Перестройка кости и факторы, влияющие на структуру костей

В костной ткани в течение всей жизни человека происходят взаимосвязанные процессы разрушения и созидания. Перестройка остеонов всегда связана с разрушением первичных остеонов и одно­временным образованием новых остеонов как на месте разрушен­ных, так и со стороны периоста. Разрушение первичных остеонов начинается только после образования остеокластов. Под влиянием остеокластов, активированных различными факторами, костные пластинки остеона разрушаются и на его месте образуется полость. Этот процесс называется резорбцией (от лат. resorptia - рассасывание) костной ткани. В образовавшейся полости вокруг оставшегося сосуда появляются остеобласты и начинается построение новых пластинок, концентрически наслаивающихся друг на друга. Так возникают вторичные генерации остеонов, которые отличаются от первичных остеонов хорошо выраженными границами костных пластинок. Примыкая друг к другу, остеоны образуют компактное вещество кости.

Между остеонами располагаются так называемые вставочные пластинки. Они представляют собой остатки разрушенных остео­нов ранних генераций. Процесс перестройки остеонов не приоста­навливается и после окончания роста кости. Одной из причин, вызывающих последующую перестройку кости, является измене­ние физической нагрузки на кость в течение жизни.

Старение скелета происходит не сразу, а в определенной последовательности, одновременно в симметричных участках. Оно проявляется в возникновении костных разрастаний на суставных концах, в изнашивании хрящевых и других тканей костно-суставного аппарата, в уменьшении толщины костей и развитии остеопороза. Раньше всего стареют суставы позвоночника (сначала в шейном отделе, затем в грудном, позже- в поясничном). Непрерывная перестройка костной ткани- характерный признак ее жизнедеятельности. Кость растет, достигает зрелого возраста, находясь в течение ряда лет в состоянии динамического равновесия, а затем стареет.

Среди факторов, влияющих на перестройку костной ткани, су­щественную роль играет при различных деформациях ее так назы­ваемый пьезоэлектрический эффект. Оказалось, что в костной пластинке (живой или выпиленной из кости) при изгибах появля­ется определенная разность потенциалов между вогнутой и вы­пуклой стороной. Первая заряжается отрицательно, а вторая - положительно. В живой кости на отрицательно заряженной по­верхности всегда отмечается процесс аппозиционного новообразо­вания костной ткани, а на положительно заряженной, напротив, часто наблюдается ее резорбция с помощью остеокластов. Уста­новлено также влияние искусственно созданной разницы электро­потенциалов на регенерацию костной ткани и трофику, что нахо­дит применение в хирургической клинике при лечении переломов.

Отсутствие физической нагрузки на костную ткань (продолжи­тельная иммобилизация, пребывание в состоянии невесомости и др.) приводит к повышению функций остеокластов и выведению солей. Изменения костей происходят под влиянием физиче­ских нагрузок. При высоких механических нагрузках кости приобретают, как правило, большую массивность, а в ме­стах сухожильного прикрепления мышц образуются хоро­шо выраженные утолщения - костные выступы, бугры, гребни. Статические и динамические нагрузки вызывают внутреннюю перестройку компактного костного вещества (увеличение количества и размеров остеонов), кости ста­новятся прочнее. Правильно дозированная физическая на­грузка замедляет процессы старения костей.

На структуру костной ткани и костей оказывают влияние вита­мины (С, D, А), гормоны щитовидной, околощитовидной и других эндокринных желез. В частности, при недостаточном количестве витамина С в организме (например, при цинге) подавляется обра­зование коллагеновых волокон, ослабляется деятельность остео­бластов, уменьшается их фосфатазная активность, что практиче­ски приводит к остановке роста кости вследствие невозможности образования костных пластинок вокруг пролиферирующих остео­бластов. В этих условиях в отдельных участках костей значитель­но уменьшается количество солей кальция, что приводит к умень­шению прочности кости.

Рост кости зависит от нормального течения процессов обызвес­твления, который связан с достаточностью уровня каль­ция и фосфора в крови и тканевой жидкости, с наличием необходимого организму количества витамина D. Таким образом, нормальный рост кости зависит от нормального и сбалансированного течения процессов обызвествления и синтеза белка. Обычно эти два процесса протекают в теле человека синхронно и гармонично.

При дефиците витамина D (рахит) не происходит полная кальцификация органической матрицы кости, что приводит к размягчению костей (остеомаляция). В условиях гипервитаминоза А усиливается функция остеокластов и связанная с этим деструкция костей.

Нарушение нормального питания и обмена веществ вызывает изменения в губчатом и компактном веществе костной системы взрослого человека. На протяжении всей жизни в костях происходят процессы обновления остеонов (гаверсовых систем).

Существенное значение для развития и роста костей имеют и эндокринные факторы. Гормон околощитовидной железы паратирин оказывает сильное влияние на рост и состояние костной ткани. При избытке этого гормона наблюдается резорбция кости и обра­зование фиброзной ткани, содержащей большое количество остео­кластов, что приводит к патологическому состоянию, известному под названием фиброзного остита. Тирокальцитонин щитовидной железы действует диаметрально противоположно паратирину. При гипофункции щитовидной железы и снижении концентрации йоди­рованных гормонов (тироксин и др.) замедляется рост длинных трубчатых костей в результате подавления активности остеоблас­тов и торможения процесса оссификации. Регенерация кости в этих случаях протекает слабо и неполноценно. Определенную роль играет и соматотропный гормон гипофиза, под влиянием которого осуществляется синтез белков в костных клетках. В случае тестикулярной недоразвитости или препубертатной кастрации задержи­вается окостенение метаэпифизарной пластинки, вследствие чего руки и ноги у такого индивидуума становятся непропорционально длинными. При раннем половом созревании отмечается остановка роста из-за преждевременного диафизо-эпифизарного сращения костей. При недостатке эстрогенов после наступления климактери­ческого периода у женщин иногда развивается остеопороз, кото­рый излечивается женскими половыми гормонами.