Клетки костной ткани и назовите их функцию

Глава 14 Функции костной ткани

Клетки костной ткани и назовите их функцию

Глава 14. Функции костной ткани

Костнаяткань обладаетнесколькими функциями. Прежде всегоэтоопорнаяфункция, обеспечивающаяфиксацию внутренних орга­нов,а также связок и мышц (опорно-двигательныйаппарат). Засчетопорной функции кости скелет выдерживаетне только вес тела,но и большие нагрузки.

Представляя собойподвижно соеди­ненныев суставах рычаги различной длины, костиобеспечивают перемещениетела в пространстве за счет сократительнойдеятель­ностимышц. Защитнаяфункция костнойткани наиболее наглядно проявляетсяпо отношению к центральной нервнойсистеме (голов­номуи спинному мозгу) и костному мозгу,одетых сплошными костными чехлами.

Обеуказанные функции костной ткани могутбытьназваны механическимииих реализация связана с особеннос­тямистроения основных типов ткани — губчатойили трабекулярной иплотной или пластинчатой.

Так, трабекулярнаякостная ткань, благодаря своему губчатомустроению на концах длинных костей, гаситсотрясения, передаваемые через суставы,способна изгибаться ивозвращаться к начальной форме.Пластинчатая плотная кость значительноболее устойчива к изгибам и скручиванию.

Помимо опорнойи защитной, костная ткань выполняет ворганизме и дру­гиефункции: резервуарно-депонирующуюиметаболическую,уча­ствуетв защите внутренней среды от хроническогоацидоза, явля­етсяловушкой для попадающих в организмтяжелых металлов и радиоактивныхизотопов, участвует в гистогенезекроветворной тка­ни.

Кость—это непрестанно обновляемая ткань, вкоторой отдель­ныеучастки постоянно разрушаются, а на ихместе образуются новые.

В течение 10 лет у взрослого человекапрактически обнов­ляетсявся костная ткань (физиологическаярегенерация). Следова­тельно,в костной ткани непрерывно сосуществуютдва основных процесса:резорбция и формирование ткани.

Этипроцессы связаны сдеятельностью клеток костной ткани:остеобластов, остеоцитов и остеокластов.

Костнаяткань состоит из органического матриксаили остеоида,надолю которого приходится около 35% массы,и минерального компонента(65%).

Функционально – структурной единицейкомпакт­нойкости является остеон,представляющийсобой концентрически расположенныепластинки вокруг гаверсова канала, вкотором про­ходяткровеносные сосуды.

В губчатой коститрабекулы находятся в полостях,включающих костный мозг, и окруженымногочисленными кровеносными капиллярами. Органический матрикс синтезируется

545

остеобластами,обладающимивысокой синтетической деятельностьюисекретирующими коллаген и протеогликаны,фосфолипиды и щелочнуюфосфатазу, необходимые для минерализациикости.

При формировании кости остеобластыокружаются по периферии мине­рализованнымиучастками ткани и превращаются востеоциты,глав­нойфункцией которых является поддержаниеобмена веществ уже минерализованныхкостных участков.

Третий тип клеток —остео­класты—располагается по поверхности кости вособых углублени­яхили нишах резорбции, образуемых за счетдеятельности этих клеток.Остеокласты путем экзоцитоза выделяютН-ионы, растворя­ющиеминералы кости, секретируют лизосомальныеферменты (гид­ролазыи коллагеназы), разрушающие костныйматрикс.

Внадкостниценаходитсяпопуляция стволовых остеогенных кле­ток,сохраняющих способность к пролиферациина протяжении всей жизни.За счет этих клеток происходит образованиеновых слоев костнойткани снаружи (в периосте), при одновременнойрезорбции костнойткани изнутри (эндоосте).

Так растеткость в ширину, при этомкостномозговой канал расширяется, атолщина стенки трубча­тойкости практически не меняется. В процессероста костей в длинуважную роль играет хрящевая тканьэпифазарных концов, образующаязоны роста за счет способных к пролиферациихондро-цитов.

Дляроста костной ткани важное значениеимеют особенности кровообращения.Это связано с несколькими механизмами.Во-пер­вых, кровоток обеспечиваетобмен кальция и фосфора между кровью икостной тканью, необходимый дляпостоянного обновления кости.

