Домой Травматология Регенерация костной ткани

Регенерация костной ткани

6070
0
ПОДЕЛИТЬСЯ
Регенерация кости

Регенерация костной ткани – это биологический процесс обновления костных структур в организме, связанный с постоянным изнашиванием и гибелью клеток в тканях (физиологическая регенерация) либо с восстановлением целостности кости после повреждений (репаративная регенерация).

Физиологическая регенерация костной ткани характеризуется непрерывностью и постепенностью. Непрерывность означает то, что регенерация кости протекает на протяжении всей жизни биологического субъекта, а постепенность характеризуется растянутостью во времени процесса замены изношенных структур.

Для репаративной регенерации характерна фазовость в течение процесса восстановления тканей кости.

Основными структурами костной ткани, принимающими участие в регенерации, являются органическая строма (костный матрикс, имеющий белковое строение), минеральный компонент (гидроксиапатит, состоящий из солей кальция, фосфора и некоторых других), а также специфические клетки. Костный матрикс составляет 50% сухого веса кости и состоит из неорганической (50%), органической (25%) частей и воды (25%). Неорганическая часть в значительном количестве содержит два химических элемента – кальций и фосфор, образующие кристаллы гидросиапатита. Эти кристаллы имеют стандартный размер 20х5х1,5 нм и соединяются с молекулами коллагена. Органическая часть образована коллагеном (коллаген I типа 90–95%), неколлагеновыми белками и гликозаминогликанами. Органические вещества костного матрикса синтезируют остеобласты.

Костная ткань содержит в своем составе специфические остеогенные клетки, формирующие остеобластический и остеокластический клеточные диффероны.

Остеобластический клеточный дифферон (остеобласты и остеоциты) является создателем новой костной ткани. Предшественники остеобластов – стволовые стромальные клетки красного костного мозга, периваскулоциты кровеносных сосудов микроциркуляторного русла, клетки надкостницы и другие. Остеобласты секретируют компоненты органического костного матрикса и начинают его минерализацию с отложения аморфного фосфата кальция. Остеоциты – окончательная стадия дифференцировки остеобластов. Они обеспечивают целостность костного матрикса и регулируют минерализацию костной ткани. Клетки остеобластического дифферона воспринимают любые изменения упругого напряжения костной ткани (они чувствительны к пьезоэлектрическим токам), возникающие при деформации кости. Таким образом, механическая нагрузка и возникающий при этомпьезоэлектрический эффект влияют на интенсивность остеогенеза, трансформируют механические стимулы в биохимические сигналы и инициируют процессы ремоделирования кости.

Остеокластический клеточный дифферон.

Остеокласты – крупные многоядерные клетки, резорбирующие (разрушающее) костную ткань. Их предшественники – преостеокласты – циркулируют в крови в виде мононуклеарных клеток.

Структурно-функциональной единицей компактной кости является остеон, или гаверсова система.

 Схема строения компактной части трубчатой кости
Схема строения компактной части трубчатой кости

Остеон представляет собой систему из 3–20 и более концентрически расположенных костных пластинок вокруг центрального канала, в котором проходят сосуды микроциркуляторного русла. Трабекулы губчатого вещества построены из пластинчатой костной ткани и не имеют остеогенной организации.

Выделяют 3 вида репаративной регенерации костной ткани: по типу первичного, первично-задержанного и вторичного сращения костных отломков.

Для сращения костей по первичному типу, необходимы следующие условия: диастаз между отломками 50–100 мкм, полное обездвиживание сопоставленных фрагментов, хорошее кровоснабжение, а при использовании компрессионно-дистракционного остеосинтеза – компрессия между отломками средней величины (100-200 Н/см2). (Слабая компрессия(45-90 Н/см2) не обеспечивает достаточной неподвижности отломков и сращение идет по вторичному типу. Создание значительной компрессии (250-450Н/см2) приводит к уменьшению щели между отломками, резорбции их концов и замедлению образования костной мозоли).

При переломах, когда имеется диастаз, смещение и нестабильность между отломками, консолидация происходит путем вторичного сращения с образованием массивного костного регенерата (костной мозоли). Динамика остеорепарации в этом случае проходит ряд последовательных фаз.

Во время травмы в области перелома повреждаются все прилежащие ткани, нарушается кровообращение и в течение двух суток остеоциты в прилегающих участках остеонов по обе
стороны от линии перелома гибнут. Образующиеся в зоне перелома продукты распада стромы являются одним из пусковых механизмов репаративной регенерации. Между костными отломками и вокруг них образуется гематома. Одновременно происходит организация и образование соединительной ткани на месте существующей гематомы с первичным скреплением отломков. Происходит катаболизм тканевых структур с активным участием остеокластов. Повреждённые участки кости подвергаются активной резорбции с обнажением органической стромы.

