Основная функция остеобластов в костях

Разница между остеобластом и остеокластом

Определение

остеобласты: Остеобласт представляет собой костеобразующую клетку, которая происходит из мезенхимальных остеопрогениторных клеток и участвует в процессах ремоделирования кости.

остеокластов: Остеокласт представляет собой тип костной клетки, которая отвечает за резорбцию кости.

Разработано из

остеобласты: Остеобласты развиваются из остеогенных клеток.

остеокластов: Остеокласты развиваются из моноцитов или макрофагов.

Размер клеток

остеобласты: Остеобласты — это маленькие, неядерные клетки.

остеокластов: Остеокласты — это крупные многоядерные клетки.

Роль

остеобласты: Остеобласты участвуют в формировании и минерализации костей.

остеокластов: Остеокласты участвуют в разрушении кости и резорбции кости.

Заключение

Остеобласт и остеокласт представляют собой два типа клеток, обнаруживаемых в кости, которые функционируют при ремоделировании кости. Остеобласты развиваются из остеогенных клеток, в то время как остеокласты развиваются из моноцитов или макрофагов. Остеобласты — это клетки, которые участвуют в формировании костей и минерализации костей. Остеокласты — это клетки, которые участвуют в разрушении и рассасывании костей. Следовательно, основным отличием между остеобластом и остеокластом является функция каждого типа костной клетки при ремоделировании кости.

Надкостница: строение и значение

Исходя из названия, можно определить, что она покрывает кости снаружи. Прикрепляется она к ним с помощью коллагеновых волокон, собранных в толстые пучки, которые проникают и сплетаются с наружным слоем костных пластинок. Имеет два выраженных слоя:

• наружный (его образует плотная волокнистая, неоформленная соединительная ткань, в ней преобладают волокна, располагающиеся параллельно к поверхности кости);
• внутренний слой хорошо выражен у детей и менее заметен у взрослых (образован рыхлой волокнистой соединительной тканью, в которой есть веретенообразные плоские клетки – неактивные остеобласты и их предшественники).

Надкостница выполняет несколько важных функций. Во-первых, трофическую, то есть обеспечивает кость питанием, поскольку на поверхности содержит сосуды, которые проникают внутрь вместе с нервами через специальные питательные отверстия. Эти каналы питают костный мозг. Во-вторых, регенераторную. Она объясняется наличием остеогенных клеток, которые при стимуляции трансформируются в активные остеобласты, вырабатывающие матрикс и вызывающие наращивание костной ткани, обеспечивающие ее регенерацию. В-третьих, механическую или опорную функцию. То есть обеспечение механической связи кости с другими прикрепляющимися к ней структурами (сухожилиями, мышцами и связками).

Причины развития болезни

Остеопороз костей развивается при нарушении фосфорно-кальциевого обмена в организме, а также при преобладании процессов разрушения костной ткани над ее восстановлением.

Последний тезис стоит пояснить. На протяжении всей жизни человека кости постоянно обновляются. День и ночь в нашем организме работают клетки, называемые остеобластами и остеокластами. Остеобласты синтезируют костное вещество, остеокласты его наоборот разрушают. У здорового человека эти процессы находятся в равновесном состоянии (грубо говоря, сколько кости создалось, столько ее и «рассосалось»). При остеопорозе остеокласты работают активно, а остеобласты «недорабатывают».

Причины такого дисбаланса можно разделить на две группы. С одной стороны, после 40 лет в организме в принципе происходит замедление процессов, направленных на синтез, деление, регенерацию. Это относится и к костной ткани, поэтому после даже полностью здоровый человек в возрасте теряет по 0,4% ее массы в год. В итоге возможно развитие первичного (то есть без явных причин) варианта заболевания.

С другой стороны, значительно ускорять остеопороз могут такие факторы, как малоподвижный образ жизни, менопауза у женщин, курение и злоупотребление алкоголем, неправильная диета. Заболевания пищеварительной системы ухудшают всасывание минералов в кишечнике, что приводит к нарушению обмена кальция и фосфора. Так возникает вторичный остеопороз.

Женщины страдают данным заболеванием в 4,5 раза чаще мужчин

Клиническая картина

Основным клиническим симптомом обычно бывают боли в области поражения, нередко иррадиирующие в близлежащий сустав. Позже появляется припухлость за счет деформации кости. При нарушении целости коркового вещества кости и прорастании Остеобластокластомы в мягкие ткани при пальпации может ощущаться пульсация опухоли. При возникновении опухоли в костях нижних конечностей нарушается функция соответствующего сустава и развивается хромота. В ряде случаев даже при обширном поражении О. может протекать бессимптомно. Рост О. резко усиливается у женщин в период беременности и замедляется после ее прерывания.