Во-вторых,кровоток приносит в костную тканьорганические суб­стратыметаболизма и, прежде всего, глюкозу,высокое потребление которойкостной тканью обусловлено низкимсодержанием в при­текающейкрови кислорода и гликолитическим путемполучения энергии.

Глюкоза используется также для синтезагликогена, необ­ходимогодля процессов минерализации растущейкости. В-третьих, поступающаяв кость кровь имеет высокое напряжениеуглекислого газа,что является одним из факторов,способствующих костеобра-зованию.

В-четвертых, кровоток создает в растущейкостной ткани электрохимическийпотенциал, способствующий преципитациисолей иобразованию очагов кальцификации.

Повышениекровотока активизирует рост костей вдлину. В ус­ловияхмеханических нагрузок кровотоквозрастает, что стимулирует росткости.

Механические нагрузки повышаютпроцессы костеобра-зованияи благодаря пьезоэлектрическомуэффекту —генерирова­ниюпотенциалов в местах контакта кристалловминерального веще­ствакости гидроксиаппатита с органическимвеществом — коллаге­ном.Возникающиеэлектрические потенциалы способствуютдвиже­ниюионов и молекул по питающим костнуюткань каналам.

Пре­кращениемеханических нагрузок обычно ведет катрофиикостиот бездеятельности.Это связано с нарушениями кровообращения,электрохимическихпотенциалов и преобладанием процессовдеструк­циинад процессами образования костнойткани. Одной из новых

546

разновидностейэтого явления стала потеря кальциякостной тканью вусловиях невесомости при космическихполетах. Напротив, при постоянныхизбыточных нагрузках формируетсярабочая гипертрофия кости.

Регуляцияроста костей осуществляется гормонами—соматотро-пином,гормонами щитовидной и половых желез,а также сомато-мединамиили инсулиноподобными факторами роста(ИПФ), один изкоторых образуется в печени под влияниемсоматотропина (ИПФ-1),а другой — (ИПФ-2) — самими хондроцитамихрящевой зоны роста(рис.14.1).

При этом соматотропин способствуетобразованию чувствительныхк ИПФ- 1 хондроцитов из клетокпредшественников, ав дальнейшем, под влиянием ИПФ-1 происходитпролиферация хондроцитови образование гипертрофированныхклеток, уже спо­собныхк оссификации (рис. 14.2).

Рост и дифференцировкуостеоб­ластовстимулирует и гормон кальцитриол,основная функция кото­рогозаключается в регуляции процессовминерализации.

Нарядус постоянной физиологической регенерацией,костная тканьобладает способностью к сепаративнойрегенерации, т.е.вос­становлению структуры и функциипосле повреждения (перелома).

Репаративнаярегенерация реализуется теми жеэлементами костной ткани,которые обеспечивают рост и обновлениекостной структуры —хондроцитами и стволовыми остеогеннымиклетками надкостни­цы,соединительнотканными клеткамимежбалочных пространств губ­чатоговещества и сосудистых каналов остеонов,остеобластами. Остеоцитыв регенерации не участвуют. Остеокластыстимулируют регенерациюгуморальными факторами.

Раньшевсего в процесс регенерации включаютсяклетки надкост­ницы,образующие быстро растущую хрящевуюткань, что обеспе­чиваетформирование периостальной(наружной)костноймозоли, способствующейфиксации костных отломков и ихобездвиживанию.

Регенерациятакже происходит со стороны костномозговойполости, приводяк образованию эндостальной костноймозоли. Последняя играетбольшую роль при переломах эпифизарныхчастей трубчатых костей,состоящих из губчатой ткани с малымчислом ростовых клеток надкостницы.

Вподобных случаях мозоль образуется изклетокмежбалочных пространств.

Состояниепокоя в области перелома облегчаетпроцесс форми­рования костной мозолив межотломковой щели (интермедиарнаямозоль), завершающейсращение перелома. Кровеносные сосудыпрорастаютв щель перелома вместе с остеогеннойтканью, как со стороны надкостницы, таки из эндооста.

Образовавшаяся костнаямозольс помощью остеобластов постепенноперестраивается, при­обретая типичноедля костной ткани трабекулярное илиостеонное строение.

Регенерация кости не является лишьместным процессом, асопровождается общими изменениямиминерального и белкового обмена,функций эндокринных желез и другихфизиологических процессовв организме.

