ТВС Остеогенез презентация

План лекции:
Общая характеристика тканей внутренней среды с опорной функцией
Морфология хрящевой ткани, общий принцип строения Классификация хрящевой ткани
Морфология костной ткани, общий принцип строения. Классификация костной ткани.
Виды остеогенеза
Прямой (десмальный) остеогенез
Непрямой (хондральный) остеогенез
Регенерация костной ткани

К тканям внутренней среды с опорной функцией относят:
плотные волокнистые соединительные ткани
костные ткани скелетные ткани
хрящевые ткани

Они образуют единую группу на основании:
общих функций:
опорная
механическая
защитная
участие в водно-электролитном обмене (преимущественно солей кальция и фосфатов)
Как и все ткани внутренней среды организма, соединительные ткани с опорной функцией:
развиваются из мезенхимы
состоят из клеток и минерализованного межклеточного вещества

Хрящевые ткани

Особенности хрящевых тканей
Отличаются упругостью, эластичностью и прочностью, 70-80% от всей хрящевой ткани составляет вода в связанном состоянии, 10-15% - органические вещества и 4-7% - минеральные соли. Особенности строения хрящевых тканей:
отсутствуют кровеносные сосуды
низкий уровень метаболизма
способность к непрерывному росту

Общий принцип строения хрящевой ткани:
Клеточный компонент хрящевой ткани представлен двумя дифферонами:
Стволовой дифферон клеток линии механобластов
СК-ПСК-К-хондробласты-хондроциты (3 типа)
Дифферон стволовых клеток крови
СКК-ПСК-К-унипотентная колониеобразующая моноцитарная клетка-монобласт-моноцит-хондрокласт (макрофаг)
Межклеточное вещество хрящевой ткани состоит из основного или аморфного вещества (ГАГ, протеогликаны) и волокон: коллагеновых или эластических

Клеточный компонент
Хондробласты - молодые клетки уплощенной формы, располагаются в надхрящнице. Способны к пролиферации и синтезу межклеточного вещества. Цитоплазма базофильна, в ней развиты гЭПС/аЭПС, комплекс Гольджи, РНК.
При участии хондробластов происходит периферический (аппозиционный) рост хряща. Эти клетки в процесссе развития хряща превращаются в хондроциты.

хондроциты
- клетки округлой, овальной, полигональной формы, в зависимости от дифференцировки. Они делятся на молодые и зрелые. Молодые сохраняют черты строения хондробластов. Имеют продолговатую форму, развитую гЭПС, к-с Гольджи, способны образовывать белки для коллагеновых и эластических волокон и сульфатированные ГАГ, гликопротеины. Зрелые хондроциты имеют овальную/округлую форму. Синтетический аппарат развит слабее. В цитоплазме накапливаются гликоген и липиды. Хондроциты способны к делению и образуют изогенные группы клеток, окруженные одной капсулой.

Классификация хрящевой ткани
Гиалиновая – в местах прикрепления ребер к грудине, суставные поверхности
Эластическая – в структурах, подверженных изгибам (ушная раковина), надгортанник
Волокнистая - в местах прикрепления сухожилий к костям и хрящам, в симфизе и межпозвоночных дисках.

Хрящ как орган
Принцип строения гиалинового и эластического
хрящей одинаков
Надхрящница (отсутствует на поверхности суставного гиалинового хряща)
Наружный (волокнистый) слой – плотная волокнистая соединительная ткань
Внутренний (клеточный) слой – хондробласты
Структура хрящевой ткани
Зона молодого хряща – молодые хондроциты
Зона зрелого хряща – представлена изогенными группами клеток (хондроцитов)

Особенности межклеточного вещества
Гиалиновый хрящ
1.Коллагеновые волокна, состоящие из коллагена 2 типа
2. Протеогликаны: хондроэтинсульфат
3.Интерстициальная вода
Эластический хрящ
1.Эластические волокна, состоящие из эластина
2.Коллагеновые волокна
3.Основное вещество (немногочисленно)

Особенности строения волокнистого хряща
По строению занимает промежуточное положение между плотной оформленной соединительной и хрящевой тканью.
Не имеет надхрящницы.
В межклеточном веществе преобладают коллагеновые волокна, расположенные параллельно.
Хондроциты чаще лежат по одиночке вдоль волокон, не образуя изогенные группы.

Костные ткани

Костные ткани
Костная ткань - разновидность соединительной ткани, состоящей из клеток и минерализованного межклеточного вещества с преобладанием в нем кристаллов гидроксиаппатита, упорядоченно расположенных по отношению к коллагеновым волокнам и обладающего особой прочностью. Общая минерализация сухого остатка костной ткани достигает 70%, преимущественно за счет фосфатов кальция – Ca3(PO4)2.

