Морфология преостeобластаи остеобласта.

Костный дифферон, большая часть клеток которого постоянно присутствует в костной ткани включает в себя: 1) стромальные стволовые мультипотентные клетки соедини тельной ткани, находящиеся в костном мозге; 2) полустволовые или коммитированные предшественники остеогенных клеток преостеобласты, 3) остеобласты; 4) остеоциты.

Стволовые мультипотентные соединительнотканные стромальные костного мозга производные Мезенхимы сохраняют потенции мезенхимальных клеток, являются одним из элементов микроокружения для кроветворных клеток и могут быть родоначальниками дифферона костных клеток. Вероятно, аналогичными возможностями обладают перициты и адвентициальные клетки. Особенностью соединительно тканных стволовых клеток является то, что их функциональное назначение заключается в поддержании популяции нескольких дифферонов соединительной ткани организма(включая костный)путем периодического деления, при котором часть клеток остается материнскими, а другая начинает дифференцироваться и по мере приобретения специализированной функции теряет постепенно способность к делению. Стволовые клетки имеют свойство неограниченного самоподдержанияи при физиологическом функционировании организма пребывают в состоянии физиологического покоя. Специализированной функцией СТ-клеток является синтез компонентов Межклеточного Матрикса соединительнотканной части органа и дальнейшее поддержание ее гомеостаза.

Преостeобласты (полустволовыекоммитированные Камбиальные остеогенные производные стволовых Мультипотентных соединительнотканных стромaльных клеток костного мозга(воз можно, перицитов, адвентицитов) Особенностью преостeобластов является Сохраняющиеся потенции к пролиферации и появившиеся способности к синтезу компонентов костного матрикса, на что указывают элементы ГЭР и аппарата Гольджи, также соответствующее ядер но/цитоплазматическое отношение. Преостeобласты обнаруживаются в самом внутреннем слое надкостницы, граничащем со слоем наружной поверхности кости(периостальные клетки), и в составе эндоста(эндостальные клетки), который выстилает костномозговые полости, Гаверсовы(центральные) и Фолькмановские(прободающие) каналы, покрывает костные балки в губчатой кости.

В зависимости от степени их дифференцировки функциональной активности и местонахождения(на поверхности растущей кости, в зонах ремоделирования, в очагах репаративной регенерации в интактной зрелой кости) эти клетки имеют различную форму(уплощенную, веретено образную, овальную и др.), варьирующие ядерно-цитоплазматические отношения, различное количество и разнообразие цитоплазматических органелл.

В растущих костях преостеобласты выстилают одним слоем поверхность(наружную и внутреннюю) кости, чередуясь с остеобластами Преостeобласты имеют короткие отростки, с помощью которых по средством щелевых контактов они могут взаимодействовать друг с другом и соседними остeобластами. В зрелых костях взрослых индивидуумов, где ремоделирование кости встречается достаточно редко на костных поверхностях(наружной и внутренней) находятся преостеобласты уплощенной с разреженной цитоплазмой, обедненной органеллами«общего назначения», собранных в основном вблизи перинуклеарной области. Эти клетки не образуют сплошную клеточную выстилку на костной поверхности и взаимодействуют друг с другом лишь в местах щелевых контактов клеточных отростков.
Часть болеедлинных отростков погружена остеоид часть сформированного коCTного матрикса) и далее проникает в костные канальцы, взаимодействуя(контактируя) посредством щелевых контактов с отростками остеоцитов. Вероятно, таким образом преостeобласты участвуют в обеспечении трофики остеоцитов, погруженных в костный матрикс. Исходя из морфологических данных, такие преостeобласты находятся в более спокойном состоянии, чем клетки, локализованные в местах активного остеогенеза. Основная же роль этих камбиальных клеток, Находящихся в основном в Go-периоде клеточно го цикла, заключается в поддержании популяции остеогенных клеток при возникающей необходимости: физиологическая регенерация обновление, ремоделирование, репаративная регенерация.