Минерализациякости, т.е.отложение неорганических веществ вранее образованный органический матрикс, осуществляется с учас-

547

Рис.14.1. Схема гормональной регуляции роста костей в длину. СТЛ — соматолиберин, СТС — соматостатин,ИПФ-2 — инсулиноподобный фактор роста хрящевого происхождения, (+) — активация, (-) — ингибирование;штриховая стрелка — реализация инсулиноподобных эффектов.

тиемколлагена как каркаса. При этом минеральныекристаллы включаютсявнутрь коллагеновых фибрилл и скрепляютсяс ними с помощьюпротеогликанов.

Основным минеральнымсоединением фосфатакальция в кости является гидрокеиаппатит,образующий микрокристаллы с огромнойсуммарной поверхностью — до 100 га.

Сильноеэлектростатическое поле кристаллаудерживает вокруг него гидратную оболочку, играющую основную роль в обмене ионами

548

Рис.14.2. Прямой иопосредованный эффекты соматотропина (СТГ).

ИПФ-1 — инсупиноподобный фактор роста.

междукристаллами и внеклеточной жидкостью.В микрокристаллы кромекальция и фосфора включаются и другиеионы — карбонат, нитрат, натрий, калий, магний, фтор, свинец, стронций и т.п.

Процессминерализации кости состоит в образованииостеоблас­тамиили хондробластами мембранных везикул,отпочковывающихся вовнеклеточное пространство. В везикулахсодержится много фос-фолипидови щелочная фосфатаза.

Везикулы захватываюти накап­ливают кальций и фосфор, послечего первично образуется фосфат кальция,преобразуемый затем в гидроксиаппатитс участием щелоч­нойфосфатазы.

Благодаря наличию в везикулахфосфолипидов, начинаетсянепрерывный рост кристаллов оксиаппатита,продолжа­ющийсяи после разрыва пузырька. Щелочнаяфосфатаза взаимо-

549

действуетс коллагеном, структура которогоспособствует упорядочи­ваниюпролиферации кристаллов.

Процессыминерализации и деминерализации костиобеспечивают гомеостазискальция и фосфора в организме ирегулируются тремя кальцийрегулирующимигормонами — паратирином, кальцитониномикальцитриолом (см.главу 5).

в костной ткани больших количествкальция и фос­фора,а также непрерывность сопряженныхпроцессов образования и разрушенияткани позволяют говорить о том, чтокостная ткань выполняет резсрвуарно-депонирующуюфункцию по отношению к этимионам. Действительно, 99% из почти 2 кгсодержащегося в организмекальция и 87% всего фосфора находится вкостной ткани иможет быть легко мобилизовано из нее вкровь.

Таким образом, содержание кальцияв крови, а следовательно его уникальнаяфи­зиологическаяроль в регуляции жизнедеятельностимногочисленных клеток,зависят от особенностей постояннопроисходящего обмена кальциямежду кровью и костной тканью. Кальцийи фосфор яв­ляютсядля организма настолько необходимымиэлементами, что резервуарно-депонирующуюфункцию можно даже считать основнойфункциейкостной ткани.

Резервуарно-депонирующуюфункцию костьвыполняет не только в отношениикальция и фосфора, но и для других макро-и микро­элементов.Так, в костной ткани содержится 50% всегомагния и 46%всего натрия организма.

Все элементы,избирательно накапли­вающиесяв костной ткани, можно разделить на двегруппы — 1) участвующиев ионном обмене, равномерно распределенныев ми­неральнойфазе кости (Са, Sr,Ba,Ra,P,F,Nb,Mg,Na)и 2) поступающиепутем коллоидной адсорбции, скапливающиесяв эн-доосте,периосте и плохо проникающие в минеральноевещество (Y,La, Zr, Th, Ac.

Способностькостной ткани при образованиимикрокристаллов минеральноговещества заменять в кристаллическойрешетке окси-аппатитаионы кальция на другие, так называемыеостеотропныемикроэлементы,лежитв основе функции кости как ловушкидляпопадающихв организм ионов.

Это проявляется нетолько в отно­шениисвинца, обычно конкурирующего с кальциемв биологических субстратах,но и радиоактивных элементов, преждевсего стронция-90.Связывание и концентрирование стронцияв костной ткани является,с одной стороны, защитным процессом,так как изотоп элиминируетсяиз внутренней среды.

Но с другой стороны,накоп­лениев костной ткани радиоактивного элементаведет к прицель­номуоблучению костного мозга, наиболеечувствительной ткани к действиюионизирующей радиации.