Клеточное строение

Микроскопическая структура кости

По микроскопическому строению костное вещество представляет особый вид соединительной ткани (в широком смысле слова), костную ткань, характерные признаки которой: твёрдое, пропитанное минеральными солями волокнистое межклеточное вещество и звездчатые, снабжённые многочисленными отростками, клетки.

Основу кости составляют коллагеновые волокна, окруженные кристаллами гидроксиапатита, которые слагаются в пластинки. Пластинки эти в костном веществе частью располагаются концентрическими слоями вокруг длинных разветвляющихся каналов (Гаверсовы каналы), частью лежат между этими системами, частью обхватывают целые группы их или тянутся вдоль поверхности кости. Гаверсов канал в сочетании с окружающими его концентрическими костными пластинками считается структурной единицей компактного вещества кости — остеоном. Параллельно поверхности этих пластинок в них расположены слои маленьких звездообразных пустот, продолжающихся в многочисленные тонкие канальцы — это так называемые «костные тельца», в которых находятся костные клетки, дающие отростки в канальцы. Канальцы костных телец соединяются между собой и с полостью Гаверсовых каналов, внутренними полостями и надкостницей, и таким образом вся костная ткань оказывается пронизанной непрерывной системой наполненных клетками и их отростками полостей и канальцев, по которым и проникают необходимые для жизни кости питательные вещества. По Гаверсовым каналам проходят тонкие кровеносные сосуды (обычно артерия и вена); стенка Гаверсова канала и наружная поверхность кровеносных сосудов одеты тонким слоем эндотелия, а промежутки между ними служат лимфатическими путями кости. Губчатое костное вещество не имеет Гаверсовых каналов.

Костная ткань рыб представляет некоторые отличия: Гаверсовых каналов здесь нет, а канальцы костных телец сильно развиты.

Остеобласты

Основная статья: Остеобласты

Остеобласты — молодые остеобразующие клетки костей (диаметр 15-20 мкм), которые синтезируют межклеточное вещество — матрикс. По мере накопления межклеточного вещества остеобласты замуровываются в нём и становятся остеоцитами. Родоначальником являются адвентициальные клетки.

Остеоциты

Основная статья: Остеоциты

Остеоциты — клетки костной ткани позвоночных животных и человека, значительно или полностью утратившие способность синтезировать органический компонент матрикса.

Они имеют отростчатую форму, округлое плотное ядро и слабобазофильную цитоплазму. Органоидов мало, клеточного центра нет — клетки утратили способность к делению. Они располагаются в костных полостях, или лакунах, повторяющих контуры остеоцита, и имеют длину 22-25 мкм, а ширину 6-14 мкм. Во все стороны от лакун отходят слегка ветвящиеся канальцы костных полостей, анастомозирующие (сообщающиеся) между собой и с периваскулярными пространствами сосудов, идущих внутри кости. В пространстве между отростками остеоцитов и стенками канальцев содержится тканевая жидкость, движению которой способствуют «пульсирующие» колебания остеоцитов и их отростков. Остеоциты — единственная живая и активно функционирующая клетка в зрелой костной ткани, их роль заключается в стабилизации органического и минерального состава кости, обмене веществ (в том числе в транспортировке ионов Са из кости в кровь и обратно). Костная ткань, не содержащая живых остеоцитов, быстро разрушается.

Остеокласты

Основная статья: Остеокласты

Клетки гематогенного происхождения, образующиеся из моноцитов. Может содержать от 2 до 50 ядер. Организация остеокласта адаптирована к разрушению кости. В сочетании с остеобластами, остеокласты контролируют количество костной ткани (остеобласты создают новую костную ткань, а остеокласты разрушают старую)

Остеокласты

Такое название получили крупные клетки, содержащие от 5 до 100 ядер, имеющие моноцитарное происхождение, разрушающие кости и хрящи или, по-другому, вызывающие их резорбцию. В цитоплазме остеокластов содержится много митохондрий, элементов ЭПС (зернистой) и аппарат Гольджи, рибосомы, а также различные по функции лизосомы. В ядрах содержится большое количество хроматина и есть хорошо различимые ядрышки. Также имеется достаточное количество цитоплазматических отростков, больше всего их располагается на поверхности, прилегающей к разрушаемой кости. Они увеличивают площадь соприкосновения с ней. Костная ткань начинает разрушаться при повышении уровня особого гормона (паратиреоидного), который приводит к активации остеокластов. Механизм этого процесса связывают с выделением ими углекислого газа, который под воздействием специального фермента (карбоангидраза) превращается в кислоту, имеющую название угольная, она и растворяет соли кальция.

