Гистологические типы костной ткани

Существуют 2 гистологических типа костной ткани: пластинчатя и грубоволокнистая. Для пластинчатой характерно одинаковое направление коллагеновых волокон с параллельным расположением слоев и формированием костных пластинок. Коллагеновые волокна ориентируются, согласно законам статики, в направлении вектора нагрузки, что определяет механическую прочность костных пластинок. Пластинчатая костная ткань служит основным строительным материалом нармальной кости.

Грубоволокнистая костная ткань является незрелой и в процессе эмбриогенеза замещается пластинчатой. Для грубоволокнистой кости характерно хаотичное расположение коллагеновых волокон. У взрослых такая ткань встечается в области зубных альвеол, костных швов, в местах прикрепления связок и сухожилий, при срастании переломов, закрытии дефектов кости, а также вокруг быстрорастущих костных опухолей и их метастазов.

Макроструктура кости

Основными элементами макроструктуры кости являются компактный и губчатый слои, которые образуются пластинчатой костной тканью.

Компактный слой состоит из остеонов (гаверсовых систем). Остеон представляет собой слоистую структуру, которую формируют концентрически расположенные вокруг 1-2-х кровеносных сосудов костные пластинки. Между собой остеоны разграничены линиями цементирования, пространство между которыми заполнено остатками «старых», разрушенных остеонов. Снаружи и внутри компактный слой ограничен несколькими рядами общих костных пластинок без остеонов. Их пронизывают сосуды фолькмановских каналов, которые связывают сосуды надкостницы, остеонов и капилляры губчатого слоя.

Губчатый слой находится внутри кости, состоит из трехмерной сети балочных и пластиночных структур – трабекул. Трабекулы состоят из костных пластинок, которые не образуют остеонов. Трабекула имеет несколько слоев костных пластинок с 1 или 2 питающими сосудами. Межтрабекулярные пространства (полости) выстланы эндостом (слоем остеогенных клеток и неактивных остеобластов) и заполненных гемопоэтической рыхлой соединительной тканью и кровеносными сосудами.

Макроструктура челюстей

Костная ткань челюстей имеет характерную организацию структурных элементов (остеонов и трабекул). Остеоны расположены вдоль поверхности кости. В области межкорневых перегородок образуют дуговые остеоны. Часть остеонов имеют косое направление. В результате образуется система арочных сводов, треугольных силовых устоев и распорок.

Трабекулы губчатого слоя челюстей располагаются перекрестно, создавая систему силовых распорок, ориентированных вертикально под углом 60-70 друг к другу. В местах максимального напряжения и прикрепления мышц на В/Ч и Н/Ч образуются утолщения компактоного слоя с характерной ориентацией трабекул Эти места называются контрфорсами. Выделяют 6 контрфорсов Рис.5.

На В/Ч – лобно-носовой, скуловай, крылонебный, небный.

На Н/Ч альвеолярный и восходящий контрфорсы.

Рис. 5. Контрфорсы челюстей.

Регенерация кости

Существуют две формы регенерации кости – репаративная и физиологическая.

Репаративныя регенерация – восстановление участков кости после травмы (в том числе вследствие хирургического вмешательства). Инициатором репаративной регенерации выступает само повреждение (Рис.6).

Сторонники биофизического фактора как пускового мезанизма регенерации кости определили, что на поверхности дефекта кости возникает разность эндогенных электрических потенциалов. Костная структурная единица электроположительна, а в зоне дефекта заряд отрицательный. Такая разница потенциалов может выполнять роль сигнала к пролиферации и дифференцированию остеогенных клеток.

Сторонники химической природы пускового механизма регенерации считают, что в зоне повреждения изменяется кислотно- щелочное равновесие (КЩР). КЩР смещается в кислую сторону: снижение уровня рН с 7,42 (физиологический уровень) до 6-4 в зоне повреждения может служить причиной активации белков – остеоиндукторов. Часть их выполняет роль гормонов, включающих гены, которые отвечают за митоз и пролиферацию стволовых мезенхимальных клеток. Другие белки – остеоиндукторы активизирует гены, отвечающие за дифференциацию этих клеток.