Общий принцип строения костной ткани (клеточный компонент)
представлен двумя дифферонами:
Дифферон клеток линии механобластов (остеобластический дифферон)
СК-ПСК-К-остеобласты-остеоциты
Дифферон стволовых клеток крови (остеокластический дифферон)
СКК-ПСК-К-унипотентная колониеобразующая моноцитарная клетка-монобласт-моноцит-остеокласт

Общий принцип строения костной ткани (клеточный компонент)
Остеобласты — это молодые клетки, создающие костную ткань. В кости они встречаются в надкостнице. Они способны к пролиферации (делению).
Форма остеобластов может быть: кубической, пирамидальной, угловатой. Ядро округлой или овальной формы, располагается эксцентрично, содержит одно или несколько ядрышек. В цитоплазме хорошо развиты гЭПС, митохондрии и аппарат Гольджи, выявляются РНК и высокая активность щелочной фосфатазы.

Они имеют отростчатую форму, компактное, крупное ядро и слабобазофильную цитоплазму. Органеллы развиты слабо.
Остеоциты лежат в костных лакунах. Канальцы костных лакун заполнены тканевой жидкостью, они анастомозируют между собой и с периваскулярными пространствами сосудов, заходящих внутрь кости. Через канальцы осуществляется обмен веществ между остеоцитами и кровью.
Остеоциты — это преобладающие по количеству зрелые (дефинитивные) клетки, утратившие способность к делению.

Общий принцип строения костной ткани (клеточный компонент)
Остеокласты - крупные (150 - 180 мкм) многоядерные клетки (симпласты), в них выделяют:
базальная зона
гофрированная каемка
везикулярная зона
светлая зона

Общий принцип строения костной ткани (межклеточное вещество)
состоит из основного вещества и коллагеновых
волокон.
Межклеточное вещество представлено химическими фазами:
Органическая фаза или остеоид – 28 – 35% межклеточного вещества
Минеральная фаза – 65 - 72% межклеточного вещества и представлена более 30 химическими элементами и солями, основными являются кристаллы гидрооксиаппатита: Ca10(PO4)6(OH)2

Классификация костной ткани
Ретикулофиброзная (грубоволокнистая) костная ткань, преобладает в эмбриогенезе.
Пластинчатая (тонковолокнистая) костная ткань – участвует в формировании костей скелета (более 200)
Костная ткань со специальными функциями (дентин, цемент) – строит скелет одного зуба

Все кости скелета исходя из своего строения подразделяются на:
плоские – в основе своей содержат губчатое вещество кости, в котором пластины лежат под углом друг к другу с образованием полостей между ними
трубчатые – имеют в своем составе диафиз, образованный компактным веществом в котором пластины лежат параллельно друг другу, плотно соприкасаясь и эпифизы, образованные губчатым веществом кости.

Строение трубчатой кости как органа
Трубчатая кость построена из пластинчатой костной ткани. Снаружи и со стороны костномозговой полости кость покрыта надкостницей.
Наружная надкостница – периост, внутренняя – эндост.
В надкостнице различают два слоя: наружный (волокнистый) - образован волокнистой соединительной тканью и внутренний (клеточный) - содержит остеогенные камбиальные клетки, преостеобласты и остеобласты различной степени дифференцировки.

Строение компактного вещества диафиза кости
Под надкостницей расположено компактное вещество кости состоящее из 3-х слоев:
наружный слой общих генеральных пластинок
средний, остеонный слой
внутренний слой общих генеральных пластинок.

Он представлен цилиндрическими костными пластинками, расположенными вокруг канала остеона и вставленными друг в друга. В центральном канале остеона проходит кровеносный сосуд. В костных пластинках и между ними располагаются тела остеоцитов и их отростки, замурованные в костном межклеточном веществе. Остеоны отграничены спайной (пограничной) линией.
Структурная единица пластинчатой костной ткани - ОСТЕОН.

Остеогенез

Остеогенез
Различают эмбриональный остеогенез, при котором костная ткань образуется двумя способами:
Прямой (десмальный) остеогенез
Непрямой (хондральный) остеогенез
и постнатальный остеогенез - после рождения ребенка при регенерации кости.

