Тип скелетных тканей представлен хрящевыми и костными тканями. Общая характеристика системы тканей внутренней среды приведена в начале главы 6.
А.              Хрящевая ткань (рис. 6-35) у плода выполняет формообразующую, а в сформированном организме — опорную функции. Хрящ важен при образовании костной ткани путём энхон- дрального остеогенеза, он состоит из хрящевых клеток и межклеточного вещества — хрящевого матрикса. Основные свойства хряща (прочность и упругость) определяются молекулярной организацией хрящевого матрикса. Хрящ, как и эпителиальная ткань, не содержит кровеносных сосудов. Различают гиалиновый, эластический и волокнистый хрящиТГенез, структура и функция хондроцитов, а также организация хрящевого матрикса рассмотрены на примере гиалинового хряща.

1. Гиалиновый хрящ локализуется в рёбрах, суставах, стенке воздухоносных путей. У плода формирует скелет, в растущем организме и при переломах кости — место образования костной ткани. Состоит из хондроцитов и хрящевого матрикса.


Рис. 6-35. Основные структуры храща. Снаружи хрящ покрыт надхрящницей. Под ней расположен молодой хрящ, а глубже — зрелый хрящ. В хрящевой ткани присутствуют хондроциты, окружённые хрящевым матриксом [из Junqueira LC, Cameiro J, 19911

а.              Хондроциты (рис. 6-36) — окружённые матриксом клетки хрящевой ткани. Хондро- циты, расположенные ближе к поверхности хряща, имеют овальную форму, их длинная ось проходит параллельно поверхности хряща. В более глубоких слоях хондроциты располагаются группами в пределах одной лакуны — изогенная группа клеток (клон).

1. Дифферон хрящевой ткани: хондрогенные клетки -gt; хондробласты хондроциты. Происходящие из мезенхимы хондрогенные клетки дифференцируются в хондробласты, начинающие синтез и секрецию веществ для построения хрящевого матрикса. Первый признак дифференцировки хрящевых клеток — синтез протеогликанов. Секретируемые клетками протеогликаны тормозят адгезию клеток, что в свою очередь стимулирует дифференцировку хондроцитов.


Рис. 6-36. Хоидроцит. Поверхность клетки неровная, с многочисленными короткими отростками. Цистерны гранулярной эндоплазматической сети расширены. Содержит много гликогена и липидов [из Lentz TL, 1971]

1. Структура. Хондроциты имеют хорошо развитые гранулярную эндоплазматичес- кую сеть и комплекс Гольджи. Многочисленные вакуоли содержат коллагены, протеогликаны и гликопротеины,

б.              Хрящевой матрикс содержит до 75% воды, что позволяет веществам из сосудов надхрящницы диффундировать в матриксе и осуществлять питание хондроцитов. Важное значение для обеспечения прочности и упругости хряща имеют белки хрящевого матрикса.

1. Белки хрящевого матрикса. Функционально наиболее значимы коллагены, протеогликаны и хондронектин.

(а)              Коллагены

1. Тип II, образующий коллагеновые волокна, составляет до 40% сухого веса хряща.
2. Тип IX сшивает коллагеновые волокна. Его содержание в хряще в 5 раз меньше, чем коллагена П типа. а2-Цепь этого коллагена ковалентно связывает хондро- итинсульфат.

Нарушения сшивания коллагеновых волокон возникают на начальных стадиях остеоартритов.

3. Тип VI найден в матриксе гиалинового и эластического хряща, а также в nucleus pulposus межпозвонкового диска (6.3 А 3).
4. Тип X — редкая форма коллагена (см. Б 7 б (3)).

Обызвествление. С коллагеном типа X связывают способность некоторых хрящей к обызвествлению. Необызвествляющиеся хрящи (например, трахеи) не содержат этой формы коллагена.

5. Мутации коллагена и их последствия рассмотрены в главе 6.2 Б I б (I) (г) (iii).

(б)              Протеогликаны. Коллагеновые волокна погружены в макромолекулярные агрегаты протеогликанов — гигантских молекул, секретируемых хондроцита- ми. Главная функция протеогликанов — связывание воды в хрящевом матриксе и обеспечение диффузии.