Далее регенерация кости проходит две стадии: первичную и вторичную стадию остеогенеза.

Первичная стадия остеогенеза начинается сразу после нанесения травмы (удаление зубы, травмвтический перелом, операция имплантации т.д.). В костно-мозговых пространствах происходит гибель гемопоэтической, фиброзной и жировой ткани в связи с повреждением сосудов и нарушения кровообращения. Образовавшийся дефект и близкие к нему костно - мозговые пространства заполняются кровью с формированием кровяного сгустка. Наблюдается острая воспалительная реакция. - фаза первичного тканевого ответа на травму, которая длится 24-48 часов. Наблюдается экссудация тканевой жидкости, миграция лейкоцитов и макрофагов, начало индукции остеогенеза за счет активации неспецифических факторов роста, дающих сигнал к пролиферации кровеносных сосудов и остеогенных клеток.

На третьи сутки после травмы начинается рост капилляров со скоростью 0,5 мм в день с одновременной пролиферацией остеогенных клеток со скоростью 25-5- мкм в день и дифференциация их в ОБ. ОБ синтезируют органический матрикс (остеоид) секретируя и откладывая коллагеновые волокна. ОБ между собой и с жизнеспособными ОЦ трабекул соединяются отростками и создается основа для восстановления частично разрушенной костной балки. Через 10 суток начинается минерализация органического матрикса по периферии формирующейся костной пластинки и в направлении ОБ. Для завершения минерализации остеоида необходимо 12-15 дней, в результате ОБ оказывается замурованным в костном матриксе и преобразуется в ОЦ.

Вторичная стадия остеогенеза. При травме в результате не только физического воздействия, но и нарушения кровообращения в пластинчатой кости ОК резорбируют нежизнеспособные участки трабекул и остеонов. Этот процесс происходит не только в зоне дефекта, но и в смежных участках кости. Вторичный остеогенез проявляется на 7-е сутки посттравматического периода. При этом в пустых лакунах погибших ОЦ в результате активизации ОК образуются ниши резорбции.

В губчатом слое процессы вторичного остеогенеза происходят более интенсивно за счет лучшего кровоснабжения. В компактном слое пролиферация сосудов, дифференцирование остеогенных клеток вдоль растущих сосудов, восстановление ирост остеонов более медленный, и длится около 5 недель.

В результате первичного и вторичного остеогенеза молодая грубоволокнистая костная ткань образуется через 5 - 6 недель посттравматического периода. Под воздействием механической нагрузки и двигательной активности наступает медленное замещение молодой костной мозоли пластинчатой, зрелой. Происходит замещение структурных единиц кости и изменение её архитектоники для полноценного выполнения функций.

Физиологическая регенерация (ФР)– это процесс ремоделирования кости (внутренняя перестройка) у взрослого организма. В детском и юношеском организме костные структуры ещё характеризуется ростом в длину, ширину и формообразованием (моделирование). Каждая кость постоянно подвергается перестройке, начинающейся с резорбции старой кости и с заключительным образованием новой кости. Таким образом, ежегодно перестраивается от 2 до 4% скелета, а за 10-20 лет обновляется половина скелета. Перестройка является локальной, не изменяет геометрию или размеры кости. Она начинается срезорбции старой кости и заканчивается образованием новой. Перестройка происходит в отдельных структурных единицах (остеоны и трабекулы) на трёх поверхностях кости: периостальной, эндостальной и в системах гаверсовых каналов. На периостальной поверхности в течение всей жизни определяется положительный болланс костной перестройки, т.е. диаметр кости слегка увеличивается, т.к. созидание доминирует над разрушением. На поверхности гаверсовых каналов компактного слоя костная перестройка уравновешена. В губчатом слое, особенно после 50 лет, преобладает резорбция, что приводит к увеличению объема костно-мозговых пространств и истончению компактного слоя с внутренней стороны.

ФР необходима длявозрастной перестройки архитектоники костной ткани, контроля и обновления кристаллов гидроксилапатита костного матрикса.

Инициаторами ФР кости являются:

• изменение функции или величины нагрузки на кость;

• изменение гормонального фона и содержания кальция в крови.