Общие принципы структурно-функциональной организации костных тканей

Костная ткань образована клетками и обызвествленным межклеточным веществом (матриксом). Примерно 67% ее массы приходится на минеральные компоненты (придающие ей высокую прочность), 33% – на органические (обеспечивающие необходимый уровень эластичности).

Костная ткань имеет минерализованный (обызвествлённый или кальцифицированнный) матрикс. Кости формируют скелет организма, защищают и поддерживают жизненно важные органы, выполняют функцию депо кальция, содержат до 99% всего кальция. Костный матрикс составляет 50% сухого веса кости и состоит из неорганической (50%) и органической (25%) частей и воды (25%).

Неорганическая часть в значительном количестве содержит два химических элемента – кальций (35%) и фосфор (50%), образующие кристаллы гидроксиапатита, а также входящие в состав других неорганических веществ.

(1) гидроксиапатит Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂*([Са_З(РО₄)₂]₃-Са(ОН)₂). Эти кристаллы имеют стандартный размер 20х5х 1,5 нм и соединяются с молекулами коллагена через остеонектин.

(2) Другие компоненты. В состав неорганической части кости входят бикарбонаты, цитраты, фториды, соли Mg²⁺, К⁺, Na⁺ и т.д., микроэлементы.

Органическая часть образована коллагеном, неколлагеновыми белками (ocтенектин, остеокальцин, протеогликаны, сиалопротеины, морфогенетические белки, протеолипиды, фосфопротеины) и гликозаминогликанами (хондроитинсульфат, кератансульфат). Органические вещества костного матрикса синтезируют остеобласты. В состав костного матрикса входят коллаген I типа (90-95%) и коллаген типа V.

(2) Неколлагеновые белки

(а) Остеонектин - гликопротеин кости и дентина. Остеонектин поддерживает в присутствии коллагена осаждение Са²⁺ и РО₄^3-.

(б) Остеокальцин - участвует в процессе кальцификации, служит маркёром для оценки активности костной ткани

Клетки костной ткани включают остеобласты, остеоцшы и остеокласты
(рис. 6.4. Б). Остеокласты происходят из стволовой клетки крови.

А

Б

Рис. 6.4. Костные клетки (микрофото)

А – Остеобласты (х320). Остеоид – образует зону между активными остеобластами и минеральным веществом.

Б – Остеокласты (О) (х420), округлые многоядерные клетки, расположенные в полостях, образованных при резорбции межклеточного вещества. Остеоид (Оs).

Рис. 6.5. Клетки костной ткани. Схема их расположения. ОБЛ - остеобласты (активные), КВК - клетки, выстилающие кость (неактивные остеобласты), КЛ - костные лакуны с телами остеоцитов (ОЦ), КК - костные канальцы, содержащие отростки ОЦ, ОКЛ - остеокласт в резорбционной лакуне (РЛ), ОИ - остеоид, ОМВ - обызвествленное межклеточное вещество.

Остеобласты - клетки, образующие костную ткань. Они синтезируют и секретируют компонент межклеточного вещества (матрикс) кости (остеоид), участвуют в его обызвествлении, регулируют поток кальция и фосфора в костную ткань и из нее. Различают активную и неактивную формы остеобластов.

Активные остеобласты – кубические или призматические клетки, связанные тонкими отростками с другими клеточными элементами – клетками-предшественниками, соседними остеобластами и остеоцитами (рис. 6.6). Содержит мощно развитый синтетический аппарат (грЭПС) комплекс Гольджи большое число митохондрий, пузырьков (рис. 8). На ее поверхности находятся многочисленные микроворсинки. Эти клетки покрывают в норме
2-8% поверхности кости.

Рис. 6.6. Ультраструктурная организация остеобласта (ОБЛ) и остеоцита (ОЦ). ОБЛ вырабатывают неминерализованное межклеточное вещество - остеоид (ОИ) и обеспечивают его минерализацию с образованием обызвествленного межклеточного вещества (ОМВ). MB - микроворсинки, КГ - комплекс Гольджи. ОБЛ связан с ОЦ отростками, образующими щелевое соединение. Тело ОЦ лежит в лакуне (Л) в ОМВ в окружении коллагеновых фибрилл (КФ), его отростки (00) - в костных канальцах (КК).

Неактивные (покоящиеся) остеобласты (клетки, выстилающие кость) образуются из активных остеобластов и в покоящейся кости покрывают 80-95% ее поверхности. Органеллы редуцированы, однако рецепторы к различным гормонам и факторам роста, а также способность реагировать на них сохраняются.