ДиффероныОстеогенные клетки(остеобласты, остеоциты) предшественники.

Собственно кость,

Надкостница (периост),

эндост в совокупности с костным мозгом.(слайд 2)

Функции и свойства кости определены ее составляющими:
*Биомеханическая
(интегрирующая, опорная, защитная, функции движения)
*Пластическая
*Морфогенетическая
*Метаболическая
*Кроветворная
*Иммунная

Каждый компонент кости выполняет свою определенную функцию или функции и при этом участвует в обеспечении функций других компонентов. Такое их взаимодействие Или взаимодействие делает кость самостоятельным органом кость за счет своих полифункциональных возможностей участвует в работе жизненно важных функциональных систем организма (П.К. Анохин, 1975): Поддержания определенного уровня минералов в крови, ее pH, клеточного состава и др.

Отдельные кости с помощью различных форм соединений: непрерывные(фиброзные(синартрозы), прерывные(диартрозы(синовиальные)), переходные (гемиартрозы)) обеспечивающих их физиологическую подвижность при локомоциях, объединены в опорную систему костный скелет. Все формы соединения костей осуществляются посредством раз личных видов соединительной ткани: волокнистой плотной оформленной, хрящевой и костной. Степень участия того или иного вида соединительной ткани определяет форму соединения, объем и характер движений в них.

Собственно кость- это основная часть кости-органа, построенная только из костной ткани. Она определяет форму кости, ее основную массу, биомеханические и физико-химические свойства. Остальные компоненты кости-органа участвуют в обеспечении физиологической жизнедеятельности собственно кости Все собственно кости построены из компактной и губчатой костной ткани, соотношение которых в ко стих определяет особенности их общего построения, формы, свойств и функций. Кости классифицируют как трубчатые, губчатые, плоские и смешанные.

Надкостница(периост)-тонкий слой волокнистой соединительной ткани, покрывающийбольшую часть наружной поверхности собственнокости. Надкостница связывает кость с окружающими тканями и участвует в ее кровоснабжении, иннервации, росте, обновлении и репаративной регенерации при повреждениях костей. Эти функции отражены в ее структурной организации. В надкостнице выделяют два слоя(без четкой границы) (слайд 6). Наружный волокнистый слой представлен волокнистой плотной оформленной соединительной тканью, в которой присутствуют многочисленные Сосуды и нервы, образующие много уровневые сплетения. Ответвления сосудов и нервов от этих сплетений идут в собственно кость. Второй, более глубокий или внутренний слой надкостницы называется фиброэластическим и камбиальным. Он является продолжением наружногослоя, но волокна расположены менее ориентированно и более рыхло. В нембольше эластических волокон, чем в наружном слое.

В пограничной с костью зоне этого слоя присутствует большое количество остеогенных клеток-предшественников. К надкостнице прикрепляются фасции связки, сухожилия, волокна и пучки которых переходят в ее волокнистый остов. Часть этих волокон проходит через надкостницу и переходит в волокнистую основу кости.

Внутренняя часть собственно кости со стороны костномозговой полости(канала) представлена тонким слоем не минерализованного костного матрикса(остеoида). Рельеф его поверхности сформирован коллагеновыми фибриллами и многочисленными каналами(слайд 7). За счет многочисленных каналов, очевидно, осуществляется питание этого слоя и его минерализованного продолжения собственно кости из костного мозга. В составе остеоида находятся остеогенные клетки и их предшественники

В свою очередь, к этому слою при лежит тонкий, неравномерный по толщине слой рыхлой волокнистой соединительной ткани с присущими ей волокнистыми структурами(тонкими коллагеновыми волокнами и фибриллами) и клеточными элементами(фибробластами, ретикулярными клетками остеогенными клетками-предшественниками и остеобластами), интегративно-буферной метаболической средой(слайд 8)

Этот слой называется эндостом. Он не сплошной и в отдельных местах отсутствует, и костный мозг может непосредственно контактировать с поверхностью собственно кости. Строение эндоста варьирует в зависимости от костного ремоделирования, области кости, возрастной динамики Эндост является пограничной структуроймежду стромой костного мозга и костью.

