Как называется клетки костной ткани

Костная ткань

Как называется клетки костной ткани

Костная ткань – это специализированный тип соединительной ткани, в органическом межклеточном веществе которой содержится до 70% неорганических соединений – солей кальция и фосфора и более 30 соединений микроэлементов.

В состав органического матрикса входят белки коллагенового типа (оссеин), липиды хондроитинсульфаты. Кроме того, в него входят лимонная кислота и др.

кислоты, которые образуют с кальцием комплексные соединения, импрегнирующие межклеточное вещество.

Различают 2 вида костной ткани: грубоволокнистую (ретикулофиброзную) и пластинчатую.

В межклеточном веществе костной ткани располагаются Клеточные элементы: остеогенные клетки, остеобласты и остеоциты, которые образуются из мезенхимы и представляют костный дифферон. Другая популяция клеток – остеокласты.

Остеогенные клетки – это стволовые клетки костной ткани, обособляющиеся из мезенхимы на ранней стадии остеогенеза. Они способны вырабатывать ростовые факторы, индуцирующие гемопоэз. В процессе дифференциации превращаются в остеобласты.

Остеобласты локализуются во внутреннем слое надкостницы, во время образования кости находятся на ее поверхности и вокруг внутрикостных сосудов; клетки кубические, пирамидальные, угловатых форм, с хорошо развитой ГЭС и др. органеллами синтеза. Они вырабатывают коллагеновые белки и компоненты аморфного матрикса, активно делятся.

Остеоциты – образуются из остеобластов, располагаются внутри кости в своеобразных костных лакунах, имеют отростчатую форму. Утрачивают способность к делению. Секреция межклеточного вещества кости у них слабо выражена.

Остеокласты – полинуклеарные макрофаги костной ткани, образуются из моноцитов крови. Могут содержать до 40 и более ядер. Объем цитоплазмы большой; зона цитоплазмы, прилегающая к костной поверхности, образует гофрированную каёмку, образованную цитоплазматическими выростами, где содержится много лизосом.

Функции – разрушение волокон и аморфного вещества кости.

Межклеточное вещество представлено коллагеновыми волокнами (коллаген I, V типов) и аморфным компонентом, в котором содержатся фосфат кальция (преимущественно в виде кристаллов гидроксиапатита и немного – в аморфном состоянии), небольшое количество фосфата магния и очень мало гликозаминогликанов и протеогликанов.

Для грубоволокнистой (ретикулофиброзной) костной ткани характерно неупорядоченное расположение оссеиновых волокон. В пластинчатой же (зрелой) костной ткани оссеиновые волокна в костных пластинках имеют строго упорядоченное расположение.

При этом в каждой костной пластинке волокна имеют одинаковое параллельное расположение, а в соседней костной пластинке они находятся под прямым углом относительно предыдущей.

Клетки между костными пластинками локализуются в специальных лакунах, они могут быть замурованы в межклеточное вещество или располагаться на поверхности кости и вокруг сосудов, пронизывающих кость.

Кость как орган гистологически состоит из трёх слоёв: надкостницы, компактного вещества и эндоста.

Надкостница Имеет строение, схожее с надхрящницей, то есть состоит из 2-х аналогичных слоёв, внутренний из которых, остеогенный, образован рыхлой соединительной тканью, где имеется много остеобластов, остеокласты и много сосудов.

Эндост выстилает костномозговой канал. Он образован рыхлой волокнистой соединительной тканью, где имеются остеобласты и остеокласты, а также другие клетки рыхлой соединительной ткани.

Функции надкостницы и эндоста: трофика кости, рост кости в толщину, регенерация кости.

Компактное вещество кости состоит из 3-х слоёв. Наружный и внутренний – это генеральные (общие) костные пластинки, а между ними находится остеонный слой.

Структурной и функциональной единицей кости как органа является Остеон, представляющий собой полостное образование, состоящее из концентрически наслаивающихся друг на друга костных пластинок в виде нескольких цилиндров, вставленных один в другой.

