse življenje nenehno potekajo procesi nastajanja in uničevanja. Običajno se uravnotežita. Uničenje kostnega tkiva (resorpcijo) izvajajo osteoklasti, uničena področja pa nadomestijo novozgrajeno kostno tkivo, pri tvorbi katerega sodelujejo osteoblasti. Regulacija teh procesov poteka s sodelovanjem hormonov, ki jih proizvajajo ščitnica, obščitnice in druge endokrine žleze. Na strukturo kostnega tkiva vplivajo vitamini A, D, C. Neustrezen vnos vitamina D v zgodnjem poporodnem obdobju vodi do razvoja bolezni rahitis.

Zobje se nahajajo v kostnih luknjah - ločenih celicah alveolarnih procesov zgornje in spodnje čeljusti. Kostno tkivo je vrsta vezivnega tkiva, ki se razvije iz mezoderma in je sestavljeno iz celic, medceličnega nemineraliziranega organskega matriksa (osteoida) in glavne mineralizirane medcelične snovi.

5.1. ORGANIZACIJA IN STRUKTURA KOSTNEGA TKIVA ALVEOLARNIH PROCESOV

Pokrita je površina kosti alveolarnega procesa pokostnica(pokostnica), ki ga tvori predvsem gosto vlaknasto vezivno tkivo, v katerem ločimo 2 plasti: zunanjo - vlaknato in notranjo - osteogeno, ki vsebuje osteoblaste. Žile in živci prehajajo iz osteogene plasti pokostnice v kost. Debeli snopi perforiranih kolagenskih vlaken povezujejo kost s pokostnico. Pokostnica opravlja ne le trofično funkcijo, ampak sodeluje tudi pri rasti in regeneraciji kosti. Zaradi tega ima kostno tkivo alveolarnih procesov visoko regenerativno sposobnost ne le v fizioloških pogojih, z ortodontskimi učinki, ampak tudi po poškodbah (zlomi).

Mineraliziran matriks je organiziran v trabekule - strukturne in funkcionalne enote gobastega kostnega tkiva. V prazninah mineraliziranega matriksa in na površini trabekul so celice kostnega tkiva - osteociti, osteoblasti, osteoklasti.

V telesu nenehno potekajo procesi obnove kostnega tkiva s časovno konjugirano tvorbo kosti in resorpcijo (resorbcijo) kosti. V teh procesih aktivno sodelujejo različne celice kostnega tkiva.

Celična sestava kostnega tkiva

Celice zavzemajo le 1-5% celotne prostornine kostnega tkiva odraslega okostja. Obstajajo 4 vrste kostnih celic.

Mezenhimske nediferencirane kostne celice so predvsem v sestavi notranje plasti pokostnice, ki pokriva površino kosti od zunaj - pokostnice, pa tudi v sestavi endosteuma, ki oblaga obrise vseh notranjih votlin kosti, notranje površine kosti. Imenujejo se podloga, oz kontura, celice. Te celice lahko tvorijo nove kostne celice – osteoblaste in osteoklaste. Po tej funkciji se tudi imenujejo osteogeni celice.

osteoblasti- celice, ki se nahajajo v območjih tvorbe kosti na zunanji in notranji površini kosti. Osteoblasti vsebujejo precej veliko količino glikogena in glukoze. S starostjo se ta številka zmanjša za 2-3 krat. Sinteza ATP je v 60 % povezana z reakcijami glikolize. Ko se osteoblasti starajo, se aktivirajo reakcije glikolize. Reakcije citratnega cikla potekajo v celicah, citratna sintaza pa ima največjo aktivnost. Sintetiziran citrat se nadalje uporablja za vezavo Ca 2+, potrebnega za procese mineralizacije. Ker je funkcija osteoblastov ustvarjanje organskega zunajceličnega matriksa kosti, te celice vsebujejo veliko količino RNK, potrebne za sintezo beljakovin. Osteoblasti aktivno sintetizirajo in sproščajo v zunajcelični prostor veliko količino glicerofosfolipidov, ki lahko vežejo Ca 2+ in sodelujejo v procesih mineralizacije. Celice med seboj komunicirajo preko dezmosomov, ki omogočajo prehod Ca 2+ in cAMP. Osteoblasti sintetizirajo in sproščajo kolagenske fibrile, proteoglikane in glikozaminoglikane v okolje. Zagotavljajo tudi kontinuirano rast kristalov hidroksiapatita in delujejo kot posredniki pri vezavi mineralnih kristalov na proteinski matriks. Ko se staramo, se osteoblasti spremenijo v osteocite.

Osteociti- drevesne celice kostnega tkiva, vključene v organski zunajcelični matriks, ki so med seboj v stiku s procesi. Osteociti sodelujejo tudi z drugimi celicami kostnega tkiva: osteoklasti in osteoblasti, pa tudi z mezenhimskimi kostnimi celicami.

osteoklasti- celice, ki opravljajo funkcijo uničenja kosti; izhajajo iz makrofagov. Izvajajo stalen nadzorovan proces rekonstrukcije in obnove kostnega tkiva, ki zagotavlja potrebno rast in razvoj skeleta, strukturo, trdnost in elastičnost kosti.

Medcelična in osnovna snov kostnega tkiva

medcelična snov predstavlja organski medcelični matriks, zgrajen iz kolagenskih vlaken (90-95%) in glavne mineralizirane snovi (5-10%). Kolagenska vlakna se večinoma nahajajo vzporedno s smerjo ravni najverjetnejših mehanskih obremenitev na kosti in zagotavljajo elastičnost in elastičnost kosti.

Osnovna snov Medcelični matriks sestoji predvsem iz zunajcelične tekočine, glikoproteinov in proteoglikanov, ki sodelujejo pri gibanju in porazdelitvi anorganskih ionov. Mineralne snovi, ki se nahajajo v sestavi glavne snovi v organskem matriksu kosti, so predstavljene s kristali, predvsem hidroksiapatitom Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. Razmerje med kalcijem in fosforjem je običajno 1,3-2,0. Poleg tega so v kosti našli Mg 2+ , Na + , K + , SO 4 2- , HCO 3- , hidroksilne in druge ione, ki lahko sodelujejo pri tvorbi kristalov. Mineralizacija kosti je povezana z značilnostmi glikoproteinov kostnega tkiva in aktivnostjo osteoblastov.

Glavni proteini zunajceličnega matriksa kostnega tkiva so kolagenski proteini tipa I, ki predstavljajo približno 90 % organskega kostnega matriksa. Poleg kolagena tipa I obstajajo sledovi drugih vrst kolagena, kot so V, XI, XII. Možno je, da te vrste kolagena pripadajo drugim tkivom, ki so v kostnem tkivu, vendar niso del kostnega matriksa. Na primer, kolagen tipa V se običajno nahaja v žilah, ki prežemajo kosti. Kolagen tipa XI se nahaja v hrustancu in lahko ustreza ostankom poapnelega hrustanca. Vir kolagena tipa XII so lahko "praznine" kolagenskih fibril. V kostnem tkivu kolagen tipa I vsebuje derivate monosaharidov, ima manj navzkrižnih povezav kot v drugih vrstah vezivnega tkiva, te vezi pa nastanejo preko alizina. Druga možna razlika je, da je N-terminalni propeptid kolagena tipa I fosforiliran in ta peptid delno ostane v mineraliziranem matriksu.

Kostno tkivo vsebuje približno 10% nekolagenskih beljakovin. Predstavljajo jih glikoproteini in proteoglikani (slika 5.1).