Костный мозг Это тканевой комплекс, состоящий из волокнистой рыхлой неоформленной жировой соединительной ткани(строма), кроветворных клеток, зрелых форменных элементов крови(паренхима), сосудов и нервов, заполняющий костномозговые полости( слайд 9,10,11). Костный мозг выполняет в организме ряд функций:

Кроветворения

Иммунитета

эндокринную,

энергообеспечения,

обеспечения кости остеогенными клетками,

поддержания популяции соединительнотканных клеток всех разновидностях соединительной ткани в организме путем выделения в кровь циркулирующих(мобильных) соединительнотканных мультипотентных клеток-предшественников.

Как и все разновидности соединительной ткани, строма костного мозга состоит из клеточных элементовмезенхимального происхождения и экстрацеллюлярного(межклеточного) матрикса. К клеточным элементам относятся: стволовые соединительнотканные мультипотентные клетки(ССМК), циркулирующие(мобильные) соединительнотканные мультипотентные клетки-предшественники, ретикулярные клетки(костномозговые фибробласты), адвентициальные клетки(малодифференцированные клетки фибробластического ряда), адипоциты остеогенные клетки макрофаги.

Стволовые соединительнотканные мультипотентные (полипотентные) клетки (ССМК),находящиеся в костном мозге мало дифференцированные СТ-клетки способные к самовоспроизведению и поддержанию в нем нескольких дифферонов СТ-клеток фибробластический(ретикулярные клетки), остеохондроцитарный,адипoцитарный(слайд 12). При делении ССМК одна из дочерних клеток сохраняет стволовые свойства, другая встает на путь дифференцировки и образования одного из указанных СТ - дифферонов.

Через своих производных Мультипотентных мобильных СТ клеток, поступающих в кровь и постоянно циркулирующих там СCМК участвуют в поддержании аналогичных соединительнотканных дифферонов в соединительных тканях за пределами костного мозга, а также в формировании фибробластических дифферонов в очагах репарации ( слайд 13).

Ретикулярные клетки имеют(костномозговые фибробласты) структурную организацию, подобную фибробластам волокнистой соединительной ткани, форма, размеры, развитие органелл и их количество в цитоплазме ретикулярных клеток зависит от степени их дифференцировки и функционального состояния(слайд 14). С помощью своих длинных и коротких отростков ретикулярные клетки взаимодействуют между собой и другими СТ-клетками, образуя клеточную сеть, подобную синцитию.

Адвентициальные клетки являются малодифференцированным СТ-клетками фибробластического дифферона. Предполагают, что он могут быть ССМК. Они располагаются вблизи кровеносных сосудов и покрывают значительную часть наружной поверхности синусоидных капилляров. Адвентициальные клетки содержат микрофиламeнты при сокращении которых они изменяют свое положение, что приводит к изменению площади синусоидов, покрытой адвентициальным слоем.отростки адвентициальных клеток отходят в глубь костного мозга, где связываются с отростками ретикулярных клеток, включаясь в единую стромальную клеточную сеть.

Остеогенные клетки в костномозговой полости(преостeобласты и остеобласты) находятся в основном на внутренней поверхности собственно кости в составе не минерализованного поверхностного слоя(остеoида) и эндоста.

Адипоциты (липoциты)- жировые клетки могут входить в состав костного мозга как отдельные клетки или небольшими группами участвуя в формировании микро окружения для количественно преобладающих клеток кроветворной паренхимы, создавая оптимальную среду для гемопоэза. Эти адипoциты имеют тех же предшественников что и ретикулярные, остеогенные и адвентициальные клетки. Они сохраняют все функции и особенности структуры жировых клеток. В жировой ткани костного мозга существуют зрелые(однокамерные) жировые клетки, незрелые(многокамерные) фибробластoподобные жировые клетки(преадипоциты). Зрелыеимеют большие липидные капли занимающие объем цитоплазмы составляют основу жировой ткани, Незрелыепредставляют собой фибробластоподобные жировые клетки, которые содержат в цитоплазме многочисленные жировые капли разного размера.

