Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛЕКЦИЯ

Кость как орган. Функции костей. Компактное и губчатое вещество кости. Клеточная организация костной ткани. Классификация костной ткани. Эмбриональный остеогенез. Ткани зуба.

Кости образуют скелет, (от лат. skeleton - высушенный), который в высушенном виде на 1/3 состоят из органического вещества, белка оссеина, придающего костям гибкость и эластичность, и на 2/3 кость из неорганического вещества - гидроксилапатит кальция Са10[(РО4)6(ОН)2], определяющего ее твердость кости. Кости скелета выполняют разнообразные функции, в том числе:

- защитную,

- являются рычагами скорости, силы и равновесия,

- опорную (для мягких тканей и органов),

- депо минеральных веществ,

- участвует в кроветворении и иммунных процессах.

Каждая кость, (лат. os), является живым, активно функционирующим и непрерывно обновляющимся органом. Проникающие в нее кровеносные сосуды и нервы обеспечивают ее взаимодействие со всем организмом. Кость чутко реагирует на изменения физической нагрузки, интенсивности кровоснабжения, минерального, гормонального и витаминного обеспечения.

Особенности внутреннего строения кости обусловлены ее компактным и губчатым веществом. Компактное вещество плотным слоем располагается на периферии кости. Основу его составляют костные пластинки. Часть из них формирует видимую при небольшом увеличении структурную единицу кости - остеон. Вокруг его центрального канала, содержащего кровеносные сосуды и нервы, коаксиально (одна снаружи другой) в несколько слоев располагаются цилиндрические костные пластинки. В целом остеон имеет вид цилиндрического тела, ориентированного соответственно действующим на кость нагрузкам. Пространства между остеонами заняты вставочными пластинками. С поверхности кости остеоны, и вставочные пластинки покрыты наружными окружающими пластинками, а изнутри -- внутренними. При постоянной физической нагрузке число остеонов на единицу площади поперечного сечения кости возрастает, выраженным становятся вставочные пластинки, утолщаются окружающие пластинки.

Губчатое вещество находится внутри кости под компактным веществом, имеет пористую структуру, образовано отдельными костными перекладинами или трабекулами, основу микроскопического строения которых также составляют костные пластинки. Направление их хода строго соответствует ориентации и выраженности действующих на них сил. Размеры межтрабекулярных ячеек увеличиваются по направлению к центру кости.

Рисунок 17 - Строение кости

Тонкая двухслойная пластинка из соединительной ткани, надкостница, покрывает кость снаружи (за исключением суставных поверхностей), связывает ее с окружающими тканями и играющая активную роль в ее трофике. Средняя толщина надкостницы 0,3-0,6 мм. Во внутреннем ее слое находятся костеобразующие клетки - остеобласты. Они участвуют в росте кости в толщину и восстановлении ее целостности после переломов. Наружный слой надкостницы представлен плотными фиброзными волокнами. Расположенные в надкостнице кровеносные сосуды и нервы по тонким каналам проникают внутрь кости, кровоснабжая и иннервируя ее. Функции надкостницы: трофическая, регенерационная, механическая, опорная (к ней крепятся сухожилия и связки).

Костную ткань образуют три клеточные популяции:

- остеобласты,

- остеоциты,

- остеокласты.

Остеобласты секретируют органическую часть межклеточного веществ (остеоид) и участвуют в его обызествлении. Они расположены на костной поверхности. Различают активные и неактивные остеобласты. Активные остеобласты - кубические клетки с развитым синтетическим аппаратом. Остеоид, который они секретируют, состоит на 90% из коллагена I типа и гликопротеинов, которые участвуют в минерализацию. Минерализация происходит двумя механизмами: костный ткань остеогенез зуб

- отложением кристаллов гидроксиапатита вдоль коллагеновых волокон.

- посредством секреции матричных пузырьков, которые содержат фосфат кальция и способствуют отложению кристаллов гидроксиапатита.

В результате этих процессов органический остеоид превращается в зрелый костный матрикс. При этом 95% солей кальция включается в состав коллагеновых волокон. Кальций может замещаться другими элементами, в частности радиактивными изотопами, которые могут попадать в организм из внешней среды и приводить к внутреннему облучению, в первую очередь, костного мозга. Активные остеобласты занимают лишь 2-8% поверхности. Остальное покрыто неактивными остеобластами. Это плоские клетки с редуцированными органеллами. В результате своей синтетической активности и процессов минерализации остеобласты оказываются, замурованы в твердом межклеточном веществе. Они уменьшаются в размерах, уплощаются, перестают делиться, синтетическая активность падает и они превращаются в остеоциты.

