Ортопедія - Олекса А.П. 2006

Обстеження ортопедичного хворого
Постнатальний розвиток кісток

Кістки скелета продовжують розвиватися і рости одночасно з розвитком м'язів дитини. На активність росту кісток мають вплив численні фактори: судинний, гормональний, генетичний тощо. У міру росту до кістки ставляться щораз новіші статико-динамічні вимоги — механічні і біологічні.

За даними Коржа О.О., Дєдух Н.В., Шевченка С.Д. із співавт. (1995), до складу кістки входять різні за походженням і фізіологічним призначенням Тканини: дійсно кісткова тканина, ретикулярна тканина і судини, червоний і жовтий Кістковий мозок, суглобовий Хрящ, а також органічні та мінеральні компоненти.

Органічні компоненти становлять 30- 35 %, з яких 2 % складають клітини (остеобласти, остеоцити, остеокласта) і 98 % — матрикс. До складу матриксу входять: 95 % колагену (90 % — типу І і 5 % — типу IV і V), неколагенові білки, остеокальцин (білок кістки GLA), остеопектин, протеоглікани, сіалопротеїни, кістковий морфогенетичний білок, протеоліпіди і фосфоліпіди із сироватки (HS-глікопротеїни і білки сироватки).

Мінеральні компоненти кістки становлять 65-70 %, до складу яких входять гідроксиапатит (95 %), апатити з високим вмістом карбонатів і незначна кількість магнію, натрію, фторидів, хлоридів і мікроелементів.

Остеобласти — клітини, які синтезують та секретують органічний кістковий матрикс і беруть участь у процесі його кальцинації. Попередники остеобластів невідомі, хоч вважають, що вони походять від "преостеобластів" ендоста, періосту, а також строми кісткового мозку. Остеобласти — великі клітини (розміром до 30 мкм) полігональної форми, зі структурованою цитоплазмою і ядром, в апараті Гольджі яких превалюють секреторні міхурці (мал. 39).

Мал. 39. Остеобласт електронномікроскопічно (декальцинована кістка, х7200): Nc - Ядро, CfB - колагенове волокно, В - кісткова тканина.

Мал. 40. Остеоцит електронномікроскопічно (х6600 декальцинована кістка): CfB — колагенові волокна, Nc - ядро, ER - ендоплазматичний ретикулум, Р - відросток остеоцита, СВ - кісткова тканина.

Остеоцити — зрілі клітини кісткової тканини (мал. 40). їх продукують остеобласти. Функція остеоцитів полягає в забезпеченні цілісності матриксу шляхом біосинтезу органічних компонентів. Однак ця функція значно слабша, ніж в остеобластів. Крім цього, ці клітини продукують Ферменти і, можливо, матриксні міхурці, чим стабілізують мінеральний склад матриксу. Остеоцити підтримують кісткову структуру, а при їх відсутності в певних ділянках кістки остеокласта реагують на ці ділянки як на чужорідну тканину і резорбують її.

Остеокласта — це клітини, які резорбують кісткову тканину (мал. 41). Вони продукуються макрофагально-моноцитарною лінією кісткового мозку. У цитоплазмі остеокласта виділяють чотири ділянки, які переходять одна в одну і розрізняються функціонально. Гофрована поверхня клітини формується у місці її контакту з кістковою тканиною, і її основною функцією є резорбція кістки. Світла зона сприяє утримуванню остеокласта на поверхні кістки і забезпечує прикріплення його гофрованої поверхні до кістки.

Мал. 41. Остеокласт електронномікроскопічно (х5400 декальцинована кістка за Marie P.G., 1982): Nc - ядро, G - Апарат гольджі, v — вакуолі, cz — Мітохондрії, В - кістковий матрикс.

Базальна частина остеокласта багата мембранними органелами: мітохондріями, апаратом Гольджі з вмістом значної кількості секреторних міхурців. Один тип міхурців переміщується у позаклітинне середовище і розщеплює кістковий матрикс, а другий тип залишається в клітині у вигляді лізосом.

Доведено, що остеокласта резорбують мінералізований кістковий матрикс. Розщеплення органічного матриксу відбувається за участю інших клітин, можливо, мононуклеарних макрофагів.

Під час формування кістки остеобласти в кістковому матриксі продукують остеоцити, які мають прямий зв'язок із зовнішнім шаром кісткової тканини і відіграють важливу роль у проходженні кальцію через мікроканальці.

Кальцій — це мінерал, який бере участь у багатьох важливих фізіологічних функціях організму. Приблизно 20 % кальцію, що надходить в Організм, абсорбується. У нормі для абсорбції кальцію повинні бути належні умови — відповідна pH шлункового вмісту, адекватний рівень вітаміну D. Вітамін D відіграє основну роль у метаболізмі кальцію. Він формується в шкірі з 7-дегідрохолестеролу під впливом ультрафіолетових променів і збільшує абсорбцію кальцію.

Мал. 42. Схематична будова кортикального шару кістки: А - остеокласти, В - утворення нового остеона, С - кальциновані кісткові пластинки, D - інтерстиціальні пластинки (Bullough P.G., 1980).

Такі стани організму, як ахлоргідрія і "синдром сліпої петлі", печінкові вади, а також ліки (ізоніазид, гепарин, тетрациклін, кортикостероїди, фурацилін) порушують абсорбцію кальцію. У разі зниженого надходження кальцію в організм його константа у сироватці крові підтримується кальцієм із кісток. Хоч у них наявний менш структурований аморфний кальцій-фосфат, більшість кальцію в скелеті знаходиться в кристалах гідроксиапатиту (на взірець 3Са₃(РО₄)Са(ОН)₂), який є основним мінеральним складником кістки.