Посколькуобразующиеся при построенииучастка костной ткани минеральныекристаллы сохраня­ются до моментаразрушения этого участка при обновлениикости, постолькурадиоактивные элементы, включенные вминеральное ве­ществокостной ткани, сохраняются в нем оченьдолгое время.

Костнаяткань играет определенную роль и вподдержании кис­лотно-основного состояния внутренней среды. Являясь мощным

550

резервуаромкатионов, костная ткань способнасвязывать слабые кислотыпри длительных сдвигах рН в кислуюсторону и снижении буферныхоснований внутренней среды, основнуюроль при этом играютионы натрия костной ткани. Паратирин,приводящий к деминерализациикостной ткани, одновременно мобилизуети нат­рий, пополняющий резерв буферных основанийкрови.

Чрезвычайноважную роль играет костная ткань вобеспечении кроветворения.

Являясьосновной частью микроокружениягемопо-этическойткани костного мозга, костная тканьобразует стромаль-ныйплацдарм, на котором осуществляетсядифференцировка крове­творныхклеток (глава 6).

Помимо биофизическоговзаимодействия костнойи кроветворной ткани, связи между нимиосуществляются спомощью местных гуморальных факторов,стимулирующих как костеобразованне,так и гемопоэз.

Источник: https://studfile.net/preview/4674508/

Костная ткань и как она устроена

Клетки костной ткани и назовите их функцию

Скелет представляет основу, которая помогает телу держать форму, защищать органы, перемещаться в пространстве и многое другое.

В общем, строение клеток костной, как и любой ткани, весьма специализированно, за счет чего есть прочность к механическому воздействию, а вместе с ней пластичность, параллельно с этим происходят процессы регенерации.

К тому же клетки находятся в строго определенном взаиморасположении, благодаря чему костная, а не другая ткань, намного прочнее соединительной. Основными составляющими костной ткани являются остеобласты, остеокласты, а также остеоциты.

Именно эти клетки поддерживают свойства ткани, обеспечивая ее гистологическое строение. Какой же секрет этих трех клеток, которые имеет в своем составе кость, определяя многие функции.

Ведь прочнее кости только зубы, которые содержат в себе альвеолы челюсти. Через кости проходят сосуды, нервы, как в черепе, они содержат в себе мозг, являющийся источником кроветворения, и защищают внутренние органы.

Покрытые сверху хрящевой прослойкой, они обеспечивают нормальное передвижение.

Остеобласт, что он собой представляет

Строение этой клетки специфическое, она представляет собой видимое под микроскопом овальное или кубическое образование. Лабораторная техника показала, что внутри цитоплазмы ядро у остеобласта крупное, светлого цвета, расположено не центрально, а несколько в сторону периферии.

Рядом есть парочка ядрышек, это свидетельствует о том, что клетка способна синтезировать многие вещества. Также она имеет много рибосом, органелл, за счет которых и происходит синтез веществ.

Также в этом процессе участвует гранулярная эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, который выводит продукты синтеза наружу.

За то, какое будет энергетическое обеспечение, отвечают многочисленные митохондрии. На них лежит большая работа, много их содержится в мышечной ткани. А вот в хрящевой, грубоволокнистой соединительной ткани, в отличие от мышечной, митохондрий намного меньше.

Функции клетки

Основная работа клетки состоит в том, чтобы производить межклеточное вещество. Также они обеспечивают минерализацию костной ткани, за счет этого она имеет особую прочность.

Дополнительно клетки участвуют в синтезе многих важных ферментов костной ткани, основным из которых является щелочная фосфатаза, коллагеновые особой прочности волокна и многое другое.

Ферменты, покидая пределы клетки, обеспечивают минерализацию кости.

Разновидности остеобластов

Помимо того, что строение клеток специфично, они функционально активны в различной степени. Активные имеют высокую синтетическую способность, а вот неактивные находятся в периферической части кости. Последние расположены возле канала кости, являются частью надкостницы, оболочки, покрывающей кость. Строение их сводится к небольшому количеству органелл.

Остеоцит, его строение

Эта клетка костной ткани является более дифференцированной, чем предыдущая.

Есть у остеоцита отростки, которые находятся в канальцах, проходящих сквозь минерализованный матрикс кости, направление их различное.

Плоское тело расположено в углублении – лакунах, со всех сторон окружено минерализованной составляющей. В цитоплазме имеется ядро овальной формы, занимающее практически весь ее объем.