Дифференцированные (одно камерные, зрелые) жировые клетки костного мозга являются стационарными клетками, утратившими свою пролиферативную способность в составе зрелого организма, однако выделение дифференцированных жировых клеток из костного мозга и последующего культивирования в трехмерном матриксе коллагенового геля вызывает их дедифференцировку и превращение в многокамерные фибробластoподобные жировые клетки, которые активно пролиферируют. Замедление или остановка этого процесса происходит из-за контактного ингибирования,т.е. зависимого от клеточной плотности. При этом происходит редифференцировка многокамерных жировых клеток в однокамерные клетки.

Считают, что жировые костного мозга выполняют пять функций:                                        1) пассивная(опорная) роль заполнение свободного пространства в костномозговой полости;2) активная роль в системном метаболизме липидов(однокамерные жировые клетки имеют липогенный и липолитический потенциал);                                                                      3) локальный источник энергии в костном мозге;                                                                   4 прямое участие в стимулировании гемопоэза.                                                    5) прямое участие в стимуляции остеогенеза(включая репаративный).

Адипоциты экспрессируют рецепторы к гормону роста, что опосредует прямое влияние на липолиз. Гормон роста может также влиять непосредственно на количество адипоцитов, т.к. он влияет на дифференцировку преaдипoцитов/aдипоцитов, показанную invitro.

Костномозговые адипоциты являются источником паракринныхфакторов возможно, регулируют остeобластoreнез, остеокластогенез или гемопоэз. Периферические адипoциты сейчас считаются источником нескольких регуляторных факторов, некоторые из которых также играют важные локальные роли при высокой концентрации в костном мозге. Наглядным примером является лептин который, как известно, вырабатывается адипoцитами костного мозга и может способствовать дифференцировке человеческих мезенхимальных стволовых клеток в остеобласты, а не адипoциты.

Адипоциты костного мозга не претерпевают изменений при голодании, связанных с потерей липидов, в отличие от жировой ткани другой локализации.

При преобладании кроветворной части в костном мозге над жировой частью - он называется красным.Если преобладает жировая ткань - костный мозг называется желтым. Соотношение желтого и красного костного мозга в организме человека и млекопитающих может меняться в зависимости от возраста, условий питания, нервных, эндокринных и других факторов.

В нормальных условиях желтый костный мозг выполняет функции, присущие жировой ткани, и не осуществляет кроветворение. В экстремальных ситуациях большие кровопотери, некоторые патологические состояния) в жировом костном мозге появляются очаги миелoпоэза, возможно, за счет дифференцировки местных ССМК гемопоэтических клеток или их ми грации из красного костного мозга.

Макрофаги костного мозга неоднородны по структурным и функциональным свойствам. Особенностью костномозговых макрофагов является их участие в эритропоэзе в составе эритpобластических островков, которые представляют собой скопление эритроидных клеток вокруг макрофагов. Макрофаги при помощи своих отростков, проникающих через стенки синусоидных капилляров, поглощают железосодержащие соединения (трансферрин) и передают его созревающим зритpоидным клеткам. Кроме этого, макрофаги способствуют поступлению в зритpобластыэритропоэтина, витаминов кроветворения(витамин D3).

Эндотелиальные клетки (эндотелиоциты) образуют внутреннюю часть стенки сосудов, в том числе синусоидных капилляров. Они могут контактировать с гемопоэтическими истромальными клетками, т.к. базальная мембрана капилляров не является сплошной. Эндотелиоциты, образуя тонкую непрерывную выстилку сосудов, имеют плоскую форму, особенно тонкой является периферическая часть клеток. Органеллы немногочисленны. Клетки синтезируют коллаген IV типа, гемопоэтин, колоний стимулирующий фактор(КСО-фактор, стимулирующий образование колоний эндотелиальные клетки синусоидов образуют сплошной слой Выход зрелых кровяных клеток осуществляется через эндотелиoцит. В нем в период прохождения кроветворной клетки образуется временная апертура в области, где она не связана с базальной мембраной и адвентициальными клетками.