дифференцировка преостеобластов, проявляющаяся морфологи чески формированием и накоплением ГЭР, компонентов комплекса Гольджи и других органелл общего назначения, увеличением объема клетки поляризации ядра, уменьшением ядерно-цитоплазматического отношения, приводит к переходу этих клеток в остеобласты остеобласты дифференцированные костеобразующие клетки синтезирующие и секретирующие компоненты костного матрикса, участвующие в его формировании и физиологической регенерации(обновлении), т.е. поддержании структуры костной ткани в нормальном функциональном состоянии. Эти клетки справедливорассматривается в качестве«организаторов архитектуры» костной ткани

тенциями остеобластов последние к делению с синтетическими по способность. Они сохраняют В связи имеют в своем составе все необходимые(обязательные) компоненты развитый ГЭР, аппарат Гольджи, ми тохондрии. В зависимости от функциональной активности остеобласты могут быть покоящимися или активными. Последние, как правило, находятся в зонах интенсивного остеогенеза(растущая кость, репаративный регенерат, кость при ремоделировании) (рис. 8.4). Активные остеобласты также можно разделить на две группы. Первичные остеобласты участвуют в образовании ретикулофиброзной костной ткани в эмбриогенезе или при репаративной регенерации. При этом они «погружаются» «замуровываются» В создаваемые ими первичные Костные балки превращаясь в первичные остеоциты, которые

имеют уплощенную форму, много- численные короткие отростки, не проникающие в костные балки, что не позволяет им взаимодействовать друг с другом и образовывать упорядоченные ассоциации(рис. 8.6). При этом важным является то, что После минерализации костного матрикса диффузия питательных веществ к этим клеткам ограничивается. Это приводит к их постепенной дегенерации и гибели. В связи с этим нарушается прекращается) процесс формирования и поддержания структуры первичной(peгенераторной) костной ткани. Ново-вые образованная ретикулофиброзная костная ткань подвергается полной резорбции и на ее месте появляются вторичные остеобласты, имеющие длинные отростки, с помощью которых они взаимодействуют друг с другом. Результатомжизнедеятельности этих клеток является пластинчатая костная ткань а сами клетки, погружаясь органический матрикс, превращаются во вторичные зрелые остеоциты, образующие организованные ассоциации, в которых сохраняется их связь между собой посредством длинных клеточных отростков.

Остeоциты располагаются в лакунах, а от- ростки в канальцах, сообщающих ся с центральными и Фолькмановскими(соединяющими) каналами(рис. 8.8). Покоящиеся остеобласты находятся в периоcте или эндосте зрелой кости(рис. 8.9) и не образу ют сплошной слой, хотя своими от ростками могут взаимодействовать друг с другом и с остеоцитами под лежащей костной ткани. Эти связи, очевидно, установлены ими ранее, сохраняются. Вокруг клетки ими в остеобластами  костный ранее установлены погружении соседними очевидно, так матрикс как и между при ток, погруженных в костный матрикс, и их отростков остаются свободные пространства, образующие в дальнейшем систему костных ка наловлакуно-канальцевую систему(см. 8.4), заполненную тканевой жидкостью, циркуляция которой обеспечивает метаболизм костных клеток. В цитоплазме остеобластов в результате синтеза на ГЭР в везикулах аппарата Гольджи накапливаются и транспортируются компоненты межклеточного костного матрикса: волокнистые(коллагeновые) белки, гликозаминогликаны, полипептидные части протeогликанов, ферменты(щелочную кислую фосфатазу)

В соответствии с выраженностью остеогенной функции и развитием синтетического и секреторного аппарата выделяют молодые

Остeобласты. зрелые функционально активные остеобласты и гипертрофированные остеобласты клетки депо» секрета. После завершения остеогенеза у оставшихся на поверх-ности кости зрелых остеобластов частично редуцируется ГЭР и аппарат Гольджи, а у молодых задерживается процесс развития синтетического аппарата и они превращаются в неактивную форму остеобластов. Неактивные остеобласты ЭТО плоские клетки со слаборазвитым синтетическим аппаратом. Вместе с преостeобластами они покрывают около 70-80% костной поверх- ности в скелете взрослого человека без подлежащего остеоида и 4-8% С подлежащим остеоидом.