1. Организация (рис. 6-37). Основа протеогликана — гиалуроновая кислота. От неё в разные стороны отходят полипептидные цепи т.н. центрального белка (его глобулярный конец присоединяется к гиалуроновой кислоте при помощи связывающего белка). Длинные цепи центральных белков во множестве связывают полисахаридные цепи.
2. Полисахаридные цепи. Более 30 ферментов участвует в связывании боковых цепей с центральным белком. К глобулярному концу центрального белка присоединены короткие молекулы олигосахаридов, а к противоположному концу белка — хондроитинсульфаты. По всей длине центрального белка к нему прикреплены молекулы кератансульфата и олигосахаридов.
3. Сульфатирующие ферменты. Важную роль выполняют два сульфатирующих фермента, присоединяющие сульфатную группу SO42" к молекуле сахара в четвёртом (хондроитин-4-сульфат) или шестом (хондроитин-6-сульфат) положениях. Генетические дефекты сульфатирующих ферментов известны у человека и у

мутантных короткопалых мышей, когда из-за отсутствия полноценного хондро- итинсульфата, а следовательно, и протеогликана нарушается хондрогенез, и развивается ненормально маленький плод с уродливыми конечностями.

4. Гликозаминогликаны. По мере дифференцировки хондроцитов изменяется качественный состав гликозаминогликанов.

1. Хондроитинсульфаты. Цепи хондроитинсульфата в молекуле протеогликана, синтезируемого молодыми хондроцитами, примерно в два раза длиннее, чем в молекуле протеогликана, вырабатываемого более зрелыми клетками. Проте- огликан молодых и гипертрофированных хондроцитов содержит относительно


Рис. 6-37. Структура макромолекулы хрящевого протеогликана. Стержнем макромолекулы служит гиалуроновая кислота. К ней присоединены молекулы центрального белка, связанные с полисахаридами [из Johnson KE, 1991]

много хондроитин-6-сульфата. Включение хондроитин-6-сульфата в протеогли- кан в ходе дифференцировки хрящевых клеток уменьшается, но возрастает включение хондроитин-4-сульфата.

2. Кератансульфат. Молодые хондроциты синтезируют короткие цепи кератан- сульфата, а старые клетки синтезируют более длинные молекулы этого глико- заминогликана.

5. Вода и упругость хряща. Молекула протеогликана структурирует большой объём воды, по массе намного превышающий её собственный. Количество структурированной воды определяет упругость хрящевой ткани. При ежа тии хряща вода вытесняется из областей вокруг сульфатированных и карбоксильных групп протеогликана, группы сближаются и силы отталкивания между их отрицательными зарядами препятствуют дальнейшему сжатию ткани. Вода возвращается на прежнее место при снятии давления. Таким образом, если коллаген определяет прочность хряща, то протеогликан — его упругость.
6. Связывание воды. Чем длиннее молекулы ховдроитинсульфата в составе протеогликана, тем больше воды структурирует протеогликан. Поэтому протеогликан старых хондроцитов связывает меньше воды, вследствие чего хрящевой матрикс у пожилых людей становится менее упругим. Предполагают, что одна из причин развития некоторых форм остеоартрита у пожилых людей — снижение упругости хряща вследствие уменьшения количества структурированной воды.
7. Организующая роль протеогликанов (рис. 6-38). Протеогликаны не только структурируют воду. Они занимают большой объём в пространстве тканевого матрикса и, взаимодействуя с коллагенами, регулируют толщину коллагеновых фибрилл. Кроме того, протеогликаны связывают отдельные компоненты


Рис. 6-38. Макромолекула протеогликана связывает в единую систему компоненты хрящевого матрикса. Протеогликаны взаимодействуют с коллагенами и регулируют толщину коллагеновых фибрилл. Связывание протеогликаном большого количества воды определяет упругость хрящевой ткани (ид Каплан Л, 1984]

матрикса в единую систему, усиливая взаимодействие между фибронектином и коллагеном.
(в)              Хондронектин, контролируя консистенцию матрикса, важен для развития хряща и поддержания его структуры. Молекула хондронектина имеет участки связывания коллагена II типа, протеогликанов и рецепторов хондронектина в плазмолемме хондроцитов. Таким образом, функции хондронектина аналогичны фибронектину и ламинину. Если фибронектин связывает клетки с коллагеном I типа, а ламинин — эпителиальные клетки с коллагеном типа IV, то хондронектин специфичен в отношении хондроцитов и коллагена типа II.