Экстрацеллюлярный матрикс(ЭМ)соединительнойтканистромы построен из рыхло расположенных тонких коллагеновых и эластических фибрилл и волокон, образующих сеть, взаимодействующую с сетью ретикулярных и адвентициальных клеток. Эта сеть имеет общее значение, объединяя большое количество кроветворных клеток, образуя на их поверхности локальные сплетения(слайд 16-1). Кроме этого, эти клетки, лежащие рядом или поблизости, соединяются друг другом тонкими короткими волокнами и фибриллами, которые расплетаются на отдельные фибриллы у клеточной поверхности и прикрепляются к клеточной мембране(слайд 16-2).

Следовательно, имеется общая и локальная (двухсторонняя) системы межклеточной интеграции. Эти волокнистые и клеточные структуры стромы, как и кроветворные элементы, сосуды нервы, окружены интегративно буферной метаболической средой (основным веществом), через которую осуществляются все метаболические и регуляторные процессы в костном мозге.Таким образом, строма костного мозга, образующая кроветворное микроокружение выполняет поддерживающую и трофическую функции по отношению к кроветворным элементам.

В костном мозге происходит также дифференцировка клеток лимфoидного ряда. Его родоначальной клеткой является лимфобласт, имеющий диаметр 15 мкм и более. Ядро округлое, цитоплазма базофильная с перинуклеарной зоной просветления. Лимфобласт дифференцируется в пролимфоцит, имеющий меньшие размеры и меньшее ядерно- плазменное отношение. В свою очередь, пролимфоцит становится лимфоцитом: B-лимфоцитом и предшественником Т-лимфоцита. Т-лимфоцитперемещается в тимус, где проходит окончательную специализацию. В-лимфоцит может существовать как клетка, Закончившая дифференцировку, так и продолжить последнюю в виде плазмобласта, проплазмоцита, плазмоцита(плазматической клетки).

Кровоснабжение костей во многом зависит от особенностей их формы, внутренней структуры и выраженности тех или иных функций. Общим является следующее. Значительная доля кровоснабжения всех костей осуществляется за счет сосудов, расположенных в надкостнице. Эти сосуды через костные каналы проникают в кортикальную часть кости, разветвляются и наиболее тонкие ветви располагаются в фолькмановских и центральных каналах остеонов. В диафизах длинных трубчатых костей, имеющих относительно Толстую кортикальную часть, надкостничные сосуды распространяются только в ее поверхностном слое. В губчатых и плоских костях надкостничные сосуды могут проходить через весь тонкий кортикальный слой и попадать в межбалочные пространства, заполненныекостным мозгом, участвуя, таким образом, и в его кровоснабжении другим источником кровоснабжения являются регионарные питающие артерии, являющиеся ветвями близлежащих артерий(магистральных мышечных фасциальных) Для диафизов а.nutritiа, проникая в костномозговой канал через одно именное отверстие в кортикальной части диафиза, образует развитую интрамeдуллярную сосудистую сеть которая участвует в кровоснабжении как содержимого костномозгового канала(костного мозга так и кортикальной пластинки диафиза анастомозируя при этом с сосудами являющимися ответвлениями от периостальной сети. Таким об разом диафиз кровоснабжается за счет интрaмедулярной и периостальной сетей. Микроциркуляторное русло кортикальной и пластинки представлено артериолами, прекапиллярами, капиллярами, посткапиллярами и венyлами. Микрососуды медуллярной полости образуют единую васкулярную систему.

Метaэпифизарные сосуды представлены множеством мелких артериол, идущих в толще Синовиальной и фиброзной оболочек, а также внутрисуставного связочного аппарата. В губчатой кости метаэпифизов имеется широкопетлистая Сеть артериол прекапилляров образованная метаэпифизарными сосудами и анастомoзирующими ответвлениями питающих артерий густая капиллярная сеть окружает костные трабекулы.

Венозный отток от костей осуществляется по сосудам, которые в целом повторяют ход артериальной системы. Многочисленные венулымедуллярной полости формируют более крупные вены соответственно архитектонике ветвей питающей артерии, результатом чего являются один или два ствола питающей Вены. После выхода из кости вены впадают в близлежащий венозный магистральный ствол. В спонгиозной кости капиллярная сеть густо покрывает костные трабекулы, давая начало посткапиллярам и венулам, которые, в свою очередь, образуют многочисленные вены, частично составляющие ветви медуллярной венозной системы, а в большей части выходят на поверхность кости в венозную систему, связанную сосудами окружающих тканей.