Немедикаментозное лечение

Немедикаментозное лечение – важный аспект терапии, однако не стоит слишком обнадеживаться, рассчитывая на полное излечение только лишь при помощи отваров из трав и физических упражнений (особенно при тяжелой степени заболевания).

К немедикаментозным видам терапии и профилактики стоит отнести физкультуру, ходьбу (пешие прогулки), аэробику. Требования к таким нагрузкам не слишком сложны: они не должны быть чрезмерными (никаких занятий со штангой!), не должны подразумевать резкие механические удары (как, например, при активных играх с мячом).

Про лучшие нетрадиционные методы мы говорили в статье «Лечение остеопороза народными средствами».

Лечение

Применяют два способа лечения остеобластокластомы – лучевая терапия и хирургическое вмешательство.

К лучевой терапии прибегают редко: на ранних этапах развития патологии, когда опухоль имеет небольшие размеры. Влияние излучения способствует её уменьшению, вплоть до полной регрессии, что помогает избавиться от болезни без операции. Также облучение применяют в случаях, когда образование невозможно удалить хирургическим путём. К примеру, если оно локализовано внутри позвонка или крестца.

Хирургическое вмешательство – главный метод лечения заболевания. В этом случае полностью удаляют поражённый участок, включая часть кости или целого сустава. Это делается с целью профилактики рецидива. На месте удалённых участков устанавливают имплантаты, и пациент проходит длительный курс реабилитации.

В случае проявления признаков озлокачествления опухоли или при сильном увеличении её в размерах показана ампутация конечности. Такие радикальные меры также возможны при нагноении поражённой области в результате занесения инфекции.

Строение костной ткани

Это отдельный вид соединительной ткани, из нее образуются все кости в человеческом теле. В ее состав входят особые клетки и межклеточное вещество. Последнее включает органический матрикс, состоящий из коллагеновых волокон (90-95% от общей массы) и минеральных компонентов, в основном солей кальция (5-10%). Благодаря такому составу костная ткань человека имеет гармоничное сочетание твердости и эластичности. Различают три группы клеток: остеокласты (слева), остеобласты (посередине), остеоциты (справа на фото).

Более подробно остановимся на них далее. Коллаген, содержащийся в матриксе, имеет отличия от своих аналогов, находящихся в других тканях, главным образом за счет того, что содержит больше специфических полипептидов. Волокна расположены, как правило, параллельно уровню наиболее вероятных нагрузок на кость. Именно благодаря нему сохраняется эластичность и упругость.

Если кость подвергнуть действию соляной кислоты, то минеральные вещества будут растворены, а вот органические (оссеин) останутся. Они сохранят форму, но станут чрезмерно гибкими и сильно подверженными деформированию. Такое состояние характерно для маленьких детей. У них высоко содержание оссеина, поэтому кости более эластичны, чем у взрослых. И обратный случай, когда теряются органические вещества, но остаются минеральные. Это происходит, если, к примеру, кость обжечь: она сохранит свою форму, но приобретет вместе с тем сильную хрупкость и может разрушиться даже от незначительного прикосновения. Такие изменения состав костной ткани претерпевает в старости. Доля минеральных солей доходит до 80% от всей массы. Поэтому пожилые люди более подвержены различного рода переломам и травмам.

Если установить плотность костной ткани (объем), то это позволит оценить прочность скелета и его отдельных частей. Такие исследования проводятся с использованием компьютерной томографии. Своевременная диагностика позволяет начать лечение или поддерживающую терапию вовремя.

Надкостница: строение и значение

Исходя из названия, можно определить, что она покрывает кости снаружи. Прикрепляется она к ним с помощью коллагеновых волокон, собранных в толстые пучки, которые проникают и сплетаются с наружным слоем костных пластинок. Имеет два выраженных слоя:

• наружный (его образует плотная волокнистая, неоформленная соединительная ткань, в ней преобладают волокна, располагающиеся параллельно к поверхности кости);
• внутренний слой хорошо выражен у детей и менее заметен у взрослых (образован рыхлой волокнистой соединительной тканью, в которой есть веретенообразные плоские клетки – неактивные остеобласты и их предшественники).