Между костными пластинками имеются лакуны, в которых лежат остеоциты. В полости остеона проходит кровеносный сосуд. Костный канал, в котором находится кровеносный сосуд, называется каналом остеона или Гаверсовым каналом.

Между остеонами располагаются вставочные костные пластинки (остатки разрушающихся остеонов).

Гистогенез костной ткани. Источником развития костной ткани яиляются мезенхимные клетки, выселяющиеся из склеротомов. При этом её гистогенез осуществляется двумя путями: непосредственно из мезенхимы (прямой остеогистогенез) или из мезенхимы на месте образовавшегося ранее гиалинового хряща (непрямой остеогистогенез).

Прямой остеогистогенез. Непосредственно из мезенхимы образуется грубоволокнистая (ретикулофиброзная) костная ткань, которая впоследствии замещается пластинчатой костной тканью. В прямом остеогистогенезе различают 4 стадии:

1. обособление остеогенного островка – в области образования костной ткани клетки мезенхимы активно делятся и превращаются в остеогенные клетки и остеобласты, здесь же образуются кровеносные сосуды;

2. остеоидная стадия – остеобласты начинают образовывать межклеточное вещество костной ткани, при этом часть остеобластов оказывается внутри межклеточного вещества, эти остеобласты превращаются в остеоциты; другая часть остеобластов оказывается на поверхности межклеточного вещества, т. е. на поверхности образовавшейся костной ткани, эти остеобласты войдут в состав надкостницы;

3.

минерализация межклеточного вещества (пропитывание его солями кальция). Минерализация осуществляется за счёт поступления из крови глицерофосфата кальция, который под воздействием щелочной фосфатазы расщепляется на глицерин и остаток фосфорной кислоты, реагирующий с хлоридом кальция, в результате чего образуется фосфат кальция; последний превращается в гидроапатит;

4. перестройка и рост кости – старые участки грубоволокнистой кости постепенно разрушаются и на их месте образуются новые участки пластинчатой кости; за счет надкостницы образуются общие костные пластинки, за счет остеогенных клеток, находящихся в адвентиции сосудов кости, образуются остеоны.

Непрямой остеогистогенез осуществляется на месте хряща. При этом сразу образуется пластинчатая костная ткань. В этом случае также можно выделить 4 этапа:

1. образование хрящевой модели будущей кости;

2. в области диафиза этой модели происходит перихондральное окостенение, при этом надхрящница превращается в надкостницу, в которой стволовые (остеогенные) клетки дифференцируются в остеобласты; остеобласты начинают образование костной ткани в виде общих пластинок, формирующих костную манжетку;

3.

параллельно с этим наблюдается и эндохондральное окостенение, которое происходит как в области диафиза, так и в области эпифиза; окостенение эпифиза осуществяется только путем эндохондрального окостенения; внутрь хряща врастают кровеносные сосуды, в адвентиции которых имеются остеогенные клетки, превращающиеся в остеобласты. Остеобласты, продуцируя межклеточное вещество, формируют вокруг сосудов костные пластинки в виде остеонов; одновременно с образованием кости происходит разрушение хряща хондрокластами;

4. перестройка и рост кости – старые участки кости постепенно разрушаются и на их месте образуются новые; за счет надкостницы образуются общие костные пластинки, за счет остеогенных клеток, находящихся в адвентиции сосудов кости, образуются остеоны.

В костной ткани в течение всей жизни происходят постоянно как процессы созидания, так и разрушения. В норме они уравновешивают друг друга. Разрушение костной ткани (резорбция) осуществляется остеокластами, а разрушенные участки замещаются вновь построенной костной тканью, в образовании которой принимают участие остеобласты.

Регуляция этих процессов осуществляется при участии гормонов, вырабатываемых щитовидной, околощитовидными и другими эндокринными железами. На структуру костной ткани оказывают влияние витамины А, D, С. Недостаточное поступление в организм витамина D в раннем постнатальном периоде приводит к развитию заболевания Рахит.

Источник: https://veterinarua.ru/tkani/83-kostnaya-tkan.html

Строение костной ткани

Как называется клетки костной ткани

Клетки костной ткани (кости):

* остеобласты,

* остеоциты,

* остеокласты.

