Fiecare os uman este un organ complex: ocupă o anumită poziție în corp, are propria formă și structură și își îndeplinește propria funcție. Toate tipurile de țesuturi participă la formarea osului, dar țesutul osos predomină.

Caracteristicile generale ale oaselor umane

Cartilajul acoperă doar suprafețele articulare ale osului, exteriorul osului este acoperit cu periost, iar măduva osoasă este situată în interior. Osul conține țesut gras, vase sanguine și limfatice și nervi.

Os are calități mecanice ridicate, rezistența sa poate fi comparată cu rezistența metalului. Compoziție chimică Osul uman viu conține: 50% apă, 12,5% substanțe organice de natură proteică (oseină), 21,8% substante anorganice(în principal fosfat de calciu) și 15,7% grăsime.

Tipuri de oase după formă divizat in:

• Tubular (lung - humeral, femural etc.; scurt - falangele degetelor);
• plat (frontal, parietal, scapula etc.);
• spongios (coaste, vertebre);
• mixt (sfenoid, zigomatic, maxilarul inferior).

Structura oaselor umane

Structura de bază a unității de țesut osos este osteon, care este vizibil printr-un microscop la mărire redusă. Fiecare osteon include de la 5 la 20 de plăci osoase situate concentric. Se aseamănă cu cilindri introduși unul în celălalt. Fiecare placă este formată din substanță intercelulară și celule (osteoblaste, osteocite, osteoclaste). În centrul osteonului se află un canal - canalul osteonului; prin ea trec vase. Plăcile osoase intercalate sunt situate între osteonii adiacente.

Țesutul osos este format din osteoblaste, secretând substanța intercelulară și murdându-se în ea, se transformă în osteocite - celule în formă de proces, incapabile de mitoză, cu organite slab definite. În consecință, osul format conține în principal osteocite, iar osteoblastele se găsesc numai în zonele de creștere și regenerare a țesutului osos.

Cel mai mare număr de osteoblaste este situat în periost - o placă de țesut conjunctiv subțire, dar densă, care conține multe vase de sânge, terminații nervoase și limfatice. Periostul asigură creșterea osului în grosime și nutriția osului.

Osteoclaste conține un numar mare de lizozomi și sunt capabili să secrete enzime, ceea ce poate explica dizolvarea lor a materiei osoase. Aceste celule iau parte la distrugerea oaselor. În condiții patologice în țesutul osos, numărul acestora crește brusc.

Osteoclastele sunt, de asemenea, importante în procesul de dezvoltare a osului: în procesul de construire a formei finale a osului, ele distrug cartilajul calcificat și chiar osul nou format, „corectându-i” forma primară.

Structura osoasa: compacta si spongiosa

Pe tăieturi și secțiuni de os, două dintre structurile sale se disting - substanță compactă(plăcile osoase sunt situate dens și ordonat), situate superficial și substanță spongioasă(elementele osoase sunt situate liber), situate în interiorul osului.

Această structură osoasă respectă pe deplin principiul de bază al mecanicii structurale - pentru a asigura rezistența maximă a structurii cu cea mai mică cantitate de material și o mare ușurință. Acest lucru este confirmat și de faptul că amplasarea sistemelor tubulare și a grinzilor osoase principale corespunde direcției de acțiune a forțelor de compresiune, tracțiune și torsiune.

Structura osoasă este dinamică sistem reactiv, schimbându-se de-a lungul vieții unei persoane. Se știe că la persoanele angajate în muncă fizică grea, stratul compact de os atinge o dezvoltare relativ mare. În funcție de modificările încărcăturii pe părți individuale ale corpului, locația grinzilor osoase și structura osului în ansamblu se pot schimba.

Conexiunea oaselor umane

Toate conexiunile osoase pot fi împărțite în două grupuri:

• Conexiuni continue, mai devreme în dezvoltare în filogenie, imobil sau sedentar în funcție;
• conexiuni discontinue, mai târziu în dezvoltare și mai mobil în funcție.

Există o tranziție între aceste forme - de la continuă la discontinuă sau invers - semiarticulată.

Conexiunea continuă a oaselor se realizează prin țesut conjunctiv, cartilaj și țesut osos (oasele craniului însuși). O conexiune osoasă discontinuă, sau articulație, este o formațiune mai tânără a unei conexiuni osoase. Toate articulațiile au un plan structural general, incluzând cavitatea articulară, capsula articulară și suprafețele articulare.

Cavitatea articulară iese în evidență condiționat, deoarece în mod normal nu există un gol între capsula articulară și capetele articulare ale oaselor, dar există lichid.

Bursa acoperă suprafețele articulare ale oaselor, formând o capsulă ermetică. Capsula articulară este formată din două straturi, al căror strat exterior trece în periost. Stratul interior eliberează lichid în cavitatea articulară, care acționează ca un lubrifiant, asigurând alunecarea liberă a suprafețelor articulare.

Tipuri de articulații

Suprafețele articulare ale oaselor articulare sunt acoperite cu cartilaj articular. Suprafața netedă a cartilajului articular promovează mișcarea articulațiilor. Suprafețele articulare sunt foarte diverse ca formă și dimensiune; ele sunt de obicei comparate cu figuri geometrice. Prin urmare denumirea îmbinărilor în funcție de formă: sferic (humeral), elipsoidal (radio-carpian), cilindric (radio-ulnar) etc.

Deoarece mișcările legăturilor articulate au loc în jurul uneia, două sau mai multe axe, articulațiile sunt de obicei împărțite în funcție de numărul de axe de rotațieîn multiaxiale (sferice), biaxiale (elipsoidale, în formă de șa) și uniaxiale (cilindrice, în formă de bloc).

Depinzând de numărul de oase articulate articulațiile sunt împărțite în simple, în care două oase sunt conectate, și complexe, în care mai mult de două oase sunt articulate.

Țesutul osos se distinge printr-o serie de calități foarte unice care îl disting clar de toate celelalte țesuturi și sisteme. corpul umanși așezându-l într-un loc separat. Caracteristica principală și principală a țesutului osos este bogăția sa în săruri minerale.

Dacă luăm greutatea corporală a unui adult ca o medie de 70 kg, atunci scheletul osos cântărește 7 kg și împreună cu măduva osoasă - 10 kg (mușchii - „carne” - cântăresc 30 kg). Oasele în sine, în greutate, sunt 25% apă, 30% materie organică și 45% minerale. Conținutul de apă și, prin urmare, conținutul relativ al altor ingrediente variază. Cantitatea de apă este comparativ foarte mare în viața embrionară, scade în copilărie și scade treptat odată cu creșterea și dezvoltarea copilului, adolescentului și persoanei mature, atingând la bătrânețe cel mai mic raport față de greutatea totală. Odată cu vârsta, oasele se usucă literalmente.

Compoziția organică a oaselor este formată în principal din proteine ​​- proteine, în principal oseină, dar partea organică complexă a țesutului osos include și unele albumine, mucoizi și alte substanțe cu o structură chimică foarte complexă.

Care este compoziția minerală a materiei osoase care ne interesează cel mai mult? 85% dintre săruri sunt fosfat de var, 10,5% carbonat de calciu, 1,5% fosfat de magneziu, iar restul de 3% sunt sodiu, potasiu, clor și unele elemente rare pentru organismul uman. Fosfatul de calciu, constituind deci 19/20 din continutul totalului de materie osoasa sarata, formeaza 58% din greutatea totala a oaselor.