Прямой (десмальный) остеогенез
Характерен для развития плоских костей.
Протекает в 3 периода:
1. Образование грубоволокнистой костной ткани:
образование остеогенного островка
дифференцировка клеток остеогенного островка и образование межклеточного вещества - остеоидная стадия
минерализация или кальцификация межклеточного вещества с образованием грубоволокнистой (ретикулофиброзной) костной ткани
2. Разрушение (резорбция) грубоволокнистой костной ткани
3. Перестройка грубоволокнистой костной ткани в пластинчатую костную ткань

Образование остеогенного островка
На 5 неделе эмбриогенеза клетки мезенхимы скапливаются, образуя остеогенные островки, к которым подрастают первичные кровеносные сосуды

Дифференцировка клеток остеогенного островка
Клетки внутри островка
перестают делиться,
дифференцируются в
остеобласты и начинают
синтезировать компоненты
органической фазы
межклеточного вещества
или остеоида превращая его
в трабекулу.

Минерализация межклеточного вещества
Остеобласты выделяют фермент щелочную фосфатазу, расщепляющую содержащиеся в крови глицерофосфаты на сахара и фосфорную кислоту, которая вступает в реакцию с солями кальция с образованием фосфата кальция, из которого образуются кристаллы гидроксиаппатита. Они откладываются на коллагеновых волокнах основного вещества,
превращая их в минерализованные или оссеиновые волокна.

Разрушение (резорбция) грубоволокнистой костной ткани
Развитие пластинчатой костной ткани тесно связано с процессом разрушения отдельных участков кости и врастанием кровеносных сосудов в толщу ретикулофиброзной кости. В этом процессе принимают участие остеокласты (макрофаги). При работе остеокласт лизирует определенный участок грубоволокнистой ткани с образованием полости напоминающую лакуну, поэтому такая резорбция называется лакунарной. В лакуны прорастают кровеносные сосуды.

Замещение ретикулофиброзной костной ткани на пластинчатую
Вокруг сосуда формируются костные цилиндры, вставленные один в другой - первичные остеоны. Остеон создается за 5 – 8 недель, а замена грубоволокнистой костной ткани на пластинчатую завершается к моменту рождения.

Непрямой (хондральный) остеогенез
Начинается на 2 месяце эмбриогенеза. Характерен для развития трубчатых костей. Протекает в 4 стадии:
Образование хрящевой модели
Образование перихондральной костной манжетки или перихондральное окостенение
Образование эндохондральной кости в диафизе или появление очагов «внутреннего» эндохондрального окостенения
Образование эндохондральной кости в эпифизах

Образование хрящевой модели
В местах будущих трубчатых костей из мезенхимы закладывается хрящевой зачаток из гиалинового хряща, который принимает форму будущей кости (хрящевая модель). Зачаток покрыт надхрящницей.

Образование костной манжетки или перихондральное окостенение
С середины диафиза к хрящевому зачатку подрастают кровеносные сосуды. В результате дифференцировки остеобластов во внутреннем слое надхрящницы появляется костная манжетка. Рост хряща на месте диафиза прекращается. На границе диафиза и эпифиза возникают дистрофические изменения хряща: хондроциты вакуолизируются, ядра пикнотизируются, образуются «пузырчатые хондроциты».

Образование эндохондральной кости в диафизе или появление очагов эндохондрального окостенения
Надхрящница перестраивается, превращаясь в надкостницу, через которую внутрь болванки врастают кровеносные сосуды. По сосудам внутрь хряща проникают остеобласты, что приводит к появлению очагов эндохондрального окостенения. В связи с продолжающимся ростом неизмененных отделов эпифиза, хондроциты на границе эпифиза и диафиза собираются в продольные колонки – зона столбчатого хряща. Таким образом, в колонке хондроцитов имеются два противоположно направленных процесса — размножение и рост в дистальных отделах диафиза и дистрофические процессы в его проксимальном отделе.

Образование эндохондральной кости в диафизе или появление очагов эндохондрального окостенения
В результате перестройки в хрящевой модели выделяют
4 зоны:
зона неизмененного хряща
зона хрящевых колонок, пролиферативная или зона столбчатого хряща
зона пузырчатого гипертрофированного хряща
зона минерализованного (омелевшего) хряща

Одновременно с процессом развития энхондральной кости появляются и признаки ее разрушения остеокластами. Вследствие разрушения энхондральной костной ткани образуются еще большие полости и пространства - полости резорбции. Так формируется костномозговая полость.
Из проникшей сюда мезенхимы образуется строма костного мозга, в которой поселяются стволовые клетки крови и соединительной ткани.
В это же время по периферии диафиза со стороны надкостницы нарастают все новые и новые перекладины костной ткани, образующейся из надкостницы.

Образование эндохондральной кости в эпифизах
Образование начинается после рождения изменением морфологии хондроцитов
(их дистрофией) и появлением вторичных центров окостенения.