Материал: В-Л-Быков-Цитогогия_и_общая_гистология

и 35-50%, соответственно. Кости при этом становятся ломкими, легко деформируются. Особенно опасно разрежение костной ткани в позвонках, предплечья и в шейке бедра, где оно достигает 40-60% (что предрасполагает к частым переломам). Скорость потери костной ткани увеличивается при курении, злоупотреблении алкоголем, неправильной диете, сидячем образе жизни.

Остеопороз - избыточная потеря костной ткани (по отношению к нормальному показателю возрастной группы), при которой данный объем кости содержит меньшую массу костной ткани). Остеопороз является самым распространенным обменным заболеванием костной системы, поражающим преимущественно пожилых людей, в особенности, женщин. По разным данным, он выявляется у 30-80% людей в возрасте 70-80 лет. В мире им поражено более 100 млн. человек; только в США от него страдает около 20 млн. женщин.

Факторы, способствующие развитию остеопороза, включают сниженные нагрузки, гормональные и связанные с ними обменные нарушения, воздействие вредных веществ.

Снижение нагрузок на кости при иммобилизации вызывает уменьшение массы костной ткани на 10-20% за 3-6 нед., часто с неполным восстановлением в течение многих месяцев. При длительном пребывании в постели потеря массы костной ткани достигает порядка 30% за 6 мес. Продолжительные (более 2 мес.) космические полеты обусловливают потерю до 35%. которая может выявляться даже спустя 5 лет после полета.

Гормональные и метаболические нарушения, вызывающие или усиливающие остеопороз, включают: гиперпаратиреоз, повышенную продукцию (или введение) кортикостероидов, гипертиреоз, снижение функции яичек (гипогонадизм) и, в особенности, яичников (в частности, в постменопаузальном периоде остеопороз поражает 30-80% женщин). Остеопороз возникает при недостаточном поступлении Са в организм, в том числе в связи с заболеваниями пищеварительного тракта, гиповитаминозом D.

Лечение остеопороза представляет значительные трудности и ставит своей целью снижение скорости потери массы костной ткани, так как увеличения массы этой ткани обычно достичь не удается. Для этого используют кальцитонин, анаболические стероиды, фторид натрия (угнетает резорбцию костной ткани), бифосфонаты (индуцируют апоптоз остеокластов), у женщин - эстрогены, у мужчин - андрогены.

- 386 -

Клеточные механизмы перестройки кости

Функциями непрерывно осуществляемой перестройки кости у

взрослого человека служат:

1)постоянное обновление структуры кости (осуществление ее физиологической регенерации) и ее приведение в соответствие с действующими на кость нагрузками;

2)поддержание гомеостаза минеральных веществ в организме за счет постоянного отложения Са и других неорганических веществ в костное депо и извлечения из него.

Перестройка кости обеспечивается сочетанием процессов ее разрушения и образования, которые осуществляются остеокластами и остеобластами, соответственно. Современные данные о клеточных механизмах процесса перестройки кости обобщены в теории сопряжения функции остеокластов и остеобластов.

Теория сопряжения функции остеокластов и остеобластов основана на представлении о координации деятельности этих клеток, которая обеспечивается благодаря тому, что остеобласты стимулируют дифференцировку и активность остеокластов, а остеокласты, в свою очередь, индуцируют деятельность остеобластов. Регуляция такого сопряжения обеспечивается как непосредственным влиянием клеток этих двух типов друг на друга, так и через сложную систему контроля, опосредованную гормонами и факторами роста.

Перестройка кости - циклический процесс, который включает четыре последовательно развивающиеся этапа (фазы) - (1) активацию, (2) резорбцию,

(3)реверсию и (4) формирование, или остеогенез (рис. 12-18).

1.Фаза активации характеризуется выходом клеток в небольшом участке костной ткани (в намечающейся зоне перестройки) из состояния покоя (в котором пребывают клетки на 80-95% поверхности кости), повышением их функциональной активности и дифференцировкой. Предполагают, что ведущая роль в определении локализации этого участка принадлежит остеоцитам (возможно, и остеобластам), которые интегрируют разнообразные общие и локальные механические и гуморальные сигналы и запускают местный процесс перестройки кости. Активация происходит в различных участках скелета примерно каждые 10 секунд и является каскадным процессом, который включает:

- 387 -

(а) активацию клеток, выстилающих кость (покоящихся остеобластов),

которые изменяют свою форму, становясь из плоских звездчатыми, сметаются и обнажают небольшой участок костной поверхности - место последующего прикрепления остеокластов;

(б) подготовку поверхности кости для деятельности остеокластов,

которая осуществляется активированными клетками, выстилающими кость, выделяющими ряд ферментов, разрушающих органическую пленку (эндостальную мембрану), покрывающую кость и препятствующую прикреплению остеокластов;

(в) активацию предшественников остеокластов, которые под влиянием хемотаксических факторов, выделяемых неактивными остеобластами, и поверхностью кости после удаления эндостальной мембраны, мигрируют к участку перестройки, прикрепляются к нему и, сливаясь друг с другом, начинают дифференцироваться в зрелые остеокласты.