Sărurile acidului fosforic au o structură cristalină, iar cristalele sunt localizate în os corect și natural. Un studiu foarte amănunțit al scheletului mineral al materiei osoase, realizat în anii 30 folosind cele mai avansate metode, în primul rând prin analiză structurală cu raze X, a arătat că materia osoasă anorganică umană are structura fosfatita-apatită și anume hidroxil-apatita. Este interesant că apatita din oasele (și dinții) umani este apropiată sau chiar asemănătoare cu apatita minerală naturală din natura moartă. Această identitate a apatitei de origine osoasă umană și minieră este indicată și de studiul lor comparativ în lumină polarizată. Apatita osoasa umana se distinge si prin continutul unei cantitati mici de halogen de clor sau fluor. Unii specialiști analiză structurală stau pe punctul de vedere că în oasele umane apatita este încă asociată cu alți compuși chimici, i.e. că cristalele de substanță osoasă anorganică sunt un amestec de două substanțe anorganice substanțe chimice, dintre care unul este apropiat de apatită. Se crede că cea mai corectă structură fizică și chimică a apatitei osoase a fost descifrată de omul de știință ungur St. Naray-Szabo. Cea mai probabilă formulă pentru structura compoziției anorganice a osului este: ZSA 3 (PO 4) 2. CaX 2, unde X este fie Cl, F, OH, V2O, 1/2 SO 4, 1/2 CO 3 etc. Există, de asemenea, indicii că apatita constă din două molecule - CaF. Ca4(P04)3 sau CaC1. Ca 4 (PO 4) 3.

Extrem de interesante sunt indicațiile lui Reynolds și colab.că în timpul anumitor procese patologice oasele își pierd structura chimică normală de apatită. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, în osteodistrofia hiperparatiroidiană (boala Recklinghausen), în timp ce în boala Paget structura cristalină apatită este complet conservată.

Țesutul osos este, deși foarte vechi în filogenie, dar în același timp foarte dezvoltat și extrem de fin și în detaliu diferențiat, extrem de complex în toate manifestările sale de viață țesut conjunctiv mezenchimatos.

Modificările oaselor în timpul diferitelor procese patologice sunt infinit diverse; pentru fiecare boală individuală, în fiecare os individual, în fiecare caz individual, anatomopatologică și patofiziologică și, prin urmare, imaginea cu raze X, are propriile sale caracteristici. Toată această varietate enormă de fenomene dureroase se reduce însă, în final, doar la unele procese calitative și cantitative elementare nu atât de numeroase.

O boală, după cum se știe, nu este doar o sumă aritmetică pervertită a fenomenelor normale individuale; în condiții patologice, apar modificări calitative specifice în întregul organism și în organele și țesuturile individuale, pentru care nu există prototipuri normale. Osul alterat dureros suferă și o metamorfoză calitativă profundă. Periostul, de exemplu, formând un calus la locul unei fracturi diafizare, începe să îndeplinească o nouă funcție care nu este în mod normal caracteristică acestuia, produce țesut cartilaj. O tumoare osoasă este asociată cu dezvoltarea, de exemplu, a unor formațiuni epiteliale, mixomatoase, cu celule gigantice și alte formațiuni care sunt la fel de străine de osul normal din punct de vedere histologic, precum depozitele de colesterol în xantomatoză sau kerasină în boala Gaucher sunt neobișnuite din punct de vedere chimic pentru aceasta. Aparatul osos în timpul rahitismului sau al restructurării lui Paget dobândește calități fizice, chimice, biologice și de altă natură complet noi pentru care în osul normal nu putem găsi criterii cantitative de comparație.

Dar aceste proprietăți calitative, specifice proceselor patologice din substanța osoasă, din păcate, nu pot fi ele însele determinate direct radiografic, ele apar pe radiografii doar sub forma unor simptome indirecte, secundare. Puterea radiologiei nu constă în recunoașterea și studierea lor. Doar atunci când țesutul modificat calitativ în definiția sa cantitativă a atins nivelul de detecție posibilă, metoda de cercetare cu raze X își iese în sine. Cu ajutorul impecabilului cercetare experimentală Polina Mack a demonstrat că 95% din diferitele componente ale țesutului osos absorb razele X datorită compozitia minerala(80% din raze sunt blocate de calciu și 15% de fosfor) și doar până la 5% din imaginea umbră a oaselor se datorează ingredientului organic „moale” al țesutului osos. Prin urmare, datorită naturii însăși a examinării cu raze X, în diagnosticul cu raze X al bolilor oaselor și articulațiilor, evaluarea modificărilor cantitative ale țesutului osos iese în prim-plan. Nu puteți măsura distanța cu cântare. Radiologul, folosind metoda sa extrem de valoroasă, dar încă unilaterală, este în prezent forțat să se limiteze la analiza în principal a două procese cantitative principale ale activității osoase, și anume crearea osului și distrugerea acestuia.

Oasele ocupă un loc strict definit în corpul uman. Ca orice organ, osul este reprezentat tipuri diferitețesuturi, locul principal printre care este ocupat de țesutul osos, care este un tip de țesut conjunctiv.

Os(os) are o structură complexă și o compoziție chimică. Într-un organism viu, oasele unui om adult conțin până la 50% apă, 28,15% substanțe organice și 21,85% substanțe anorganice. Substanțele anorganice sunt reprezentate de compuși de calciu, fosfor, magneziu și alte elemente. Osul macerat constă din 1/3 din substanțe organice, numite „oseină” și 2/3 din substanțe anorganice.

Rezistența osului este asigurată de unitatea fizico-chimică a substanțelor anorganice și organice și de caracteristicile designului său. Predominanța substanțelor organice asigură elasticitate și elasticitate semnificativă a osului. Odată cu creșterea proporției de compuși anorganici (la bătrânețe, în unele boli), osul devine casant și fragil. Raportul substanțelor anorganice din compoziția osului în oameni diferiti nu e la fel. Chiar și la aceeași persoană se schimbă de-a lungul vieții, în funcție de obiceiurile alimentare, activitate profesională, ereditatea, condițiile de mediu etc.

Majoritatea oaselor adulte sunt compuse din țesut osos lamelar. Formează o substanță compactă și spongioasă, a cărei distribuție depinde de sarcinile funcționale asupra osului.

Substanta compacta (substantia compacta) a osului formeaza diafiza oaselor tubulare, sub forma unei placi subtiri acopera exteriorul epifizelor acestora, precum si oasele spongioase si plate construite din substanta spongioasa. Substanța compactă a osului este pătrunsă de canale subțiri prin care trec vasele de sânge și fibrele nervoase. Unele canale sunt situate predominant paralel cu suprafața osului (central, sau Haversian, canale), altele se deschid la suprafața osului cu deschideri de nutrienți (foramina nutricia), prin care arterele și nervii pătrund în grosimea osului și ies venele.

Pereții canalelor centrale (haversiene) (canales centrales) sunt formați din plăci concentrice groase de 4-15 microni, parcă introduse unele în altele. În jurul unui canal există de la 4 până la 20 de astfel de plăci osoase. Canalul central, împreună cu plăcile înconjurătoare, se numește osteon. (sistemul Haversian). Osteonul este o unitate structurală și funcțională de substanță osoasă compactă. Spațiile dintre osteoni sunt umplute inserați plăci. Se formează stratul exterior al substanței compacte plăci exterioare înconjurătoare, fiind un produs al funcţiei de formare osoasă a periostului. Stratul interior care delimitează cavitatea măduvei osoase este reprezentat de plăci înconjurătoare interioare, format din celule endostale osteogene.

Substanța osoasă spongioasă (trabeculară) (substantia spongiosa) seamănă cu un burete construit din plăci osoase (grinzi) cu celule între ele. Locația și dimensiunea grinzilor osoase sunt determinate de sarcinile pe care le suferă osul sub formă de tensiune și compresie. Liniile corespunzătoare orientării grinzilor osoase se numesc curbe de compresie și tensiune. Amplasarea fasciculelor osoase în unghi unul față de celălalt promovează transmiterea uniformă a presiunii (tracțiunea musculară) către os. Acest design oferă rezistența osului cu cea mai mică cantitate de material osos necesară.