Основными клетками в сформированной костной ткани являются остеоциты. Это клетки отростчатой формы с крупным ядром и слабовыраженной цитоплазмой (клетки ядерного типа). Тела клеток локализуются в костных полостях – лакунах, а отростки – в костных канальцах.

Многочисленные костные канальцы, анастомозируя между собой, пронизывают всю костную ткань, сообщаясь с периваскулярными пространствами, и образуют дренажную систему костной ткани. В этой дренажной системе содержится тканевая жидкость, посредством которой обеспечивается обмен веществ не только между клетками и тканевой жидкостью, но и межклеточным веществом.

Для ультраструктурной организации остеоцитов характерно наличие в цитоплазме слабовыраженной зернистой эндоплазматической сети, небольшого числа митохондрий и лизосомы, центриоли отсутствуют. В ядре преобладает гетерохроматин.

Все эти данные свидетельствуют о том, что остеоциты обладают незначительной функциональной активностью, которая заключается в поддержании обмена веществ между клетками и межклеточным веществом. Остеоциты являются дефинитивными формами клеток и не делятся. Образуются они из остеобластов.

Остеобласты содержатся только в развивающейся костной ткани. В сформированной костной ткани (кости) они отсутствуют, но содержатся обычно в неактивной форме в надкостнице. В развивающейся костной ткани они охватывают по периферии каждую костную пластинку, плотно прилегая друг к другу, образуя подобие эпителиального пласта.

Форма таких активно функционирующих клеток может быть кубической, призматической, угловатой. В цитоплазме остеобластов содержится хорошо развитая зернистая эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс Гольджи, много митохондрий.

Такая ультраструктурная организация свидетельствует о том, что эти клетки являются синтезирующими и секретирующими.

Действительно, остеобласты синтезируют белок коллаген и гликозоаминогликаны, которые затем выделяют в межклеточное пространство. За счет этих компонентов формируется органический матрикс костной ткани.

Затем эти же клетки обеспечивают минерализацию межклеточного вещества посредством выделения солей кальция. Постепенно, выделяя межклеточное вещество, они как бы замуровываются и превращаются в остеоциты.

При этом внутриклеточные органеллы в значительной степени редуцируются, синтетическая и секреторная активность снижается и сохраняется функциональная активность, свойственная остеоцитам.

Остеобласты, локализующиеся в камбиальном слое надкостницы, находятся в неактивном состоянии, синтетические и транспортные органеллы слабо развиты.

При раздражении этих клеток (в случае травм, переломов костей и так далее) в цитоплазме быстро развивается зернистая эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс, происходит активный синтез и выделение коллагена и гликозоаминогликанов, формирование органического матрикса (костная мозоль), а затем и формирование дефинитивной костной ткани (кости). Таким способом за счет деятельности остеобластов надкостницы, происходит регенерация костей при их повреждении.

Отеокласты – костеразрушающие клетки, в сформированной костной ткани отсутствуют. Но содержатся в надкостнице и в местах разрушения и перестройки костной ткани.

Поскольку в онтогенезе непрерывно осуществляются локальные процессы перестройки костной ткани, то в этих местах обязательно присутствуют и остеокласты.

В процессе эмбрионального остеогистогенеза эти клетки играют важную роль и определяются в большом количестве.

Остеокласты имеют характерную морфологию:

* эти клетки являются многоядерными (3-5 и более ядер);

* это довольно крупные клетки (диаметром около 90 мкм);

* они имеют характерную форму – клетка имеет овальную форму, но часть ее, прилежащая к костной ткани, является плоской.

При этом в плоской части выделяют две зоны:

* центральная часть – гофрированная, содержит многочисленные складки и островки;

* периферическая (прозрачная) часть тесно соприкасается с костной тканью.

В цитоплазме клетки, под ядрами, располагаются многочисленные лизосомы и вакуоли разной величины.

Функциональная активность остеокласта проявляется следующим образом: в центральной (гофрированной) зоне основания клетки из цитоплазмы выделяются угольная кислота и протеолитические ферменты.