Рис. 12-18. Циклический процесс перестройки кости. В состоянии покоя (ПОК) поверхность кости покрыта неактивными остеобластами (клетками, выстилающими кость - КВК). Фаза активации (АКТ): активация и смещение КВК на небольшом участке костной ткани с обнажением ее поверхности (стрелки). Предшественники остеокластов (ПОКЛ) мигрируют в участок перестройки, прикрепляются к нему и, сливаясь друг с другом, дифференцируются в зрелые остеокласты (ОКЛ). В фазе резорбции (РЕЗ) костная ткань активно разрушается зрелыми ОКЛ с формированием резорбционной лакуны (РЛ). В течение фазы реверсии (РЕВ) клетки типа макрофагов (МФ) подготавливают РЛ и способствуют привлечению остеобластов (ОБЛ). В начале фазы формирования (ФОР1) происходит локальная дифференцировка ОБЛ, которые на более поздних сроках (ФОР2) заполняют РЛ остеоидом (ОИ) и далее подвергают его минерализации.

- 388 -

2.Фаза резорбции (от лат. resorptio - рассасывание) характеризуется высокой активностью процессов разрушения костной ткани зрелыми остеокластами, которые образуют глубокие резорбционные лакуны (Хаушипа). Резорбция включает начальную деминерализацию межклеточного вещества и последующее ферментное разрушение органического матрикса (см. выше) и продолжается около 6 нед.

3.Фаза реверсии (от лат. reversio - обратный ход, возвращение) сравнительно краткий (1-2 нед.) период времени, который характеризуется переходом от процессов резорбции костной ткани к ее формированию и служит проявлением сопряжения деятельности остеокластов и остеобластов. В течение этой фазы резорбционная лакуна подготавливается к последующему привлечению остеобластов и заполнению межклеточным веществом в результате их деятельности. Этот процесс осуществляется клетками типа макрофагов, которые замещают остеокласты (по мнению некоторых авторов, они могут образовываться в результате расщепления остеокластов). Указанные клетки сглаживают неровности на поверхности лакун и откладывают на ней особое цементирующее вещество, которое способствует привлечению остеобластов.

4.Фаза формирования (остеогенеза) начинается с локальной дифференцировки остеобластов из преостеобластов и их миграции в область резорбционной лакуны. Благодаря высокой синтетической и секреторной активности остеобластов лакуна постепенно заполняется межклеточным веществом, которое начально образуется как органический матрикс - остеоид (откладывается со скоростью до 2-3 мкм/сут.), а в дальнейшем спустя 5-15 сут. начинает минерализоваться (средняя продолжительность процесса - около 20 нед.). Впоследствии активные остеобласты утрачивают способность к секреции

иминерализации костного матрикса, уплощаются и превращаются в неактивные остеобласты (клетки, выстилающие кость).

Индукция процессов образования костной ткани обеспечивается еще в течение фазы ее резорбции посредством механизма сопряжения, в основе которого, по-видимому, лежит действие на преостеобласты продуктов ферментного переваривания костного матрикса, в том числе ТФРР и ряда других связанных с ним факторов роста.

Перестройка трабекулярной кости происходит описанным выше путем и включает точно отрегулированную последовательность процессов разрушения костного матрикса, сменяющихся его образованием.

Перестройка компактной кости осуществляется сходным образом, однако клетки, участвующие в этом процессе, в определенных участках образуют особые специализированные группы, внутри которых

- 389 -

одни из них разрушают, а другие - в дальнейшем образуют костную ткань. Каждая из таких клеточных групп получила название единицы перестройки кости - ЕПК (в англоязычной литературе - Bone Remodelling Unit - BRU) или базовой многоклеточной единицы - БМЕ (Basic Multicellular Unit - BMU). Подсчитано, что в скелете человека одновременно активно функционируют порядка 35 млн. ЕПК (БМЕ).

Рис. 12-19. Базовая многоклеточная единица (БМЕ) компактной кости на продольном (1) и поперечных (2) разрезах. В центре БМЕ проходит кровеносный капилляр (КАП), окруженный остеогенными клеткамипредшественниками (ОКП). Передняя часть БМЕ - режущий конус (РК) - выстлана остеокластами (ОКЛ), перемещающимися в направлении, указанном стрелкой, и разрушающими кость с образованием резорбционного канала. Средняя часть БМЕ - зона реверсии (ЗР) - выстлана клетками типа макрофагов (МФ). Задняя часть БМЕ - замыкающий конус (ЗК) - выстлана остеобластами (ОБЛ), заполняющими резорбционный тоннель от его периферии (цементирующей линии - ЦЛ) концентрически расположенными костными пластинками (КП). Поперечные срезы соответствуют (слева направо): формирующейся резорбционной полости (А), зрелой резорбционной полости (Б), формирующемуся остеону (В), зрелому остеону (Г).

ЕПК (БМЕ) имеет форму цилиндра с двумя конусовидными краями, в центре которого проходит кровеносный капилляр, окруженный остеогенными клетками-предшественниками (рис. 12-19). Передняя часть ЕПК (режущий конус) выстлана остеокластами, которые разрушают компактную кость, образуя в ней резорбционный канал (тоннель).

- 390 -