Întregul os, cu excepția suprafețelor sale articulare, este acoperit cu o membrană de țesut conjunctiv - periostul. Periostul (periostul) fuzionează ferm cu osul datorită fibrelor perforante ale țesutului conjunctiv (Sharpey) care pătrund adânc în os. Periostul are două straturi. Exterior fibros strat formata din fibre de colagen, care dau o rezistenta deosebita periostului. Conține vase de sânge și nervi. Strat interior - germinal, cambial. Este adiacent direct cu suprafața exterioară a osului și conține celule osteogene, datorită cărora osul crește în grosime și se regenerează după deteriorare. Astfel, periostul îndeplinește nu numai funcții de protecție și trofice, ci și de formare osoasă.

Din interior, din partea cavităților măduvei osoase, osul este acoperit cu endost. Endostul, sub forma unei plăci subțiri, este strâns adiacent cu suprafața interioară a osului și îndeplinește și o funcție osteogenă.

Oasele se caracterizează printr-o plasticitate semnificativă. Se reconstruiesc usor sub influenta antrenamentului si a activitatii fizice, care se manifesta prin cresterea sau scaderea numarului de osteoni, modificari ale grosimii placilor osoase ale substantelor compacte si spongioase. Pentru o dezvoltare optimă a oaselor, se preferă exercițiile fizice moderate, regulate. exercițiu fizic. Un stil de viață sedentar și sarcinile reduse contribuie la slăbirea și subțierea oaselor. Osul capătă o structură grosieră și chiar se rezolvă parțial (resorbție osoasă, osteoporoză). Ocupația afectează și structura osului. Pe lângă factorii de mediu, un rol important joacă și factorii ereditari și sexuali.

Plasticitatea țesutului osos și restructurarea sa activă sunt cauzate de formarea de noi celule osoase și substanțe intercelulare pe fondul distrugerii (resorbției) țesutului osos existent. Resorbția este asigurată de activitatea osteoclastelor. În locul osului care se prăbușește, se formează noi fascicule osoase și noi osteoni.

Compoziția osului uman adult proaspăt include apă - 50%, grăsime - 16%, alte substanțe organice - 12%, substanțe anorganice - 22%.

Oasele degresate și uscate conțin aproximativ 2/3 materie anorganică și 1/3 materie organică. În plus, oasele conțin vitaminele A, D și C.

Materia organică a țesutului osos - ossein– le conferă elasticitate. Se dizolvă când este fiert în apă, formând lipici pentru oase. Materia osoasă anorganică este reprezentată în principal de săruri de calciu, care cu un mic amestec de altele substante minerale formează cristale de hidroxiapatită.

Combinația de substanțe organice și anorganice determină rezistența și ușurința țesutului osos. Deci, cu o greutate specifică scăzută de 1,87, i.e. nu de două ori greutatea specifică a apei, rezistența osului depășește rezistența granitului. Femurul, de exemplu, atunci când este comprimat de-a lungul axei longitudinale, poate rezista la sarcini de peste 1500 kg. Dacă se arde un os, substanța organică se arde, dar substanța anorganică rămâne și își păstrează forma osului și duritatea acestuia, dar un astfel de os devine foarte fragil și se sfărâmă la apăsare. Dimpotrivă, după înmuierea într-o soluție de acizi, în urma căreia sărurile minerale se dizolvă și rămâne materia organică, osul își păstrează și forma, dar devine atât de elastic încât poate fi legat într-un nod. În consecință, elasticitatea osului depinde de osseină, iar duritatea acestuia - de substanțele minerale.

Compoziția chimică a oaselor este legată de vârstă, sarcină funcțională și starea generală a corpului. Cu cât este mai mare sarcina asupra osului, cu atât există mai multe substanțe anorganice. De exemplu, femurul și vertebrele lombare conțin cea mai mare cantitate de carbonat de calciu. Odată cu vârsta, cantitatea de substanțe organice scade, iar substanțele anorganice cresc. La copiii mici există comparativ mai multă osseină; prin urmare, oasele sunt foarte flexibile și, prin urmare, se rup rar. Dimpotrivă, la bătrânețe raportul dintre substanțele organice și anorganice se modifică în favoarea celor din urmă. Oasele devin mai puțin elastice și mai fragile, drept urmare fracturile osoase sunt cel mai adesea observate la bătrâni.

Clasificarea oaselor

În funcție de formă, funcție și dezvoltare, oasele sunt împărțite în trei părți: tubular, spongios, mixt.

Oasele tubulare fac parte din scheletul membrelor, jucând rolul de pârghii în acele părți ale corpului în care predomină mișcările la scară largă. Oasele tubulare sunt împărțite în lung– humerus, oasele antebrațului, femurul, oasele tibiei și mic de statura– oasele metacarpului, metatarsului și falangele degetelor. Oasele tubulare se caracterizează prin prezența unei părți din mijloc - diafiza, care conține o cavitate (cavitatea măduvei) și două capete expandate - epifize. Una dintre epifize este situată mai aproape de corp - proximală, celălalt este mai departe de el – distal. Se numește secțiunea de os tubular situată între diafize și epifiză metafiza. Procesele osoase care servesc la atașarea mușchilor se numesc apofize.

Oasele spongioase sunt situate în acele părți ale scheletului în care este necesar să se asigure o rezistență și un sprijin suficient cu o gamă mică de mișcări. Printre oasele spongioase sunt lung(coaste, stern), mic de statura(vertebre, oase carpiene, tars) și apartament(oase ale craniului, oase ale centurii). Oasele spongioase includ sesamoid oase (rotulă, os pisiform, oase sesamoide ale degetelor de la mâini și de la picioare). Sunt situate în apropierea articulațiilor, nu sunt conectate direct la oasele scheletului și se dezvoltă în grosimea tendoanelor musculare. Prezența acestor oase ajută la creșterea pârghiei musculare și, prin urmare, la creșterea cuplului acestuia.

Zaruri mixte– aceasta include oase care fuzionează din mai multe părți care au funcții, structură și dezvoltare diferite (oasele bazei craniului).

Dinții sunt localizați în alveole osoase - celule separate ale proceselor alveolare ale maxilarului superior și inferior. Țesutul osos este un tip de țesut conjunctiv care se dezvoltă din mezoderm și este format din celule, o matrice organică intercelulară nemineralizată (osteoid) și principala substanță intercelulară mineralizată.

5.1. ORGANIZAREA ȘI STRUCTURA ȚESUTULUI OSOS AL PROCESELOR ALVEOLARE

Suprafața osului alveolar este acoperită periost(periost), formată predominant din țesut conjunctiv fibros dens, în care se disting 2 straturi: exteriorul - fibros și cel interior - osteogenic, conținând osteoblaste. Vasele și nervii trec din stratul osteogen al periostului în os. Mănunchiuri groase de fibre de colagen perforante leagă osul de periostul. Periostul nu numai că îndeplinește o funcție trofică, ci participă și la creșterea și regenerarea osoasă. Ca urmare, țesutul osos al proceselor alveolare are o capacitate de regenerare ridicată nu numai în condiții fiziologice, sub influențe ortodontice, ci și după leziuni (fracturi).

Matricea mineralizată este organizată în trabecule - unitățile structurale și funcționale ale țesutului osos spongios. Celulele țesutului osos - osteocite, osteoblaste, osteoclaste - sunt situate în lacunele matricei mineralizate și pe suprafața trabeculelor.

Organismul suferă în mod constant procese de reînnoire a țesutului osos prin formarea osoasă cuplată în timp și resorbția (resorbția) osului. Diverse celule ale țesutului osos participă activ la aceste procese.

Compoziția celulară a țesutului osos

Celulele ocupă doar 1-5% din volumul total de țesut osos al scheletului adult. Există 4 tipuri de celule ale țesutului osos.