Слабое развитие имеют органеллы, небольшое количество рибосом, каналы эндоплазматической сети короткие, митохондрии, в отличие от мышечной, хрящевой ткани, немногочисленны.

Через каналы, имеющие лакуны, клетки могут взаимодействовать друг с другом. Микроскопическое пространство вокруг клетки имеет скудное количество тканевой жидкости.

В ней есть ионы кальция, остатка, фосфора, коллагеновые волокна (минерализированные или нет).

Функция

Задача клетки состоит в том, чтобы регулировать целостность костной ткани, участвовать в минерализации. Также функции клетки состоят в том, чтобы отвечать на возникающую нагрузку.

В последнее время все более популярным становится тот факт, что клетки участвуют в процессах метаболизма костной ткани, в том числе и челюсти.

Есть предположение о том, что работа клетки состоит дополнительно в том, чтобы регулировать ионный баланс организма.

Во многом функции остеоцитов зависят от стадии цикла жизни, как хрящевой, мышечной ткани, а также воздействия гормонов на них.

Остеокласт, его секрет

Эти клетки значительных размеров, содержат много ядер, по своей сути, это производные кровяных моноцитов. По периферии клетка имеет гофрированную щеточную каемку. В цитоплазме клетки есть много рибосом, митохондрий, развиты канальцы эндоплазматической сети, а также комплекс Гольджи. Также клетка содержит большое число лизосом, фагоцитирующих органелл, всевозможных вакуолей, пузырьков.

Задачи

Эта клетка имеет свои задачи, она может создавать вокруг себя кислую среду в результате биохимических реакций в ткани кости. В результате растворяются минеральные соли, после чего ферментами и лизосомами старые или отмершие клетки растворяются и перевариваются.

Таким образом, работа клетки состоит в том, чтобы постепенно разрушать устаревшую ткань, но при этом обновляется строение костной ткани. В результате на ее месте появляется новая, за счет чего обновляется костная структура.

Другие компоненты

Несмотря на свою прочность (как у бедра или нижней челюсти), в кости присутствуют органические вещества, которые дополняются неорганическими. Органическая составляющая представлена на 95% коллагеновыми белками, остальное количество занимают неколлагеновые, а также гликозминогликаны, протеогликаны.

Неорганическая составляющая костной ткани представляет собой кристаллы вещества, называемого гидроксиапатитом, содержащем в большом количестве ионы кальция, а также фосфора. Меньше в пластинчатой структуре кости содержится солей магния, калия, фторидов, бикарбонатов. Постоянно происходит обновление пластинчатой структуры, межклеточного вещества вокруг клетки.

Разновидности

Всего костная ткань имеет два типа, все зависит от микроскопического ее строения. Первая называется ретикулофиброзной или грубоволокнистой, вторая — пластинчатой. Рассмотрим каждую в отдельности.

У эмбриона, новорожденного

Ретикулофиброзная широко представлена у эмбриона, ребенка после появления на свет. У взрослого же человека много соединительной ткани, а эта разновидность встречается только в месте, где сухожилие прикреплено к кости, в месте соединения швов на черепе, в линии перелома. Постепенно ретикулофиброзная ткань заменяется пластинчатой.

Имеет эта костная ткань особое строение, ее клетки расположены неупорядоченно в межклеточном веществе. Коллагеновые волокна, являющиеся разновидностью соединительной ткани, мощные, плохо минерализованы, направление имеют различное. Ретикулофиброзная кость имеет большую плотность, но клетки не имеют ориентации по соединительной ткани коллагеновых волокон.

У взрослого

Когда младенец вырос, его кость содержит в основном пластинчатую костную ткань.

Эта разновидность интересна тем, что минерализованным межклеточным веществом образованы костные пластинки, имеющие толщину от 5 до 7 мкм.

Любая пластина состоит из коллагеновых волокон соединительной ткани, расположенных параллельно, максимально близко, а также пропитанных кристаллами специального минерала – гидроксиаппатита.

В соседних пластинах волокна соединительной ткани проходят под разным углом, это обеспечивает прочность, к примеру в бедре или челюсти. Лакуны или альвеолы между пластинами в упорядоченном порядке содержат клетки кости – остеоциты. Их отростки по канальцам проникают в рядом расположенные пластины, за счет чего образуются межклеточные контакты соседних клеток.