Выделяющаяся угольная кислота вызывает деминерализацию костной ткани, а протеолитические ферменты разрушают органический матрикс межклеточного вещества. Фрагменты коллагеновых волокон фагоцитируются остеокластами и разрушаются внутриклеточно.

Посредством этих механизмов происходит резорбция (разрушение) костной ткани и потому остеокласты обычно локализуются в углублениях костной ткани. После разрушения костной ткани за счет деятельности остеобластов, выселяющихся из соединительной ткани сосудов, происходит построение новой костной ткани.

Межклеточное вещество костной ткани состоит из:

* основного вещества

* и волокон, в которых содержатся соли кальция.

Волокна состоят из коллагена I типа и складываются в пучки, которые могут располагаться параллельно (упорядочено) или неупорядочено, на основании чего и строится гистологическая классификация костных тканей.

Основное вещество костной ткани, как и других разновидностей соединительных тканей, состоит из:

* гликозоаминогликанов

* и протеогликанов.

Однако химический состав этих веществ отличается. В частности в костной ткани содержится меньше хондроитинсерных кислот, но больше лимонной и других кислот, которые образуют комплексы с солями кальция.

В процессе развития костной ткани вначале образуется органический матрикс-основное вещество и коллагеновые (оссеиновые, коллаген II типа) волокна, а затем уже в них откладываются соли кальция (главным образом фосфорнокислые). Соли кальция образуют кристаллы гидроксиаппатита, откладывающиеся как в аморфном веществе, так и в волокнах, но небольшая часть солей откладывается аморфно.

Обеспечивая прочность костей, фосфорнокислые соли кальция одновременно являются депо кальция и фосфора в организме. Поэтому костная ткань принимает участие в минеральном обмене.

К сведению в организме (литературные данные):

1. От 208 до 214 индивидуальных костей.

2. Нативная кость состоит из 50% неорганического материала, 25% органических веществ и 25% воды, связанной с коллагеном и протеогликанами.

3. 90% органики составляет коллаген типа 1 и только 10% другие органические молекулы ( гликопротеин остеокальцин, остеонектин, остеопонтин, костный сиалопротеин и другие пртеогликаны).

4. Костные компоненты представлены : органическим матриксом – 20-40%, неорганическими минералами – 50-70%, клеточными элементами 5-10% и жирами – 3%.

5. Макроскопически скелет состоит из двух компонентов – компактная или кортикальная кость; и сетчатая или губчатая кость.

6. В среднем вес скелета составляет 5 кг ( вес сильно зависит от возраста, пола, строения тела и роста).

7. Во взрослом организме на долю кортикальной кости приходится 4 кг, т.е. 80% ( в скелетной системе), тогда как губчатая кость составляет 20% и весит в среднем 1 кг.

8. Весь объем скелетной массы у взрослого человека составляет примерно 0.0014 м³ (1400000 мм³) или 1400 см³ (1.4 литра).

9. Поверхность кости представлена периостальной и эндостальной поверхностями – суммарно порядка 11,5 м² ( 11500000 мм²).

10. Периостальная поверхность покрывает весь внешний периметр кости и составляет 4.4% грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) всей поверхности кости.

11. Внутренняя (эндостальная) поверхность состоит из трех составляющих – 1) внутрикортикальная поверхность (поверхность Гаверсовых каналов), которая составляет 30.4% или грубо 3,5 м² (3500000 мм²); 2) поверхность внутренней стороны кортикальной кости порядка 4.4% или грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) и 3) поверхность трабекулярного компонента губчатой кости 60.8% или грубо 7 м² ( 7000000 мм²).

12. Губчатая кость 1 гр. в среднем имеет поверхность 70 см² (70000 см² : 1000 гр.), тогда как кортикальная кость 1 гр. имеет порядка 11.25 см² [(0.5+3.5+0.5) х 10000 см² : 4000 гр.], т.е. в 6 раз меньше. По мнению других авторов это соотношение может составлять 10 к 1.