Надкостница выполняет несколько важных функций. Во-первых, трофическую, то есть обеспечивает кость питанием, поскольку на поверхности содержит сосуды, которые проникают внутрь вместе с нервами через специальные питательные отверстия. Эти каналы питают костный мозг. Во-вторых, регенераторную. Она объясняется наличием остеогенных клеток, которые при стимуляции трансформируются в активные остеобласты, вырабатывающие матрикс и вызывающие наращивание костной ткани, обеспечивающие ее регенерацию. В-третьих, механическую или опорную функцию. То есть обеспечение механической связи кости с другими прикрепляющимися к ней структурами (сухожилиями, мышцами и связками).

34.1.Строение костной пластинки

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. Лакуны, содержащие тела
остеоцитов, располагаются между
пластинками упорядоченно, а костные
канальцы, в которых находятся отростки
клеток, пронизывают пластинки под
прямыми углами.

Механизм минерализации остеобластами органического матрикса

Существует два способа:

1. Отложение кристаллов гидроксилата вдоль фибрилл коллагена из перенасыщенной внеклеточной жидкости. Особую роль при этом отводят некоторым протеогликанам, которые связывают кальций и удерживают его в зонах зазоров.
2. Секреция особых матричных пузырьков. Это мелкие мембранные структуры, которые синтезируются и выделяются остеобластами. В них в большой концентрации содержится фосфат кальция и щелочная фосфатаза. Особая микросреда, создаваемая внутри пузырьков, благоприятствует образованию первых гидроксиапатитовых кристаллов.

Скорость минерализации остеоида (костная ткань на стадии формирования) может существенно меняться, в норме она занимает около 15 суток. Нарушения могут происходить при снижении концентрации ионов кальция в крови или фосфата. Результатом этого является размягчение и деформация костей – остеомаляция. Аналогичные нарушения наблюдаются, например, при рахите (дефицит витамина D).

Прогноз в зависимости от вида остеобластомы

В целом заболевание протекает в доброкачественной форме, что указывает на благоприятный исход лечения. Некоторые виды опухоли имеют свои особенности прогноза:

Мутации костей челюстно-лицевой области:

По статистике, такое расположение новообразования предусматривает 3% смертности онкобольных. Также, следует учесть, что такого рода локализация зачастую после иссечения заканчивается образованием косметического дефекта.

Патология костей позвоночника:

Прогноз в таком случае благоприятный. У большинства пациентов наблюдается полное исцеление.

Костные опухоли черепа:

Прогнозирование результатов лечения зависит от проведенной операции. Так, если опухоль удалена полностью, то пациент может рассчитывать на позитивный исход. Неполное иссечение онкологии требует динамического наблюдения.

В онкологической практике также существуют данные, что остеобластома у 25% случаев без соответствующей терапии может трансформироваться в агрессивный рак. Такое течение заболевания неблагоприятно с высоким риском летального исхода. Для профилактики раковой трансформации больным необходимо своевременно и регулярно проходить специализированные обследования.

Остеоциты

Остеобласты.

Остеогенные клетки-предшественники.

Остеогенные клетки-предшественники – малодифференцированные клетки мезенхимного происхождения, которые способны дифференцироваться в остеобласты.

Они очень многочисленны в ходе развития костей у плода и имеют вид отросчатых клеток с крупным светлым ядром. Эти клетки у взрослых встречаются в соединительных тканях и в периферической крови.

Остеобласты – клетки, образующие костную ткань. Они синтезируют и секретируют неминерализованный матрикс кости (остеоид), участвуют в его обызвествлении, регулируют приток кальция и фосфора в костную ткань и из нее. Различают активные и неактивные (покоящиеся) остеобласты.

Активные остеобласты – кубические или призматические клетки размером 15-20 мкм, связанные тонкими отростками с другими клеточными элементами.

Ядро клеток круглой или овальной формы с одним или несколькими ядрышками. Цитоплазма образует отростки, поэтому остеобласты похожи на фибробласты.

Остеобласты имеют очень хорошо развитый гранулярный эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, много митохондрий и секреторных гранул. Цитоплазма резко базофильна.

На поверхности клеток находятся многочисленные микроворсинки. Эти клетки покрывают в норме 2-8% поверхности кости.

Активные остеобласты синтезируют межклеточное вещество (остеоид), в состав которого входят коллагеновые и неколлагеновые белки (остеонектин, остеопонтин, остеокальцин), гиалуроновую кислоту, цитокины, факторы роста, некоторые ферменты (щелочную фосфатазу), фосфопротеины.

