Файл: Гистология кости, периоста (надкостницы), костного мозга а) Костная ткань. Костная ткань.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 22
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Гистология кости, периоста (надкостницы), костного мозга
а) Костная ткань.
Костная ткань — специализированная соединительная ткань, состоящая из органических и неорганических элементов, которые минерализуются. Она включает узкоспециализированные клетки, регулирующие ее стабильность.
1. Матрикс. Органический матрикс кости составляет приблизительно 30-35% общей массы костной ткани и формируется на 90% из коллагена I типа и на 10% из неколлагеновых белков, протеогликанов, гликопротеинов, углеводов и липидов. Органический матрикс синтезируется остеобластами. Еще не минерализованный костный матрикс называют остеоидом. Внутри коллагеновых волокон минеральная нуклеация начинается с ионов кальция и фосфата, которые откладываются и в конечном счете образуют кристаллы гидроксиапатита. Неколлагеновые белки вдоль поверхности коллагеновых волокон помогают в распространении минералов и полной минерализации матрикса.
Неорганические компоненты. Гидратированный кальций и фосфат в виде кристаллов гидроксиапатита [3Са3(РО4)2(ОН)2] служат основным неорганическим компонентом костного матрикса. Минерализация четко показана при сканирующей электронной микроскопии как яркий сигнал. В зрелой кости происходит минерализация различной степени. Конкретные элементы внутри минеральной части можно дополнительно выявить с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии.
Органические компоненты. Кость изначально заложена как органический матрикс, богатый коллагеном и неколлагеновыми молекулами . Химический анализ костной ткани с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния четко выделяет органическую часть в матриксе. Переход от органического матрикса к минерализованному четко отображен при трансмиссионной электронной микроскопии на рис. 3, а: как остеоцит начинает внедряться в минерализованный зрелый матрикс. По мере того как матрикс созревает, образование и распространение минералов опосредуется органическими компонентами ВМ. Рис. 3, а демонстрирует агрегацию минеральных кристаллов, образующих кольцевые структуры. По мере того как минералы распространяются вдоль коллагеновых фибрилл, линия минерализации четко разграничивает переход между областями остеоидной и зрелой кости.
2. Минерализация. Инициирование минеральной нуклеации в остеоиде обычно происходит в течение нескольких дней после откладывания ионов кальция и фосфора, но созревание завершается с распространением кристаллов гидроксиапатита в течение нескольких месяцев, как только синтезируется новый матрикс. Дополнительно с целью обеспечения прочности и ригидности кости для защиты высокочувствительных органов минерализация остеоида обеспечивает сохранность минералов, которые вносят вклад в системный гомеостаз.
3. Клетки. В пределах кости можно идентифицировать различные клеточные компоненты. Популяции различных клеток включают остеогенные клетки-предшественники, остеобласты, остеокласты, остеоциты и кроветворные элементы костного мозга. В этой главе основное внимание будет уделено трем основным функциональным клеткам, которые в конечном счете отвечают за нормальный скелетный гомеостаз.
Остеобласты. Остеобласты — первичные клетки, ответственные за образование костной ткани; они синтезируют компоненты органического ВМ и контролируют минерализацию матрикса. Остеобласты расположены на поверхности кости, участвуют в активном формировании матрикса и в дальнейшем могут дифференцироваться в два различных типа клеток: мезенхимальные клетки кости (выстилающие/остеогенные/адвентициальные) и остеоциты.
Мезенхимальные клетки кости вытянутой формы, покрывают поверхность костной ткани и не проявляют синтетической активности. Остеобласты — полностью дифференцированные клетки, у них отсутствует способность к миграции и пролиферации. Таким образом, для формирования костной ткани на данном участке недифференцированные мезенхимальные клетки-предшественники, движимые экспрессией гена, известного под названием «индийский еж» (//г/г), а позднее — фактор транскрипции RUNX2, и остеопрогениторные клетки мигрируют к месту и пролиферируют, чтобы стать остеобластами (см. рис. 4, в).
Определенные остеопрогениторные клетки присутствуют в костном мозге, эндосте и надкостнице, которая покрывает поверхность кости. Такие клетки обладают внутренней способностью к размножению и дифференциации в остеобласты. Дифференциация и развитие остеобластов из остеопрогениторных клеток зависят от высвобождения остеоиндуктивных или остеопромоторных факторов роста, таких как костные морфогенетические белки (BMP — от англ. Bone Morphogenetic Proteins), а также другие факторы роста, например инсулиноподобный фактор роста, тромбоцитарный фактор роста (PDGF — от англ. Platelet Derived Growth Factor), фактор роста фибробластов.
Остеоциты. Остеоциты — клетки звездчатой формы, которые встроены в минерализованный костный матрикс — в пространства, известные как лакуны. Они содержат сеть цитоплазматических отростков, называемых дендритами. Эти цитоплазматические выросты проходят через цилиндрические участки, обычно называемые канальцами (Bonewald, 2007). Они распространяются в различные области и контактируют с кровеносными сосудами и другими остеоцитами. Таким образом, сеть остеоцитов — меж- и внутриклеточный канал связи, чувствительный на мембранном уровне к напряжению сдвига, вызванного потоком жидкой среды внутри пространства канальцев, что служит следствием механических стимулов и деформации костей. Остеоциты переводят механические сигналы на уровень биохимических медиаторов, которые будут участвовать в согласовании анаболических и катаболических процессов внутри кости. Такое расположение позволяет остеоцитам (1) участвовать в регуляции гомеостаза кальция в крови и (2) чувствовать механическую нагрузку, передавая эту информацию другим клеткам внутри кости для дальнейшего согласования функционирования остеобластов и остеокластов (Burger et al., 1995, Marotti, 2000). Различные заболевания и нарушения костей влияют на состояние лакунарно-канальцевой системы остеоцитов, вызывая значительные изменения в этой важной клеточной сети .
