Тема: Перебудова кісток. Факторі, що впливають на структуру кісток. Регенерація кісткової тканини

Актуальність теми. Проблема відновлення кістки після нанесених пошкоджень є одній з якнайдавніших в медицині, і, не дивлячись на її багатовікову історію, залишається далеко не вирішеною до теперішнього часу. Порушення зрощення переломів кісток складають 25% загальній інвалідності від травм і багато в чому визначають її структуру. Вікові особливості метаболізму кістки лежать в основі такого захворювання як остеопороз. Тому вивчення питань репаративної і фізіологічній регенерації кістки дуже актуальні.

Мета навчання. З'ясувати механізми перебудови кістки в процесі життєдіяльності і після травми; зрозуміти як аліментарні і гормональні чинники впливають на ці процеси.

Структура змісту теми. Існують дві форми регенерації кістки — репаративна та фізіологічна. Репаратівна регенерація — відновлення ділянок кістки після травми (зокрема унаслідок хірургічного втручання). Ініціатором репаративної регенерації виступає само пошкодження. Фізіологічна регенерація необхідна для вікової перебудови архітектоніки кісткової тканини, контролю і оновлення кристалів гідроксилапатита кісткового матриксу. Ініціаторами її є: зміна функції або величини навантаження на кістку; зміна гормонального фону і змісту кальцію в крові.

Ви вже повинні знати, що перебудова кістки (фізіологічна регенерація) здійснюється шляхом резорбції і відкладення кісткової тканини на поверхнях. При зростанні довгих трубчастих кісток перебудова припиняється при досягненні кісткою остаточного розміру і форми, властивих організму дорослого. Тканина кістки дорослого не є тканиною, з якої складалася ця кістка у молодому віці, тому що в процесі зростання вся тканина молодої кістки піддається резорбції. Цей тип перебудови іноді називається структурною перебудовою. Цей же тип перебудови може бути потрібним у зв'язку з посиленням або зміною функції тієї або іншої конкретної кістки.

Окрім структурної перебудови існує інша, так звана внутрішня перебудова. Вона необхідна тому, що гаверсовы системи компактної кістки або трабекули губчастою не зберігаються протягом всього життя. Деякі гаверсовы системи або їх частини завжди резорбуются, тоді як в тунелях, що виникли також завдяки резорбції, утворюються нові. Внутрішня перебудова відбувається тому, що кістка не зберігається впродовж всього життя. Вона, як і багато інших тканин, повинна постійно оновлюватися, але далеко не так швидко, як інші тканини.

Уточните причини, по яких кісткова тканина не зберігається так довго, як це можна було б чекати, виходячи з її зовнішнього вигляду, а саме - неефективність канальцевого механізму живлення клітин щільної кістки. Частини гаверсовых систем, які знаходяться найдалі від гаверсовых каналів, повинні страждати від нестачі живлення, і, отже, остеоциты в цих більш видалених частинах системи повинні гинути. З'ясуєте, чи можуть продовжувати своє існування протягом тривалого часу частини гаверсовых систем, в яких остеоциты загинули? Що буде, якщо відмерла кістка вступить в контакт з вмістом гаверсова каналу, тобто з капілярами і клітками крові? Що таке порожнина резорбції? І що є межею між краєм порожнини резорбції і новою кісткою системи? Важливо знати, що існують прості методи із застосуванням мічених атомів, які дозволяють наочно продемонструвати, коли формується або кальцинується нова кістка. Вони можуть бути використані для того, щоб визначити, скільки речовини нової кістки утворюється за час циркуляції ізотопів в кровотоку. Ізотопи кальцію або фосфору можна використовувати, щоб ввести мітку в мінеральну речовину кістки, а мічену амінокислоту, наприклад пролін, - щоб помітити новоутворений органічний матрикс. З експериментів на собаках, виконаних із застосуванням найсучасніших методів, витікає, що річна швидкість заміщення поверхневого шару довгої кістки складає 5-10%.

З'ясуєте, яким чином деякі аліментарні і метаболічні чинники можуть впливати на зростання кісток і їх структуру в дорослому організмі. Зокрема, роль гормональної системи в регуляції біохімічного обміну кісткової тканини: роль соматотропного гормону гіпофіза, статевих гормонів, кортикостероїдів, паратгормона, кальцитоніну.

Розберіть механізм впливу функціональних навантажень на кісткову тканину. Збільшення функціонального навантаження підсилює біоелектричні потенціали кістки, активізує перио — і ендостальне утворення кістки. Якщо підвищене навантаження чергується з достатнім відпочинком, вона встигає перебудуватися і пристосуватися до нових умов. При перевищенні допустимого рівня фізичною навантаження (більше 3000 циклів мікронапруг структурних одиниць в день) кісткова тканина випробовує перевантажувальну напругу. У відповідь реакцією є резорбція кістки в результаті порушення кровообігу і мікроциркуляції в зоні надмірного фізичного навантаження. Починається дезорганізація і розсмоктування структурних одиниць кістки, мікропереломи трабекули і остеонов з утворенням порожнин, заповнених волокнистою сполучною тканиною. Проте остеоїд зберігає здібність до зворотного розвитку і відновлення при нормалізації мікроциркуляції і адекватній структурній перебудові. Зниження функціонального навантаження веде до зниження біоелектричних потенціалів і інтенсивності кровообігу кістки. Це інгібірує остеогенез і активізує резорбтивную реакцію кістки, приводить до зменшення мікроциркуляторного русла з редукцією капілярної мережі і підвищенням судинної проникності. Перші ознаки атрофії кісткової тканини і явище остеопорозу визначають вже через 2—3 тижні після погіршення кровопостачання. При тривалому порушенні кровотоку явища атрофії і остеопорозу стають необоротними. Наступає регресивна трансформація кістки, зрив життєдіяльності кісткової тканини, зменшення міцності. При цьому мінімальні фізичні навантаження можуть привести до деформацій, патологічних переломів кісткових структур і самої кістки. Будова кісткового скелета йде до 25 років його віку, до 40 років зберігається «динамічна рівновага» процесу, завдяки процесу опозиційного зростання. Після 40 років спад компактного шару складає 0,4% в рік, а губчастий шар зменшується на 1% в рік у чоловіків і на 2-3% в рік у жінок. До 70 років втрата кісткової маси складає близько 30% компактного і 40% губчастого шару.

Уточните, яким чином впливає на процес перебудови і регенерації кости метаболічні чинники, в т.ч. кальцій і вітаміни (D, С, А).

Обов’язкова література:

1.Луцик О.Д., Іванова А.Й., Кабак а.С. Гістологія людини.-Львів: Мир, 1992.- С. 175-185.

2.Гістологія \ Під ред. Афанасьева ю.І., Юріной Н.А.- М.: Медицина, 1999.- С. 379-400.

3.Томас В.Сандлер. Медічна ембріологія.-Львів: Наутілус, 2001.-С. 216-245.

Додаткова література:

1.Хэм А., Кормак Д. Гистология – М.: Мир 1983.-Т.4. – С.6-39.

2.Гістологія, цитологія і ембріологія. Атлас \ Під ред. Волкової о.В., Елецкого ю.К. – М.: Медицина, 1996. – С.209-217.

Теоретічні питання, на підставі яких можливе виконання цільових видів діяльності:

1. Чому при збільшенні навантаження вага скелета з віком збільшується трохи?