Як було вже сказано, матриксний компонент продукується остеобластами — клітинами, що формують кістку. Остеоцити, що утворюються з остеобластів, є зрілими клітинами кісткової тканини, які забезпечують цілісність кісткового матриксу.

Остеокласти — це клітини, які є відповідальними за деградацію кістки шляхом усунення її мінералів. Внаслідок їхньої дії розчиняються колагенові фібрили і розпушуються кристали гідроксиапатиту.

Зріла кістка складається з компактної і губчастої речовини. Зовнішній кортикальний шар довгих трубчастих кісток представляє собою щільну компактну речовину, яка особливо розвинута в діафізах. У метаепіфізах цих кісток, а також у плоских і губчастих кістках кортикальний шар тонкий (Ребра, лопатки, хребці). Під ним знаходиться губчаста речовина кістки, яка побудована з кісткових балок, розташованих за силовими лініями навантаження, і має пористу губчасту структуру. Усі кістки покриті окістям із шаром камбіальних клітин, багатим кровопостачанням та іннервацією, та ендостом із боку кісткової порожнини трубчастих кісток, яка заповнена кістковим мозком.

Основною архетонічною і функціональною системою кістки є остеон, який у вигляді валка (мал. 42) утворює концентрично розташовані кісткові пластинки. Між пластинками є проміжки, які заповнені остеобластами і остеоцитами, кровоносними судинами та нервами. Усередині остеона знаходиться канал Гаверса із судиною і центральним нервом, від яких по каналах Фолькмана відходять розгалуження, що утворюють багату внутрішньокісткову сітку.

Судини розвиваються під час формування первинного центру осифікації і забезпечують кровопостачання діафіза і метафіза довгих трубчастих кісток. Кірковий шар діафізів в основному кровопостачається від двох-трьох артеріальних гілок, які входять у кістку як aa.nutriciae, і їхніх продовжень як з ендостального боку, так і з боку періосту. Зовнішній шар кортексу також може кровопостачатись колатералями періосту.

Росткова пластинка має подвійне кровопостачання (мал. 43, 44), тобто Артерії входять як з боку епіфіза, так і з боку метафіза, і є продовженням нутриційних артерій.

Через хрящові канали проникають судини, які формують первинний центр осифікації. Ці хрящові канали є також шляхами, через які проходять судини у вторинні центри осифікації (мал. 45).

Мал. 43. Схематичне кровопостачання проксимального кінця великогомілкової кістки та його гістологічна будова: 1 - суглобовий хрящ, 2 - хондроепіфізарна ділянка, 3 - вторинний центр осифікації, 4 - судини епіфіза, 5 - ростковий хрящ (а - резервна зона, б - проліферативна зона, в - гіпертрофічна зона, г - зона провізорної кальцинації), 6 - первинна спонгіоза, 7 - вторинна спонгіоза, 8 - метафізарні судинні колатералі, 9 - живильні артерії кістки, 10 - періост.

Завдяки прекрасному кровопостачанню кістка здатна до ремоделювання і репарації. При ушкодженні артеріальних судин росткової пластинки, які входять з боку метафіза, виникає інсульт, але при цьому можливе одужання завдяки колатеральному кровообігу, у той час як ушкодження епіфізарних судин може призвести до руйнування росткової пластинки.

Репаративні процеси при переломі кістки також залежать від ступеня порушення кровопостачання. Сповільнені зрощення уламків бувають при ушкодженні a.nutricia у місці проникнення її в кістку. Крім цього, слід враховувати важливість кровопостачання кісток під час виконання операцій остеосинтезу тощо.

Як було сказано, кісткова маса формується в процесі росту людини, а ремодуляція відбувається усе життя. У молодих людей для резорбції 100 мікронів кістки необхідно близько 30 днів, заміщення цієї маси новою кісткою відбувається протягом 90 днів, тобто повний цикл ремодуляції триває 120 днів.

Верхня межа фізичного розвитку і приріст кісткової маси припадає на 18-20-й роки життя. Кістка є живою тканиною, в якій постійно відбуваються процеси резорбції і відновлення, але вони до певного часу зрівноважені, що підтримує стабільний стан скелета. Фізичні навантаження впливають на кістковий Скелет протягом усього життя і визначають його витривалість в похилому і старечому віці. Зменшення кісткової маси починається після 30-го року життя. Воно становить у середньому 0,3 % на рік у чоловіків і 0,5 % — у жінок.

Мал. 44. Схематична гістологічна будова і кровопостачання фізиса довгої кістки: 1 - перихондральні судини, 2 - перихондрій, 3 - кісткова пластинка, 4 - судини епіфіза, 5 - живильні артерії кістки (aa. nutriciae), 6 - судини метафіза, 7 - ділянки формування кістки. Фізис: 8 - зона провізорної кальцинації, 9 - гіпертрофічна зона, 10 - зона проліферації, 11 - зона молодих клітин.

Мал. 45. Поздовжній розтин дистального кінця стегнової кістки на 10-й день після народження (за збільш, у 40 разів. Представлено вторинний центр осифікації і росткову зону).

Кісткова щільність може зменшуватись у зрілих жінок внаслідок ранньої менопаузи, після оваріоектомій, Харчування продуктами з дефіцитом кальцію і вітаміну D, а у чоловіків — хворих на виразку шлунка, гепатит, гіпогонадизм, а також у космонавтів. Віковий Остеопороз виникає в жінок після фізіологічної менопаузи, а у чоловіків значно пізніше — на 65 році життя. Щоб підтримати щільність і міцність кісток у цьому віці, необхідно фізично навантажувати скелет систематичними вправами, приймати препарати кальцію і вітамін D.