Главная функция остеобластов продуцирование всех основных компонентов экстрaцеллюлярного матрикса как в эмбриональном морфогенезе костной ткани(см. 10.2.3), так и при ееремоделировании на протяжении всейжизни, исполняется клетками коллективно. Согласованность обеспечивается при этом, во-первых, адгезивными взаимодействиями между остeобластами и, во-вторых, соединениями(контактами) двух Типов адгезионными соединения ми и щелевидными соединениями коммуникационного Типа (нексусами).

Морфология остеоцитов.

ОСТЕОЦИТЫ-дифференцированные костные клетки, имеющие характерный фенотип, обеспечивающие рабочее структурно- функциональное состояние костной ткани с помощью ремоделирующих механизмов(резорбционных и пластических, в том числе собственных), регулирующие функции других костных клеток, участвующие вминеральном обмене. У этих клеток утрачена способность к делению и обратной трансформации (дeдифренцировке). Они составляют 90% популяции зрелой клеточной полностью минерализованной костной ткани. По размеру они несколько меньше остеобластов, имеют уплощенную полигональную форму ремоделированияи многочисленные длинные отростки(рис. 8.8), которыми связаны друг с другом посредством щелевых контактов, образуя, таким образом достаточно упорядоченную клеточную характерную толь ассоциацию, ко для костной ткани. Ядра остеоцитов имеют округлую или овальную инвагинациями, занимая форму с значительный объем цитоплазмы Вследствие чего имеется высокое ядерно-цитоплазматическое отношение.

В цитоплазме присутствуют органеллы общего назначения: в относительно небольшом количестве ГЭР, комплекс Гольджи, Митохондрии, лизосомы. Состояние и форма клеток, ее отростков и цитоплазмы состав и количество органелл, структура лакун позволяют выделить разновидности остеоцитов: 1) образующие и 2) резорбирующие костный матрикс; 3) покоящиеся; 4) дегенерирующие остеоциты

В первой разновидности остеоцитов также могут быть выделены две группы. Первая группа образующих остеоцитов присутствует В зонах остеогенеза. Они близки по структуре к активно продуцирующим остeобластам(первичные или вторичные остеоциты). Очевидно, их изолированность вновь образованным костным матриксом и тем самым ограниченность к доступу питательных веществ еще не успела сказаться на их структуре. В то же время они продолжают участвовать формировании костного матрикса. Вторая группа вторичные остеоциты. Они участвуют в формировании пластинчатой костной ткани на завершающей стадии репаративной регенерации и ее последующего ремоделирования при возрастании нагрузки на кость, а также образу ют костный матрикс зрелой кости при ее естественном(физиологическом) обновлении. В этих клетках количество органелл, особенно ГЭР и компонентов комплекса Гольджи значительно меньше, но и объем обновляемого костного матрикса несопоставим сматриксом, образующимся в 30 нах активного остеогенеза.