2. Типы хрящевого матрикса

(а)              Территориальный матрикс окружает изогенные группы, более базофилен, чем интертерриториальные участки матрикса, и метахроматичен.
(б)              Интертерриториальный матрикс содержит меньше гликозаминогликанов, но больше коллагена.
в.              Гистогенез и рост хряща. Хрящ развивается из мезенхимы. Гистогенез хряща стимулируют тироксин, тестостерон и соматотропин, а угнетают кортизол, гидрокортизон и эстрадиол. Рост хрящей происходит как изнутри (интерстициальный рост), так и от надхрящницы (аппозиционный рост).

1. Интерстициальный рост происходит за счёт пролиферации хондроцитов и увеличения объёма матрикса.
2. Аппозиционный рост — наложение слоёв новообразованной хрящевой ткани по периферии хряща за счёт дифференцировки хрящевых клеток из хондрогенных клеток надхрящницы.

г.              Возрастные изменения и регенерация

1. Дегенерация. У людей пожилого возраста происходят изменения гиалинового хряща: гипертрофия и последующая гибель хрящевых клеток и обызвествление матрикса. Дегенерация гиалинового хряща происходит также в ходе энхондраль- ного остеогенеза (см. Б 7 б).

(2) Регенерация гиалинового хряща крайне незначительна. Только в раннем детском возрасте она протекает достаточно эффективно. Способность гиалинового хряща к регенерации определяют исключительно потенции надхрящницы, д. Надхрящница (рис. 6-35). У плода надхрящницу образует слой уплотнённой мезенхимы вокруг хрящевого зачатка. В постнатальном онтогенезе надхрящница — плотная волокнистая неоформленная соединительная ткань, окружающая хрящ (за исключением суставной поверхности). В надхрящнице различают наружный слой (волокнистый, коллаген I типа) и клеточный (внутренний) слой, содержащий хондро- генные клетки. Кровеносные сосуды надхрящницы осуществляют питание хряща.

2. Эластический хрящ входит в состав ушной раковины, слуховой (евстахиевой) трубы, надгортанника, рожковидных и клиновидных хрящей гортани. Помимо прочности и упругости, эластический хрящ обладает ещё одним свойством — эластичностью. Эластический хрящ принципиально построен так же, как и гиалиновый. Главное отличие — присутствие в хрящевом матриксе сети эластических волокон, вследствие чего хрящ имеет желтоватый оттенок. По сравнению с гиалиновым, он менее подвержен дегенерации, содержит меньше липидов, гликогена, хондроитинсульфатов и не обызвествляется.
3. Волокнистый хрящ присутствует в межпозвонковых и суставных дисках, симфизе лонного сочленения, а также в некоторых сухожилиях и связках. Надхрящницы нет. Структурно волокнистый хрящ не только занимает промежуточное положение между сухожилием и гиалиновой хрящевой тканью, но и часто граничит с ними или островками входит в состав тех и других. Волокнистый хрящ испытывает значительные механические нагрузки как при сжатии, так и при растяжении. Коллагеновые волокна расположены параллельно друг другу. Между ними лежат цепочки хрящевых клеток. Межпозвонковый диск (рис. 6-39). По периферии диска волокнистый хрящ образует

концентрические кольца — annulus fibrosus (фиброзное кольцо). Центральная часть диска — студенистое ядро (nucleus pulposus) — заполнена желеобразной массой. В этот жидкий матрикс погружены т.н. пузыревидные клетки, образующие скопления
различной величины и формы. Межпозвонковый диск (в первую очередь студенистое ядро) выступает в роли гидравлического амортизатора. С возрастом волокнистый хрящ фиброзного кольца становится тоньше.
Б. Костная ткань имеет минерализованный (обызвествлённый, или кальцифицированный) матрикс. Кости формируют скелет организма, защищают и поддерживают жизненно важные органы, выполняют функцию депо кальция, содержат до 99% всего кальция.

1. Костный матрикс составляет 50% сухого веса кости и состоит из неорганической (50%) и органической (25%) частей и воды (25%).

а.              Неорганическая часть в значительном количестве содержит два химических элемента — кальций (35%) и фосфор (50%), образующие кристаллы гидроксиапатита, а также входящие в состав других неорганических веществ.

1. Гидроксиапатит Саю(Р04)6(0Н)/([Са3(Р04Ц*Са(0Н)2). Эти кристаллы имеют стандартный размер 20x5x1,5 нм и соединяются с молекулами коллагена через остеонектин.
2. Другие компоненты. В состав неорганической части кости входят бикарбонаты, цитраты, фториды, соли Mg2+, K+, Na+ и т.д.