Celule osoase mezenchimale nediferențiate sunt localizate în principal în stratul interior al periostului, acoperind suprafața osului din exterior - periostul, precum și în compoziția endostului, căptușind contururile tuturor cavităților interne ale osului, suprafețele interne ale osul. Ei sunt numiti, cunoscuti căptuşeală, sau contur, celule. Aceste celule pot forma noi celule osoase - osteoblaste și osteoclaste. În conformitate cu această funcție, ele sunt, de asemenea, numite osteogen celule.

Osteoblastele- celule situate în zonele de formare osoasă pe suprafețele externe și interne ale osului. Osteoblastele conțin cantități destul de mari de glicogen și glucoză. Odată cu vârsta, această cantitate scade de 2-3 ori. Sinteza ATP este asociată în proporție de 60% cu reacțiile de glicoliză. Pe măsură ce osteoblastele îmbătrânesc, reacțiile glicolitice sunt activate. Reacțiile ciclului citratului apar în celule, iar citrat sintaza are cea mai mare activitate. Citratul sintetizat este utilizat ulterior pentru legarea Ca 2+, necesar proceselor de mineralizare. Deoarece funcția osteoblastelor este de a crea matricea extracelulară organică a osului, aceste celule conțin cantități mari de ARN necesar pentru sinteza proteinelor. Osteoblastele sintetizează și eliberează în mod activ în spațiul extracelular cantitate semnificativă glicerofosfolipide, care sunt capabile să lege Ca 2+ și să participe la procesele de mineralizare. Celulele comunică între ele prin desmozomi, care permit trecerea Ca 2+ și cAMP. Osteoblastele sintetizează și secretă în mediu inconjurator fibrile de colagen, proteoglicani și glicozaminoglicani. Ele asigură, de asemenea, creșterea continuă a cristalelor de hidroxiapatită și acționează ca intermediari în legarea cristalelor minerale de matricea proteică. Pe măsură ce îmbătrânim, osteoblastele se transformă în osteocite.

Osteocite- celule arborescente ale țesutului osos, incluse în matricea organică intercelulară, care contactează între ele prin procese. Osteocitele interacționează și cu alte celule ale țesutului osos: osteoclaste și osteoblaste, precum și cu celule osoase mezenchimale.

Osteoclaste- celule care îndeplinesc funcția de distrugere osoasă; sunt formate din macrofage. Ei desfășoară un proces continuu, controlat de reconstrucție și reînnoire a țesutului osos, asigurând creșterea și dezvoltarea necesară a scheletului, structurii, rezistenței și elasticității oaselor.

Substanța intercelulară și fundamentală a țesutului osos

Substanță intercelulară reprezentată de o matrice organică intercelulară construită din fibre de colagen (90-95%) și substanță mineralizată bazică (5-10%). Fibrele de colagen sunt situate în principal paralel cu direcția nivelului celor mai probabile sarcini mecanice asupra osului și oferă elasticitate și elasticitate osului.

Substanța principală Matricea intercelulară este formată în principal din lichid extracelular, glicoproteine ​​și proteoglicani implicați în mișcarea și distribuția ionilor anorganici. Minerale, situate ca parte a substanței principale din matricea organică a oaselor, sunt reprezentate de cristale, în principal hidroxiapatită Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. Raportul normal calciu/fosfor este de 1,3-2,0. În plus, în os s-au găsit Mg 2+, Na +, K +, SO 4 2-, HCO 3-, hidroxil și alți ioni, care pot lua parte la formarea cristalelor. Mineralizarea osului este asociată cu caracteristicile glicoproteinelor din țesutul osos și cu activitatea osteoblastelor.

Principalele proteine ​​ale matricei extracelulare a țesutului osos sunt proteinele de colagen de tip I, care reprezintă aproximativ 90% din matricea organică a osului. Alături de colagenul de tip I, există urme de alte tipuri de colagen, precum V, XI, XII. Este posibil ca aceste tipuri de colagen să aparțină altor țesuturi, care sunt localizate în țesutul osos, dar nu fac parte din matricea osoasă. De exemplu, colagenul de tip V se găsește de obicei în vasele care căptușesc osul. Colagenul de tip XI se găsește în țesutul cartilajului și poate corespunde resturilor de cartilaj calcificat. Sursa de colagen de tip XII poate fi „blankuri” de fibrile de colagen. În țesutul osos, colagenul de tip I conține derivați de monozaharide, are mai puține legături încrucișate decât alte tipuri de țesut conjunctiv, iar aceste legături se formează prin alizină. O altă posibilă diferență este că propeptida N-terminală a colagenului de tip I este fosforilată și această peptidă este reținută parțial în matricea mineralizată.

Țesutul osos conține aproximativ 10% proteine ​​non-colagen. Ele sunt reprezentate de glicoproteine ​​și proteoglicani (Fig. 5.1).

Din numărul total 10% din proteinele non-colagen sunt proteoglicani. În primul rând, condroitina mare este sintetizată

Orez. 5.1.Conținutul de proteine ​​non-colagen din matricea intercelulară a țesutului osos [conform Gehron R. P., 1992].

conținând un proteoglican, care, pe măsură ce se formează țesutul osos, este distrus și înlocuit cu doi proteoglicani mici: decorina și biglicanul. Proteoglicanii mici sunt încorporați în matricea mineralizată. Decorina și biglicanul activează procesele de diferențiere și proliferare celulară și sunt, de asemenea, implicate în reglarea depunerilor de minerale, morfologiei cristalelor și integrarea elementelor matricei organice. Biglicanul care conține dermatan sulfat este sintetizat mai întâi; afectează procesele de proliferare celulară. În faza de mineralizare apare biglicanul legat de sulfatul de condroitină. Decorina este sintetizată mai târziu decât biglicanul, în timpul etapei de depunere a proteinelor pentru a forma matricea intercelulară; rămâne în faza de mineralizare. Se crede că decorina „lustruește” moleculele de colagen și reglează diametrul fibrilelor. În timpul formării oaselor, ambele proteine ​​sunt produse de osteoblaste, dar atunci când aceste celule devin osteocite, ele sintetizează doar biglican.

Alte tipuri de proteoglicani mici au fost izolați din matricea osoasă în cantități mici, care acționează ca

receptori și facilitează legarea factorilor de creștere de celulă. Aceste tipuri de molecule se găsesc în membrană sau sunt atașate de membrana celulară prin legături fosfoinozitol.

Țesutul osos conține și acid hialuronic. Probabil joacă un rol important în morfogeneza acestui țesut.

Pe lângă proteoglicani, în os sunt detectate un număr mare de proteine ​​diferite legate de glicoproteine ​​(Tabelul 5.1).

De obicei, aceste proteine ​​sunt sintetizate de osteoblaste și sunt capabile să lege fosfatul sau calciul; astfel participă la formarea matricei mineralizate. Prin legarea de celule, colageni și proteoglicani, acestea asigură formarea de complexe supramoleculare ale matricei țesutului osos (Fig. 5.2).

Osteoidul conține proteoglicani: fibromodulină, biglican, decorină, proteine ​​de colagen și proteină morfogenetică osoasă. Osteocitele, care sunt asociate cu colagenul, sunt încorporate în matricea mineralizată. Hidroxiapatitele, osteocalcina și osteoaderina sunt fixate pe colagen. În intercelularul mineralizat

Orez. 5.2.Participarea diferitelor proteine ​​la formarea matricei de țesut osos.

Tabelul 5.1

Proteine ​​osoase necolagenoase

În matrice, osteoaderina se leagă de osteonectină, iar osteocalcina se leagă de colagen. Proteina morfogenetică osoasă este situată în zona de graniță dintre matricea mineralizată și nemineralizată. Osteopontina reglează activitatea osteoclastelor.

Proprietățile și funcțiile proteinelor din țesutul osos sunt prezentate în tabel. 5.1.

