ОСТЕОГЕНЕЗ (костеобразование) — процесс формирования костей у позвоночных. Осуществляется при помощи специальных клеток (остеобластов), выделяющих костеобразующие минеральные вещества, которые объединяются с сетью коллагеновых волокон, в результате чего образуется основное вещество твердых костей.
РЕЗОРБЦИЯ (от лат. resorbeo — поглощаю) — рассасывание, растворение (разрушение).
Термины:
Костная ткань – вид соединительной ткани, из которой образуются все кости в человеческом организме. Состоит из особых клеток (остеобластов, остеокластов, остеоцитов) и межклеточного вещества.
Межклеточное вещество (костный матрикс) составляет 50% сухого веса костной ткани и состоит из органической (25%), неорганической (50%) частей и воды (25%).
Остеобласты (от др.-греч.: ὀστέον — кость, βλάστη — росток, отпрыск, побег) – молодые клетки костной ткани диаметром 15-20 мкм, располагающиеся в верхних её слоях и вырабатывающие компоненты межклеточного вещества. Проще говоря – клетки-строители костной ткани.
Остеокласты (от др.-греч.: osteon — кость и clao — раздроблять, разбивать) – это крупные многоядерные (5 — 100 ядер) клетки костной ткани размерами до 190 мкм, которые разрушают кость и обызвествлённый хрящ (хрящ с отложениями кальция).
Остеоциты (от др.-греч.: ὀστέον — кость, κύτος — вместилище, здесь — клетка) – основной тип клеток зрелой костной ткани длиной 20-55 мкм и шириной 5-15 мкм. Образуются из остеобластов в процессе развития костной ткани.
Рис. 1. Клетки костной ткани
а — остеобласт; б — остеоцит; в — остеокласт; 1 — ядро; 2 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 3 — митохондрии; 4 — комплекс Гольджи; 5 — гофрированная каемка; 6 — лизосомы; 7 — межклеточное вещество кости (по Е. А. Шубниковой с изменениями)
Рис. 2. Схема расположения клеток костной ткани
ОБЛ — остеобласты (активные), КВК — клетки, выстилающие кость (неактивные остеобласты), КЛ — костные лакуны с телами остеоцитов (ОЦ), КК — костные канальцы, содержащие отростки ОЦ, ОКЛ — остеокласт в резорбционной лакуне (РЛ), ОИ — остеоид, ОМВ — обызвествленное межклеточное вещество.
| Образование новой кости остеобластами | Рассасывание старой кости остеокластами | |
| Пусковой фактор к активизации процесса | Усиление насыщения кислородом костной ткани | — снижение насыщения кислородом костной ткани; — усиление в остеокластах процесса расщепления глюкозы без участия кислорода, вызывающего накопление солей молочной кислоты (понижают pH среды) и ионов водорода. |
| С чего начинается процесс | 1. Формирование органической части (органического матрикса) кости, который служит каркасом для дальнейшего отложения минералов. Состав органической части:
а) коллагеновые белки (90-95%); б) неколлагеновые белки (их около 200); в) протеогликаны (белки+небольшое количество углеводов) фиксируют ионы кальция в очагах остеогенеза, образуя комплексы с минералом; г) гликозаминогликаны связывают большое количество воды, благодаря чему межклеточное вещество приобретает желеобразную консистенцию. д) вода. 2.Синтез аденозинтрифосфорной кислоты(АТФ) — источника энергии для процесса синтеза органического матрикса и донора фосфата для минерализации. 3. Активное накопление в митохондриях остеобластов положительно заряженных ионов кальция (кальция в митохондриях в 500 раз больше, чем в цитоплазме остеобластов) и отрицательно заряженных ионов фосфатов. — Повышение проницаемости клеточных оболочек остеобластов. |
Снижение pH приводит к повышению проницаемости оболочек лизосом (клеточных органоидов остеокластов, в полости которых находится множество ферментов, ускоряющих расщепление органических соединений), освобождению ферментов и их выделению вместе с молочной кислотой и ионами водорода в межклеточный матрикс. |
| Развитие процесса | Собственно минерализация — отложение фосфата и кальция в виде кристаллов гидроксиапатитов в ранее сформированный органический матрикс.