б.              Органическая часть образована коллагеном, неколлагеновыми белками (остеонектин, остеокальцин, протеогликаны, сиалопротеины, морфогенетические белки, проте- олипиды, фосфопротеины) и гликозаминогликанами (хондроитинсульфат, кератансуль- фат). Органические вещества костного матрикса синтезируют остеобласты.

1. Коллаген. В состав костного матрикса входят коллаген I типа (90-95%) и коллаген типа V.
2. Неколлагеновые белки

(а)              Остеонектин — гликопротеин кости и дентина, имеет высокое сродство к коллагену I типа и к гидроксиапатиту, а также содержит Са2+-связывающие домены. Остеонектин поддерживает в присутствии коллагена осаждение Ca2+ и PO43'.
(б)              Остеокальцин — небольшой белок в минерализованном матриксе кости, участвует в процессе кальцификации, служит маркёром для оценки активности костной ткани. Синтез остеокальцина контролирует кальцитриол.
(в)              Морфогенетические белки кости (BMP) индуцируют энхондральный остеогенез,

1. Прогрессирующая костеобразующая фибродисплазия связана с нарушением экспрессии ВМР-2А.

8. Ключично-черепная дисплазия. Её вероятная причина — мутация гена, кодирующего ВМР-6.

2. Клетки костной ткани. В кости присутствуют две линии клеток — созидающая и разрушающая, что отражает постоянно происходящий процесс перестройки костной ткани. Дифферон созидающей линии клеток в костной ткани выглядит так: остеогенная клетка -» остеобласт -* остеоцит. Разрушающая линия клеток — остеокласты.

а.              Остеогенные клетки происходят из мезенхимы, имеют веретеновидную форму и расположены в периосте и эндосте. При высоком р02 остеогенные клетки дифференцируются в остеобласты, а при низком рО, —в хондрогенные клетки.
б.              Остеобласты развиваются из остеогенных клеток, имеют кубическую форму, базо- фильную цитоплазму, синтезируют и секретируют вещества костного матрикса. В связи с этим в клетках хорошо развиты гранулярная эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи. Клетки содержат митохондрии и липидные включения. При помощи коротких отростков, содержащих актиновые микрофиламенты, остеобласты устанавливают контакты с соседними остеобластами и остеоцитами. В клетках высока активность щелочной фосфатазы, необходимая для минерализации матрикса. Остеобласты выделяют т.н. матриксные пузырьки, содержащие липиды, Ca2+,
щелочную и другие фосфатазы. Остеобласты, как правило, окружает остеоид — неминерализованный костный матрикс. По мере дифференцировки и появления мат- риксных пузырьков остеоид начинает кальцифицироваться.
в.              Остеоциты (рис. 6-40, 6-41) — зрелые и уже не делящиеся клетки, расположенные в костных полостях, или лакунах. В клетке присутствуют цистерны гранулярной эндоплазматической сети, свободные рибосомы, комплекс Гольджи, округлые митохондрии и лизосомы. Тонкие отростки остеоцитов расположены в канальцах, отходящих в разные стороны от костных полостей. Отростки соседних остеоцитов, соприкасающиеся боковыми поверхностями, формируют щелевые контакты. Совокупность канальцев и лакун — лакунарно-канальцевая система. Остеоциты поддерживают структурную целостность минерализованного матрикса, участвуют в регуляции обмена Ca2+ в организме. Эта функция остеоцитов находится под контролем со стороны Ca2* плазмы крови и различных гормонов (см. Б И). Остеоциты могут секретиро- вать вещества для образования матрикса новой кости, но эта способность менее выражена, чем у остеобластов.
Лакунарно-канальцевая система — система сообщающихся между собой канальцев и лакун, заполнена тканевой жидкостью, через которую осуществляется обмен между остеоцитами и кровью. В канальцах постоянно циркулирует жидкость, что поддерживает диффузию метаболитов и обмен между лакунами и кровеносными сосудами надкостницы. По химическому составу лакунарно-канальцевая жидкость отличается от плазмы крови или жидкости в матриксе других тканей. Разделяющий плазму и лакунарно-канальцевую жидкость барьер называют костной мембраной. Барьер формируют остеобласты и остеоциты. Концентрация Ca2+ и PO43' в лакунарно-канальцевой жидкости превышает критический уровень для спонтанного осаждения солей Ca2*, что указывает на присутствие и важную роль различных ингибиторов осаждения, контролирующих процесс минерализации. Пример такого ингибитора — Р..
г.              Остеокласты (рис. 6-42). Предшественники остеокластов — моноциты. По этой причине остеокласты рассматривают в составе системы мононуклеарных фагоцитов. Моноциты сливаются и образуют большие многоядерные (до 50 ядер) клетки, способ-