Неактивные (покоящиеся) остеобласты образуются из активных и в покоящейся кости покрывают 80-95% ее поверхности. Они имеют вид уплощенных клеток толщиной 0,1-1 мкм и диаметром до 50 мкм с веретеновидными ядрами.

Органеллы редуцированы, однако рецепторы к различным гормонам и факторам роста, а также способность реагировать на них сохраняются. Между покоящимися остеобластами и поверхностью кости имеется тонкий (0,1-0,5 мкм) слой неминерализованного матрикса – эндостальная мембрана.

Она защищает костную поверхность от возможной атаки остеокластов. Эндостальная мембрана отличается от остеоида своей структурной организацией, биохимическим составом, а также тем, что никогда не минерализуется.

Предполагают, что покоящиеся остеобласты сохраняют связи друг с другом и с остеоцитами, образуя систему, регулирующую минеральный обмен костной ткани.

Остеоциты – основной тип клеток зрелой костной ткани. Это уплощенные, преимущественно овальной формы клетки длиной 20-55 мкм и шириной 5-15 мкм с многочисленными длинными цитоплазматическими отростками, которые контактируют с отростками других остеоцитов.

Ядро костных клеток преимущественно овальное, богатое хроматином. В цитоплазме располагается гранулярный эндоплазматический ретикулум, развитый слабее, чем у остеобластов. Митохондрий мало, комплекс Гольджи развит слабо, клеточный центр не обнаруживается.

Костные клетки и их отростки находятся в узких костных полостях – лакунах, образованных тончайшими коллагеновыми волокнами, сцементированными соединениями из белка и полисахарида.

Потом их отростки укорачиваются и по костным канальцам начинает циркулировать тканевая жидкость, обеспечивая питание костной ткани.

Остеоциты образуются из остеобластов, когда те в результате своей синтетической активности и минерализации остеоида оказываются окруженными со всех сторон обызвествленным матриксом. При этом остеобласты утрачивают способность к делению, уменьшаются в размерах, их органеллы редуцируются, а интенсивность синтетических процессов резко падает.

Функция остеоцитов состоит в поддержании нормального состояния костного матрикса и баланса кальция и фосфора в организме.

При этом они не только вырабатывают его компоненты, но, по-видимому, обладают способностью к ограниченному растворению матрикса, что приводит к увеличению объема лакун.

Это явление у здоровых людей отмечается в 3-4% лакун. Оно усиливается в несколько раз при повышенных уровнях паратгормона или недостатка витамина D.

Лечение остеобластокластомы

То, насколько успешным будет лечение данной опухоли, зависит от точности постановки диагноза. Существует ряд заболеваний, имеющих сходную клиническую картину. К таковым относятся:

• одонтогенные кистозные образования;
• эозинофильная гранулема;
• саркома челюстной кости;
• адамантинома (очень редко встречающееся злокачественное новообразование в костной ткани челюсти);
• фиброзная дисплазия.

Для точного определения природы опухоли применяется гистологическое исследование образца опухолевой ткани.

Остеобластокластому лечат, как правило, оперативным путем.

Лечение остеобластокластомы. Интраоперационный вид.

Облучение при остеобластокластоме не дает значительных результатов. Однако в некоторых случаях этот метод находит применение – либо при наличии у пациента противопоказаний к хирургическому лечению, либо при обнаружении признаков малигнизации опухоли.

В зависимости от конкретной клинической картины, для хирургического удаления опухоли могут быть применены следующие операции:

1. Экскохлеация – удаление специальной ложечкой содержимого патологических полостей. Такая процедура применяется при лечении новообразования кистозного либо ячеистого типа, если размер опухоли невелик.
2. Выскабливание костной ткани, прилегающей к опухоли. Эта процедура применяется как дополнение к экскохлеации.
3. Удаление участка челюсти – обычно такая операция применяется тогда, когда имеет место рецидив остеобластокластомы.

Послеоперационный снимок, через 3 месяца

Если удаление участка челюсти (резекция) прошла успешно, и состояние пациента удовлетворительное, то резекция производится вместе с одновременной костной пластикой. При этом больному подсаживается его собственный костный материал. Также может быть применена и трансплантация специально подготовленной чужеродной костной ткани. Кроме того, может быть проведена термическая и механическая обработка удаленной костной ткани  с последующей ее обратной трансплантацией.

При периферическом положении опухоли производят иссечение альвеолярного отростка и удаление подвижных зубов.