Материал: В-Л-Быков-Цитогогия_и_общая_гистология

Рис. 12-9. Механизм резорбции костной ткани остеокластом. Остеокласт прикрепляется к поверхности кости в участке резорбции; особо плотное прикрепление образуется в области краевых светлых зон (СЗ). Закисление содержимого резорбционной лакуны (РЛ), обусловливающее растворение минерального компонента матрикса, осуществляется путем экзоцитоза пузырьков с кислым содержимым (ПКС), сливающихся с плазмолеммой остеокласта в области гофрированного края (ГК), а также благодаря действию протонных насосов (АТФазы мембраны ГК), накачивающих ионы Н+ в РЛ. Источником протонов служит реакция между С02 и Н20, катализируемая ферментом карбоангидразой (КА). Органические компоненты матрикса разрушаются лизосомальными ферментами, выделяемыми в лакуну. Продукты резорбции костной ткани удаляются из лакуны путем их утечки (У) в области СЗ (механизм "разгерметизации" лакуны) или везикулярным транспортом (ВТ) через цитоплазму клетки.

Механизм резорбции костной ткани остеокластами. Разрушение костной ткани остеокластами протекает циклически: периоды высокой активности у каждой клетки повторно сменяются периодами покоя. Процессы разрушения сочетаются с активным фагоцитозом и всасыванием в кровь продуктов деградации и включают несколько этапов (рис. 12-9):

1)прикрепление остеокластов к резорбируемой поверхности кости

обеспечивается рядом адгезивных взаимодействий, опосредованных интегринами и белками матрикса (в частности, остеопонтином, витронектином). При этом в остеокласте наблюдается выраженная перестройка элементов цитоскелета. Особое плотное прикрепление к костной ткани остеокласты образуют в области краевых светлых зон, тем самым "герметизируя” зону резорбции, и препятствуя в дальнейшем утечке из нее протонов;

2)закисление содержимого лакун осуществляется двумя механизмами: (а) путем выделения кислого содержимого вакуолей в лакуну;

- 366 -

(б) благодаря действию протонных насосов (АТФазы мембраны гофрированного края), накачивающих ионы Н+ в лакуну;

3)резорбцию минерального компонента матрикса, которая осуществляется вследствие воздействия на него кислого содержимого лакуны;

4)растворение органических компонентов матрикса вследствие действия лизосомальных ферментов остеокластов, секретированных ими в лакуну и активирующихся при низких значениях pH. Высказывается мнение о том, что остеокласты осуществляют лишь деминерализацию матрикса, а разрушение органических компонентов обеспечивается макрофагами;

5)удаление продуктов разрушения костной ткани осуществляется двумя механизмами: (а) их утечкой из лакуны после отделения плазмолеммы от поверхности кости (механизм "разгерметизации" лакуны), (б) поглощением продуктов остеокластами, и их везикулярным транспортом через цитоплазму клетки с последующим выделением в области ее апикального полюса.

Регуляция активности остеокластов обеспечивается общими и местными факторами.

Общие факторы включают гормон околощитовидных желез (паратогормон), 1,25 гидроксивитамин D3 (активируют остеокласты и увеличивают их число, стимулируя слияние мононуклеарных предшественников). Гормон щитовидной железы кальцитонин и женские половые гормоны (эстрогены) угнетают активность остеокластов. Кальцитонин связывается со специфическими рецепторами на поверхности остеокластов, а паратгормон, рецепторы которого на остеокластах отсутствуют, оказывает на них непрямое действие, по-видимому, опосредованное остеобластами.

Местные факторы, вызывающие активацию остеокластов в конкретных участках костной ткани, остаются малоизученными. Получены сведения о том, что механические напряжения создают локальные электрические поля, к которым чувствительны эти клетки. Роль посредников при этом, возможно, выполняют коллагеновые волокна, обладающие свойствами пьезоэлектрнков. Показано, что деятельность остеокластов стимулируется особым фактором, активирующим остеокласты (ФАО), который продуцируется лимфоцитами. На нее оказывают влияние простагландины, вырабатываемые макрофагами и остеобластами. На образование и активность остеокластов влияют также ряд интерлейкинов (ИЛ-1, ИЛ-3, ИЛ-6) и факторов роста.

- 367 -

Хемотаксические факторы, привлекающие остеокласты или их предшественники, очевидно, выделяются неактивными остеобластами. Последние при этом смещаются, обнажая поверхность кости и, секретируя ферменты, способствуют удалению поверхностного слоя неминерализованного матрикса, выполняющего защитную роль.

В процессе резорбции костной ткани остеокласты, в свою очередь, выделяют ТФРβ и ряд других факторов роста, которые индуцируют дифференцировку предшественников остеобластов и инициируют активность зрелых остеобластов.

Заболевания, связанные с нарушением деятельности остеокластов, в

большинстве обусловлены общим или локальным увеличением их числа и (или) активности, развивающимися под влиянием общих или местных факторов и приводящими к общему или местному усилению резорбции костной ткани.