Od skupne količine nekolagenskih beljakovin 10% predstavljajo proteoglikani. Najprej se sintetizira velik hondroitin

riž. 5.1.Vsebnost nekolagenskih proteinov v medceličnem matriksu kostnega tkiva [po Gehron R. P., 1992].

ki vsebuje proteoglikan, ki se ob nastanku kostnega tkiva uniči in nadomesti z dvema majhnima proteoglikanoma: dekorinom in biglikanom. Majhni proteoglikani so vključeni v mineraliziran matriks. Dekorin in biglikan aktivirata procese celične diferenciacije in proliferacije, sodelujeta pa tudi pri uravnavanju odlaganja mineralov, morfologije kristalov in integracije elementov organskega matriksa. Najprej se sintetizira biglikan, ki vsebuje dermatan sulfat; vpliva na procese celične proliferacije. V fazi mineralizacije se pojavi biglikan, povezan s hondroitin sulfatom. Dekorin se sintetizira kasneje kot biglikan, na stopnji odlaganja beljakovin za tvorbo zunajceličnega matriksa; ostane v fazi mineralizacije. Predpostavlja se, da dekorin "polira" molekule kolagena in uravnava premer fibril. Med tvorbo kosti oba proteina proizvajajo osteoblasti, ko pa te celice postanejo osteociti, sintetizirajo le biglikan.

Druge vrste majhnih proteoglikanov so bile izolirane iz kostnega matriksa v majhnih količinah, ki delujejo kot

receptorje in olajšajo vezavo rastnih faktorjev na celico. Te vrste molekul se nahajajo v membrani ali pa so pritrjene na celično membrano preko fosfoinozitolnih vezi.

Hialuronska kislina je prisotna tudi v kostnem tkivu. Verjetno ima pomembno vlogo pri morfogenezi tega tkiva.

Poleg proteoglikanov je v kosti določeno veliko število različnih beljakovin, povezanih z glikoproteini (tabela 5.1).

Značilno je, da te beljakovine sintetizirajo osteoblasti in so sposobni vezati fosfat ali kalcij; tako sodelujejo pri tvorbi mineraliziranega matriksa. Z vezavo na celice, kolagene in proteoglikane zagotavljajo tvorbo supramolekularnih kompleksov matriksa kostnega tkiva (slika 5.2).

Osteoid vsebuje proteoglikane: fibromodulin, biglikan, dekorin, kolagenske proteine ​​in kostni morfogenetski protein. V mineraliziranem matriksu so zazidani osteociti, ki so povezani s kolageni. Hidroksiapatiti, osteokalcin, osteoaderin so fiksirani na kolagene. V mineraliziranem medceličnem

riž. 5.2.Sodelovanje različnih proteinov pri tvorbi matriksa kostnega tkiva.

Tabela 5.1

Nekolagenski kostni proteini

V matriksu se osteoaderin veže na osteonektin, osteokalcin pa na kolagen. Kostni morfogenetski protein se nahaja v mejni coni med mineraliziranim in nemineraliziranim matriksom. Osteopontin uravnava aktivnost osteoklastov.

Lastnosti in funkcije beljakovin kostnega tkiva so predstavljene v tabeli. 5.1.

5.2. FIZIOLOŠKA REGENERACIJA KOSTIJ

V procesu življenja se kost nenehno posodablja, to je uničuje in obnavlja. Hkrati se v njem odvijata dva nasprotno usmerjena procesa - resorpcija in obnova. Razmerje teh procesov imenujemo preoblikovanje kostnega tkiva.

Znano je, da se vsakih 30 let kostno tkivo skoraj popolnoma spremeni. Običajno kost »raste« do 20. leta in doseže največjo kostno maso. V tem obdobju je povečanje kostne mase do 8% na leto. Nadalje, do 30-35 let, je obdobje bolj ali manj stabilnega stanja. Nato se začne naravno postopno zmanjšanje kostne mase, ki običajno ni več kot 0,3-0,5% na leto. Po nastopu menopavze ženske občutijo največjo stopnjo izgube kostne mase, ki doseže 2-5 % na leto in se s to stopnjo nadaljuje do starosti 60-70 let. Zaradi tega ženske izgubijo od 30 do 50% kostnega tkiva. Pri moških so te izgube običajno 15-30 %.

Proces preoblikovanja kostnega tkiva poteka v več fazah (slika 5.3). Na prvi stopnji je del kostnega tkiva, podvržen

riž. 5.3.Faze preoblikovanja kostnega tkiva [po Martinu R.B., 2000, s spremembami].

resorpcija sproži osteocite. Za aktiviranje procesa je potrebna udeležba obščitničnega hormona, inzulinu podobnega rastnega faktorja, interlevkinov-1 in -6, prostaglandinov, kalcitriola, faktorja tumorske nekroze. To stopnjo preoblikovanja zavirajo estrogeni. Na tej stopnji površinske konturne celice spremenijo svojo obliko in se iz ravnih zaobljenih celic spremenijo v kubične.

Osteoblasti in T-limfociti izločajo ligande receptorskega aktivatorja kapa faktorja nukleacijskega faktorja B (RANKL) in do določene točke lahko ostanejo molekule RANKL povezane s površino osteoblastov ali stromalnih celic.

Prekurzorji osteoklastov nastanejo iz matičnih celic kostnega mozga. Imajo membranske receptorje, imenovane receptorji aktivatorja nukleacijskega faktorja kapa B (RANK). Na naslednji stopnji se ligandi RANK (RANKL) vežejo na receptorje RANK, kar spremlja zlitje več prekurzorjev osteoklastov v eno veliko strukturo in nastanejo zreli večjedrni osteoklasti.

Nastali aktivni osteoklast ustvari valovit rob na svoji površini in zreli osteoklasti se začnejo resorbirati

kostnega tkiva (slika 5.4). Na strani, kjer se osteoklast prilepi na uničeno površino, ločimo dve coni. Prvo območje je najobsežnejše, imenujemo ga rob čopiča ali valovit rob. Valoviti rob je spiralno zavita membrana z več citoplazemskimi gubami, ki se soočajo z resorpcijo na površini kosti. Skozi osteoklastno membrano se sproščajo lizosomi, ki vsebujejo veliko število hidrolitičnih encimov (katepsini K, D, B, kisla fosfataza, esteraza, glikozidaze itd.). Po drugi strani pa katepsin K aktivira matrično metaloproteinazo-9, ki je vključena v razgradnjo kolagena in proteoglikanov zunajceličnega matriksa. V tem obdobju se poveča aktivnost karboanhidraze v osteoklastih. HCO 3 - ioni se zamenjajo za Cl - , ki se kopičijo v valovitem robu; Tja se prenesejo tudi H + ioni. Izločanje H + poteka zaradi H + / K + -ATPaze, ki je zelo aktivna v osteoklastih. Razvijanje acidoze spodbuja aktivacijo lizosomskih encimov in prispeva k uničenju mineralne komponente.

Drugo območje obdaja prvo in tako rekoč tesni območje delovanja hidrolitičnih encimov. Je brez organelov in se imenuje

riž. 5.4.Aktivacija preosteoklasta RANKL in tvorba valovite meje z aktivnim osteoblastomom, kar vodi do resorpcije kosti [po Edwards P. A., 2005, s spremembami].

je čista cona, zato pride do resorpcije kosti le pod valovitim robom v zaprtem prostoru.

Na stopnji tvorbe osteoklastov iz prekurzorjev lahko proces blokira protein osteoprotegerin, ki lahko med prostim gibanjem veže RANKL in tako prepreči interakcijo RANKL z receptorji RANK (glej sliko 5.4). Osteoprotegerin - glikoprotein z mol. s težo 60-120 kDa, ki spada v družino receptorjev TNF. Osteoprotegerin z zaviranjem vezave RANK na ligand RANK zavira mobilizacijo, proliferacijo in aktivacijo osteoklastov, zato povečanje sinteze RANKL vodi do resorpcije kosti in posledično do izgube kosti.

