Ключевые слова, анатомия и эмбриогенез кости Определение репаративной регенерации тканей и костных тканей Гистологические источники репаративной регенерации костей Репаративная регенерация костной ткани после механического перелома: Первичная консолидация и Вторичная консолидация, ее фазы и стадии
РЕГЕНЕРАЦИЯ (от позднелат. regeneratio -возрождение, возобновление), РЕПАРАЦИЯ (-восстановление). Консолидация – сращение. Диастаз – щель. Фрактура – перелом. Брадитрофия (от греч. -короткий + питание, неприхотливость к питательным элементам). Остеоид – основное аморфное вещество, преимущественно коллаген I типа.
Различают по виду: трубчатые, плоские, объемные и смешанные кости. Диафизы трубчатых костей и кортикальные пластинки плоских, объемных и смешанных костей построены из пластинчатой костной ткани покрытой надкостницей или периостом. 1 - периост; 2 - наружные окружающие костные пластинки; 3 - остеоны; 4 - внутренние окружающие костные пластинки; 5 - эндост; 6 - трабекулы губчатого вещества кости; 7 - фолькмановский канал; 8 - питающие сосуды
наружный - волокнистый, состоящий преимущест-венно из волокнистой соединительной ткани; внутренний, прилегающий к поверхности кости - остеогенный, или камбиальный. Он является источником клеток при физиологической и репаративной регенерации костной ткани. Поперечный срез диафиза трубчатой кости. Окраска: по Шморлю; x 80. 1 - остеон; 2 - надкостница; 3 - остеогенный слой периоста; 4 - наружные окружающие пластинки
Кость формируется из мезодермы в начале 4 недели развития зародыша человека клетки склеротома начинают мигрировать, удаляясь от дерматома и миотома, и формируют скелетогенную мезенхиму, которая служит источником развития костных тканей. При достаточном кровоснабжении эти клетки дифференцируются в элементы остеогенной линии, в другом случае – в фибро или хондрогеннную, формируя хрящевые модели костей. Остеогенный островок, начало секреции органического костного матрикса. 1 – мезенхи-моциты; 2 - остеобласты; 3 - остеоид; 4 - кровеносный сосуд
Формируются трабекулы костной ткани, увеличива-ющиеся в длину, толщину, покрытые с поверхности остеобластами, а внутри их - мезенхимные клетки и кровеносные сосуды 1 - костные трабекулы; 2 - остеобласты; 3 - остеоцит; 4 - остеокласт; 5 - кровеносные сосуды
костная ткань является системой взаимодействующих клеточных дифферонов (гистогенетических рядов) и межклеточного вещества. Клеточным диффероном костной ткани является остеобластический дифферон, он определяет основные морфо-функциональные и регенераторные свойства ткани.
Это - костный матрикс состоящий из органической (25%), неорганической (50%) частей и воды (25%). Органическая часть на 95% состоит из коллагена I типа, на 5% из неколлагеновых белков и протеогликанов. Органические вещества синтезируются остеобластами и доставляются тканевой жидкостью. Неорганическая часть содержит кальций (35%) и фосфор (50%), образующие кристаллы гидроксиапатита
Репаративная регенерация - это восстановление ткани после того или иного повреждения. Репаративная регенерация есть в той или иной мере усиленная физиологическая (Клишов, 1984). Репаративная регенерация каждого вида тканей имеет свои особенности, но всегда включает процессы распада поврежденных клеток и межклеточного вещества, пролиферацию сохранивших жизнеспособность клеток, их дифференцировку, установление межклеточных связей - интеграцию, адаптационную перестройку регенерата. Мы же рассматриваем механизмы регенерации костной ткани.
Репаративная регенерация может быть полной и неполной. Полная регенерация (реституция) характеризуется возмещением дефекта тканью, полностью идентичной погибшей. Неполная репаративная регенерация (субституция) - дефект замещается плотной волокнистой соединительной тканью - рубцом.
Источником для формирования регенерата в случае повреждения костной ткани являются малодифференцированные клетки-предшественники. К ним относятся стромальные стволовые клетки (ССК), локализованные в строме костного мозга и экстраскелетных кроветворных органов, остеогенные клетки, находящиеся в составе внутреннего слоя периоста, каналах остеонов, входящие в состав эндоста, периваскулярные клетки.
В костной ткани постоянно происходят два процесса - резорбция и новообразование. Эти процессы зависят от нескольких факторов, в том числе возраста. Перестройка костной ткани осуществляется под действующей на кость нагрузками. Процесс ремоделирования костной ткани происходит в несколько фаз, в каждую из которых ведущую роль выполняют те или иные клетки. Участок подлежащий резорбции, "помечается" остеоцитами при помощи цитокинов и активизирует начало резорбции. Ремоделирование трабекул губчатого вещества костной ткани. ВКК - выстилающие кость клетки; ПОК - преостеокласты; ОКЛ - остеокласты; МФ - макрофаги; ОБЛ - остеобласты
генетический, системный уровень регуляции деятельности клеток костной ткани и локальный (местный). Остеобласты имеют рецепторы к следующим гормонам и факторам: ПТГ, 1,25-дигидрохолекальциферолу D3, эстрогенам, андрогенам, прогестерону, тиреоидным гормонам, инсулину, ретиноидам, простагландинам Е и Е2, фактору роста фибробластов, трансформирующим факторам роста-, инсулиноподобном факторам роста-I -II, костным морфогенетическим белкам, эпидермальному фактору роста, тромбоцитарному фактору роста, интерлейкинам-1, -3, -4, -6, -8, -11, фактору некроза опухолей-, а также фактору ингибирующему лейкемию, атрионатрийуретическому пептиду и эндотелину.