5.2. REGENERAREA FIZIOLOGICĂ A ȚESUTULUI OSOS

În procesul vieții, osul este în mod constant reînnoit, adică distrus și restaurat. În același timp, în el au loc două procese direcționate opus - resorbția și restaurarea. Relația dintre aceste procese se numește remodelare osoasă.

Se știe că la fiecare 30 de ani țesutul osos se schimbă aproape complet. În mod normal, osul „crește” până la vârsta de 20 de ani, atingând masa osoasă maximă. În această perioadă, masa osoasă crește cu până la 8% pe an. Apoi, până la vârsta de 30-35 de ani, are loc o perioadă de stare mai mult sau mai puțin stabilă. Apoi începe o scădere treptată naturală a masei osoase, de obicei nu mai mult de 0,3-0,5% pe an. După menopauză, femeile experimentează viteza maxima pierderea țesutului osos, care ajunge la 2-5% pe an și continuă în acest ritm până la 60-70 de ani. Ca rezultat, femeile pierd de la 30 la 50% din tesutul osos. La bărbați, aceste pierderi sunt de obicei de 15-30%.

Procesul de remodelare a țesutului osos are loc în mai multe etape (Fig. 5.3). În prima etapă, zona de țesut osos să fie

Orez. 5.3.Etapele remodelării țesutului osos [conform Martin R.B., 2000, așa cum a fost modificat].

Presiunea de resorbție este declanșată de osteocite. Pentru a activa procesul, este necesară participarea hormonului paratiroidian, a factorului de creștere asemănător insulinei, a interleukinelor-1 și -6, a prostaglandinelor, a calcitriolului și a factorului de necroză tumorală. Această etapă de remodelare este inhibată de estrogen. În această etapă, celulele de contur superficiale își schimbă forma, trecând de la celule rotunde plate la cele cubice.

Osteoblastele și limfocitele T secretă liganzii activatori ai receptorului factorului de nucleare kappa B (RANKL) și până la un anumit punct, moleculele RANKL pot rămâne asociate cu suprafața osteoblastelor sau a celulelor stromale.

Precursorii osteoclastelor sunt formați din celulele stem din măduva osoasă. Au receptori membranari numiți receptori ai factorului de nucleare kappa B (RANK). În etapa următoare, liganzii RANK (RANKL) se leagă de receptorii RANK, care este însoțit de fuziunea mai multor precursori de osteoclaste într-o structură mare și se formează osteoclaste multinucleate mature.

Osteoclastul activ rezultat creează o margine ondulată pe suprafața sa și osteoclastele mature încep să se resorbie

țesut osos (fig. 5.4). Pe partea în care osteoclastul aderă la suprafața distrusă, se disting două zone. Prima zonă este cea mai extinsă, numită marginea pensulei sau marginea ondulată. Marginea ondulată este o membrană răsucită spiralat cu multiple pliuri citoplasmatice care se confruntă cu direcția de resorbție pe suprafața osului. Prin membrana osteoclastelor sunt eliberați lizozomi care conțin un număr mare de enzime hidrolitice (catepsine K, D, B, fosfatază acidă, esterază, glicozidaze etc.). La rândul său, catepsina K activează metaloproteinaza-9 a matricei, care este implicată în degradarea colagenului și a proteoglicanilor matricei intercelulare. În această perioadă, activitatea anhidrazei carbonice crește în osteoclaste. Ionii HCO 3 - sunt schimbați cu Cl -, care se acumulează în marginea ondulată; Ionii H + sunt de asemenea transferați acolo. Secreția de H + se realizează datorită H + /K + -ATPazei foarte active din osteoclaste. Dezvoltarea acidozei promovează activarea enzimelor lizozomale și contribuie la distrugerea componentei minerale.

A doua zonă o înconjoară pe prima și, parcă, sigilează zona de acțiune a enzimelor hidrolitice. Este lipsit de organele și numit

Orez. 5.4.Activarea preosteoclastei RANKL și formarea unei margini ondulate de către osteoblastele active, ducând la resorbția osoasă [conform Edwards P. A., 2005, cu modificările ulterioare].

este o zonă clară, astfel încât resorbția osoasă are loc numai sub marginea ondulată într-un spațiu restrâns.

În stadiul de formare a osteoclastelor din precursori, procesul poate fi blocat de proteina osteoprotegerină, care, mișcându-se liber, este capabilă să lege RANKL și astfel să prevină interacțiunea lui RANKL cu receptorii RANK (vezi Fig. 5.4). Osteoprotegerina - glicoproteină cu mol. cântărind 60-120 kDa, aparținând familiei receptorilor TNF. Prin inhibarea legării RANK de ligandul RANK, osteoprotegerina inhibă astfel mobilizarea, proliferarea și activarea osteoclastelor, astfel încât o creștere a sintezei RANKL duce la resorbția osoasă și, în consecință, la pierderea osoasă.

Natura remodelării țesutului osos este în mare măsură determinată de echilibrul dintre producția de RANKL și osteoprotegerină. Celulele stromale nediferențiate ale măduvei osoase sintetizează RANKL într-o măsură mai mare și osteoprotegerina într-o măsură mai mică. Dezechilibrul rezultat al sistemului RANKL/osteoprotegerină cu o creștere a RANKL duce la resorbția osoasă. Acest fenomen se observă în osteoporoza postmenopauză, boala Paget, pierderea osoasă din cauza metastazelor canceroase și artrita reumatoidă.

Osteoclastele mature încep să absoarbă în mod activ osul, iar macrofagele completează distrugerea matricei organice a substanței intercelulare a osului. Resorbția durează aproximativ două săptămâni. Apoi osteoclastele mor în conformitate cu programul genetic. Apoptoza osteoclastelor poate fi întârziată de deficitul de estrogen. În ultima etapă, celulele stem pluripotente ajung în zona de distrugere și se diferențiază în osteoblaste. Ulterior, osteoblastele sintetizează și mineralizează matricea în conformitate cu noile condiții de încărcare statică și dinamică asupra osului.

Există un număr mare de factori care stimulează dezvoltarea și funcționarea osteoblastelor (Fig. 5.5). Implicarea osteoblastelor în procesul de remodelare osoasă este stimulată de diverși factori de creștere - TGF-3, proteină morfogenetică osoasă, factor de creștere asemănător insulinei, factor de creștere a fibroblastelor, trombocite, hormoni de stimulare a coloniilor - paratirină, calcitriol, precum și nuclear factorul de legare α-1 și este inhibată de proteina leptina Leptina, o proteină cu o greutate moleculară de 16 kDa, se formează în primul rând în adipocite și își exercită acțiunea prin sinteza crescută a citokinelor, a factorilor de creștere epiteliali și a keratinocitelor.

Orez. 5.5.Remodelarea țesutului osos.

Osteoblastele secretoare active creează straturi de osteoid, matricea osoasă nemineralizată și completează încet cavitatea de resorbție. În același timp, ele secretă nu numai diverși factori de creștere, ci și proteine ​​ale matricei intercelulare - osteopontin, osteocalcin și altele. Când osteoidul rezultat atinge un diametru de 6×10 -6 m, acesta începe să se mineralizeze. Viteza procesului de mineralizare depinde de conținutul de calciu, fosfor și o serie de oligoelemente. Procesul de mineralizare este controlat de osteoblaste și inhibat de pirofosfat.

Formarea cristalelor minerale osoase este indusă de colagen. Formarea mineralelor rețea cristalinăîncepe în zona situată între fibrilele de colagen. Acestea la rândul lor devin apoi centre de depunere în spațiile dintre fibrele de colagen (Fig. 5.6).

