Структурная организация костной ткани

Структурной единицей кости являются костные пластинки. Каждая из них имеет толщину от 3 до 10 мкм и представляет собой минерализованных фрагмент внеклеточного матрикса. В компактной кости пластинки располагаются концентрически вокруг центрального канала, образуя опорную часть остеона. Он имеет форму цилиндра диаметром 0,1-0,5 мм, длиной до нескольких сантиметров. Между костными пластинками располагаются лакуны с остеоцитами, отростки которых проходят сквозь пластинки и контактируют с отростками других остеоцитов. Коллагеновые волокна в костных пластинках относительно тонкие и расположены параллельно друг другу. Канал остеона заполнен рыхлой соединительной тканью, которая окружает проходящие здесь 1-2 мелких кровеносных сосуда, нервные волокна, лимфатические капилляры и содержит покоящиеся остеобласты, остеокласты и макрофаги. Каналы остеонов связаны между собой и имеют выходы в надкостницу и костномозговую полость, благодаря чему обеспечивается сообщение остеонов с общим крово- и лимфотоком, а также с соответствующими нервами. Каждый остеон окружен тонким слоем основного вещества, почти лишенным волокон.

Надкостница состоит в основном из плотной волокнистой соединительной ткани. С костью она соединяется пучками коллагеновых волокон, вплетающихся в наружный край костных пластинок. Внешний слой надкостницы содержит коллагеновые волокна, направленные параллельно её поверхности и плавно переходит в участки прикрепления связок, сухожилий и мышц. Внутренний слой больше похож на рыхлую соединительную ткань. Здесь пребывают покоящиеся остеобласты и преостеобласты, по мере надобности привлекаемые для регенерации кости.

Губчатое вещество, расположенное в глубине кости, построено тоже из костных пластинок. Однако здесь они не образуют остеонов, а уложены стопками, формируя трабекулы толщиной до 0,2 мм. Последние разделены межтрабукулярными пространствами, но анастомозируют между собой, создавая трехмерную сеть, в ячейках которой находится костный мозг. Поверхность трабекул покрыта слоем покоящихся остеобластов. Остеоциты расположены в лакунах между костными пластинками. Метаболическая активность губчатой кости на порядок выше, чем кортикальной.

 

Ремоделирование кости

 

Ремоделирование кости заключается в полном растворении её отдельных участков с заменой заново образуемой тканью. Разрушение кости осуществляется остеокластами, а её восстановление остеобластами. Ремоделирование костей осуществляется в течение всей жизни индивида. В детском и юношеском возрасте новообразование кости происходит значительно интенсивнее, чем её резорбция. У взрослого процессы растворения кости и её образования находятся в равновесии, а в пожилом возрасте начинают преобладать процессы резорбции. В результате избыточной потери костной ткани развивается остеопороз.

  Очаги ремоделирования появляются в разных участках костной ткани независимо друг от друга и регулируются, по-видимому, аутокринно или паракринно. Процесс ремоделирования начинается с привлечения клеток предшественниц остеокластов. В этом процессе участвуют белки – остепонтин и остеокальцин. Мобилизованные клетки фиксируются на поверхности кости. Мембрана остеокласта, прилегающая к кости образует многочисленные складки, что многократно увеличивает площадь её контакта с костью. Через эту мембрану клетка выделяет протоны и гидролитические ферменты в зону резорбции. Источником протонов является угольная кислота, образующаяся в реакции катализируемой карбоангидразой. Протоны через мембрану перекачиваются Н⁺ - АТФазой. Ионные каналы и насосы базолатеральной мембраны компенсируют потерю клеткой протонов восстанавливая ионное равновесие. Накопление протонов в зоне резорбции приводит к растворению кристаллов гидроксиапатита, а также создает благоприятную среду для действия кислых гидролаз. Кислые гидролазы выделяются лизосомами и содержат протеолитические ферменты, ферменты разрушающие протеогликаны и кислую фосфатазу. Кислая фосфатаза отщепляет остаток фосфорной кислоты от белков матрикса, тем самым, способствуя их быстрой деградации. Фаза резорбции продолжается в течение 10 дней. Кислая среда и гидролитические ферменты разрушают внеклеточный матрикс, под остеокластом образуя под ним углубление (лакуну) закрытую остеокластом. Продукты деградации кости поступают в кровь. По мере увеличения зоны разрушения остеокласт перемещается в глубь кости, закрепляется там и снова начинает свою резорбтивную деятельность. Резорбция кости сменяется фазой остеогенеза. Она начинается с апоптоза остеокластов. Далее в зону резорбции по механизму хемотаксиса поступают клетки предшественники, которые дифференцируются до остеобластов и заново строят костный матрикс.