Есть некоторые системы пластинок:

  • окружающие (наружные или расположенные изнутри);
  • концентрические (входящие в структуру остеона);
  • вставочные (остаток разрушающегося остеона).

Строение кортикального, губчатого слоя

В основе этого слоя находятся минеральные соли, в челюсти именно сюда через альвеолы вживляются импланты. Базальный слой расположен наиболее глубоко, является наиболее прочным, есть в челюсти много перегородок, пронизанных капиллярами, их же немного.

В центральном отделе находится губчатое вещество, в его строении есть некоторые тонкости. Построено оно из перегородок, капилляров. За счет перегородок кость имеет плотность, а по капиллярам она получает кровь. Их функции в челюсти заключаются в питании зубов, насыщении кислородом.

В костях организма, в том числе челюсти, которая содержит альвеолы, есть компактное, а потом следующее за ним губчатое вещество. Обе эти составляющие имеют несколько разное строение, но образованы тканью пластинчатого типа.

Компактное вещество расположено снаружи, к нему идет прикрепление мышечной, хрящевой или соединительной ткани.

Его функции сводятся к тому, чтобы придать кости плотность, как, к примеру, на челюсти, альвеолы которой несут нагрузку от пережевывания пищи.

Губчатое вещество расположено внутри любой кости, в том числе челюсти, в нижней части его содержат альвеолы. Его функции  сводятся к дополнительному укреплению кости, в придании ей пластичности, эта часть является вместилищем костного мозга, который продуцирует клетки крови.

Немного фактов

Всего у человека содержится от 208 до 214 костей, которые состоят наполовину из неорганической составляющей, четверть приходится на органические вещества, а еще четверть — на воду. Все это связано между собой соединительной тканью, коллагеновыми волокнами и протеогликанами.

В составе кости есть органическая составляющая, как в мышечной, соединительной или хрящевой ткани, всего от 20 до 40%. Доля неорганических минералов занимает от 50 до 70%, клеточные элементы содержатся от 5 до 10%, а жиры – 3%.

Вес скелета человека составляет в среднем 5 кг, много зависит от возраста, половой принадлежности, количества соединительной ткани, строения тела и показателей роста. Количество кортикальной кости составляет в среднем 4 кг, это составляет 80%. Губчатое вещество трубчатых костей, челюсти и других весит где-то килограмм, что составляет 20%. Объем скелета равняется 1,4 литра.

Кость в скелете человека представляет собой отдельный орган, который может иметь свои определенные проблемы. Именно в костях часто всего случаются травмы, которые в зависимости от типа имеют различные сроки заживления.

Если смотреть на кость невооруженным взглядом, то становится понятно, что каждая из них отличается по своей форме.

Это связано с тем, какие функции она выполняет, какая нагрузка на нее воздействует, сколько мышц прикрепляется.

Кости позволяют человеку перемещаться в пространстве, они являются защитой для внутренних органов. И чем более важен орган, тем сильнее он окружен костями.

С возрастом способность к восстановлению снижается и перелом срастется медленнее, клетки теряют способность к быстрому делению. Это доказывают микроскопические исследования, а также свойства костной ткани.

Снижается степень минерализации коллагеновых волокон, поэтому травмы протекают длительнее.

Источник: http://drpozvonkov.ru/ossa-musculi-ligamentorum/os-morbus/stroenie-kostnoy-tkani.html

Иммунология и биохимия

Клетки костной ткани и назовите их функцию

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

Клетки костной ткани и назовите их функцию

Клетки костной ткани и назовите их функцию
Только у нас: Введите до 31.03.

2020 промокод бонус2020 в поле купон при оформлении заказа и получите скидку 25% на всё!

Остеоциты — клетки, происходящие из остеобластов.

Они полностью замурованы в межклеточном веществе и контактируют отростками друг с другом. Остеоциты обеспечивают метаболизм (белков, углеводов, жиров, воды, минеральных веществ) костной ткани.

Строение костной ткани

Костная ткань — разновидность соединительной ткани, из которой построены кости — органы, составляющие костный скелет тела человека.

Костная ткань иметт важное в точки зрения опорно-двигательного аппарата, так и других систем тела.

Например, при имплантации зубов от ее состояния будет зависеть результат вмешательства, что показывает тесную связь костной и эпителиальной тканей.