13. Обычно при нормальном обмене веществ 0.6% кортикальной и 1.2% губчатой костной поверхности подвергается разрушению (резорбции) и, соответственно, 3% кортикальной и 6% губчатой костной поверхности вовлечены в формирование новой костной ткани. Остальная костная ткань (более 93% её поверхности) находится в состоянии отдыха или покоя.

Статья предоставлена ООО “Конектбиофарм”

Источник: https://StomPort.ru/articles/stroenie-kostnoy-tkani

Иммунология и биохимия

Как называется клетки костной ткани

Кость не  инертная ткань, а динамически обновляющаяся в течение всей жизни соединительная ткань. Старая матрица кости постоянно заменяется новообразованной матрицей. Этот непрерывный процесс  называется ремоделированием кости.

Ремоделирование имеет большое значение для поддержания объема костной ткани и её прочности. Объем костной ткани поддерживается за счет баланса резорбции костной ткани и формированием костной ткани. Костные клетки состоят из клеток линии остеобластов и линии остеокластов.

Их дифференцировка и функции регулируются остеотропными гормонами и цитокинами. Недавние исследования показали, что клетки линии остеобластов участвуют не только в формировании костной ткани, но и в резорбции кости, поддерживая дифференциацию и активацию остеокластов.

В этой статье отражены данные морфологических характеристик клеток линии остеобластов, их функции и дифференцировка.  Остеобласты 

Остеобласты – это кубовидные клетки, расположенные вдоль поверхности кости, составляют 4-6% от общего числа резидентных костных клеток, основная функция – формирование кости.

Морфологические характеристики остеобластов отражают их способность к синтезу белка: обильная шероховатая эндоплазматической сеть, видимый аппарат Гольджи, различные секреторные везикулы.

Как поляризованные клетки, остеобласты секретируют остеоид матрицы кости. 

Остеобласты образуются из мезенхимальных стволовых клеток (МСК). Коммитирование МСК в клетки предшественники остеогенеза требует экспрессии специфических генов, синтез костных морфогенетических белков  и членов специфического сигнального пути. 

Синтез костной матрицы остеобластами включает два основных этапа: осаждение органической матрицы и ее последующая минерализация.

На первом этапе остеобласты секретируют коллаген, в основном типа I коллаген, неколлагеновые белки (остеонектин, сиалопротеин II и остеопонтин) и протеогликаны, включая декорин и бигликан, которые образуют органическую матрицу.

После этого в два этапа происходит минерализация костной матрицы: везикулярная и фибриллярная фазы.

В везикулярную фазу из апикальной части остеобластов освобождаются матричные пузырьки (везикулы, диаметр 30 – 200 нм), содержащие ионы кальция, связанные с протеогликанами и другими органическими компонентами, имеющими отрицательный заряд. Когда остеобласты секретируют ферменты, которые разрушают протеогликаны, ионы кальция высвобождаются из протеогликанов в кальциевые каналы матрицы мембраны везикул. Эти каналы образованы белками, называемыми аннексины.  

С другой стороны, фосфатсодержащие соединения пузырьков гидролизуются щелочной фосфатазой, секретируемой остеобластами, высвобождая ионы фосфата внутри матричных везикул.

Ионы фосфата и кальция внутри везикул связываются, образуя кристаллы гидроксиапатита.

Фибриллярная фаза возникает тогда, когда перенасыщение ионами кальция и фосфата в матричных пузырьках приводит к разрыву этих структур, и кристаллы гидроксиапатита распространяются в окружающую матрицу.

Зрелые остеобласты могут подвергаться

  • апоптозу, стать
  • остеоцитами или
  • костными обкладочными клетками.

 Обкладочные клетки кости в линии остеобластов

Костные обкладочные клетки в состоянии покоя представляют собой плоские остеобласты, которые покрывают поверхность кости в местах, где отсутствуют процессы синтеза и резорбции костной ткани. Эти клетки обладают тонким и плоским ядерным профилем; в цитоплазме содержится несколько органелл – эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи. 

Секреторная активность костных обкладочных клеток зависит от физиологического состояния костной ткани. Эти клетки могут приобретать секреторную активность, увеличивая размер, и принимать внешний вид шестигранника.