Naravo preoblikovanja kostnega tkiva v veliki meri določa ravnovesje med proizvodnjo RANKL in osteoprotegerina. Nediferencirane stromalne celice kostnega mozga v večji meri sintetizirajo RANKL in v manjši meri osteoprotegerin. Nastalo neravnovesje sistema RANKL/osteoprotegerin s povečanjem RANKL povzroči resorpcijo kosti. Ta pojav opazimo pri postmenopavzni osteoporozi, Pagetovi bolezni, izgubi kosti zaradi metastaz raka in revmatoidnem artritisu.

Zreli osteoklasti začnejo aktivno absorbirati kost, makrofagi pa dokončajo uničenje organskega matriksa medcelične snovi kosti. Resorpcija traja približno dva tedna. Osteoklasti nato odmrejo v skladu z genetskim programom. Apoptoza osteoklastov se lahko upočasni s pomanjkanjem estrogenov. Na zadnji stopnji pluripotentne matične celice pridejo v območje uničenja in se diferencirajo v osteoblaste. Kasneje osteoblasti sintetizirajo in mineralizirajo matriko v skladu z novimi pogoji statične in dinamične obremenitve kosti.

Obstaja veliko dejavnikov, ki spodbujajo razvoj in delovanje osteoblastov (slika 5.5). Vključevanje osteoblastov v proces preoblikovanja kosti spodbujajo različni rastni faktorji - TGF-(3, kostni morfogenetski protein, insulinu podoben rastni faktor, fibroblastni rastni faktor, trombociti, kolonije stimulirajoči hormoni - paratirin, kalcitriol, kot tudi jedrski vezavni faktor α-1 in ga inhibira protein leptin Leptin je protein z molekulsko maso 16 kDa, ki nastaja predvsem v adipocitih in uresničuje svoje delovanje s povečanjem sinteze citokinov, epitelijskih rastnih faktorjev in keratinocitov.

riž. 5.5.Preoblikovanje kosti.

Aktivni izločajoči osteoblasti ustvarjajo plasti osteoida - nemineralizirane kostne matrice in počasi obnavljajo resorpcijsko votlino. Hkrati ne izločajo le različnih rastnih faktorjev, temveč tudi proteine ​​zunajceličnega matriksa - osteopontin, osteokalcin in druge. Ko nastali osteoid doseže premer 6×10 -6 m, se začne mineralizirati. Hitrost procesa mineralizacije je odvisna od vsebnosti kalcija, fosforja in številnih elementov v sledovih. Proces mineralizacije nadzirajo osteoblasti, zavira pa ga pirofosfat.

Tvorba kristalov kostnega mineralnega ogrodja inducira kolagen. Tvorba mineralne kristalne mreže se začne v coni, ki se nahaja med kolagenskimi vlakni. Nato postanejo centri za odlaganje v prostoru med kolagenskimi vlakni (slika 5.6).

Tvorba kosti poteka le v neposredni bližini osteoblastov, mineralizacija pa se začne v hrustancu,

riž. 5.6.Odlaganje kristalov hidroksiapatita na kolagenska vlakna.

ki je sestavljen iz kolagena, ki ga vsebuje proteoglikanski matriks. Proteoglikani povečajo raztegljivost kolagenske mreže. V območju kalcifikacije se proteinsko-polisaharidni kompleksi uničijo zaradi hidrolize proteinskega matriksa z lizosomskimi encimi kostnih celic. Ko kristali rastejo, izpodrivajo ne le proteoglikane, ampak tudi vodo. Gosta, popolnoma mineralizirana kost, praktično dehidrirana; kolagen predstavlja 20 % mase in 40 % volumna takega tkiva; ostalo predstavlja mineralni del.

Za začetek mineralizacije je značilen povečan privzem molekul O 2 s strani osteoblastov, aktivacija redoks procesov in oksidativna fosforilacija. V mitohondrijih se kopičijo ioni Ca 2+ in PO 4 3-. Začne se sinteza kolagenskih in nekolagenskih proteinov, ki se nato po posttranslacijski modifikaciji izločijo iz celice. Nastanejo različni vezikli, ki nosijo kolagen, proteoglikane in glikoproteine. Iz osteoblastov nastajajo posebne tvorbe, imenovane matrični vezikli ali membranski vezikli. Vsebujejo visoko koncentracijo Ca 2+ ionov, ki presega njihovo vsebnost v osteoblastih za 25-50-krat, pa tudi glicerofosfolipide in encime - alkalna fosfataza, pirofosfataza,

adenozin trifosfataza in adenozin monofosfataza. Ioni Ca 2+ v membranskih veziklih so pretežno povezani z negativno nabitim fosfatidilserinom. V medceličnem matriksu se membranski vezikli uničijo s sproščanjem ionov Ca 2+, pirofosfatov in organskih spojin, povezanih z ostanki fosforne kisline. Fosfohidrolaze, prisotne v membranskih mehurčkih, in predvsem alkalna fosfataza, cepijo fosfat iz organskih spojin, pirofosfat pa hidrolizira pirofosfataza; Ioni Ca 2+ se združijo s PO 4 3-, kar povzroči nastanek amorfnega kalcijevega fosfata.

Hkrati pride do delnega uničenja proteoglikanov, povezanih s kolagenom tipa I. Sproščeni fragmenti proteoglikana, negativno nabiti, začnejo vezati ione Ca 2+. Številni Ca 2+ in PO 4 3 ioni tvorijo pare in triplete, ki se vežejo na kolagenske in nekolagenske proteine, ki tvorijo matriko, kar spremlja tvorba grozdov ali jeder. Od proteinov kostnega tkiva osteonektin in matrični proteini Gla najbolj aktivno vežejo Ca 2+ in PO 4 3 ione. Kolagen kostnega tkiva veže ione PO 4 3 preko ε-amino skupine lizina in tvori fosfoamidno vez.

Na oblikovanem jedru se pojavijo vijačne strukture, katerih rast poteka po običajnem principu dodajanja novih ionov. Korak takšne spirale je enak višini ene strukturne enote kristala. Nastanek enega kristala povzroči pojav drugih kristalov; ta proces se imenuje epitaksa ali epitaktična nukleacija.

Rast kristalov je zelo občutljiva na prisotnost drugih ionov in molekul, ki zavirajo kristalizacijo. Koncentracija teh molekul je lahko majhna in ne vplivajo le na hitrost, temveč tudi na obliko in smer rasti kristalov. Predpostavlja se, da se takšne spojine adsorbirajo na površini kristala in zavirajo adsorpcijo drugih ionov. Takšne snovi so na primer natrijev heksametafosfat, ki zavira obarjanje kalcijevega karbonata. Pirofosfati, polifosfati in polifosfonati prav tako zavirajo rast kristalov hidroksiapatita.

Nekaj ​​mesecev kasneje, ko se resorpcijska votlina napolni s kostnim tkivom, se gostota nove kosti poveča. Osteoblasti se začnejo preoblikovati v konturne celice, ki sodelujejo pri neprekinjenem odstranjevanju kalcija iz kosti. nekaj

iz osteoblastov postanejo osteociti. Osteociti ostanejo v kosti; med seboj so povezani z dolgimi celičnimi procesi in so sposobni zaznavati mehanske učinke na kost.

Ko se celice diferencirajo in starajo, se spremenita narava in intenzivnost presnovnih procesov. S starostjo se količina glikogena zmanjša za 2-3 krat; sproščeno glukozo v mladih celicah porabi 60 % v reakcijah anaerobne glikolize, v starih celicah pa 85 %. Sintetizirane molekule ATP so bistvene za vzdrževanje življenja in mineralizacijo kostnih celic. V osteocitih ostanejo le sledi glikogena in le glikoliza je glavni dobavitelj molekul ATP, zaradi česar se ohranja konstantnost organske in mineralne sestave v že mineraliziranih delih kostnega tkiva.