Иннервация костей тесно связана с ее кровоснабжением. Костные нервы являются продолжением нервов надкостницы и ответвлениями нервных стволов проходящих рядом с костью. Они сопровождают кровеносные сосуды как в надкостнице, так и в кости(костных каналах, меж балочных пространствах и на поверхности костных балок), а также в костном мозге, образуя сплетения аналогичные сосудистым. В состав костных нервов входят чувствительные(афферентные) и вегетативные(эфферентные) нервные волокна. Чувствительные волокна оканчиваются различными по структуре нервными окончаниями- свободными или инкапсулированными.

(Слайд 17)

Костная ткань -это минерализованная плотная оформленная соединительная ткань с организованной ассоциацией специализированных клеточных элементов, упорядоченной волокнистой основой и внеклеточным интерстициальным пространством, представленным сложной многоуровневой системой сообщающихся между собой каналов.

Все компоненты костной ткани специфически связаны между собой и находятся в определенном количественном отношении. Клеточные элементы являются производными мезенхимы. Эта ткань выполняет организме биомеханическую(опорную, защитную) функцию, являясь основой кости органа опорно- двигательного аппарата и одним из звеньев функциональной системы поддержания уровня кальция в крови организма человека и животных. В зависимости от зрелости костной ткани и структурной организации волокнистых элементов выделяют три ее разновидности: ретикулофиброзную, грубоволокнистую и пластинчатую.

В формировании и дальнейшем поддержании(обновлении) структуры костной ткани участвуют клетки двух дифферонов. Один из них костный дифферон, большая часть клеток которого постоянно присутствует в костной ткани. Другимклеточным диффероном, имеющим отношение костной ткани(ассоциированной с ней), является дифферон мононуклеарных фагоцитов остеокластический дифферон.

Волокнистые структуры костно ткани, так же как и других соединительных тканей, представлены сложной, многоуровневой иерархической системой, которая включает: молекулярный исупрамолекулярные уровни. Основа этих структур коллагеновый белок I типа составляет около 95% органической части костного матрикса. Большую часть зрелой костной ткани составляют плоские и уплощенные коллагеновые волокна, комплексы которых в минерализованном состоянии называются костными пластинками. Посколькуморфологические исследования костной ткани чаще проводятся на ее деминерализованных образцах, понятия костная пластинка и плоское коллагеновое волокно имеют одинаковое значение. Именно из-за наличия костных пластинок в костной Ткани ее называют пластинчатой Ранее пластинчатую костную ткань называли тонко- или плосковолокнистой. Очевидно, использование термина волокнисто-пластинчатый более точно бы характеризовало строение пластинчатой костной ткани. Пластинчатая костная тканьв зрелом организме составляет 97-98%. Из нее по строены остеонные и неостeонныепластинчатые комплексы, которые в свою очередь, являются основой для губчатой и компактной костной ткани. Эти ткани в разном соотношении входят в состав всех костей организма.

Грубоволокнистая и ретикулофиброзная костная ткани в литературе отождествляются. Однакосравнительный морфологический анализ этих тканей показывает значительную вариабельность их структурной организации. Так, Эмбриональная костная ткань и костная ткань костных регенератов имеет ретикулофиброзное строение, которое напоминает на ранних этапах своего формирования структуру губчатой костной ткани.Поэтому при ее описании используется термин первичные костные балки (трабекулы). Первичные костные балки являются коллагеновыми волокнами (неплоскими) или их пучками. Основным структурным элементом таких волокон является коллагеновый белокIIIтипа.

В процессе ремоделирования ретикулофиброзная костная ткань подвергается резорбции, а на ее месте формируется пластинчатая костная ткань, коллагеновые волокна которой имеют плоскую форму и в основном построены из коллагенового белка I типа. Минеральная фаза представлена кристаллическим гидроксиапатитом.