Этапы: 1. Активное отпочковывание в межклеточный матрикс особых пузырьков (мембранных везикул), содержащих: а) положительно заряженные ионы кальция (концентрация кальция в пузырьках в 25-50 раз выше, чем в остеобластах); б) сложные жиры (глицерофосфолипиды) – нужны для связывания кальция и фосфора с органическим каркасом; в) щелочную фосфатазу (ЩФ) – ей принадлежит ведущая роль в образовании центров кристаллизации гидроксиапатитов и ускорении процесса кристаллизации; также ЩФ ликвидирует вещество, тормозящее процесс минерализации (пирофосфат), расщепляя его. г) другие фосфатазы (пиро-, АТФ-, 5′-АМФ-), необходимые для кальцификации органического матрикса. 2. Разрушение оболочек мембранных везикул и освобождение содержимого пузырьков. 3. Частичный распад протеогликанов, освобождение кальция и фосфатов и формирование поверхности белков, на которой будет происходить образование кристаллической решётки гидроксиапатитов. 4. Формирование ядер кристаллизации гидроксиапатитов. Этот процесс начинается ещё в мембранных везикулах. 5. Формирование кристаллической решётки из минералов. 6. Рост кристаллов гидроксиапатитов. Растущие кристаллы вытесняют протеогликаны и воду до такой степени, что костная ткань становится практически обезвоженной. |
В результате местного повышения кислотности происходит распад связей кристаллов гидроксиапатитов с белками межклеточного матрикса, кристаллы разрушаются. Белки разлагаются ферментами. Происходит разрушение межклеточного вещества костной ткани с образованием полостей.
|
| Завершающий этап | По завершении процесса роста кристаллов гидроксиапатитов остеобласты оказываются окружёнными со всех сторон минерализованным матриксом и превращаются в остеоциты, основная задача которых – поддержание стабильности обменных процессов в уже минерализованных отделах костной ткани, т. е. сохранение постоянства её органического и минерального состава.
При снижении активной синтетической (созидательной) деятельности остеобластов последние могут также превращаться в покоящиеся остеобласты. Эти клетки покрывают 80-95% покоящейся кости. Группы рядом расположенных покоящихся остеобластов под влиянием паратиреоидного гормона паращитовидных желёз вырабатывают ферменты, разрушающие костную ткань. В результате этого на поверхности костей формируются углубления (ниши резорбции). В этих углублениях в дальнейшем располагаются остеокласты, т. к. костным разрушителям в них легче прикрепиться к костной ткани. Процесс прикрепления остеокласта к костной ткани рассматривается как первый этап в рассасывании (резорбции) кости. |
Продукты распада белков органического матрикса и кристаллов гидроксиапатитов поступают в кровь, кальций и фосфор с током крови доставляются к остеобластам. Происходит восстановление органического и минерального состава костной ткани.
Выполнившие свою работу остеокласты погибают. |
Шишка на большом пальце ноги. Как вернуть стопе красоту и здоровье
Шишка на большом пальце ноги портит внешний вид стопы, причиняет боль и грозит серьёзными осложнениями. Предотвратить эту патологию довольно легко, куда сложнее — избавиться от неё, когда она уже начала мешать нормально ходить и работать. Как избавиться от шишки на пальце ноги, какие существуют методы лечения и профилактики — разбираемся в нашей статье. Струков Виллорий…
Власть гормонов. Какие активные вещества регулируют восстановление хряща?
Струков Виллорий Иванович Рецензент статьи, профессор, д. м. н., разработчик препарата «Остеомед» Научные работы Биография Про Остеомед Admin Автор статьи Ещё статьи от автора
Выпрямь спину и расправь плечи! Как исправить сколиоз грудного отдела?
Сколиоз грудного отдела – диагноз нередкий как среди детей, так и среди взрослых. Искривление позвоночника может появиться в любом возрасте, быть наследственным или приобретённым в течение жизни. Если ничего не предпринимать, деформация отразится на работе внутренних органов, станет причиной регулярной головной боли, ухудшения зрения и слуха, сердечных колик и даже эпилепсии. Как обнаружить заболевание, к…
Витамин D для мужчин: в чём его сила?
Витамин D для мужчин – наиважнейшее вещество. От него зависят как чисто мужские качества, так и показатели здоровья, значимые для всех людей. Назвать витамин D мужским позволяет его влияние на выработку главного гормона сильного пола – тестостерона. Вот почему уровень этого витамина в крови следует поддерживать на оптимальном уровне. Как это сделать, избежав и гиповитаминоза,…