5.3. REGULACIJA METABOLIZMA V KOSTNEM TKIVU

Preoblikovanje kostnega tkiva uravnavajo sistemski (hormoni) in lokalni dejavniki, ki zagotavljajo interakcijo med osteoblasti in osteoklasti (tabela 5.2).

Sistemski dejavniki

Tvorba kosti je v določeni meri odvisna od števila in aktivnosti osteoblastov. Na nastanek osteoblastov vpliva

Tabela 5.2

Dejavniki, ki uravnavajo procese preoblikovanja kosti

somatotropin (rastni hormon), estrogeni, 24,25(OH) 2 D 3, ki spodbujajo delitev osteoblastov in preoblikovanje preosteoblastov v osteoblaste. Glukokortikoidi, nasprotno, zavirajo delitev osteoblastov.

Paratirin (parathormon) sintetiziran v obščitničnih žlezah. Molekula paratirina je sestavljena iz ene same polipeptidne verige, ki vsebuje 84 aminokislinskih ostankov. Sinteza paratirina stimulira adrenalin, zato se v pogojih akutnega in kroničnega stresa količina tega hormona poveča. Paratirini aktivirajo proliferacijo progenitornih celic osteoblastov, podaljšajo njihovo razpolovno dobo in zavirajo apoptozo osteoblastov. V kostnem tkivu so receptorji za paratirin prisotni v membranah osteoblastov in osteocitov. Osteoklasti nimajo receptorjev za ta hormon. Hormon se veže na receptorje osteoblastov in aktivira adenilat ciklazo, kar spremlja povečanje količine 3 " 5" cAMP. Tako povečanje vsebnosti cAMP prispeva k intenzivnemu vnosu ionov Ca 2+ iz zunajcelične tekočine. Vhodni kalcij tvori kompleks s kalmodulinom, nato pa pride do aktivacije od kalcija odvisne proteinske kinaze, ki ji sledi fosforilacija beljakovin. Z vezavo na osteoblaste paratirin povzroči sintezo faktorja, ki aktivira osteoklaste – RANKL, ki se lahko veže na preosteoklaste.

Uvedba velikih odmerkov paratirina vodi do smrti osteoblastov in osteocitov, kar spremlja povečanje območja resorpcije, povečanje ravni kalcija in fosfatov v krvi in ​​urinu s hkratnim povečanjem izločanja hidroksiprolina zaradi uničenja kolagenskih proteinov.

Receptorji za paratirin se nahajajo tudi v ledvičnih tubulih. V proksimalnih ledvičnih tubulih hormon zavira reabsorpcijo fosfatov in spodbuja tvorbo 1,25(OH) 2 D 3 . V distalnih ledvičnih tubulih paratirin poveča reabsorpcijo Ca 2+. Tako paratirin zagotavlja povečanje ravni kalcija in zmanjšanje fosfata v krvni plazmi.

Parotin -glikoprotein, ki ga izločajo parotidne in submandibularne žleze slinavke. Beljakovine so sestavljene iz α-, β -, in γ-podenote. Aktivna sestavina parotina je γ-podenota, ki vpliva na mezenhimska tkiva - hrustanec, cevaste kosti, dentin zoba. Parotin pospešuje proliferacijo hondrogenih celic, stimulira sintezo nukleinskih kislin in DNK v odontoblastih, pro-

procesi mineralizacije dentina in kosti. Te procese spremlja zmanjšanje vsebnosti kalcija in glukoze v krvni plazmi.

kalcitonin- polipeptid, sestavljen iz 32 aminokislinskih ostankov. Izločajo ga parafolikularne K-celice ščitnice ali C-celice obščitničnih žlez v obliki visokomolekularnega prekurzorskega proteina. Izločanje kalcitonina se poveča s povečanjem koncentracije Ca 2+ ionov in zmanjša z zmanjšanjem koncentracije Ca 2+ ionov v krvi. Odvisno je tudi od ravni estrogena. S pomanjkanjem estrogena se zmanjša izločanje kalcitonina. To povzroči povečano mobilizacijo kalcija v kostnem tkivu in prispeva k razvoju osteoporoze. Kalcitonin se veže na specifične receptorje na osteoklastih in ledvičnih tubulnih celicah, kar spremlja aktivacija adenilat ciklaze in povečana tvorba cAMP. Kalcitonin vpliva na transport ionov Ca 2+ skozi celične membrane. Spodbuja absorpcijo ionov Ca 2+ v mitohondrijih in s tem upočasnjuje odtok ionov Ca 2+ iz celice. Ta je odvisna od količine ATP in razmerja Na + in K + ionov v celici. Kalcitonin zavira razgradnjo kolagena, kar se kaže z zmanjšanjem izločanja hidroksiprolina z urinom. V ledvičnih tubulnih celicah kalcitonin zavira hidroksilacijo 25(OH)D 3 .

Tako kalcitonin zavira delovanje osteoklastov in zavira sproščanje ionov Ca 2+ iz kostnega tkiva, zmanjša pa tudi reabsorpcijo ionov Ca 2+ v ledvicah. Posledično se zavira resorpcija kostnega tkiva, spodbujajo se procesi mineralizacije, kar se kaže v znižanju ravni kalcija in fosforja v krvni plazmi.

Hormoni, ki vsebujejo jod ščitnica - tiroksin (T4) in trijodtironin (T3) poskrbita za optimalno rast kosti. Ščitnični hormoni lahko spodbujajo izločanje rastnih hormonov. Povečajo tako sintezo mRNA inzulinu podobnega rastnega faktorja 1 (IGF-1) kot tudi proizvodnjo samega IGF-1 v jetrih. Pri hipertiroidizmu sta diferenciacija osteogenih celic in sinteza beljakovin v teh celicah zavrta, aktivnost alkalne fosfataze pa zmanjšana. Zaradi povečanega izločanja osteokalcina se aktivira kemotaksa osteoklastov, kar povzroči resorpcijo kosti.

Spolni steroidi hormoni so vključeni v procese preoblikovanja kostnega tkiva. Učinek estrogenov na kostno tkivo se kaže v aktivaciji osteoblastov (neposredno in posredno delovanje), inhibiciji osteoklastov. Prispevajo tudi k absorpciji Ca 2+ ionov v prebavnem traktu in njegovem odlaganju v kostnem tkivu.

Ženski spolni hormoni spodbujajo proizvodnjo kalcitonina v ščitnici in zmanjšajo občutljivost kostnega tkiva na paratirin. Prav tako kompetitivno izpodrivajo kortikosteroide iz njihovih receptorjev v kostnem tkivu. Androgeni, ki imajo anabolični učinek na kostno tkivo, spodbujajo biosintezo beljakovin v osteoblastih in se v maščobnem tkivu tudi aromatizirajo v estrogene.

V pogojih pomanjkanja spolnih steroidov, ki se pojavi v menopavzi, začnejo procesi resorpcije kosti prevladovati nad procesi preoblikovanja kostnega tkiva, kar vodi v razvoj osteopenije in osteoporoze.

Glukokortikoidi sintetiziran v skorji nadledvične žleze. Glavni človeški glukokortikoid je kortizol. Glukokortikoidi usklajeno delujejo na različna tkiva in različne procese – tako anabolične kot katabolične. V kostnem tkivu kortizol zavira sintezo kolagena tipa I, nekaterih nekolagenskih proteinov, proteoglikanov in osteopontina. Glukokortikoidi tudi zmanjšajo število mastocitov, ki so mesto tvorbe hialuronske kisline. Pod vplivom glukokortikoidov se pospeši razgradnja beljakovin. Glukokortikoidi zavirajo absorpcijo ionov Ca 2+ v črevesju, kar spremlja zmanjšanje njegove ravni v serumu. To zmanjšanje vodi do sproščanja paratirina, ki spodbuja tvorbo osteoklastov in resorpcijo kosti (slika 5.7). Poleg tega kortizol v mišicah in kosteh spodbuja razgradnjo beljakovin, kar tudi moti tvorbo kosti. Navsezadnje delovanje glukokortikoidov povzroči izgubo kostne mase.