Остеокласты. Активность формирования костной ткани сопряжена с резорбцией кости, которая инициируется и поддерживается остеокластами. Эти клетки обладают способностью развивать и поддерживать костный матрикс, а затем секретировать кислоты и литические ферменты, которые разрушают минеральные и органические компоненты кости и кальцифицированный хрящ. Результаты деградации матрикса отражаются на формировании специализированных внеклеточных ниш, известных как лакуны Хаушипа (Rodan, 1992; Vaananen, Laitala-Leinonen, 2008). Остеокласты — специализированные многоядерные клетки, которые берут начало от моноцитарно-макрофагальных ростков кроветворения. Процесс дифференцировки приводится в движение сначала с помощью экспрессии фактора транскрипции PU-1. Макрофагальный колониестимулирующий фактор захватывает остеокласты в процессе дифференциации и способствует их пролиферации и экспрессии RANKL. На данном этапе RANKL, экспрессируемый клетками стромы, взаимодействует с преостеокластами и далее способствует их дифференцировке вдоль линии остеокластов
. P.S. RANKL — лиганд рецептора-активатора ядерного транскрипционного фактора каппа В (Receptor Activator of NF-кВ Ligand). Система RANK состоит из самого рецептора, его лиганда RANKL и остеопротегерина (OPG). RANKL — член суперсемейства лигандов фактора некроза опухолей (TNF), a RANK — рецептор, родственный рецептору TNF.
б) Периост (надкостница). Надкостница представляет собой волокнистую оболочку, которая выстилает наружную поверхность длинной кости (диафиз), но не суставную поверхность. Эндост граничит с внутренней поверхностью всех костей. Надкостница состоит из плотной соединительной ткани. Первая делится на плотный, фиброзный, сосудистый слои (волокнистый слой) и внутренний слой — более свободно расположенные соединительные ткани («остеогенный слой») (см. рис. 1). Волокнистый слой формируется в основном из фибробластов, в то время как внутренний содержит остеопрогениторные клетки. Остеобласты, полученные из остеогенного слоя, несут ответственность за увеличение ширины длинных костей и общий размер других типов костей. При переломе клетки-предшественники из надкостницы дифференцируются в остеобласты и хондробласты, которые играют важную роль в процессе заживления раны. В отличие от костной ткани, надкостница имеет ноцицептивные нервные окончания, что делает ее очень чувствительной к воздействию. Она также несет в себе лимфатические и кровеносные сосуды, обеспечивая питание кости. Надкостница прикрепляет сухожилия и связки к кости прочными коллагеновыми волокнами в остеогенном слое, называемыми шарпеевыми волокнами, которые простираются на внешнюю окружность и интерстициальную пластинку. Она также обеспечивает прикрепление мышц и сухожилий.
в) Костный мозг. Костный мозг состоит из островков кроветворной ткани, стромальных клеток и клеток жировой ткани, окруженных сосудистыми синусами, вкрапленными в сетчатую губчатую кость. Костный мозг — основной орган гемопоэтической, первичной лимфоидной ткани (ответственной за образование эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, лимфоцитов и тромбоцитов). Это важный источник стволовых клеток.
1. Типы. Есть два типа костного мозга: красный костный мозг, который состоит в основном из кроветворной ткани, и желтый костный мозг, преимущественно состоящий из адипоцитов. Эритроциты, лейкоциты, тромбоциты возникают в красном костном мозге. Оба типа костного мозга содержат многочисленные кровеносные сосуды и капилляры. При рождении ребенка весь костный мозг красный. С возрастом он постепенно превращается в желтый, лишь около половины костного мозга у взрослого человека имеет красный цвет. При массивной потере крови организм может снова преобразовать желтый костный мозг в красный, чтобы увеличить образование клеток крови.
2. Клетки. Строма костного мозга непосредственно не участвует в основной функции кроветворения. Однако она играет косвенную роль, обеспечивая идеальную кроветворную микросреду. К примеру, она создает колониестимулирующие факторы, которые оказывают существенное влияние на кроветворение. Клетки, составляющие строму костного мозга, включают следующие: • фибробласты; • макрофаги; • адипоциты; • остеобласты; • остеокласты; • эндотелиальные клетки.
Стволовые клетки. Строма костного мозга содержит мезенхимальные стволовые клетки (MSC — от англ. Mesenchymal Stem Cells), называемые также стромальными клетками костного мозга. Это мультипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в различные типы клеток. Показано, что MSC способны дифференцироваться in vitro или in vivo в остеобласты, хондроциты, миоциты, адипоциты и р-клетки панкреатических островков поджелудочной железы. MSC также могут трансформироваться в нейрональные клетки. Кроме того, костный мозг содержит гемопоэтические стволовые клетки, которые дают начало трем классам клеток крови, находящихся в циркулирующем состоянии: лейкоцитам, эритроцитам и тромбоцитам.