Метаболическая регуляция и репарация костей.

1.                  Рост трубчатой кости в длину – происходит за счет постоянной пролиферации клеток хрящевых колонок в эпифизарной пластинке роста, которые активно продуцируют матрикс, и смещаясь становятся пузырчатыми хондроцитами а далее разрушаются в обызыствленном хряще.

2.                  Регуляция роста кости в длину – происходит путем изменения скорости пролиферации хондроцитов в хрящевых колонках (за счет влияния соматотропного гормона гипофиза, гормонов щитовидной железы, половых гормонов, инсулина и др.).

3.                  Рост трубчатой кости в толщину – путем аппозиционного роста – постепенному отложению новых слоев костной ткани наружной части диафиза. Одновременно происходит разрушение костной ткани со стороны костномозговой полости, которая расширяется.

4.                  Физиологическая регенерация костной ткани происходит за счет механической нагрузки и регуляторных механизмов (гормоны, факторы роста и т.д.).

5.                  Моделирование костной ткани происходит за счет баланса процессов образования костной ткани и ее разрушения (резорбции). Скорость обновления костной ткани в детском возрасте достигает 30-100% в год и осуществляется на 100% ее поверхности. Максимум массы костной ткани достигает к 25 годам. После этого процессы резорбции доминируют над процессами образования, особенно, в области трабекулярной кости.

6.                  Перестройка кости осуществляет постоянное обновление структуры кости и ее приведение в соответствие к действующим механическим нагрузкам; поддержание минерального гомеостаза (кальция и фосфора).

 7.                  Этапы перестройки включают фазы:

- Активации и выхода из состояния покоя клеток (остеобласты и остеокласты);

- Фаза резорбции – активация остекласты, которые формируют резорбционные вакуоли (деминерализация межклеточного вещества и разрушение матрикса);

- Фаза реверсии – подготовка лакуны путем ее вычищения макрофагами;

- Фаза формирования – происходит дифференцировка остеобластов и синтез межклеточного вещества – остеоида, который затем начинает минерализоваться.

8.                  Единица перестройки костной ткани (базовая многоклеточная единица) – имеет форму цилиндра, в центре которого гемокапилляр, окруженный остеогенными предшественниками. Передняя часть цилиндра выстлана остеокластами (резорбционный тоннель), средняя часть – реверсивная зона выстлана клетками типа макрофагов, задняя часть – остеобластами, которые заполняют тоннель от периферии к центру концентрическими костными пластинками.

9.                   Минерализация происходит в костной, хрящевой ткани (при патологии), дентине, цементе, эмали. Матрицей при этом являются коллагеновые волокна и внеклеточный матрикс. Данный физико-химический процесс регулируется клетками.

10.               Минерализация органического матрикса происходит с помощью

1) отложения кристаллов гидроксиапатита из перенасыщенной межклеточной жидкости вдоль фибрилл коллагена,

2) а также посредством секреции матричных пузырьков.

11.               В местах, где происходит минерализация локальная концентрация кальция и фосфатов должна значительно быть превышена. События, ответственные за минерализацию: - связывание кальция с помощью остеокальцина, что создает локальную повышенную его концентрацию. Эта концентрация стимулирует ОБЛ выделять щелочную фосфатазу, которая повышает локальную концентрацию фосфатов.

Ключевым ферментом при двух механизмах является щелочная фосфатаза, которая отщепляет фосфат, связанный с органическими веществами и далее он участвует в кристаллизации гидроксиаппатита.

12.               Кальций может замещаться другими элементами, стронцием, плутонием или другими продуктами расщепления урана. Эти элементы попадая в костную ткань повреждают прежде всего красный костный мозг.

13.              Метаболическая роль костей:

·                Кальций - ключевой ион всех клеток, накапливается в костях при поступлении с пищей или при мобилизации из костей, когда его недостаточно поступает с пищей.

·                Поддержание уровня кальция в крови происходит за счёт трёх главных клеток костной ткани и значительной паракринной регуляции между этими клетками.

·                Гормоны паращитовидных и щитовидной желёз обеспечивают влияют на минеральный обмен между костной тканью и кровью.

·                Паратгормон паращитовидных желез, который стимулирует остеокласты и повышает уровень кальция в крови, кальцитонин щитовидной железы - который ингибирует активность остеокластов и снижает уровень кальция в крови.

·                Регуляция – витамин Д3 – регулирует экспрессию остеокальцина, белка, который обладает высокой аффинностью к гидроксиаппатитам.

·                Гормон роста стимулирует синтез ИФР-1 гепатоцитами печени, ькоторый стимулирует рост трубчатых костей на уровне эпифизов.

14.              Репаративная регенерация – происходит при переломе при наличии камбиальных остеогенных клеток. Важнейшим моментом является степень репозиции (сопоставления) костных отломков и неподвижности (иммобилизация) краев костной раны.

15.              Заживление перелома происходит первичным костным сращением (без образования мозоли) наблюдаются при оптимальном сопоставлении и иммобилизации. Заживление вторичным костным сращением (с образованием мозоли) происходит при отсутствии оптимального сопоставления. Регенерация происходит за счет непрямого остеогенеза на месте образования хрящевой модели.

16.              Соединения костей разделяют на: непрерывные (синартрозы) и прерывные (диартрозы).

17.              Синартрозы неподвижны или малоподвижны и подразделяются на синдесмозы (соединение костей посредством плотной волокнистой соединительной ткани – межкостные перепонки предплечья, голени, между костями черепа), синхондрозы (соединение костей посредством хрящей ткани – между ребрами и грудиной, межпозвоночные диски), синостозы (замещение хряща, который связывал кости костной тканью – при завершении развития скелета).

18.              Диартрозы (суставы) являются подвижными и удерживаются посредством связок и окружены соединительнотканной сумкой. Для достижения минимального трения поверхности суставов покрыты суставным хрящом (гиалиновый хрящ – и служит для амортизации) и увлажнены синовиальной жидкостью.

19.              Синовиальная жидкость продуцируется синовиоцитами.