Vitamin D3 (holekalciferol) prihaja s hrano, tvori pa se tudi iz predhodnika 7-dehidroholesterola pod vplivom ultravijoličnih žarkov. V jetrih se holekalciferol pretvori v 25(OH)D3, nadaljnja hidroksilacija 25(OH)D3 pa se pojavi v ledvicah in nastaneta 2 hidroksilirana presnovka - 1,25(OH)2D3 in 24,25(OH)2D. 3. Presnovki vitamina D 3 uravnavajo hondrogenezo in osteogenezo že v procesu embrionalnega razvoja. V odsotnosti vitamina D 3 je mineralizacija organskega matriksa nemogoča, medtem ko se vaskularna mreža ne oblikuje in metafizna kost se ne more pravilno oblikovati. 1,25(OH) 2 D 3 se veže na hondroblaste v aktivnem stanju, 24,25(OH) 2 D 3 pa se veže na celice v mirovanju. 1,25(OH) 2 D 3 uravnava rastne cone s tvorbo kompleksa z jedrnim receptorjem za ta vitamin. Dokazano je tudi, da je 1,25(OH) 2 D 3 sposoben vezave

riž. 5.7.Shema vpliva glukokortikoidov na presnovne procese, ki vodijo do izgube kostnega tkiva

sodelujejo z receptorjem jedrske membrane, kar vodi do aktivacije fosfolipaze C in tvorbe inozitol-3-fosfata. Poleg tega nastali kompleks aktivira fosfolipaza A 2 . Iz sproščene arahidonske kisline se sintetizira prostaglandin E 2, ki vpliva tudi na odziv hondroblastov, ko se vežejo na 1,25(OH) 2 D 3 . Nasprotno, po vezavi 24,25(OH) 2 D 3 na njegov membranski vezavni receptor se aktivira fosfolipaza C in nato protein kinaza C.

V območju hrustančne rasti epifiz kostnega tkiva 24,25(OH) 2 D 3 stimulira diferenciacijo in proliferacijo prehondroblastov, ki vsebujejo specifične receptorje za ta metabolit. Metaboliti vitamina D3 vplivajo na nastanek in funkcionalno stanje temporomandibularnega sklepa.

vitamin A. S pomanjkanjem in prekomernim vnosom vitamina A v telo otrok je motena rast kosti in pride do njihove deformacije. Verjetno so ti pojavi posledica depolimerizacije in hidrolize hondroitin sulfata, ki je del hrustanca.

Vitamin C. S pomanjkanjem askorbinske kisline v mezenhimskih celicah ne pride do hidroksilacije ostankov lizina in prolina, kar vodi do motenj v tvorbi zrelega kolagena. Nastali nezreli kolagen ni sposoben vezati ionov Ca 2+ in s tem so moteni procesi mineralizacije.

vitamin E. Pri pomanjkanju vitamina E se 25 (OH) D 3 - predhodnik aktivnih oblik vitamina D 3 - ne tvori v jetrih. Pomanjkanje vitamina E lahko povzroči tudi nizke ravni magnezija v kostnem tkivu.

Lokalni dejavniki

Prostaglandinipospešijo sproščanje ionov Ca 2+ iz kosti. Eksogeni prostaglandini povečajo nastanek osteoklastov, ki razgrajujejo kosti. Imajo katabolični učinek na presnovo beljakovin v kostnem tkivu in zavirajo njihovo sintezo.

laktoferin- glikoprotein, ki vsebuje železo, v fiziološki koncentraciji spodbuja proliferacijo in diferenciacijo osteoblastov ter zavira osteoklastogenezo. Mitogeni učinek laktoferina na osteoblastom podobne celice poteka preko specifičnih receptorjev. Nastali kompleks vstopi v celico z endocitozo, laktoferin pa fosforilira protein kinaze, ki aktivira mitogen. Tako ima laktoferin vlogo dejavnika rasti kosti in njenega zdravja. Lahko se uporablja kot anabolični dejavnik pri osteoporozi.

Citokini- polipeptidi z nizko molekulsko maso, ki določajo interakcijo celic imunskega sistema. Zagotavljajo odziv na vnos tujkov, imunske poškodbe, pa tudi vnetje, popravilo in regeneracijo. Predstavlja jih pet velikih skupin beljakovin, od katerih je ena interlevkini.

interlevkini(IL) - beljakovine (od IL-1 do IL-18), ki jih sintetizirajo predvsem T-celice limfocitov, pa tudi mononuklearni fagociti. Funkcije IL so povezane z aktivnostjo drugih fiziološko aktivnih peptidov in hormonov. V fizioloških koncentracijah zavirajo rast, diferenciacijo in življenjsko dobo celic. Zmanjšajo nastajanje kolagenaze, adhezijo endotelijskih celic na nevtrofilce in eozinofilce, nastajanje NO, posledično pa se zmanjša razgradnja hrustančnega tkiva in resorpcija kosti.

Proces resorpcije kostnega tkiva lahko aktivirajo acidoza in velike količine integrinov, IL in vitamina A, zavirajo pa ga estrogen, kalcitonin, interferon in kostni morfogenetski protein.

Označevalci presnove kosti

Biokemični markerji dajejo informacije o patogenezi bolezni okostja in o fazah preoblikovanja kostnega tkiva. Obstajajo biokemični označevalci tvorbe in resorpcije kosti, ki označujejo funkcije osteoblastov in osteoklastov.

Prognostična vrednost določanja markerjev metabolizma kostnega tkiva:

Presejanje, opravljeno s temi markerji, omogoča identifikacijo bolnikov z visokim tveganjem za razvoj osteoporoze; so lahko povezane visoke ravni markerjev kostne resorpcije

povečano tveganje za zlome; povečanje ravni označevalcev presnove kostnega tkiva pri bolnikih z osteoporozo za več kot 3-krat v primerjavi z normo kaže na drugačno kostno patologijo, vključno z maligno; resorpcijske markerje lahko uporabimo kot dodatna merila pri odločanju o predpisovanju posebne terapije pri zdravljenju kostne patologije. Označevalci resorpcije kosti . Pri obnavljanju kostnega tkiva pride do razgradnje kolagena tipa I, ki predstavlja več kot 90 % organskega matriksa kosti in se sintetizira neposredno v kosteh, majhni peptidni fragmenti pa pridejo v krvni obtok ali se izločijo preko ledvic. Produkte razgradnje kolagena lahko določimo tako v urinu kot v krvnem serumu. Ti markerji se lahko uporabljajo pri zdravljenju zdravil, ki zmanjšujejo resorpcijo kosti pri bolnikih z boleznimi, povezanimi z moteno presnovo kosti. Kriteriji za resorpcijo kostnega tkiva so produkti razgradnje kolagena tipa I: N- in C-telopeptidi ter na tartrat rezistentna kisla fosfataza. Pri primarni osteoporozi in Pagetovi bolezni je izrazito povečanje C-terminalnega telopeptida kolagena tipa I, količina tega markerja v krvnem serumu pa se poveča za 2-krat.