Formarea osoasă are loc numai în imediata apropiere a osteoblastelor, mineralizarea începând cu cartilaj,

Orez. 5.6.Depunerea cristalelor de hidroxiapatită pe fibrele de colagen.

care constă din colagen situat într-o matrice de proteoglicani. Proteoglicanii cresc extensibilitatea rețelei de colagen. În zona de calcificare, complexele proteină-polizaharidă sunt distruse ca urmare a hidrolizei matricei proteice de către enzimele lizozomale ale celulelor osoase. Pe măsură ce cristalele cresc, ele înlocuiesc nu numai proteoglicanii, ci și apa. Os dens, complet mineralizat, practic deshidratat; colagenul reprezintă 20% din masă și 40% din volumul unui astfel de țesut; restul este ponderea părții minerale.

Debutul mineralizării se caracterizează prin absorbția crescută a moleculelor de O 2 de către osteoblaste, activarea proceselor redox și fosforilarea oxidativă. Ionii de Ca 2+ și PO 4 3- se acumulează în mitocondrii. Începe sinteza proteinelor de colagen și non-colagen, care sunt apoi secretate de celulă după modificarea post-translațională. Se formează diverse vezicule care conțin colagen, proteoglicani și glicoproteine. Formațiuni speciale numite vezicule matrice sau vezicule membranare muguri din osteoblaste. Conțin o concentrație mare de ioni de Ca 2+, care este de 25-50 de ori mai mare decât conținutul lor în osteoblaste, precum și glicerofosfolipide și enzime - fosfatază alcalină, pirofosfatază,

adenozin trifosfatază și adenozin monofosfatază. Ionii de Ca 2+ din veziculele membranei sunt asociați predominant cu fosfatidilserina încărcată negativ. În matricea intercelulară, veziculele membranare sunt distruse cu eliberarea de ioni de Ca 2+, pirofosfați și compuși organici asociați cu reziduuri de acid fosforic. Fosfohidrolazele prezente în veziculele membranei și, în primul rând, fosfataza alcalină, scindează fosfatul din compușii organici, iar pirofosfatul este hidrolizat de pirofosfatază; Ionii de Ca 2+ se combină cu PO 4 3-, ceea ce duce la apariția fosfatului de calciu amorf.

În același timp, are loc distrugerea parțială a proteoglicanilor asociați cu colagenul de tip I. Fragmentele de proteoglican eliberate, încărcate negativ, încep să lege ionii de Ca2+. Un anumit număr de ioni de Ca 2+ și PO 4 3 formează perechi și tripleți care se leagă de proteinele de colagen și non-colagen care formează matricea, care este însoțită de formarea de clustere sau nuclee. Dintre proteinele din țesutul osos, osteonectina și proteinele matrice Gla leagă cel mai activ ionii de Ca2+ și PO43. Colagenul din țesutul osos leagă ionii PO 4 3 prin gruparea ε-amino a lizinei pentru a forma o legătură fosfoamidă.

Pe nucleul format apar structuri în formă de spirală, a căror creștere are loc conform principiului obișnuit de adăugare de noi ioni. Pasul unei astfel de spirale este egal cu înălțimea unei unități structurale a cristalului. Formarea unui cristal duce la apariția altor cristale; acest proces se numește epitaxie sau nucleare epitaxială.

Creșterea cristalelor este foarte sensibilă la prezența altor ioni și molecule care inhibă cristalizarea. Concentrația acestor molecule poate fi mică și afectează nu numai viteza, ci și forma și direcția creșterii cristalelor. Se presupune că astfel de compuși sunt adsorbiți pe suprafața cristalului și inhibă adsorbția altor ioni. Astfel de substanțe sunt, de exemplu, hexametafosfatul de sodiu, care inhibă precipitarea carbonatului de calciu. De asemenea, pirofosfații, polifosfații și polifosfonații inhibă creșterea cristalelor de hidroxiapatită.

După câteva luni, după ce cavitatea de resorbție este umplută cu țesut osos, densitatea osului nou crește. Osteoblastele încep să se transforme în celule de contur care sunt implicate în îndepărtarea continuă a calciului din os. niste

Osteoblastele se transformă în osteocite. Osteocitele rămân în os; sunt conectate între ele prin procese celulare lungi și sunt capabile să perceapă forțele mecanice asupra osului.

Pe măsură ce celulele se diferențiază și îmbătrânesc, natura și intensitatea proceselor metabolice se schimbă. Odată cu vârsta, cantitatea de glicogen scade de 2-3 ori; Glucoza eliberată în celulele tinere este utilizată în proporție de 60% în reacțiile de glicoliză anaerobă, iar în celulele vechi este de 85%. Moleculele de ATP sintetizate sunt necesare pentru susținerea vieții și mineralizarea celulelor osoase. În osteocite rămân doar urme de glicogen, iar principalul furnizor de molecule de ATP este doar glicoliza, datorită căreia se menține constanta compoziției organice și minerale în secțiunile deja mineralizate ale țesutului osos.

5.3. REGLAREA METABOLISMULUI ÎN ȚESUTUL OSOS

Remodelarea țesutului osos este reglată de factori sistemici (hormoni) și locali care asigură interacțiunea dintre osteoblaste și osteoclaste (Tabelul 5.2).

Factori de sistem

Formarea osului depinde într-o anumită măsură de numărul și activitatea osteoblastelor. Procesul de formare a osteoblastelor este influențat de

Tabelul 5.2

Factori care reglează procesele de remodelare osoasă

somatotropină (hormon de creștere), estrogeni, 24,25(OH) 2 D 3, care stimulează diviziunea osteoblastelor și transformarea preosteoblastelor în osteoblaste. Glucocorticoizii, dimpotrivă, suprimă diviziunea osteoblastelor.

Paratirina (hormon paratiroidian) sintetizat în glandele paratiroide. Molecula de paratirină constă dintr-un lanț polipeptidic care conține 84 de resturi de aminoacizi. Sinteza paratirinei este stimulată de adrenalină, prin urmare, în condiții de stres acut și cronic, cantitatea acestui hormon crește. Paratirinele activează proliferarea celulelor precursoare de osteoblast, le prelungesc timpul de înjumătățire și inhibă apoptoza osteoblastică. În țesutul osos, receptorii pentru paratirină sunt prezenți în membranele osteoblastelor și osteocitelor. Osteoclastelor le lipsesc receptorii pentru acest hormon. Hormonul se leagă de receptorii osteoblastici și activează adenilat ciclaza, care este însoțită de o creștere a cantității de 3 " 5" tabără. Această creștere a conținutului de cAMP promovează o aprovizionare intensivă de ioni de Ca 2+ din lichidul extracelular. Calciul care intră formează un complex cu calmodulină, iar apoi protein kinaza dependentă de calciu este activată, urmată de fosforilarea proteinelor. Prin legarea de osteoblaste, paratirina determină sinteza factorului de activare a osteoclastelor - RANKL, care se poate lega de preosteoclaste.

Administrarea de doze mari de paratirină duce la moartea osteoblastelor și osteocitelor, care este însoțită de o creștere a zonei de resorbție, o creștere a nivelului de calciu și fosfat în sânge și urină, cu o creștere simultană a excreției de hidroxiprolina datorita distrugerii proteinelor de colagen.

Receptorii pentru paratirină sunt, de asemenea, localizați în tubii renali. În tubii renali proximali, hormonul inhibă reabsorbția fosfatului și stimulează formarea 1,25(OH) 2 D 3. În părțile distale ale tubilor renali, paratirina mărește reabsorbția Ca 2+. Astfel, paratirina asigură o creștere a nivelului de calciu și o scădere a fosfaților din plasma sanguină.

parotina -o glicoproteină secretată de glandele salivare parotide și submandibulare. Proteina este formată din α-, β -, și subunitățile y. Principiul activ al parotinei este subunitatea γ, care afectează țesuturile mezenchimale - cartilaj, oase tubulare, dentina dentară. Parotina intensifică proliferarea celulelor condrogenice, stimulează sinteza acizilor nucleici și ADN-ului în odontoblaste, pro-

procesele de mineralizare a dentinei si oaselor. Aceste procese sunt însoțite de o scădere a nivelurilor de calciu și glucoză din plasma sanguină.