Далее начинается анаболическая фаза формирования первичного костного регенерата (костной мозоли), которая сопровождается образованием микрососудистого русла гематомы. Из сосудистого русла, костного мозга, эндоста, периоста, гаверсовых каналов в ткань гематомы и в ткани обнажённых остеокластами концов костных отломков проникают клетки остеобластического дифферона. В этой фазе преимущественная роль отводится остеобластам. Между концами отломков постепенно формируется новая костная ткань – первичная костная мозоль. Вначале постепенно формируется периостальная часть костного регенерата, образуя к седьмым суткам отчетливую манжетку вокруг костных отломков, которая стабилизирует перелом. И только затем происходит сращение непосредственно между костными фрагментами.

Скорость размножения остеогенных клеток превышает темпы роста кровеносных сосудов, что определяет дифференцировку
остеогенных клеток в направлении образования хряща. Так как кровоток недостаточен, то клетки центральных участков регенерата дифференцируются в устойчивую к гипоксии гиалиновую хрящевую ткань, которая в дальнейшем замещается губчатой костью. Следующей после фазы образования мягкой костной мозоли, имеющей костную губчатую структуру, является реституция костной мозоли, которая заключается в перестройке губчатой ткани костной мозоли в компактную кость с формированием кортикального слоя, костных пластин и балок, костномозгового канала, утолщённого периоста.

Стадии репаративной регенерации после перелома
Стадии репаративной регенерации после перелома

Фаза реституции вдвое превосходит по времени фазу формирования первичной костной мозоли. Реституция диафизов длинных костей занимает более продолжительное время, в среднем в полтора-два раза большее, чем губчатой кости.

Различают следующие виды костной мозоли: периостальная мозоль образуется главным образом за счет надкостницы; эндостальная мозоль формируется со стороны эндоста; интермедиарная заполняет щель на стыке компактного слоя костных отломков; параоссальная формируется чаще всего в виде перемычки, перебрасывающейся между фрагментами кости над местом перелома.

Варианты формирования костного регенерата (костной мозоли): 1 – периостальный, 2 – эндостальный, 3 – интермедиарный, 4 – параоссальный
Варианты формирования костного регенерата
(костной мозоли): 1 – периостальный, 2 – эндостальный,
3 – интермедиарный, 4 – параоссальный

Физиологическое значение различных отделов мозоли разное. Периостальная и эндостальная мозоль – временные образования. Назначение этих отделов мозоли, особенно периостальной, – прочная фиксация отломков в области повреждения.

Чем больше подвижность между отломками, тем более прочной должна быть фиксация их периостальной мозолью. Подвижность между отломками приводит к постоянной травматизации регенерата, нарушению микроциркуляции, снижению оксигенации и замедлению поступления к месту перелома биологически активных веществ.

Истинное сращение отломков как таковое происходит за счет интермедиарной мозоли, которая начинает развиваться только после создания механического покоя между отломками.
Послеформирования интермедиарного сращения периостальный и эндостальный отделы костной мозоли редуцируются.

Таким образом, функция периостальной и эндостальной костной мозоли заключается в фиксации костных отломков, а функция интермедиарной мозоли – в сращении их.

Заживление перелома губчатой кости имеет некоторые особенности. Механическая прочность губчатой кости определяется в большей степени не кортикальным слоем, а сетью костных балок, расположенных в эндостальной зоне. Оптимальные условия для репаративной регенерации губчатой кости создаются при максимальном сближении костных отломков (при вколоченных переломах). Вколачивание отломков может быть получено и с помощью компрессионных аппаратов. Этим достигается полное сопоставление костных трабекул на большом протяжении и соприкосновение костномозговых пространств,что служит источником эндостального костеобразования, спаивая между собой костные балки. В этих случаях даже микроскопическая щель между отломками не нужна. Периостальная мозоль при заживлении перелома губчатой кости не выражена.

Процесс регенерации зависит от внешних и внутренних факторов. К внешним факторам относят особенности кровоснабжения поврежденной анатомической области, обширность повреждения мягких тканей, характер перелома. Внутренние факторы – возраст, состояние гормонального статуса, минерального обменов и обмена соединительной ткани.

Критерии определения сращения перелома:
1) субъективные данные пациента – отсутствие жалоб на болевые ощущения и патологическую подвижность при умеренной статической и динамической нагрузке, возможность функционального использования конечности,
2) объективные клинические тесты – безболезненность при пальпации и отсутствие подвижности в зоне перелома в условиях умеренной продольной нагрузки, а также нагрузки на излом и кручение сегмента, возможность кратковременного создания статической нагрузки на конечность не менее 80% от величины нагрузки здоровой конечности,
3) рентгенологические критерии консолидации – отсутствие межфрагментарной щели, близкая к однородной плотность костной мозоли, восстановление костномозгового канала и кортикального слоя на уровне перелома.

Литература: Травматология и ортопедия: / под ред. В.В. Лашковского. — 2014.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

:bye: 
:good: 
:negative: 
:scratch: 
:wacko: 
:yahoo: 
B-) 
больше...