Остеоциты - основные клетки зрелой костной ткани. Они лежат в узких полостях - лакунах и имеют многочисленные отростки, которые тянутся по костным канальцам и соединяют клетки друг с другом. Их функция - поддержание нормального состояния костного матрикса. Воспринимая изменения в механическом напряжении, они запускают процессы перестройки костной ткани.

Остеокласты (от греч. osteon - кость и clastos - раздробленный) - многоядерные гигантские клетки, разрушающие костный матрикс. Это макрофаги костной ткани, образующиеся при слиянии моноцитов. Они имеют цитоплазму с многочисленными лизосомами. Остеокласты способные разрушить обызвествленный хрящ и кость, они содержат от 3 до нескольких десятков ядер. Остеокласты располагаются обычно на поверхности костных перекладин. Та сторона остеокласта, которая прилежит к разрушаемой поверхности, богата цитоплазматическими выростами (гофрированная каемка); она является областью синтеза и секреции гидролитических ферментов. По периферии остеокласта находится зона плотного прилегания клетки к костной поверхности, которая как бы герметизирует область действия ферментов. Периферический слой цитоплазмы над гофрированным краем содержит многочисленные мелкие пузырьки и более крупные - вакуоли. Полагают, что остеокласты выделяют С02 в окружающую среду, а фермент карбоангидраза, обнаруживаемый здесь, способствует образованию кислоты (Н2С03) и растворению кальциевых соединений. Остеокласт богат митохондриями и лизосомами, ферменты которых (коллагеназа и другие протеазы) расщепляют коллаген и протеогликаны матрикса костной ткани. В том месте, где остеокласт соприкасается с костным веществом, в последнем образуется лакуна. Один остеокласт может разрушить столько кости, сколько создают 100 остеобластов за это же время.

Благодаря деятельности остеокластов и остеобластов у человека в течение всей жизни происходит физиологическая регенерация костной ткани. За 10-20 лет у нас обновляется примерно половина скелета. Согласно теории сопряжения функций остеокластов и остеобластов процессы разрушения и образования кости взаимно скоординированы. Это обеспечено прямым воздействием остеокластов и остеобластов друг на друга, а также опосредованно через гормоны и ростовые факторы. Перестройка кости начинается с активации покоящихся остеобластов. Они меняют форму, смещаются и оголяют участок костной поверхности, а также привлекают сюда моноциты, которые сливаются и формируют остеокласты. Далее около 6 недель длится фаза резорбции, и затем сюда мигрируют остеобласты и заполняют резорбционную лакуну новой костной тканью.

Постоянная перестройка кости обеспечивает:

- постоянное обновление

- адаптацию к изменениям в механических нагрузках.

- поддержание гомеостаза минеральных веществ

С возрастом процессы резорбции начинают преобладать, что может привести к остеопорозу - избыточной потери костной ткани. После 70 лет им поражается до 80% людей, особенно женщин. Кости становятся ломкими и легко деформируются.

Классификация костных тканей основана на различиях в строении межклеточного вещества, выделяют:

- грубоволокнистую (ретикулофиброзную),

- пластинчатую,

- цемент и дентин зуба.

В грубоволокнистой ткани нет упорядоченности в расположении коллагеновых волокон и лакун с клетками. Она характерна для плода, в последствие эта ткань замещается пластинчатой, сохраняясь лишь в швах черепа. Также она образуется в местах костных переломов.

Пластинчатая костная ткань основная ткань скелета. Она состоит из костных пластинок толщиной 3-10 мкм. В каждой пластинке коллагеновые волокна лежат параллельно. Но в соседних пластинках они расположены под разными углами. Между пластинками находятся лакуны с остеоцитами.

Остеогенезу эмбриона идет двумя путями:

- непостредственно из мезенхимы (прямой остеогенез)

- на месте хрящевой модели кости (непрямой остеогенез).

Для прямого остеогенеза характерна следующая последовательность. Дифференцировка мезенхимных клеток в остеогенные клетки начинается с формирования остеогенного островка. Затем вырабатывается остеоид, из которого и раздвигаются клетки. В последствие происходит обызвествление остеоида. В результате этих процессов формируется грубоволокнистая губчатая кость из костных перекладин-трабекул. Внутри лакуны с остеоцитами. Снаружи остеобласты, обеспечивающие аппозиционный рост. В дальнейшем ткань сменяется на пластинчатую.

