ОСТЕОГЕНЕЗ (костеобразование) — процесс формирования костей у позвоночных. Осуществляется при помощи специальных клеток (остеобластов), выделяющих костеобразующие минеральные вещества, которые объединяются с сетью коллагеновых волокон, в результате чего образуется основное вещество твердых костей.

РЕЗОРБЦИЯ (от лат. resorbeo — поглощаю) — рассасывание, растворение (разрушение).

Термины:

Костная ткань – вид соединительной ткани, из которой образуются все кости в человеческом организме. Состоит из особых клеток (остеобластов, остеокластов, остеоцитов) и межклеточного вещества.

Межклеточное вещество (костный матрикс) составляет 50% сухого веса костной ткани и состоит из органической (25%), неорганической (50%) частей и воды (25%).

Остеобласты (от др.-греч.: ὀστέον — кость, βλάστη — росток, отпрыск, побег) – молодые клетки костной ткани диаметром 15-20 мкм, располагающиеся в верхних её слоях и вырабатывающие компоненты межклеточного вещества. Проще говоря – клетки-строители костной ткани.

Остеокласты (от др.-греч.: osteon — кость и clao — раздроблять, разбивать) – это крупные многоядерные (5 — 100 ядер) клетки костной ткани размерами до 190 мкм, которые разрушают кость и обызвествлённый хрящ (хрящ с отложениями кальция).

Остеоциты (от др.-греч.: ὀστέον — кость, κύτος — вместилище, здесь — клетка) – основной тип клеток зрелой костной ткани длиной 20-55 мкм и шириной 5-15 мкм. Образуются из остеобластов в процессе развития костной ткани.

клетки костной тканиРис. 1. Клетки костной ткани

а — остеобласт; б — остеоцит; в — остеокласт; 1 — ядро; 2 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 3 — митохондрии; 4 — комплекс Гольджи; 5 — гофрированная каемка; 6 — лизосомы; 7 — межклеточное вещество кости (по Е. А. Шубниковой с изменениями)

метаболизм кости

Рис. 2. Схема расположения клеток костной ткани
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.

 Образование новой кости остеобластамиРассасывание старой кости остеокластами
Пусковой фактор к активизации процессаУсиление насыщения кислородом костной ткани— снижение насыщения кислородом костной ткани; — усиление в остеокластах процесса расщепления глюкозы без участия кислорода, вызывающего накопление солей молочной кислоты (понижают pH среды) и ионов водорода.
С чего начинается процесс1. Формирование органической части   (органического матрикса) кости, который служит каркасом для дальнейшего отложения минералов. Состав органической  части:

а) коллагеновые белки (90-95%);

б) неколлагеновые белки (их около 200);

в) протеогликаны (белки+небольшое количество углеводов) фиксируют ионы кальция в очагах остеогенеза, образуя комплексы с минералом;

г) гликозаминогликаны связывают большое количество воды, благодаря чему межклеточное вещество приобретает желеобразную консистенцию.

д) вода.

2.Синтез аденозинтрифосфорной кислоты(АТФ) — источника энергии для процесса синтеза органического матрикса и донора фосфата для минерализации.

3. Активное накопление в митохондриях остеобластов положительно заряженных ионов кальция (кальция в митохондриях в 500 раз больше, чем в цитоплазме остеобластов) и отрицательно заряженных ионов фосфатов.

— Повышение проницаемости клеточных оболочек остеобластов.

Снижение pH приводит к повышению проницаемости оболочек лизосом (клеточных органоидов остеокластов, в полости которых находится множество ферментов, ускоряющих расщепление органических соединений), освобождению ферментов и их выделению вместе с молочной кислотой и ионами водорода в межклеточный матрикс.
Развитие процессаСобственно минерализация — отложение фосфата и кальция в виде кристаллов гидроксиапатитов в ранее сформированный органический матрикс.

Этапы:

1. Активное отпочковывание в межклеточный матрикс особых пузырьков (мембранных везикул), содержащих:

а) положительно заряженные ионы кальция (концентрация кальция в пузырьках в 25-50 раз выше, чем в остеобластах);

б) сложные жиры (глицерофосфолипиды) – нужны для связывания кальция и фосфора с органическим каркасом;

в) щелочную фосфатазу (ЩФ) – ей принадлежит ведущая роль в образовании центров кристаллизации гидроксиапатитов и ускорении процесса кристаллизации; также ЩФ ликвидирует вещество, тормозящее процесс минерализации (пирофосфат), расщепляя его.