Рис. 6-40. Остеоциты в костной трабекуле. Переплетающиеся трабекулы губчатой кости содержат остеоциты и окружены снаружи одним слоем остеобластов. Остеоциты расположены в лакунах. Отростки остеоцитов проходят в отходящих ог лакун костных канальцах [из Windle WFt 1960]
ные перемещаться в тканевом матриксе. Остеокласты имеют ацидофильную цитоплазму и расположены в области рассасывания кости в лакунах Xoyuiuna. В остеокласте различают гофрированную каёмку, светлую, везикулярную и базальную зоны.

1. Гофрированная каёмка (рис. 6-43) — локус активной резорбции костной ткани — многочисленные цитоплазматические выросты, направленные к поверхности кости. Через мембрану выростов из остеокласта выделяется большое количество H+, что создаёт и поддерживает в замкнутом пространстве лакуны кислую среду, оптимальную для растворения солей кальция костного матрикса. Образование


Рис. 6-41. Остеоцит. Тонкие длинные отростки проходят в костных канальцах. Между стенкой лакуны и поверхностью остеоцита в составе неминерализованного матрикса (остеоид) расположены коллагеновые волокна [из Lentz TL, 1971]

Рис. 6-42. Остеокласт. Многочисленные цитоплазматические выросты гофрированной каёмки направлены к поверхности кости. Светлая зона окружает гофрированную каёмку, плотно прилегая к костному матриксу. В везикулярной зоне расположены лизосомы и пузырьки различного размера. Ядра, митохондрии, цистерны гранулярной эндоплазматической сети и комплекс Гольджи сосредоточены в базальной зоне [из Krstic RV, 1979]
Н+в цитоплазме клетки катализирует карбоангидраза. Остеокласт секретирует также кислые гидролазы, коллагеназы и другие протеолитические ферменты, расщепляющие органическую часть костного матрикса.

2. Светлая зона остеокласта плотно прилегает к костному матриксу, создавая замкнутое пространство, необходимое для поддержания высокой концентрации H+ и протеолитических ферментов. Здесь (в составе кортикального цитоскелета) присутствуют многочисленные актиновые микрофиламенты, участвующие в образовании контактов остеокласта с поверхностью костного матрикса.

Рис. 6-43. Взаимодействие остеокласта с поверхностью минерализованного костного матрикса. Карбоангидраза II (CA II) катализирует образование Ht и HCO3-. H+ при помощи протонной Н*,К*-АТФазы активно выкачивается из клетки, что приводит к закислению замкнутого пространства лакуны. Гидролитические ферменты лизосом расщепляют поступившие в клетку фрагменты костного матрикса. А — остеокласт на поверхности кости; Б — часть гофрированной каёмки; В — часть клеточной мембраны остеокласта в области гофрированной каёмки [из Marks S, PopoffST, 1988]

3. Везикулярная зона содержит многочисленные лизосомы.
4. Базальная зона остеокласта содержит ядра, митохондрии, элементы гранулярной эндоплазматической сети, комплекс Гольджи.