Calcitonina- o polipeptidă formată din 32 de resturi de aminoacizi. Secretat de celulele K parafoliculare ale glandei tiroide sau celulele C ale glandelor paratiroide ca o proteină precursoare cu greutate moleculară mare. Secreția de calcitonină crește odată cu creșterea concentrației de ioni de Ca 2+ și scade odată cu scăderea concentrației de ioni de Ca 2+ în sânge. Depinde și de nivelul de estrogen. Cu lipsa de estrogen, secretia de calcitonina scade. Aceasta determină mobilizarea crescută a calciului în țesutul osos și contribuie la dezvoltarea osteoporozei. Calcitonina se leagă de receptorii specifici de pe osteoclaste și celulele tubulare renale, ceea ce este însoțit de activarea adenilat-ciclazei și formarea crescută de AMPc. Calcitonina afectează transportul ionilor de Ca 2+ prin membranele celulare. Stimulează absorbția ionilor de Ca 2+ de către mitocondrii și astfel întârzie scurgerea ionilor de Ca 2+ din celulă. Aceasta depinde de cantitatea de ATP și de raportul dintre ionii Na + și K + din celulă. Calcitonina inhibă descompunerea colagenului, care se manifestă printr-o scădere a excreției urinare a hidroxiprolinei. În celulele tubulare renale, calcitonina inhibă hidroxilarea 25(OH)D3.

Astfel, calcitonina suprimă activitatea osteoclastelor și inhibă eliberarea ionilor de Ca 2+ din țesutul osos și, de asemenea, reduce reabsorbția ionilor de Ca 2+ în rinichi. Ca urmare, resorbția țesutului osos este inhibată și procesele de mineralizare sunt stimulate, care se manifestă prin scăderea nivelului de calciu și fosfor din plasma sanguină.

Hormoni care conțin iod glanda tiroidă - tiroxina (T4) și triiodotironina (T3) asigură o creștere optimă a osului. Hormonii tiroidieni pot stimula secreția de hormoni de creștere. Acestea cresc atât sinteza ARNm a factorului de creștere asemănător insulinei 1 (IGF-1), cât și producția de IGF-1 în sine în ficat. În hipertiroidism, diferențierea celulelor osteogene și sinteza proteinelor în aceste celule sunt suprimate, iar activitatea fosfatazei alcaline este redusă. Datorită secreției crescute de osteocalcină, se activează chemotaxia osteoclastelor, ceea ce duce la resorbția osoasă.

Steroizi sexuali hormonii sunt implicați în procesele de remodelare a țesutului osos. Efectul estrogenilor asupra țesutului osos se manifestă prin activarea osteoblastelor (efecte directe și indirecte), inhibarea osteoclastelor. Ele promovează, de asemenea, absorbția ionilor de Ca 2+ în tract gastrointestinalși depunerea acestuia în țesutul osos.

Hormonii sexuali feminini stimulează producția de calcitonină de către glanda tiroidă și reduc sensibilitatea țesutului osos la paratirină. De asemenea, ei înlocuiesc în mod competitiv corticosteroizii de la receptorii lor din țesutul osos. Androgenii, având un efect anabolic asupra țesutului osos, stimulează biosinteza proteinelor în osteoblaste și sunt, de asemenea, aromatizați în țesutul adipos în estrogeni.

În condițiile deficitului de steroizi sexuali, care apare în menopauză, procesele de resorbție osoasă încep să prevaleze asupra proceselor de remodelare a țesutului osos, ceea ce duce la dezvoltarea osteopeniei și osteoporozei.

Glucocorticoizi sintetizat în cortexul suprarenal. Principalul glucocorticoid la om este cortizolul. Glucocorticoizii acționează în mod coordonat asupra diferitelor țesuturi și a diferitelor procese - atât anabolice, cât și catabolice. În țesutul osos, cortizolul inhibă sinteza colagenului de tip I, a unor proteine ​​necolagenoase, a proteoglicanilor și a osteopontinei. Glucocorticoizii reduc, de asemenea, numărul de mastocite, care sunt locul producerii acidului hialuronic. Sub influența glucocorticoizilor, descompunerea proteinelor se accelerează. Glucocorticoizii suprimă absorbția ionilor de Ca 2+ în intestin, care este însoțită de o scădere a acesteia în serul sanguin. Această scădere are ca rezultat eliberarea paratirinei, care stimulează formarea osteoclastelor și resorbția osoasă (Fig. 5.7). În plus, cortizolul din mușchi și oase stimulează descompunerea proteinelor, ceea ce afectează și formarea oaselor. În cele din urmă, acțiunile glucocorticoizilor duc la pierderea osoasă.

Vitamina D 3 (colecalciferol) provine din alimente și se formează și din precursorul 7-dehidrocolesterol sub influența razelor ultraviolete. În ficat, colecalciferolul este transformat în 25(OH)D3, iar în rinichi are loc hidroxilarea ulterioară a 25(OH)D3 și se formează 2 metaboliți hidroxilați - 1,25(OH)2D3 și 24,25(OH)2D3. Metaboliții vitaminei D 3 reglează condrogeneza și osteogeneza deja în timpul dezvoltării embrionare. În absența vitaminei D 3, mineralizarea matricei organice este imposibilă, rețeaua vasculară nu este formată, iar osul metafizar nu se poate forma corect. 1,25(OH)2D3 se leagă de condroblaste în stare activă, iar 24,25(OH)2D3 se leagă de celule în stare de repaus. 1,25(OH) 2 D 3 reglează zonele de creștere prin formarea unui complex cu receptorul nuclear pentru această vitamină. De asemenea, s-a demonstrat că 1,25(OH)2D3 este capabil să se lege

Orez. 5.7.Schema efectului glucocorticoizilor asupra procesele metabolice ducând la pierderea osoasă

interacționează cu receptorul membranar-nuclear, ceea ce duce la activarea fosfolipazei C și formarea de inozitol-3-fosfat. În plus, complexul rezultat este activat de fosfolipaza A2. Prostaglandina E2 este sintetizată din acidul arahidonic eliberat, care afectează, de asemenea, răspunsul condroblastilor atunci când se leagă de 1,25(OH)2D3. În schimb, după ce 24,25(OH)2D3 se leagă de receptorul său de legare la membrană, fosfolipaza C și apoi protein kinaza C sunt activate.

În zona de creștere cartilaginoasă a epifizelor țesutului osos, 24,25(OH) 2 D 3 stimulează diferențierea și proliferarea precondroblastelor, care conțin receptori specifici pentru acest metabolit. Metaboliții vitaminei D 3 influențează formarea și starea funcțională a articulației temporomandibulare.

Vitamina A. Cu o deficiență sau un aport excesiv de vitamina A în corpul copiilor, creșterea oaselor este perturbată și are loc deformarea acestora. Aceste fenomene se datorează probabil depolimerizării și hidrolizei sulfatului de condroitin, care face parte din cartilaj.

Vitamina C. Dacă există lipsă acid ascorbicÎn celulele mezenchimale, hidroxilarea reziduurilor de lizină și prolină nu are loc, ceea ce duce la întreruperea formării colagenului matur. Colagenul imatur rezultat nu este capabil să lege ionii de Ca 2+ și astfel procesele de mineralizare sunt perturbate.

Vitamina E. Cu deficit de vitamina E, ficatul nu produce 25(OH)D3, un precursor al formelor active de vitamina D3. Deficitul de vitamina E poate duce, de asemenea, la un nivel scăzut de magneziu în țesutul osos.

Factori locali

Prostaglandineaccelerează eliberarea ionilor de Ca 2+ din os. Prostaglandinele exogene cresc generarea de osteoclaste, care distrug osul. Au un efect catabolic asupra metabolismului proteinelor din țesutul osos și inhibă sinteza acestora.