Razgradnja kolagena je edini vir prostega hidroksiprolina v telesu. Pretežni del hidroksiprolina

katabolizira, del pa se izloči z urinom, predvsem v sestavi majhnih peptidov (di- in tripeptidov). Zato vsebnost hidroksiprolina v krvi in ​​urinu odraža ravnovesje hitrosti katabolizma kolagena. Pri odraslem človeku se izloči 15-50 mg hidroksiprolina na dan, v mladosti do 200 mg, pri nekaterih boleznih, povezanih s poškodbo kolagena, npr.: hiperparatiroidizem, Pagetova bolezen in dedna hiperhidroksiprolinemija, ki nastane zaradi okvare v encima hidroksiprolin oksidaze, se poveča količina v krvi in ​​hidroksiprolina, izločenega z urinom.

Osteklasti izločajo kislinsko fosfatazo, odporno na tartrat. S povečano aktivnostjo osteoklastov se poveča vsebnost kisle fosfataze, odporne na tartrat, ki vstopi v krvni obtok v povečani količini. V krvni plazmi se aktivnost tega encima poveča pri Pagetovi bolezni, onkoloških boleznih z metastazami v kosteh. Določanje aktivnosti tega encima je še posebej uporabno pri spremljanju zdravljenja osteoporoze in onkoloških bolezni, ki jih spremljajo poškodbe kostnega tkiva.

Označevalci tvorbe kosti . Tvorbo kosti ocenjujemo s količino osteokalcina, kostnega izoencima alkalne fosfataze in osteoprotegerina. Merjenje ravni osteokalcina v serumu omogoča ugotavljanje tveganja za osteoporozo pri ženskah, spremljanje presnove kosti med menopavzo in hormonsko nadomestno terapijo. Rahitis pri majhnih otrocih spremlja zmanjšanje vsebnosti osteokalcina v krvi, stopnja zmanjšanja njegove koncentracije pa je odvisna od resnosti procesa rahitisa. Pri bolnikih s hiperkortizolizmom in bolnikih, ki prejemajo prednizolon, se vsebnost osteokalcina v krvi znatno zmanjša, kar odraža zatiranje procesov tvorbe kosti.

Izoencim alkalne fosfataze je prisoten na celični površini osteoblastov. S povečano sintezo encima v celicah kostnega tkiva se njegova količina v krvni plazmi poveča, zato je določitev aktivnosti alkalne fosfataze, zlasti kostnega izoencima, informativen pokazatelj preoblikovanja kosti.

Osteoprotegerin deluje kot receptor TNF. Z vezavo na preosteoklaste zavira mobilizacijo, proliferacijo in aktivacijo osteoklastov.

5.4. REAKCIJA KOSTNEGA TKIVA NA ZOBNO

VSADKI

Pri različnih oblikah adencije so intraosalni zobni vsadki alternativa snemni protetiki. Reakcijo kostnega tkiva na implantat lahko obravnavamo kot poseben primer reparativne regeneracije.

Obstajajo tri vrste povezav med zobnimi vsadki in kostnim tkivom:

Neposredna vsaditev - osteointegracija;

Fibro-kostna integracija, ko se okrog zobnega vsadka oblikuje plast fibroznega tkiva debeline približno 100 mikronov;

Parodontalni spoj (najredkejši tip), ki nastane v primeru parodontalnega ligamenta podobnega spajanja s periimplantatnimi kolagenskimi vlakni ali (v nekaterih primerih) cementiranja znotrajkostnega zobnega vsadka.

Menijo, da v procesu osteointegracije po vgradnji zobnih vsadkov nastane tanka cona proteoglikanov, ki je brez kolagena. Spojno območje zobnega vsadka s kostjo zagotavlja dvojna plast proteoglikanov, vključno z molekulami dekorina.

Pri fibro-kostni integraciji so številne komponente zunajceličnega matriksa vključene tudi v povezavo vsadka s kostnim tkivom. Za stabilnost vsadka v njegovi kapsuli sta odgovorna kolagena tipa I in III, fibronektin pa ima pomembno vlogo pri vezavi vezivnotkivnih elementov na vsadke.

Vendar pa se po določenem času pod vplivom mehanske obremenitve poveča aktivnost kolagenaze, katepsina K in kisle fosfataze. To povzroči izgubo kostnega tkiva v obimplantatnem območju in pride do razpada zobnega vsadka. Zgodnji razpad intraosalnih zobnih vsadkov se pojavi v ozadju zmanjšane količine fibronektina, Gla-proteina, tkivnega zaviralca matričnih metaloproteinaz (TIMP-1) v kosti.

Vsaka človeška kost je kompleksen organ: zavzema določen položaj v telesu, ima svojo obliko in strukturo ter opravlja svojo funkcijo. Pri tvorbi kosti sodelujejo vse vrste tkiv, vendar prevladuje kostno tkivo.

Splošne značilnosti človeških kosti

Hrustanec pokriva le sklepne površine kosti, z zunanje strani je kost prekrita s pokostnico, v notranjosti pa se nahaja kostni mozeg. Kost vsebuje maščobno tkivo, krvne in limfne žile ter živce.

kosti ima visoke mehanske lastnosti, njegovo trdnost lahko primerjamo z trdnostjo kovine. Kemična sestava žive človeške kosti vsebuje: 50% vode, 12,5% organskih snovi beljakovinske narave (ossein), 21,8% anorganskih snovi (predvsem kalcijev fosfat) in 15,7% maščobe.

Vrste kosti po obliki razdeljen v:

• Tubularne (dolge - rame, stegnenice itd.; kratke - falange prstov);
• ravno (frontalno, parietalno, scapula itd.);
• gobasto (rebra, vretenca);
• mešana (klinasta, zigomatična, spodnja čeljust).

Struktura človeških kosti

Osnovna strukturna enota kostnega tkiva je osteon, ki je vidna pod mikroskopom pri majhni povečavi. Vsak osteon vključuje od 5 do 20 koncentrično razporejenih kostnih plošč. Spominjajo na valje, vstavljene drug v drugega. Vsaka plošča je sestavljena iz medcelične snovi in ​​celic (osteoblastov, osteocitov, osteoklastov). V središču osteona je kanal - kanal osteona; skozenj potekajo krvne žile. Interkalirane kostne plošče se nahajajo med sosednjimi osteoni.

Kost tvorijo osteoblasti, ki sproščajo medcelično snov in se v njej zapirajo, se spremenijo v osteocite - celice procesne oblike, nezmožne mitoze, s šibko izraženimi organeli. V skladu s tem oblikovana kost vsebuje predvsem osteocite, osteoblaste pa najdemo le na območjih rasti in regeneracije kostnega tkiva.

Največje število osteoblastov se nahaja v periosteumu - tanki, a gosti plošči vezivnega tkiva, ki vsebuje veliko krvnih žil, živčnih in limfnih končičev. Periosteum zagotavlja rast kosti v debelino in prehrano kosti.

osteoklasti vsebujejo veliko število lizosomov in so sposobni izločati encime, kar lahko pojasni njihovo raztapljanje kostne snovi. Te celice sodelujejo pri uničenju kosti. V patoloških razmerah v kostnem tkivu se njihovo število močno poveča.

Osteoklasti so pomembni tudi v procesu razvoja kosti: v procesu izgradnje končne oblike kosti uničijo poapneli hrustanec in celo novo nastalo kost ter tako »popravijo« njeno primarno obliko.

Struktura kosti: kompaktna in gobasta snov

Na rezu ločimo odseke kosti, dve njegovi strukturi - kompaktna snov(kostne plošče so nameščene gosto in na urejen način), nameščene površinsko in gobasto snov(kostni elementi so ohlapno nameščeni), ležijo znotraj kosti.

Takšna zgradba kosti popolnoma ustreza osnovnemu načelu gradbene mehanike - zagotoviti maksimalno trdnost strukture z najmanjšo količino materiala in veliko lahkoto. To potrjuje tudi dejstvo, da lokacija cevastih sistemov in glavnih kostnih žarkov ustreza smeri delovanja sil stiskanja, napetosti in zvijanja.