3. Классификация костной ткани. Микроскопически различают грубоволокнистую (первичную, или незрелую, textus osseus rudifibrosus) и пластинчатую (вторичную, или зрелую, textus osseus Iamellaris:) костные ткани. Макроскопически в кости выделяют губчатое (substantia spongiosa) и компактное вещество (substantia compacta). Os spongiosum состоит из губчатого вещества (substantia spongiosa) и тонкого слоя компактного вещества (substantia compacta), расположенного по периферии. Губчатое вещество формирует внутреннюю часть кости. Это масса костных трабекул, расположенных соответственно направлению сил сжатия и растяжения и составляющих структурную основу кости. Компактная кость, состоящая из компактного вещества, представлена пластинчатой костной тканью.
а.              Губчатая кость — переплетающиеся костные трабекулы (Б 7 а), окружающие полости, заполненные костным мозгом. Трабекула содержит остеоциты и снаружи окружена одним слоем остеобластов.
б.              Компактная кость не содержит трабекул и представлена костным веществом с мелкими полостями.
в.              Грубоволокнистая костная ткань. Между толстыми пучками коллагеновых волокон расположены остеоциты. Коллагеновые волокна проходят в различных направлениях. Характерны: большое количество протеогликанов и гликопротеинов, выраженная базофилия матрикса, низкое содержание минеральных солей. По сравнению с пластинчатой костной тканью грубоволокнистая костная ткань содержит больше осте- оцитов. Незрелая кость присутствует у плода. У взрослого она сохраняется в местах прикрепления сухожилий к костям, вблизи черепных швов, в зубных альвеолах, в костном лабиринте внутреннего уха.
г.              Зрелая (вторичная), или пластинчатая костная ткань образует т.н. компактную кость.

3. Пластинчатая костная ткань формируется путём образования новых слоёв на костной поверхности. Характерные структурные элементы — костная пластинка и остеон. Строение компактного вещества диафиза трубчатой кости (наружная и внутренняя системы общих пластинок, слой остеонов, вставочные костные пластинки) описано в разделе препараты.

а.              Костная пластинка — слой костной ткани толщиной 3-7 мкм. Между соседними пластинками в лакунах расположены остеоциты, а в толще пластинки в костных канальцах проходят их отростки. Коллагеновые волокна в пределах пластинки ориентированы упорядоченно и лежат под углом к волокнам соседней пластинки, что обеспечивает большую прочность пластинчатой кости.
б.              Остеон (рис. 6-44), или хаверсова система — совокупность концентрических костных пластинок (от 4 до 20).

1. Канал остеона. В центре остеона расположен канал, заполненный рыхлой волокнистой соединительной тканью с кровеносными сосудами и нервными волокнами.
2. Фолькмана каналы (рис. 6-55) связывают каналы остеонов между собой, а также с сосудами и нервами надкостницы.
3. Линия цементации. Снаружи остеон ограничен спайной линией (линия цементации), отделяющей его от фрагментов старых остеонов.
4. Образование остеонов (рис. 6-45). Кровеносный сосуд канала остеона — центр образования остеона. Находящиеся в непосредственной близости от сосуда остеогенные клетки дифференцируются в остеобласты. Снаружи располагается сформированный остеобластами слой остеоида. В дальнейшем остеоид минерализуется и остеобласты, окружаемые минерализованным костным матриксом, дифференцируются в остеоциты. Следующий концентрический слой возникает

Рис 6-44. Остеоны в компактной части трубчатой кости. Слой остеонов компактного вещества трубчатой кости сформирован остеонами разных генераций, между которыми располагаются остатки старых остеонов в виде вставочных костных пластинок [из Windle WF, 1960]
подобным же образом изнутри. По наружной поверхности остеоида на границе с минерализованным костным матриксом проходит фронт обызвествления, где начинается процесс отложения минеральных солей. Диаметр остеона определяет расстояние, на которое эффективно диффундируют вещества к периферическим остеоцитам остеона по лакунарно-канальцевой системе из центрально расположенного кровеносного сосуда,
в.              Организация пластинчатой кости (см. рисунки 6-55, 6-56, 6-57). В пластинчатой кости упорядоченно расположены остеоциты, коллагеновые волокна, костные пластинки и кровеносные сосуды.

1. Остеоциты лежат в лакунах между соседними пластинками. От лакун в толщу соседних пластинок отходят анастомозирующие костные канальцы, содержащие отростки остеоцитов.
2. Коллагеновые волокна в каждой пластинке проходят параллельно друг другу и под углом к волокнам соседних пластинок.
3. Костные пластинки образуют системы концентрических пластинок (остеоны), а в наружной и внутренней системах костные пластинки лежат параллельно друг другу.
4. Кровеносные сосуды залегают в каналах остеонов.


Рис. 6-45. Образование остеона. В центральной части на месте будущего канала остеона в составе рыхлой соединительной ткани проходят кровеносные сосуды. Эта центральная часть окружена слоем остеобластов, снаружи лежит слой остеоида. Следующий слой остеобластов и соответствующий ему слой остеоида образуется ближе к центру остеона и имеет меньший диаметр. Сначала обызвествля- ются периферические пластинки остеона, а затем и центральные. По мере обызвествления матрикса остеобласты дифференцируются в остеоциты [из HamAW, 1974)

4. Периост (надкостница) покрывает снаружи всю кость, за исключением суставной поверхности. В надкостнице выделяют два слоя — наружный и внутренний. Надкостница — источник остеогенных клеток для развития, роста и регенерации костной ткани.