В костном регенерате по локализации выделяют периостальную часть, являющуюся результатом деятельности клеток надкостницы, эндостальную часть, стабилизирующую перелом со стороны костномозговой полости и интермедиарную часть, формирующуюся непосредственно в зоне между отломками.
Консолидация перелома может происходить двумя путями. Первичное сращение возможно при плотном сопоставлении отломков, чтобы расстояние между ними было порядка 0,1 мм. При незначительно нарушенном кровоснабжении остеогенные клетки пролиферируют и дифференцируются в остеобласты, которые образуют пластинчатую костную ткань. Именно к этому стремятся травматологи-ортопеды, выполняя репозицию и надежную фиксацию перелома. При любом переломе участки кости, прилегающие к линии перелома, гибнут из-за гипоксии от нарушенного кровоснабжения. Чем меньше зона такого посттравматического некроза, тем лучше прогноз для первичного сращения перелома.
В случае наличия диастаза между отломками, многооскольчатых переломов консолидация происходит путем вторичного сращения с образованием массивного костного регенерата (костной мозоли). При этом остеорепарация проходит ряд последовательных морфологических фаз сращения перелома (Хэм, Кормак, 1983).
В момент перелома наблюдаются прямые и непрямые повреждения тканей. Разрываются кровеносные сосуды, пересекающие линию перелома. Чем больше смещение отломков, тем больше поврежденных сосудов, следовательно, больше крови изливается в межотломковую зону, формируя гематому. Система свертывания крови активируется параллельно с появлением первых признаков воспаления и активации первичного иммунного ответа на разно-тканевой детрит (моноцит-макрофаг-остеокласт). На некотором расстоянии по обе стороны от линии перелома нарушенное кровообращение приводит к гибели остеоцитов в составе остеонов, о чем свидетельствуют пустые остеоцитарные лакуны, которые на границе с живой костью можно обнаружить уже через 2 суток.
Образование недифференцированной мезенхимальной ткани. Уже к концу вторых суток ССК в составе стромы костного мозга, остеогенные клетки периоста, остеонов и эндоста начинают пролиферировать. В результате активного размножения камбиальных клеток надкостницы значительно утолщается её внутренний слой, постепенно формируется периостальная часть костного регенерата. Регенерационный периостальный остеогистогенез. 10 суток. 1 - остеобласты; 2 - поверхность отломка; 3 - ретикулофиброзная костная ткань регенерата; 4 - кровеносные сосуды.
К седьмым суткам вокруг перелома образуется отчетливая манжетка вокруг костных отломков. Смысл её формирования заключается в том, чтобы стабилизировать перелом. Хорошо известно, что при неудовлетворительной иммобилизации формируются гипертрофические регенераты.
Параллельно пролиферации клеток периоста происходит врастание кровеносных капилляров в регенерат, однако этот процесс значительно отстает от стремительного увеличения клеточной массы. В условиях недостаточной оксигенации клетки цент-ральных участков регенерата дифференцируются в относительно брадитрофные ткани – гиалиновую или волокнистую хрящевую. Волокнистая хрящевая ткань регенерата. 30 суток .
Остеогенные клетки, расположенные ближе к кровеносной сети периоста в условиях оптимального кислородного обеспечения дифференцируются в остеобласты. Последние формируют ветвящиеся балки ретикулофиброзной костной ткани Интенсивная васкуляризация интермедиарной части костного регенерата. 30 суток. 1 - костные трабекулы; 2 - кровеносные сосуды.
По мере роста сосудов улучшается кровоснабжение глубоких частей регенерата. Перекладины костной ткани утолщаются, при этом близкие участки хряща обызвествляют-ся и гибнут. Их место занимает вновь образованная костная ткань. Происходит «регенера-ционный энхондральный остеогистогенез» с замещением хрящевой ткани, костной. Вся периостальная часть костного регенерата состоит из ретикулофиброзной костной ткани. Сложный тканевый регенерат. 60 суток. 1 - ретикулофиброзная костная ткань; 2 - соединительная ткань; 3 - гиалиновая хрящевая ткань.
Для окончания костного сращения необходимо чтобы в поврежденном участке кости была восстановлена органоспецифическая структура. Процесс ремоделирования костного регенерата может продолжаться до года и более. В ходе этого процесса уменьшается выраженность периостального регенерата, губчатая кость замещается на компактную, восстанавливаются сообщения остеонов проксимального и дистального отломков, эндостальная часть регенерата резорбируется и восстанавливается проходимость костномозгового канала
Первая стадия – первичное спаяние/склеивание отломков наступает в течение первых 3-10дней. Отломки подвижны и легко смещаются. Соответствует концу первой и началу второй морфологических фаз сращения перелома. Вторая стадия – появление мягкой мозоли, продолжается 10-50дней и более после травмы. Третья стадия – костное сращение отломков наступает через 30-90дней после травмы. Отсутствуют симптомы упругой деформации. К концу этой стадии рентгенологически устанавливается сращение отломков, что служит
показателем прекращения иммобилизации. Четвертая стадия – функциональная перестройка кости может продолжаться до года и более. Клинически и рентгенологически имеются признаки крепкого сращения отломков зрелой костью.
Спасибо за ВНИМАНИЕ!