Zgradba kosti je dinamičen reaktiven sistem, ki se spreminja skozi človekovo življenje. Znano je, da pri ljudeh, ki se ukvarjajo s težkim fizičnim delom, kompaktna plast kosti doseže razmeroma velik razvoj. Glede na spremembo obremenitve posameznih delov telesa se lahko spremenita lokacija kostnih žarkov in struktura kosti kot celote.

Povezava človeških kosti

Vse kostne sklepe lahko razdelimo v dve skupini:

• Neprekinjene povezave, v zgodnjem razvoju v filogenezi, nepremična ali neaktivna v funkciji;
• prekinitvene povezave, kasneje v razvoju in bolj mobilni v funkciji.

Med temi oblikami je prehod - iz zvezne v prekinjeno ali obratno - polsklep.

Neprekinjena povezava kosti poteka preko vezivnega tkiva, hrustanca in kostnega tkiva (kosti same lobanje). Prekinjena zveza kosti ali sklep je mlajša tvorba povezave med kostmi. Vsi sklepi imajo skupen strukturni načrt, vključno s sklepno votlino, sklepno vrečko in sklepnimi površinami.

Sklepna votlina dodeljena je pogojno, saj med sklepno vrečko in sklepnimi konci kosti običajno ni praznine, vendar je tekočina.

Zglobna vreča pokriva sklepne površine kosti in tvori hermetično kapsulo. Zglobna vreča je sestavljena iz dveh plasti, od katerih zunanja plast prehaja v periosteum. Notranja plast izloča tekočino v sklepno votlino, ki igra vlogo maziva in zagotavlja prosto drsenje sklepnih površin.

Vrste sklepov

Sklepne površine zgibnih kosti so prekrite s sklepnim hrustancem. Gladka površina sklepnega hrustanca spodbuja gibanje v sklepih. Zglobne površine so zelo raznolike po obliki in velikosti, običajno jih primerjamo z geometrijskimi liki. Zato in imena sklepov glede na obliko: sferični (ramo), eliptični (radio-karpalni), cilindrični (radio-ulnarni) itd.

Ker se gibi zgibnih členov izvajajo okoli ene, dveh ali več osi, sklepe običajno delimo tudi po številu osi vrtenja na večosne (sferične), dvoosne (eliptične, sedlaste) in enoosne (valjaste, kvadraste).

Odvisno od število zgibnih kosti sklepe delimo na enostavne, v katerih sta povezani dve kosti, in sestavljene, v katerih se sklepa več kot dve kosti.

Kostno tkivo je neverjetna enotnost beljakovinske baze in mineralnega substrata, ki se medsebojno prodirata. Beljakovinska osnova kosti je 30%, mineralna snov - 60%, voda - 10%. Mineralna komponenta kostnega tkiva vsebuje od 1050 do 1200 g kalcija, od 450 do 500 g fosforja, od 5 do 8 g magnezija. Kostno tkivo vsebuje 85% kalcijevega fosfata, 10% kalcijevega karbonata, 1,5% magnezijevega fosfata, 0,3% kalcijevega fluorida in 0,001% različnih elementov v sledovih. Med temi elementi v sledovih so klor, aluminij, bor, fluor, baker, mangan, srebro, svinec, stroncij, barij, kadmij, kobalt, železo, cink, titan, silicij in drugi. Elementi v sledovih igrajo odločilno vlogo pri vegetativnih procesih, ki se pojavljajo v kostnem tkivu. Na primer, baker aktivira encime, ki jih proizvajajo osteoblasti, mangan pospešuje aktivnost alkalne fosfataze, cink spodbuja delovanje oksidacijskih encimov.

Kostno tkivo je posebna vrsta vezivnega tkiva, sestavljeno tudi iz celic in medceličnine. Kostne celice vključujejo osteoblaste, osteocite in osteoklaste. Za razliko od drugih vrst vezivnega tkiva je za kost značilna velika vsebnost medcelične snovi in ​​​​njena posebna struktura. Medcelično snov (kostni matriks) sestavlja veliko število kolagenskih vlaken (kostni kolagen – ossein), ki jih obdaja amorfna snov (oseomukoid). Osseomukoid vsebuje glikoproteine, mukopolisaharide in veliko količino kalcijevih soli. Kostno tkivo zaradi svoje trdnosti opravlja funkcijo opore v telesu in hkrati predstavlja depo mineralnih soli.

Osteogene celice so mezenhimske narave in nastanejo iz pluripotentnih celic, ki so hkrati vir hrustančnega in kostnega tkiva.

V bistvu se hrustanec v telesu razvije med razvojem ploda in obstaja začasno, kasneje pa ga nadomesti kost. Medtem ko človek raste, se ohranjajo in delujejo hrustančne rastne cone. Velik pomen pri delovanju mišično-skeletnega sistema ima hialini hrustanec, ki prekriva konice kosti, ki tvorijo sklepe. Hrustančno tkivo lahko najdemo v steni sapnika, grla, nosu, na mestih, kjer so rebra pritrjena na prsnico.

Osteoblasti, ki nastanejo kot posledica diferenciacije mezenhimskih celic, so odgovorni za sintezo nove kosti. Ena od morfoloških značilnosti teh celic je prisotnost dolgih citoplazemskih procesov v njih. Osteoblasti sintetizirajo organski matriks, ki postopoma obdaja celice, kot bi jih zazidal. Kot rezultat tega procesa nastanejo tako imenovane praznine, ki vsebujejo kostne celice, ki se zdaj imenujejo osteociti. Zahvaljujoč procesom so celice med seboj povezane. Citoplazemski procesi, obdani s kostnim matriksom in medsebojno povezani, tvorijo sistem kostnih tubulov. Osteoklasti so skupina celic, odgovornih za resorpcijo kosti.

Osteogene celice se nahajajo na površini kosti v dveh plasteh: 1) periosteum, ki pokriva zunanjo površino kosti, in 2) endosteum, ki oblaga notranje površine vseh kostnih votlin. Pokostnica pa ima dve plasti: 1) zunanjo vlaknato in 2) notranjo osteogeno. To je globoka plast pokostnice, ki aktivno sodeluje pri osteogenezi. Pokostnica vsebuje krvne žile, ki vstopajo in zapuščajo kost.

V procesu razvoja in rasti kostno tkivo doživi določene morfološke spremembe. Obstajata dve vrsti kostnega tkiva: nezrelo (grobo vlaknasto) in zrelo (lamelno) kostno tkivo. Nezrelo kost običajno najdemo v človeškem telesu med embriogenezo, pa tudi v zgodnjih fazah nastanka kalusa po zlomu. Za nezrelo kost je značilno večje število celic. Medcelična snov vsebuje več proteoglikanov, glikoproteinov in kalcija. Razporeditev vlaken v kostnem matriksu je podobna mreži. Zato je drugo ime te vrste kosti mreža. Rast kosti v dolžino se pojavi zaradi epifiznih hrustančnih rastnih plošč. Debelina kosti se poveča zaradi postopne apozicijske rasti kostnega tkiva od zunaj in resorpcije notranjega dela kostne snovi.

Po rojstvu se nezrelo kostno tkivo postopoma nadomesti z zrelim kostnim tkivom, ki ga že predstavljata dve vrsti: gobasto in kompaktno. Gobasto tkivo sestavljajo kosti zapestja in tarzusa, telesa vretenc, metafize dolgih cevastih kosti. Diafize cevastih kosti so oblikovane iz kompaktnega kostnega tkiva.