Гиперпаратиреоз (повышенная продукция паратгормона околощитовидными железами) характеризуется быстрым разрушением костной ткани многочисленными остеокластами, что клинически проявляется патологическими переломами костей.

Болезнь Педжета (деформирующий остоз) - тяжелое заболевание, при котором периодически отмечаются эпизоды локального резкого повышения активности остеокластов в различных участках скелета, вызванные неизвестными факторами. В результате развиваются переломы и деформации костей, а в поврежденных участках в дальнейшем благодаря усиленной деятельности остеобластов компенсаторно происходит быстрое и избыточное образование низкоорганизованной и механически непрочной костной ткани.

Миеломная болезнь (см. главу 9) сопровождается появлением участков разрушения костной ткани вследствие местной стимуляции деятельности остеокластов лимфотоксином, который вырабатывают измененные плазматические (миеломные) клетки в костном мозге.

Остеопетроз, в отличие от отмеченных выше заболеваний, характеризуется нарушением резорбции кости вследствие дефекта активности остеокластов. В результате кость приобретает ненормально высокую плотность и деформируется, а пространства, занимаемые костным мозгом, резко сокращаются, что приводит к развитию тяжелой анемии.

Гистологическое исследование биоптатов костной ткани

производится для диагностики локальных и системных поражений скелета. В последнем случае биоптаты обычно получают из гребня подвздошной кости для выявления аномалий ее строения, оценки состояния

- 368 -

матрикса, содержания и активности отдельных клеточных элементов. Такое исследование позволяет не только поставить диагноз различных системных заболеваний, но и осуществлять контроль эффективности проводимой терапии.

Классификация костных тканей

Классификация костных тканей основана на различиях строения межклеточного вещества, в частности, степени упорядоченности расположения в нем коллагеновых волокон. Выделяют (1) грубоволокнистую (ретикулофиброзную) костную ткань и (2) пластинчатую костную ткань.

ГРУБОВОЛОКНИСТАЯ КОСТНАЯ ТКАНЬ

Грубоволокнистая (ретикулофибро зная) костная ткань (рис. 12-10)

характеризуется неупорядоченным расположением коллагеновых волокон в матриксе. Она отличается относительно небольшой

Рис. 12-10. Грубоволокнистая костная ткань. Коллагеновые волокна (на препарате не прослеживаются) расположены неупорядоченно в костном матриксе (КМ). Лакуны с телами остеоцитов (ОЦ) не имеют закономерной ориентации. ОЦ связаны посредством своих ветвящихся отростков, которые проходят в костных канальцах (КК).

- 369 -

механической прочностью и обычно образуется тогда, когда остеобласты формируют остеоид с высокой скоростью. В норме это происходит при образовании костной ткани у плода, в патологических условиях - при заживлении перелома кости или при болезни Педжета. Лакуны с телами остеоцитов не имеют закономерной ориентации. Содержание остеоцитов в грубоволокнистой костной ткани выше, чем в пластинчатой, а в ее матриксе больше основного вещества и меньше минеральных компонентов. В ходе нормального развития и при регенерации костной ткани грубоволокнистая костная ткань постепенно замещается пластинчатой. У взрослого она сохраняется лишь в заросших швах черепа и участках прикрепления некоторых сухожилий к костям.

ПЛАСТИНЧАТАЯ КОСТНАЯ ТКАНЬ

Пластинчатая костная ткань у взрослого образует практически весь костный скелет. Ее минерализованное межклеточное вещество состоит из особых костных пластинок толщиной 3-10 мкм, каждая из которых содержит параллельно расположенные тонкие коллагеновые волокна. Волокна соседних пластинок лежат под углом друг к другу, что способствует равномерному распределению действующих на них нагрузок. Пластинки в кости образуют нескольких систем (см. ниже). Лакуны, содержащие тела остеоцитов, располагаются между пластинками упорядоченно, а костные канальцы, в которых находятся отростки клеток, пронизывают пластинки под прямыми углами.

КОСТЬ КАК ОРГАН

Кость как орган обладает сложной архитектоникой и тканевым составом. Функционально ведущей тканью кости служит пластинчатая костная ткань, снаружи и со стороны костномозговой полости она покрыта соединительнотканными оболочками (надкостницей и эндостом). Кость содержит костный мозг, кровеносные и лимфатические сосуды и нервы. В кости как органе различают компактное (кортикальное) вещество кости и губчатое (трабекулярное) вещество, которые образованы пластинчатой костной тканью и плавно переходят друг в друга.

Компактное вещество (кортикальная кость) - сравнительно плотное,

тяжелое (составляет 80% массы скелета взрослого человека); мягкие ткани занимают в нем менее 10% объема. Оно образует диафизы трубчатых костей и формирует наружный слой костной ткани

- 370 -