Непрямой остеогенез происходит следующим образом. Из мезенхимы образуется модель кости из гиалинового хряща. Затем вокруг диафиза формируется перихондральная костная манжетка. Сначала она состоит из грубоволокнистой губчатой ткани. Затем перихондральная кость начинает утолщаться за счет своей накостницы и заменяется пластинчатой тканью. Из-за нарушения трофики хрящ дистрофически изменяется, а его клетки погибают. Со стороны надкостницы сюда начинают врастать сосуды, а вместе с ними хондрокласты и остеобласты. Остеобласты начинают формировать участки костной ткани внутри разрушающегося хряща. Это называют эндохондральной костью. Позднее остеокласты разрушают энхондральную кость в центре диафиза. Так образуется костномозговая полость. Энхондральная кость остается только вдоль линии окостенения, которая вытесняет хрящ, надвигаясь в сторону хряща. Дегенерирующие хрящевые клетки в этих участках образуют вертикальные колонки, в которых можно различить четыре зоны:

- неизмененный хрящ,

- зона хрящевых колонок,

- зона пузырчатого хряща,

- обызвествленный хрящ.

Ткани зубов состоят главным образом из минерализованных тканей. Они проходят сложное развитие, связанное со сменой зубов. В развитии зубов различают три этап:

- образование и обособление зубных зачатков,

- дифференцировка зубных зачатков,

- гистогенез зубных тканей.

Первый этап развития молочных зубов начинается в конце 2-го месяца внутриутробного периода. В области закладки зубов растет эпителиальное выпячивание в виде валика, превращающегося в зубную пластинку. На внутренней поверхности зубной пластинки появляются зубные зачатки, из которых развиваются эмалевые органы. Вокруг зубного зачатка уплотняются клетки мезенхимы, которые носят название зубного мешочка. На следующем этапе происходит дифференцировка эпителиального эмалевого органа на три вида клеток: внутренние, наружные и промежуточные. Внутренний эмалевый эпителий образует, в связи, с чем клетки этого эпителия и получили название энамелобластов. Наружный эмалевый эпителий в процессе дальнейшего роста органа уплощается, а клетки промежуточного слоя приобретают звездчатую форму вследствие накопления между ними жидкости. Так образуется пульпа эмалевого органа.

На третьем этапе гистогенеза зубных тканей, на 4-м месяце эмбрионального развития, происходит образование дентина из дентинобластов или одонтобластов. Этот процесс совпадает по времени с подрастанием нервных волокон к дентинобластам. Из периферического слоя пульпы развивающегося зуба дифференцируются сначала преодонтобласты, а затем одонтобласты. Одонтобласты синтезируют коллаген I типа, гликопротеины, фосфопротеины, протеогликаны и фосфорины, характерные только для дентина. В последствие начинается минерализация дентина путем отложения кристаллов гидроксиапатита на поверхности коллагеновых фибрилл, расположенных вблизи отростков одонтобластов.

В конце 5-го месяца эмбрионального развития в предентине зачатка зуба начинаются отложение известковых солей и формирование окончательного дентина. Параллельно развитию дентина в закладке зуба идет процесс дифференцировки пульпы, в которой с помощью фибробластов постепенно образуется основное вещество, содержащее преколлагеновые и коллагеновые волокна. Гистохимически в периферической части пульпы, в области расположения дентинобластов и предентина, обнаруживаются ферменты, гидролизующие фосфатные соединения, благодаря которым фосфатные ионы доставляются дентину и эмали.

Отложение первых слоев дентина индуцирует дифференцировку внутренних клеток эмалевого органа, которые начинают продуцировать эмаль, покрывающую образованный слой дентина. Внутренние клетки эмалевого органа секретируют белки неколлагенового типа - амелогенины.

Минерализация эмали в отличие от таковой дентина и цемента происходит очень быстро после образования органической матрицы. Этому способствуют амелогенины. В зрелой эмали минеральных веществ содержится более 95%. Образование эмали происходит циклически, в результате чего в ее структуре отмечается исчерченность.