В классической литературе указано, что грубоволокнистая костная ткань не имеет пластинчатого строения. Ее обнаруживают в местах прикрепления сухожилий мышц к костям, т.е. в зонах перехода коллагеновых волокон сухожилий коллагеновые волокна(пластинки) кости. Значительная толщина плотность расположения Минерализованных коллагеновых(неплоской формы) волокон в этих местах дают формальные основания выделить грубоволокнистую разновидность костной ткани, но отождествлять ее с ретикулофиброзной костной тканью было бы некорректно.

В другой области черепных швов грубоволокнистая костная ткань не обнаруживается. Костная ткань костей черепа, включая области швов имеет пластинчатое строение(остеонное в том числе). Структурные элементы костных пластинок коллагеновые фибриллы или волокна не переходят из костных пластинок одной черепной кости в другую. Край каждой сочленяющейся кости имеет выпячивания и углубления, за счет взаимодействия которых формируется костный шов. Плотность прилегания костных образований друг к другу достигается за счет тонкой прослойки волокнистой соединительной ткани, непосредственно соединенный с обеими костями.

Прочность шва обеспечивается исключительно фиксацией формы вышеуказанных образований минеральными компонентами при деминерализации черепа, составляющие его кости достаточно свободно отделяются друг от друга без нарушения их структуры. Отслаивается только волокнистая прослойка, которая, вероятно, является остатком минерализованной надкостницы. Называть такую структуру ретикулофиброзной костной Тканью нет достаточных оснований. Очевидно, что дальнейший морфологический и биохимический анализ подтвердит правомерность разделения г и ретикулофиброзной костных тканей на две отдельные разновидности Комплекс минерализованных коллагеновых структур и основного вещества является главным функциональным звеном компактной костной ткани, которое выполняет опорную функцию и в связи с этим нуждается в постоянном обновлении.

Доступ пластического материала и вывод продуктов распада. В костной ткани осуществляется по интерстициальным пространствам которые представляют широко раз витую многоуровневую сеть связанных между собой каналов. Каналы отличаются по размерам, направлению, назначению, хотя являются участками единой системы. В отличие от большинства тканей организма кость является много разным материалом, в связи с чем, одинаково широко изучается как морфологическими так и физико-химическими методами. С позиции последних интерстициальные пространства или каналы являются своеобразными порами, делающими кость пористым материалом.Такое строение определяет высокие прочностные свойства кости. В связи с этим физико-химические методы исследования значительно расширяют наши возможности в изучении интерстициального или порового пространства костной ткани получении новой информации о ней.

Химический состав КТ.

С биохимической(как и с морфологической) точки зрения глав ной особенностью костной ткани является присутствие в ее экстра- целлюлярном матриксе большого количества минерального(не- органического) компонента. Как показано на слайде 18, на котором в обобщенном виде представлен химический состав костной ткани, минеральная фаза составляет около 70% ее массы.

Поскольку клеточных масса элементов костной ткани, как и хрящевой, очень мала по сравнению с экстрацеллюлярным матриксом, приведенные на рисунке цифры фактически характеризуют Матрикс. Чтобы получить более полное представление о количественных соотношениях КОМПоHeНТОВ костной ткани, использованные в рис. Массовые показатели необходимо дополнить объемными Дело в том, что, как следует из сопоставления весовых и объемных показателей, приведенных в слайде 17,

в общем объеме костной ткани вопреки впечатлению, создаваемому весовыми показателями, преобладает не минеральный, а органический компонент. Этот мнимый парадокс объясняется различиями удельного веса(плотности) компонентов: удельный вес минерального компонента более чем вдвое превышает удельный вес органического. Общие показатели имеют Значение для понимания функций костной ткани, в частности биомеханической функции

Общая плотность компактного костного вещества равна в среднем 2,10 г/мл или 0,48 мл/г,  а в полностью минерализованной компактной костной ткани достигает 2,33 г/ мл. Минеральный компонент здесь условно рассматривается как состоящий только из гидроксиапатитаCa10 (PO4)6 (OH)2.

ДиффероныОстеогенные клетки(остеобласты, остеоциты) предшественники.