Lactoferină- glicoproteina cu conținut de fier, în concentrații fiziologice stimulează proliferarea și diferențierea osteoblastelor și, de asemenea, inhibă osteoclastogeneza. Efectul mitogen al lactoferinei asupra celulelor asemănătoare osteoblastelor are loc prin receptori specifici. Complexul rezultat intră în celulă prin endocitoză, iar lactoferina fosforilează protein kinazele care activează mitogeni. Astfel, lactoferina actioneaza ca un factor de crestere si sanatate osoasa. Poate fi folosit ca factor anabolic în osteoporoză.

Citokine- polipeptide cu greutate moleculară mică care determină interacțiunea celulelor sistemului imunitar. Ele oferă un răspuns la introducerea de corpuri străine, deteriorarea sistemului imunitar, precum și la inflamație, reparare și regenerare. Ele sunt reprezentate de cinci grupe mari de proteine, dintre care una este interleukine.

Interleukine(IL) - proteine ​​(de la IL-1 la IL-18), sintetizate în principal de celulele T ale limfocitelor, precum și fagocitele mononucleare. Funcțiile IL sunt asociate cu activitatea altor peptide și hormoni activi fiziologic. La concentrații fiziologice, acestea inhibă creșterea celulelor, diferențierea și durata de viață. Ele reduc producția de colagenază, aderența celulelor endoteliale la neutrofile și eozinofile, producția de NO și, ca urmare, se produce o scădere a degradarii țesutului cartilajului și a resorbției osoase.

Procesul de resorbție a țesutului osos poate fi activat de acidoză și cantități mari de integrine, IL și vitamina A, dar este inhibat de estrogeni, calcitonină, interferon și proteina morfogenetică osoasa.

Markeri de turnover osos

Markerii biochimici oferă informații despre patogeneza bolilor scheletice și fazele remodelării țesutului osos. Există markeri biochimici ai formării și resorbției osoase care caracterizează funcțiile osteoblastelor și osteoclastelor.

Semnificația prognostică a determinării markerilor metabolismului țesutului osos:

Screeningul folosind acești markeri ne permite să identificăm pacienții cu risc crescut de a dezvolta osteoporoză; niveluri ridicate de markeri de resorbție osoasă pot fi asociate cu

risc crescut de fracturi; o creștere a nivelului markerilor de turnover osos la pacienții cu osteoporoză de peste 3 ori față de valorile normale sugerează o altă patologie osoasă, inclusiv malignă; Markerii de resorbție pot fi utilizați ca criterii suplimentare atunci când se decide dacă se prescrie o terapie specială pentru tratamentul patologiei osoase. Markeri de resorbție osoasă . În timpul reînnoirii țesutului osos, colagenul de tip I, care reprezintă mai mult de 90% din matricea osoasă organică și este sintetizat direct în oase, este degradat, iar fragmentele mici de peptide intră în sânge sau sunt excretate de rinichi. Produșii de degradare a colagenului pot fi determinați atât în ​​urină, cât și în serul sanguin. Acești markeri pot fi utilizați în terapia cu medicamente care reduc resorbția osoasă la pacienții cu boli asociate cu tulburări ale metabolismului osos. Criteriile de resorbție a țesutului osos sunt produșii de degradare ai colagenului de tip I: N- și C-telopeptide și fosfataza acidă rezistentă la tartrat. În osteoporoza primară și boala Paget, există o creștere clară a telopeptidei C-terminale a colagenului de tip I și cantitatea acestui marker în serul sanguin crește de 2 ori.

Descompunerea colagenului este singura sursă de hidroxiprolină liberă din organism. Partea predominantă a hidroxiprolinei

este catabolizată, iar o parte este excretată prin urină, în principal sub formă de peptide mici (di- și tripeptide). Prin urmare, conținutul de hidroxiprolină din sânge și urină reflectă echilibrul ratei de catabolism al colagenului. La un adult, se excretă 15-50 mg de hidroxiprolină pe zi, la o vârstă fragedă până la 200 mg, iar în unele boli asociate cu deteriorarea colagenului, de exemplu: hiperparatiroidismul, boala Paget și hiperhidroxiprolinemia ereditară, a cărei cauză este o defect al enzimei hidroxiprolin oxidaza, cantitatea din sânge și hidroxiprolină excretată în urină crește.

Osteoclastele secretă fosfatază acidă rezistentă la tartrat. Pe măsură ce activitatea osteoclastelor crește, conținutul de fosfatază acidă rezistentă la tartrat crește și intră în sânge în cantități crescute. În plasma sanguină, activitatea acestei enzime crește în boala Paget și cancerul cu metastaze osoase. Determinarea activității acestei enzime este utilă în special în monitorizarea tratamentului osteoporozei și a bolilor oncologice însoțite de afectarea țesutului osos.

Markeri de formare osoasa . Formarea osului este evaluată prin cantitatea de osteocalcină, fosfatază alcalină a izoenzimei osoase și osteoprotegerină. Măsurarea cantității de osteocalcină seric ne permite să determinăm riscul de apariție a osteoporozei la femei, să monitorizăm metabolismul osos în timpul menopauzei și terapia de substituție hormonală. Rahitismul la copii vârstă fragedă este însoțită de o scădere a conținutului sanguin al osteocalcinei, iar gradul de scădere a concentrației acesteia depinde de severitatea procesului rahitic. La pacienții cu hipercortizolism și la pacienții care primesc prednisolon, conținutul de osteocalcină din sânge este redus semnificativ, ceea ce reflectă suprimarea proceselor de formare osoasă.

Izoenzima fosfatază alcalină este prezentă pe suprafața celulară a osteoblastelor. Odată cu creșterea sintezei enzimei de către celulele țesutului osos, cantitatea acesteia în plasma sanguină crește, prin urmare, determinarea activității fosfatazei alcaline, în special a izoenzimei osoase, este un indicator informativ al remodelării osoase.

Osteoprotegerina acționează ca un receptor TNF. Prin legarea de preosteoclaste, inhibă mobilizarea, proliferarea și activarea osteoclastelor.

5.4. REACȚIA ȚESUTULUI OSOS LA DENTARE

IMPLANTE

Pentru diferite forme de edenție, o alternativă la protezele amovibile sunt implanturile dentare intraosoase. Reacția țesutului osos la un implant poate fi considerată ca caz special regenerare reparatorie.

Există trei tipuri de conexiune între implanturile dentare și țesutul osos:

Grefa directă - osteointegrare;

Integrarea fibros-osoasă, când în jurul implantului dentar se formează un strat de țesut fibros de aproximativ 100 de microni grosime;

Joncțiunea parodontală (cele mai multe vedere rară), formată în cazul fuziunii asemănătoare ligamentului parodontal cu fibre de colagen periimplantare sau (în unele cazuri) cimentării unui implant dentar intraos.

Se crede că în timpul procesului de osteointegrare după plasarea implanturilor dentare, se formează o zonă subțire de proteoglicani, care este lipsită de colagen. Zona de legătură a implantului dentar cu osul este asigurată de un strat dublu de proteoglicani, inclusiv molecule de decorină.

Cu integrarea fibroasa, numeroase componente ale matricei extracelulare sunt implicate si in legatura implantului cu tesutul osos. Colagenii de tip I și III sunt responsabili pentru stabilitatea implantului în capsula acestuia, iar fibronectina joacă un rol major în legarea elementelor de țesut conjunctiv de implanturi.

Cu toate acestea, după o anumită perioadă de timp, sub influența sarcinii mecanice, activitatea colagenazei, catepsinei K și fosfatazei acide crește. Aceasta duce la pierderea țesutului osos în zona periimplantară și are loc dezintegrarea implantului dentar. Dezintegrarea precoce a implanturilor dentare intraosoase are loc pe fondul unei cantități reduse de fibronectină, proteină Gla și inhibitor tisular al metaloproteinazelor matriceale (TIMP-1) în os.