Вторая разновидность остеоцитов т.е. резорбирующих костный матрикс, содержит в цитоплазме боль шее количество лизосом. Эти клеткирезорбируют костный матрикс стенок лакун и, возможно, костных канальцев. В покоящихся(3-я группа) остеоцитах находится минимальное количество клеточных органелл, очевидно, необходимых для под- держания жизнедеятельности самой клетки. Вполне логично предположить, что остеоциты первых трех разновидностей являются одними и теми же клетками, меняющими количество органелл в зависимости от требуемого функционального со стояния. Такие остеоциты можно назвать«участковыми», т.е. отвечающими за состояние участка костного матрикса, на который распространяются клеточные отростки остеоцита. у дегенерирующих остеоцитов(4-я разновидность) практически отсутствуют ядра сморщенные, цитоплазма представлена узким ободком Такие остеоциты чаще встречаются во вставочных пластинках и по периферии остеонов

Основная функция остеоцитарной сети- реагирование на постоянно воздействующие на костную Ткань механические импульсы. Остeоцитам в этой сети принадлежит сенсорная роль. Микродеформации кости при механическом стрессе вызывают деформации клеточной мембраны остеоцитов и вследствие этого возникла от изменения конформации трансмембранных рецепторов. Изменения затрагивают многие рецепторы, в том числе интегрины и коннексоны. Особое значение в восприятии механических стимулов придают а-рецептору эстрогенов.

При растяжении мембраны изменяется активность трансмембранных канальцев и увеличивается поступление в клетки ионов калия и кальция, меняется конфигурация самой мембраны, что влечет за собой изменения конформации соприкасающихся с ней белковцитоскелета и затем всего цитоскелета. ИменноЗдесь, у цитоплазматической мембран, происходит трансформация механической энергии в химическую механических сигналов в биохимические и начинается распространение биохимических сигналов по сети остеоцитов, называемое механохимической трансдукцией или механотрансдукцией

факторы комплекса AP-1, в свою очередь, активируют множество механосенсорных генов, промoторная зона которых содержит чувствительные к механическому стрессу элементы.

Другими словами, включается механизм ремоделирования костной ткани, обеспечивающий ее обновление и поддержание биомеханических свойств

К механосенсорной функции остеоцитов имеет отношение так же экспрессируемый ими белок HB-GAM(heparin-bindinggrowthassociatedmolecule, другое название плейотрофин). Экспрессия этой молекулы, состоящей из 163 аминокислотных остатков, стимулируется механическими нагрузками, на что указывает уменьшение invivo массы несущих нагрузку костей при выключении кодирующего плейотрофин гена.

 При механических воздействиях остеоциты проявляют не только сенсорную, но и эффекторнуюфункцию. В них повышается содержание циклического аденозинмонофосфата(cAMP), стимулирующего активность киназ, и усиливается экспрессия ряда генов.

Существует еще один путь механотрансдукции для возбуждения реакцш остеоцитов на механически воздействиях При микродеформациях ткани, сопровождающих механические нагрузки на кость, приходит в движение пери остеоцитарная жидкость, которая заполняет лакуны и канальцы. Течение жидкости воспринимается рецепторами цитоплазматической мембраны остеоцитов, в основном интегринами.

Локальная активация остеокластов приводит к образованию очага ремоделирования(BMU) костной ткани там, где в этом возникает необходимость, и это способствует поддержанию биомеханических свойств кости.

образуется BMU, восстанавливающая биомеханические свойства кости. Прогрес ее с возрастом уменьшение популяции остеоцитов ослабляет этот эффект, что угнетает остеокластогенез и ремоделирование костной ткани и повышает хрупкость костей Таким образом, Механические воздействия на кость различными путями конвертируются в серию биохимических реакций. Остеоит не только сам осуществляет значительную часть этих реакций но и является центром восприятия реакций, происходящих в других клетках

Остeoцитнаправляет координирует молекулярно- биохимические процессы в остеобластах и остеокластах клетках, осуществляющих соответственно,

Другими словами, он регулирует функции этих, действующих в противоположных направлениях, клеток, что придает остеоциту роль«механостата» Именно остеоцит, регулируя адаптацию микро и макроархитектоники костной ткани к действию механических факторов, определяет структуру костей. Таков в современном понимании, запускаемый остеоцитом молекулярный механизм действия классического закона Вольфа о соответствии структуры и функции костей.

ОСТЕОКЛАСТЫ.