Костная ткань состоит из взаимодействующих структур:

  • клеток кости,
  • межклеточного органического матрикса кости (органического скелета кости),
  • основного минерализованного межклеточного вещества.

Клетки костной ткани

Клетки занимают всего лишь 1-5% общего объёма костной ткани скелета взрослого человека. Различают четыре типа клеток костной ткани.

Остеобласты — ростковые клетки, выполняющие функцию создания кости. Они расположены в зонах костеобразования на внешних и внутренних поверхностях кости.

Остеокласты — клетки, выполняющие функцию рассасывания, разрушения кости.

Совместная функция остеобластов и остеокластов лежит в основе непрерывного управляемого процесса разрушения и воссоздания кости.

Этот процесс перестройки костной ткани лежит в основе адаптации организма к многообразным физическим нагрузкам за счет выбора наилучших сочетаний жесткости, упругости и эластичности костей и скелета.

Остеоциты — клетки, происходящие из остеобластов. Они полностью замурованы в межклеточном веществе и контактируют отростками друг с другом. Остеоциты обеспечивают метаболизм (белков, углеводов, жиров, воды, минеральных веществ) костной ткани.

Недифференцированные мезенхимальные клетки кости (остеогенные клетки, контурные клетки). Они находятся главным образом на наружной поверхности кости (у надкостницы) и на поверхностях внутренних пространств кости. Из них образуются новые остеобласты и остеокласты.

Органический скелет кости

Межклеточное вещество кости представлено органическим межклеточным матриксом , построенным из коллагеновых (оссеиновых) волокон (≈90-95%) и о сновным минерализованным веществом (≈5-10%).

Коллаген внеклеточного матрикса костной ткани отличается от коллагена других тканей большим содержанием специфических полиполипептидов. Коллагеновые волокна в основном расположены параллельно направлению уровня наиболее вероятных механических нагрузок на кость и обеспечивают упругость и эластичность кости.

Основное минерализированное вещество кости

Основное вещество кости состоит главным образом из экстрацеллюлярной жидкости, гликопротеидов и протеогликанов (хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота). Функция этих веществ пока не вполне ясна, но несомненно то, что они участвуют в управлении минерализацией основного вещества — перемещением минеральных компонентов кости.

Минеральные вещества, размещенные в составе основного вещества в органическом матриксе кости представлены кристаллами, построенными главным образом из кальция и фосфора . Отношение кальций/фосфор в норме составляет ≈1,3-2,0.

Кроме того, в кости обнаружены ионы магния, натрия, калия, сульфата, карбоната, гидроксильные и другие ионы, которые могут принимать участие в образовании кристаллов. Каждое коллагеновое волокно компактной кости построено из периодически повторяющихся сегментов. Длина сегмента волокна составляет ≈64 нм (64•10-10 м).

К каждому сегменту волокна примыкают кристаллы гидроксиапатита, плотно его опоясывая.

Помимо того, сегменты примыкающих коллагеновых волокон перекрывают друг друга. Соответственно, как кирпичи при кладке стены, перекрывают друг друга и кристаллы гидроксиапатита.

Такое тесное прилегание коллагеновых волокон и кристаллов гидроксиапатита, а также их перекрытия, предотвращают «разрушение сдвига» кости при механических нагрузках.

Коллагеновые волокна обеспечивают эластичность, упругость кости, ее сопротивление растяжению, в то время как кристаллы обеспечивают её прочность, жесткость, ее сопротивление сжатию. Минерализация кости связана с особенностями гликопротеидов костной ткани и с активностью остеобластов.

Различают грубоволокнистую и пластинчатуюкостную ткань .

В грубоволокнистой костной ткани (преобладает у зародышей; у взрослых организмов наблюдается только в области черепных швов и местах прикрепления сухожилий) волокна идут неупорядоченно. В пластинчатой костной ткани (кости взрослых организмов) волокна, сгруппированные в отдельные пластины, строго ориентированы и образуют структурные единицы, называемые остеонами.

Смотри также:

Как питается костная ткань . Нарастание костной ткани при переломе . Норма плотности костной ткани у женщин . Как выглядит костная ткань при имплантации .

Только у нас: Введите до 31.03.2020 промокод бонус2020 в поле купон при оформлении заказа и получите скидку 25% на всё!

Источник: https://zdorovie-ok.ru/kletki-kostnoj-tkani-i-nazovite-ih-funkciyu/

Лечение Костей
Добавить комментарий