г) другие фосфатазы (пиро-, АТФ-, 5′-АМФ-), необходимые для кальцификации органического матрикса.

2. Разрушение оболочек мембранных везикул и освобождение содержимого пузырьков.

3. Частичный распад протеогликанов, освобождение кальция и фосфатов и формирование поверхности белков, на которой будет происходить образование кристаллической решётки гидроксиапатитов.

4. Формирование ядер кристаллизации гидроксиапатитов. Этот процесс начинается ещё в мембранных везикулах.

5. Формирование кристаллической решётки из минералов.

6. Рост кристаллов гидроксиапатитов. Растущие кристаллы вытесняют протеогликаны и воду до такой степени, что костная ткань становится практически обезвоженной.

В результате местного повышения кислотности происходит распад связей кристаллов гидроксиапатитов с белками межклеточного матрикса, кристаллы разрушаются. Белки разлагаются ферментами. Происходит разрушение межклеточного вещества костной ткани с образованием полостей.
Завершающий этапПо завершении процесса роста кристаллов гидроксиапатитов остеобласты оказываются окружёнными со всех сторон минерализованным матриксом и превращаются в остеоциты, основная задача которых – поддержание стабильности обменных процессов в уже минерализованных отделах костной ткани, т. е. сохранение постоянства её органического и минерального состава.

При снижении активной синтетической (созидательной) деятельности остеобластов последние могут также превращаться в покоящиеся остеобласты. Эти клетки покрывают 80-95% покоящейся кости. Группы рядом расположенных покоящихся остеобластов под влиянием паратиреоидного гормона паращитовидных желёз вырабатывают ферменты, разрушающие костную ткань. В результате этого на поверхности костей формируются углубления (ниши резорбции). В этих углублениях в дальнейшем располагаются остеокласты, т. к. костным разрушителям в них легче прикрепиться к костной ткани. Процесс прикрепления остеокласта к костной ткани рассматривается как первый этап в рассасывании (резорбции) кости.

Продукты распада белков органического матрикса и кристаллов гидроксиапатитов поступают в кровь, кальций и фосфор с током крови доставляются к остеобластам. Происходит восстановление органического и минерального состава костной ткани.

Выполнившие свою работу остеокласты погибают.

Как избежать болей в суставах?

О том, как избежать болей в суставах, никто не задумывается – гром-то не грянул, зачем ставить громоотвод. Между тем от артралгии – так называется этот вид боли – страдают половина людей старше сорока лет и 90 % тех, кому больше семидесяти. Так что профилактика боли суставов – то, о чем стоит подумать, даже если вы…

Читайте также:  Остеопороз в пожилом возрасте прогноз

Читать далее

Власть гормонов. Какие активные вещества регулируют восстановление хряща?

Состояние человека, слаженность работы органов его тела во многом определяются  гормональным балансом. Восстановление хряща также подчинено влиянию вездесущих регуляторов жизни. Без нормализации гормонального фона полноценная регенерация сустава невозможна. За какие нити дёргает невидимый кукловод – эндокринная система, воздействуя на хрящевую ткань?     Тестостерон   Этот гормон вырабатывается половыми железами и корой надпочечников, как в…

Читать далее

Перелом голени: симптомы и лечение. Как восстановиться за короткий срок?

Переломы голени – довольно частая травма в практике врача-хирурга. Она составляет 10% от всех других переломов. Как быстро срастутся кости, какие методы лечения выберет доктор, зависит от сложности перелома, места его нахождения и общего состояния здоровья пациента. Обычно восстановление целостности кости занимает три-четыре месяца. Однако современная наука позволяет значительно ускорить этот процесс.

Читать далее

О ЗАБОЛЕВАНИЯХ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ

Пусть всегда будет солнце! Для чего нужен витамин Д?

Солнечный свет для человека – не только источник хорошего настроения, радости и счастья. При его попадании на сетчатку глаза и кожу в организме запускается большое количество физиологических процессов, например, синтез кальциферола. Для чего нужен витамин Д, помимо улучшения всасывания кальция? Как компенсировать его дефицит, если пребывание под ультрафиолетовыми лучами солнца нежелательно для человека?   Для…

Читать далее

Навигация по записям