Proces tvorbe kostnega tkiva poteka v bližini majhnih žil, saj celice kostnega tkiva potrebujejo prehrano. Tvorba kostnega tkiva se začne s tvorbo kostnih trabekul, tako imenovanih kostnih stebrov. Kostne trabekule so sestavljene iz osteoblastov, ki se nahajajo vzdolž periferije, v središču je medcelična snov kosti, na nekaterih področjih katere lahko opazimo osteocite. Trabekule se postopoma razvijajo in se povezujejo med seboj in tvorijo obsežno mrežo. To anastomozirajočo mrežo kostnih trabekul imenujemo gobasta kost. Značilnost te vrste kostnega tkiva je tudi prisotnost votlin, ki se nahajajo med trabekulami, napolnjenimi z vezivnim tkivom in krvnimi žilami.

Za kompaktno kost je značilna prisotnost predvsem kostnega tkiva. Strukturna enota kompaktne kosti je osteon ali Haversov sistem (imenovan po Haversu, ki ga je prvi opisal). Osteon je skupek osteocitov in organskega matriksa, med seboj povezanih s kostnimi tubuli, ki obdajajo eno ali dve majhni žili. Kanal, ki vsebuje kapilaro v središču osteona, se imenuje tudi Haversov. Dimenzije osteona praviloma ne presegajo 0,4 mm. Osteociti kompaktne kosti se nahajajo koncentrično glede na kapilaro, kar prispeva k neoviranemu pretoku tkivne tekočine do njih iz krvne žile, ki jim zagotavlja prehrano. Premer osteona je omejen z razdaljo, na kateri lahko delujejo sistemi kostnih tubulov. Razdalja od celic do osrednjih krvnih žil običajno ne presega 0,1-0,2 mm. In število koncentričnih plošč, ki obkrožajo Haversov kanal, ne presega pet ali šest. Prostori med Haversovimi sistemi so zapolnjeni z intersticijskimi kostnimi ploščami, zato je površina kompaktne kosti gladka, ne grbinasta.

Vaskularna mreža kostnega tkiva je kompleksen sistem, ki je tesno povezan s cirkulacijskim sistemom okoliških mehkih tkiv. Oskrba kosti s krvjo poteka iz treh virov: 1) hranjenje arterij in ven; 2) posode metafize; 3) žile periosteuma. Hranilne arterije v količini dveh do treh prodrejo v kost na ravni zgornje in srednje tretjine diafize skozi tako imenovane napajalne luknje in tvorijo medularno cirkulacijsko mrežo. Izjema je golenica, ki ima samo eno arterijo, ki vstopa v diafizo na ravni njene zgornje tretjine. Hranilne arterije se razvejajo vzdolž Haversovega kanala in predstavljajo skoraj 50 % kostne mase. Žile metafize sodelujejo pri oskrbi s krvjo epimetafiz cevastih kosti. Žile periosteuma prodrejo v kost skozi tako imenovane Volkmannove kanale in anastomozirajo s posodami Haversovega sistema. Eksperimentalno je bilo dokazano, da imajo žile periosteuma pomembno vlogo pri polnem venskem odtoku iz kosti, saj napajalna vena, ki je veliko tanjša od arterije, ne bi mogla sama obvladati te naloge. Zdaj je splošno sprejeto, da prekrvavitev notranjih dveh tretjin kortikalne plasti vključuje predvsem hranilne arterije, zunanjo tretjino pa dodatno oskrbujejo krvne žile pokostnice.

Skozi življenje, od trenutka začetka embriogeneze do smrti organizma, se kostno tkivo nenehno prestrukturira. Na začetku je povezana z rastjo in razvojem organizma. Po koncu rasti se nadaljuje stalno notranje prestrukturiranje, ki je sestavljeno iz postopne resorpcije dela kostne snovi in ​​njene zamenjave z novo kostjo. To je zato, ker Haversov sistem kompaktne kosti in trabekule gobaste kosti ne ostanejo vse življenje. Kostno tkivo, tako kot mnoga druga tkiva v človeškem telesu, je treba nenehno posodabljati. Letno se obnovi 2-4 % kostnega tkiva. Do 20-30 let starosti je intenzivno kopičenje kostnega tkiva. Od 30 do 40 let je obdobje ravnovesja med procesi resorpcije in okrevanja. Po 40. letu se mineralna gostota kosti postopoma zmanjšuje.

Struktura kostnega tkiva. Kosti so sestavljene iz lamelarnega kostnega tkiva, ki spada med vezivna tkiva. Osnovo tvorijo tri vrste celic: osteoblasti (tvorijo kostno tkivo), osteoklasti (uničujejo kostno tkivo) in osteociti (sodelujejo pri mineralizaciji kostnega tkiva). Celice se nahajajo v medceličnini (30 % organskih in 70 % anorganskih snovi), ki skupaj tvorijo kostne plošče.

Struktura kosti kot organa. Kost ima kompleksno strukturo in kemično sestavo. V živem organizmu kosti vsebujejo 50% vode, 28,15% organske snovi, od tega 15,75% maščobe, in 21,85% anorganske snovi (spojine kalcija, fosforja, magnezija itd.).

Trdnost kosti (mehanske lastnosti) Zagotavlja ga fizikalno-kemijska enotnost organskih in anorganskih snovi, pa tudi struktura kostnega tkiva. Prevlada organskih snovi v kosti (pri otrocih) ji zagotavlja večjo elastičnost in elastičnost. Ko se razmerje spremeni v smeri prevlade anorganskih snovi, kost postane krhka, lomljiva (pri starejših).

Vsaka kost je samostojen organ in je sestavljena iz kostnega tkiva. Zunaj je kost prekrita s pokostnico, znotraj pa v medularnih votlinah , obstaja kostni mozeg (slika 1.2).

riž. 1.2. Struktura kosti.

Poleg sklepnih površin, prekritih s hrustancem, je pokrita zunanja stran kosti pokostnica. V njem lahko ločimo dve plasti: zunanjo (fibrozno) in notranjo (osteogeno, kostnotvorno). Zaradi notranje plasti pokostnice se tvorijo osteoblasti in kost raste v debelino.

Zunanjo plast kosti predstavlja debela (v diafizi cevastih kosti) ali tanka (v epifizama cevastih kosti, gobastih in ravnih kosti) plošča kompaktne snovi. Pod kompaktno snovjo je gobasta (trabekularna) snov, porozna, zgrajena iz kostnih tramov s celicami med njimi (slika 1.2).

Znotraj diafize cevastih kosti je medularna votlina, ki vsebuje kostni mozeg.

Osrednji kanal s sistemom koncentričnih plošč je strukturna enota kosti in se imenuje osteon, oz hadrski sistem(slika 1.2). Prostori med osteoni so narejeni z interkaliranimi (vmesnimi) ploščami. Osteoni in interkalirane plošče tvorijo kompaktno kortikalno snov kosti.

V notranjosti kosti, v medularni votlini in celicah gobaste snovi, je kostni mozeg. V predporodnem obdobju in pri novorojenčkih vsebujejo vse kosti rdeči kostni mozeg, ki opravlja hematopoetske in zaščitne funkcije. Predstavlja ga mreža retikularnih vlaken in celic. V zankah te mreže so mlade in zrele krvne celice ter limfoidni elementi. V kostnem mozgu se razvejajo živčna vlakna in krvne žile. Pri odrasli osebi je rdeči kostni mozeg vsebovan le v celicah gobaste snovi ravnih kosti (lobanjske kosti, prsnice, krila iliuma), v gobastih (kratkih) kosteh in epifizah cevastih kosti. V medularni votlini je diafiza cevastih kosti rumeni kostni mozeg ki je degenerirana retikularna stroma z maščobnimi vključki.

Na površinah vsake kosti so nepravilnosti: tu se začnejo ali pripenjajo mišice in njihove kite, fascije, vezi. Te višine, ki štrlijo nad površino kosti, se imenujejo apofize (tuberkuloza, tuberkuloza, greben, proces). V predelu, kjer je mišica pritrjena z mesnatim delom, se določijo vdolbine (jamica, jamica, jamica).