а.              Наружный слой. У плода клетки уплотнённой мезенхимы, расположенной кнаружи от остеогенных клеток зачатка кости, дифференцируются в фибробласты. Они образуют наружный слой надкостницы — волокнистый, представленный волокнистой соединительной тканью.
б.              Внутренний слой. Остеогенные клетки и остеобласты входят в состав внутреннего (остеогенного) слоя надкостницы. Пучки прободающих коллагеновых волокон (волокна Шарпея), заостряющиеся по направлению к кости и уходящие в её матрикс из надкостницы, обеспечивают прочное прикрепление надкостницы к поверхности кости.

5. Эндост — тонкая оболочка, выстилающая кость со стороны костного мозга. Состоит из тех же слоёв, что и периост, но менее выраженных.
6. Гистогенез костной ткани. Различают внутримембранный (прямой) и энхондраль- ный остеогенез.

а.              Внутримембранный остеогенез. Этим способом образуются плоские кости. Мезенхимные клетки группируются как первичные центры окостенения и дифференцируются в остеобласты, начинающие вырабатывать остеоид. Затем остеоид минерализуется, и минерализованный костный матрикс замуровывает остеоциты. Подобные участки кости называют костными трабекулами.
б.              Энхондральный остеогенез (рис. 6-46) происходит в состоящем из гиалинового хряща зачатке будущей кости (хрящевая модель). В ходе этого процесса образуются длинные трубчатые кости. Выделяют два этапа — образование первичных, а затем — вторичных центров окостенения.

1. Первичный центр окостенения образуется в ходе следующих событий: усиление кровоснабжения надхрящницы в хрящевой модели -gt; повышение р02 -gt; коммити- рование стволовой клетки скелетных тканей в остеогенном направлении -gt; появление остеобластов -gt; образование грубоволокнистой костной ткани (костная манжетка) в средней части диафиза путём внутримембранного остеогенеза. Параллельно в центральной части хрящевой модели происходят гипертрофия хондроцитов, их дегенерация, обызвествление матрикса, слияние лакун хрящевых клеток и образование полостей.
2. Вторичный центр окостенения. Его образование связано с ростом костной манжетки. Остеокласты костной манжетки разбирают костную ткань, что приводит к образованию путей, по которым кровеносные сосуды, остеогенные клетки и другие клетки мезенхимного происхождения проникают из надкостницы в образованные при гибели хряща полости. Дифференцировка проникших в центр хрящевой модели остеогенных клеток приводит к образованию кости. На гистологических препаратах чётко различимы отдельные компоненты комплекса «кальцинированный хрящ — кальцинированная кость»: хрящ окрашивается базо- фильно, а кость — оксифильно. Костномозговая полость формируется в результате активной резорбции остеокластами комплекса «кальцинированный хрящ — кальцинированная кость». Образованная ранее костная манжетка утолщается и растёт по направлению к эпифизам. Здесь процесс оссификации протекает сходным образом, формируются вторичные центры окостенения. Когда новообразованная костная ткань заполнит весь эпифиз, хрящевая ткань остаётся в виде узких полосок только на поверхности (суставной хрящ) и между эпифизом и диафизом (метафизом) в виде эпифизарной хрящевой пластинки.
3. Коллаген типа X. В ходе энхондрального остеогенеза хондроциты экспрессируют эту редкую форму коллагена.


Рис. 6-46. Энхондральный остеогенез. Хрящ не превращается в кость, а замещается ею. С кровеносными сосудами в хрящевую модель проникают остеогенные клетки. Остеокласты разбирают минерализованный хрящевой матрикс, а остеобласты строят костную ткань

