Структурная организация и регенерация костной ткани

Гистоструктура костной ткани

Согласно современным представлениям, костная ткань представляет собой минерально-органический композит с развитой пористой структурой, подвергающийся постоянному процессу ремоделирования под действием клеток остеобластического дифферона (Афанасьев Ю.И., Юрина Н.А., 1999; Данилов Р.К., 2006, 2007).

По мнению ряда авторов (Денисов-Никольский И.Ю. с соавт., 2002; Аврунин А.С. с соавт., 2010) в скелете млекопитающих необходимо различать следующие уровни или элементы его иерархической организации:

. Молекулярный - органические молекулы.

.Надмолекулярный - надмолекулярные комплексы органических молекул и минералов в перицеллюлярном пространстве.

. Тканевой - ретикулофиброзные и пластинчатые структуры.

. Структурно-функциональный - остеоны и трабекулы (полуостеоны).

. Органообразующих структур - компактное и губчатое вещество.

. Органный - кость как орган.

. Суперорганный - скелет.

Только при полном понимании всех процессов, происходящих на каждом вышеизложенном уровне возможно формирование адекватных представлений о механизмах как нормального функционирования, так разрушения и репарации костной ткани. Однако следует признать, что функционирование костной ткани, особенно на первых четырёх уровнях организации остаётся ещё малоизученным процессом.

Костная ткань примерно на 50% состоит из органического компонента, представленного в основном коллагеновыми волокнами, и на 47% - из неорганического матрикса, образованного, в основном, кальций-фосфатными соединениями (КФ) типа гидроксиапатита (ГАП), и другими микроэлементами (Mg, Sr, Sn, Со, Cr, Fe, Сu и др.). Она находится в динамическом равновесии за счет протекания единовременных процессов образования и резорбции (Мажуга П.М., 1978; Грант В., 1991; Кораго А.А., 1992; Чайкина М.В., 2002).

В настоящее время принято выделять два основных типа костной ткани: компактную и губчатую.

Губчатая кость, менее твердая, входит в состав большинства плоских костей, эктопических очагов костеобразования и костной мозоли на ранней стадии ее развития. Она состоит из сети трабекул (спикул), образующих большие костномозговые пространства, содержащие гемопоэтические клетки и жир. Трабекулы содержат остеоциты, окруженные монослоем остеобластов.

Компактная (плотная, ламеллярная) кость не содержит трабекул и образует диафизы всех трубчатых костей. Здесь имеется круговое расположение «гаверсовых» систем (Образцов И.Ф., Ханин М.Ф., 1989; Улумбеков Э.Г., Челышев Ю.А., 1997; Афанасьев Ю.И., Юрина Н.А., 1999).

Костная ткань состоит из клеточных элементов, представленных остеобластами, остеокластами и остеоцитами, и экстрацеллюлярного матрикса, который содержит органические и неорганические (минеральные) вещества и воду. Костные клетки функционируют в среде, получившей название «костный матрикс». По своему качественному составу «костный матрикс» является видом соединительной ткани с выраженной минеральной составляющей (Хэм А., Кормак Д.,1983; Быков В.Л., 2000).

Ключевую роль в процессе минерализации костного матрикса играют «матриксные пузырьки» остеобластов, имеющие диаметр от 30 до 1000 нм и стенку, идентичную наружной мембране. Первоначально именно в них образуется аморфный Са3(РО4)2, а затем - гидроксиапатит (ГАП). Вышедшие в экстрацеллюлярное пространство матриксные пузырьки вступают во взаимодействие с протеогликанами, остеонектином и коллагеном, встраиваясь в их структуру (Кораго А.А, 1992; Anderson Y.C., 1976).