Функции костных подкладочных клеток не полностью изучены, но было показано, что эти клетки при резорбции кости предотвращают непосредственное взаимодействие остеокластов с костным матриксом, участвуют дифференцировке остеокластов, освобождая остеопротегерин и активатор рецепторов ядерного фактора (RANKL).

Кроме того, обкладочные клетки кости вместе с другими костными клетками являются важным компонентом анатомической структуры цикла ремоделирования костной ткани. 

 Остеоциты в линии остеобластов 

Остеоциты составляют 90-95% от общего количества костных клеток, являются наиболее распространенными и долгоживущими клетками, с продолжительностью жизни до 25 лет. В течение многих десятилетий из-за трудностей в выделении остеоцитов из костной матрицы их ошибочно относили к пассивным клеткам.

Развитие новых технологий позволило установить, что эти клетки играют многочисленные важные функции в кости. Остеоциты расположены в лакунах, окруженных минерализованной костной матрицей, имеют морфологию дендритных клеток. Морфология остеоцитов зависит от типа кости. Например, остеоциты губчатой кости более округлые, чем остеоциты кортикальной кости удлиненной морфологии.

Остеоциты образуются при дифференцировке остеобластов. В этом процессе выделяют четыре узнаваемых этапа: остеоид-остеоцитарный, преостеоцитарный, молодой остеоцитарный и зрелый остеоцитарный. В конце цикла формирования кости субпопуляции остеобластов становятся остеоцитами, включенными в матрицу кости.

Этот процесс сопровождается заметными морфологическими и ультраструктурными изменениями, включая уменьшение круглого размера остеобластов. Количество органелл, таких как шероховатая эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи, уменьшается, а отношение ядро/цитоплазма возрастает, снижается синтез белка и секреция. Зрелые остеоциты полностью погружены внутри минерализованной костной матрицы.

Исчезают маркеры остеобластов, появляются маркеры остеоцитов, включая дентин матричного белка 1 и склеростин. В то время как тело остеоцита находится внутри лакуны, его цитоплазматические дендриты (до 50 на каждую клетку) пересекают крошечные туннели, которые берут начало из пространства лакун, под названием канальцы, образуя остеоцит – лакуноканаликулярную систему.

Остеоциты системы обмениваются информацией, как с помощью щелевых контактов, так и с помощью малых сигнальных молекул, таких как простагландины и оксид азота. Кроме того, остеоцит – лакуноканаликулярная система находится в непосредственной близости от сосудов, в результате чего кислород и питательные вещества достигают остеоцитов.

Межклеточная связь также достигается за счет межклеточной жидкости, которая течет между отростками остеоцитов и канальцев. Остеоцит-лакуноканаликулярная система остеоцитов действуют как механосенсоры, обладает способностью обнаруживать механические нагрузки и тем самым способствовать адаптации кости к ежедневным механическим силам.

Этим образом, остеоциты, вероятно, действуют как дирежеры ремоделирования кости, посредством регулирования активности остеобластов и остеокластов. Кроме того, апоптоз остеоцитов рассматривается как хемотаксический сигнал к резорбции костной ткани остеокластами. Показано, что во время резорбции кости апоптотические остеоциты поглощаются остеокластами.

Механочувствительная функция остеоцитов достигается за счет стратегического расположения этих клеток в костной матрице. В остеоцитах механические стимулы переводятся в биохимические сигналы. Это явление называется пьезоэлектрический эффект. Механизмы и компоненты, с помощью которых остеоциты преобразуют механические стимулы в биохимические сигналы, не очень хорошо известны.

При механической стимуляции остеоциты производят несколько вторичных мессенджеров, таких как АТФ, оксид азота (NO), Са2+, и простагландины (PGE2 и PGI2), которые влияют на физиологию кости. Вне зависимости от вовлеченного механизма, важно отметить, что механочувствительная функция остеоцитов возможна благодаря сложной канальцевой сети, которая обеспечивает связь между костными клетками.

Источник: http://biohimik.net/biokhimiya/kletki-kostnoj-tkani-liniya-osteoblastov

Лечение Костей
Добавить комментарий