(а)              В экспериментах на животных (трансфекция мутантного гена коллагена типа X) наблюдали деформацию скелета, компрессию эпифизарных пластинок и угнетение остеогенеза.
(б)              Дефект коллагена типа X — причина хондродисплазий.
8. Рост трубчатых костей. В удлинении трубчатых костей участвует эпифизарная хрящевая пластинка (рис. 6-47), состоящая из зон — резервной, размножения, гипертрофии клеток и созревания хряща, кальцификации хряща и окостенения.
а.              Резервная зона покоящегося хряща расположена в эпифизарной части пластинки, состоит из гиалинового хряща, содержащего небольшие хондроциты.
б.              Размножение. В этой зоне в виде изогенных групп находятся многочисленные делящиеся хрящевые клетки.
в.              Гипертрофия и созревание хряща. В этой зоне расположены крупные вакуоли- зированные клетки, прекратившие митозы.
г.              Кальцификация хряща. В этой зоне происходят минерализация хрящевого матрикса и гибель хондроцитов. В формирующиеся полости обызвествлённого хрящевого матрикса со стороны диафиза прорастают кровеносные сосуды с сопровождающими их остеогенными клетками.

Рис. 6-47. Эпифизарная пластинка. Эпифизарная часть пластинки образована зоной покоящегося хряща. Она представлена типичным гиалиновым хрящом. В зоне размножения присутствуют многочисленные делящиеся хондроциты. Вышедшие из митоза крупные вакуолизированные хондроциты образуют зону гипертрофии и созревания хряща. Минерализация хряща и гибель хондроцитов происходят в зоне кальцификации хряща. В зоне окостенения на месте обызвествлённого хряща формируется костная ткань
д.              Окостенение. На месте обызвествлённого хряща формируется костная ткань. Тут же появляются остеокласты, разбирающие комплекс «кальцинированный хрящ — кальцинированная кость».

9. Перестройка костной ткани (рис. 6-48). В костной ткани одновременно и постоянно протекают процессы резорбции старой кости и формирования новой. Кость — динамичная структура с постоянно изменяющейся формой и внутренней организацией. Участки кости, испытывающие сжатие, подвергаются резорбции. Напротив, в области приложения тянущих усилий образуется новая костная ткань. Полагают, что остеобласты и
   


Рис. 6-48. Перестройка пластинчатой костной ткани. Показаны три последовательные генерации остеонов (А, Б, В). Новые остеоны возникают на месте старых. Между остеонами новой генерации видны остатки концентрических костных пластинок старых остеонов, образующие вставочные костные пластинки [по Prenantm Bloom W, Fawcett DW, 1968)

остеоциты чувствительны к пьезоэлектрическим токам, возникающим при деформации кости. Это обстоятельство влияет на интенсивность остеогенеза, а гуморальные факторы контролируют активность остеокластов. В итоге происходит перестройка костной ткани, адаптирующая кость к механическим нагрузкам.
а.              Губчатая кость. У взрослого человека около 4% поверхности губчатой кости вовлечено в процесс активной резорбции, в то же время 10-15% её поверхности покрыто остеоидом.
б.              Остеоны компактной кости не сохраняются в течение всей жизни, а подвержены постоянной резорбции. Их фрагменты всегда присутствуют между сформированными остеона- ми пластинчатой кости в виде вставочных костных пластинок. В ходе резорбции остеонов образуются полости удлинённой цилиндрической формы, выстланные остеогенными клетками. В этих полостях формируются новые остеоны (рис. 6-45, 648, 6-49).

10. Сращение переломов (рис. 6-50). В области перелома повреждены ткани, нарушено кровоснабжение и остеоциты в прилегающих участках остеонов гибнут. Отмирающая кость подвергается активной резорбции. Между концами отломков формируется новая ткань — костная мозоль. Костная мозоль возникает в результате интенсивного размножения остеогенных клеток надкостницы. Часть этих клеток дифференцируется в остеобласты, образующие новые костные трабекулы, прочно прикрепляющиеся к матриксу отломка. Скорость размножения остеогенных клеток в наружной части костной мозоли превышает темпы роста кровеносных сосудов, что и определяет дифференцировку остеогенных клеток в направлении образования хряща, в дальнейшем (по мере обызвествления) замещающегося губчатой костью, как это происходит в эпифизарном хряще при линейном росте трубчатых костей. После этого костная мозоль перестраивается: губчатая кость между отломками перестраивается в компактную и восстанавливается первоначальная конфигурация кости.


Рис. 6-50. Этапы срастания перелома кости. Образование костной мозоли путём размножения клеток преимущественно остеогенного слоя надкостницы (А). Появление гиалинового хряща в наружной части костной мозоли и постепенное распространение хряща по всему её объёму (Б). Замещение хряща костью (В). При этом сначала образуется губча