Развитие цемента происходит позднее эмали, незадолго до прорезывания зубов, из окружающей зубной зачаток мезенхимы, образующей зубной мешочек. В них различают два слоя: более плотный - наружный и рыхлый -- внутренний. В процессе развития цемента во внутреннем слое зубного мешочка в области корня из мезенхимы дифференцируются цементобласты. Цементобласты, подобно остеобластам и дентинобластам, синтезируют коллагеновые белки, которые выделяют в межклеточное вещество. По мере развития межклеточного вещества цементобласты превращаются в отростчатые цементоциты, которые погружаются в межклеточное вещество. Наружный слой зубного мешочка превращается в зубную связку -периодонт.

В твердой части зуба различают эмаль, дентин и цемент; мягкая часть зуба представлена так называемой пульпой. Эмаль покрывает коронку зуба. Эмаль содержит незначительное количество органических веществ (около 3-4%) и неорганические соли (96-97%). Среди неорганических веществ подавляющую часть составляют фосфаты и карбонаты кальция и около 4% - фторид кальция. Эмаль построена из эмалевых призм толщиной 3-5 мкм. Каждая призма состоит из тонкой фибриллярной сети, в которой находятся кристаллы гидрооксиапатитов, имеющих вид удлиненных призм. Между призмами находится менее обызвествленное склеивающее вещество. Снаружи эмаль покрыта тонкой кутикулой, которая на жевательной поверхности зуба быстро стирается и остается заметной лишь на его боковых поверхностях. Химический состав эмали меняется в зависимости от обмена веществ, интенсивности растворения кристаллов гидрооксиапатита и реминерализации органической матрицы. В определенных пределах эмаль проницаема для воды, ионов, витаминов, глюкозы, аминокислот и других веществ, поступающих непосредственно из полости рта.

Дентин образует большую часть коронки, шейки и корня зубов. Он состоит из органических и неорганических веществ: органического вещества 28% (главным образом коллагена), неорганических веществ 72% (главным образом фосфат кальция и магния с примесью фторида кальция). Дентин построен из основного вещества, которое пронизано трубочками, или канальцами. Основное вещество дентина содержит коллагеновые фибриллы и расположенные между ними мукопротеины. Основное вещество дентина пронизано дентинными канальцами, в которых проходят отростки дентинобластов, расположенных в пульпе зуба, и тканевая жидкость. Система канальцев обеспечивает трофику дентина. Цемент покрывает корень зуба и шейку, где в виде тонкого слоя частично может заходить на эмаль. По направлению к верхушке корня цемент утолщается.

По химическому составу цемент приближается к кости. В нем содержится около 30% органических веществ и 70% неорганических веществ, среди которых преобладают соли фосфата и карбоната кальция.По гистологическому строению различают бесклеточный, или первичный, и клеточный, или вторичный, цемент. Бесклеточный цемент располагается преимущественно в верхней части корня, а клеточный - в его нижней части. Клеточный цемент содержит клетки - цементоциты, многочисленные коллагеновые волокна, которые не имеютопределенной ориентации.Поэтому клеточный цемент по строению и составу сравнивают с грубоволокнистой костной тканью, но в отличие от нее он не содержит кровеносных сосудов. В бесклеточном цементе нет ни клеток, ни их отростков. Он состоит из коллагеновых волокон и из лежащего между ними аморфного склеивающего вещества. Волокна продолжаются впериодонт и далее в виде прободающих волокон входят в состав альвеолярной кости. С внутренней стороны они сливаются с коллагеновыми волокнами дентина.

Питание цемента осуществляется диффузно через кровеносные сосуды периодонта. Циркуляция жидкости в твердых частях зуба происходит за счет ряда факторов: давления крови в сосудах пульпы и периодонта, которое изменяется при перепаде температуры в полости рта при дыхании, приеме пищи, жевании и др. Определенный интерес представляют данные о наличии анастомозов дентинных канальцев с отростками клеток цемента. Такая связь канальцев служит дополнительной питательной системой для дентина в случае нарушения кровоснабжения пульпы (воспаление, удаление пульпы, пломбирование канала корня, заращение полости и т.д.).

Вопросы для самоконтроля

1. Из чего состоит костная ткань? 2. Какие функции в организме выполняют кости? 3. Что такое компактное и губчатое вещество кости? 4. Как устроена надкостница? Какие функции она выполняет? 5. Какие функции имеют костеобразующие клетки? 6. На какие группы делятся костная ткань? 7. Что характерно для грубоволокнистой и пластнинчатой костной ткани? 8. Охарактеризуйте процессы прямого и непрямого остеогенза. 9. Как происходит гистогенез ткани зуба? 10. Что характерно для строения эмали, дентина и цемента?

Размещено на Allbest.ru