Реферат: Костная ткань как разновидность минерализованной соединительной ткани. Костные ткани реферат

Реферат - Костная ткань как разновидность минерализованной соединительной ткани.

Костная ткань — это высокоспециализированный тип соединительной ткани, которая отличается большой твёрдостью, упругостью, механической прочностью. Костная ткань составляет основу кости как органа, который имеет более сложное строение: содержит надкостницу, костный мозг, сосуды, нервы и т.п. Костная ткань состоит из клеток, волокон, основного вещества и минеральных компонентов. Главными клетками костной ткани являются остеобласты, остеокласты, остеоциты. Остеобласты — богатые РНК клетки с высокой интенсивностью синтетических процессов. Они осуществляют синтез коллагена, неколлагеновых белков, протеогликанов, остеонектина и других структурных компонентов соединительной ткани. Остеоциты образуются из остеобластов и участвуют в постоянном обмене минеральных и органических веществ между костной тканью и кровью. Остеокласты — гигантские клетки, осуществляющие резорбцию кости: сначала происходит вымывание минерального компонента, а затем — ферментативное расщепление коллагеновых фибрилл.

Различают два вида костной ткани: губчатая и компактная. Компактная содержит (в весовых процентах) 25 % воды, 30 % органических веществ и 45% — минеральных. Губчатая кость содержит больше воды, но меньше органических веществ. ~ 90 % органических компонентов кости приходится на долю коллагена, ~1 % составляет цитрат и ~ 9% — другие органические вещества: нуклеиновые кислоты, триацилглицерины, фосфолипиды, холестерин, углеводы, протеогликаны, неколлагеновые белки. В состав костной ткани входит главным образом коллаген первого типа, образующий каркас костной ткани. Между фибриллами коллагена расположены неколлагеновые белки и кристаллы гидроксиапатитов. К неколлагеновым белкам костной ткани относятся различные ферменты: щелочная фосфатаза, карбангидраза, цитратсинтаза, гиалуронидаза, кислая фосфатаза, коллагеназа и другие. К неколлагеновым белкам, придающим костной ткани такие уникальные свойства, как упругость и твёрдость, относятся остеокальцин, костный сиалопротеин, остеонектин, остеопонтин, морфогенетический белок кости (МФБ), фактор роста скелета. Остеонектин — структурный гликопротеин, богатый цистеином, аргинином, аспарагиновой, глютаминовой аминокислотами. Он относится к антиадгезивным белкам, его содержание в межклеточном матриксе увеличивается при некоторых опухолевых заболеваниях, что может быть одной из причин, способствующих метастазированию. Остеонектин способен также присоединять кальций. Остеокальцин — низкомолекулярный белок (49 аминокислот), содержащий три остатка гамма-карбоксиглютаминовой кислоты. Он синтезируется в остеоцитах и остеобластах в виде проостеокальцина, содержащего в своём составе 3 молекулы глютаминовой кислоты. В процессе посттрансляционной модификации этого белка происходит превращение радикалов глютаминовой кислоты в радикалы гамма-карбоксиглютаминовой под действием фермента глютамилкарбоксилазы. Этот процесс происходит с участием витамина К в качестве кофактора глютамилкарбоксилазы, углекислого газа и молекулярного кислорода. (рис. 11) В результате образования дополнительной карбоксильной группы способность остеокальцина к связыванию кальция возрастает. Остеокальцин является наиболее специфическим маркером остеобластической активности.

Костный сиалопротеин — маркерный белок дифференцированных клеток костной ткани, отличающийся высоким содержанием сиаловых кислот. Он синтезируется в различных клетках костной ткани и участвует в связывании клеток с коллагеном первого типа.

— HN — CH — CO — +CO2 + O2 — HN — CH — CO -

Ch3 =======> Ch3

Ch3 — h3O CH

COO- вит. К -OOC COO-

-глютамил- -g — кабоксиглютамил-

Рис.11. Реакция карбоксилирования радикала глютаминовой кислоты в составе белка проостеокальцина.

Остеопонтин — гликопротеин, также содержащий сиаловые кислоты в своей структуре. Он обеспечивает адгезию клеток костной ткани с гидроксиапатитами, вместе с костным сиалопротеином участвует в резорбции кости. Морфогенетический белок кости (МФБ) — олигомерный белок, состоящий из 4-5 протомеров. Один из протомеров, с Мr 17,5 кДа, как выяснилось, обладает способностью к остеоиндукции. В месте его введения возникает хрящ, который постепенно замещается костью. Фактор роста скелета — белок, стимулирующий деление скелетогенных клеток и вызывающий их дифференцировку в остеогенные.

Содержание РНК в костной ткани в 1,5 — 2 раза превышает содержание ДНК, что является отражением высокой интенсивности биосинтетических процессов. Глицерофосфолипиды участвуют в минерализации костной ткани, соединяясь с аминокислотами белковой матрицы гидрофобными и ионными связями. К внутриклеточным углеводам костной ткани относятся гликоген и глюкоза, выполняющие энергетическую функцию, а также гликозаминогликаны. Среди них преобладают хондроитинсульфаты, кератансульфаты и гиалуроновая кислота, принимающие, благодаря полианионным свойствам, активное участие в процессах минерализации кости. C возрастом содержание хондроитинсульфатов в костной ткани уменьшается, а кератансульфатов — увеличивается. Высокая активность цитратсинтазы в кости обеспечивает синтез значительного количества цитрата, общее содержание которого, как уже отмечалось, может достигать 1 % от общей массы органических веществ костной ткани. Цитрат образует легко растворимые соли кальция и выполняет функцию переносчика кальция в процессах минерализации. Процесс связывания катионов кальция цитратом обратим (рис. 12). В зависимости от условий среды (рН, концентрации ионов кальция в крови и др.), преобладает прямая или обратная реакция:

В раннем возрасте в составе костной ткани преобладает фосфат кальция Cа3(РО4)2, а у взрослых — два вида апатитов: гидроксиапатиты Са10(РО4)6(ОН)2 и карбонатные апатиты Са10(РО4)6CО3. Гидроксиапатиты кости имеют форму пластинок гексогональной формы длиной 20 нм, высотой — 3-7 нм. Активная поверхность 1г костной ткани составляет 130 — 260 кв. м. Она обеспечивает максимальный обмен между костной тканью и межклеточной жидкостью. По данным литературы, в составе костной ткани человека содержится до 11г магния и 25 % всего натрия организма. В меньшем количестве в составе кости встречаются другие элементы: стронций, медь, барий, алюминий, цинк, берилий, кремний, фтор, свинец, хлор и другие элементы. В кристаллической решётке гидроксиапатитов может происходить замена ионов кальция на ионы магния, алюминия, стронция, бария и другие. Кроме того, ионы кальция могут покидать кристаллическую решётку без замены на другие катионы. Анионы фосфата также могут замещаться другими анионами, например, анионом карбоната. Ионы гидроксила чаще всего замещаются галогенами, реже — ионами гидроксония и карбоната. Вокруг каждого кристалла апатита имеется водная оболочка. Чем она больше, тем интенсивнее обмен минерального компонента кости. С возрастом содержание минеральных веществ в кости возрастает, а органических — уменьшается. Количество воды в апатитах кости постепенно снижается, что служит одной из причин замедления обменных процессов в кости с возрастом.

СН2 — СОО- СН2 — СОО- Са2+-ООС — СН2

НО — С — СОО- +3Са2+ <==> НО — С — СОО- Са2+ -ООС — С — ОН

СН2 — СОО- СН2 — СОО- Са2+-ООС — СН2

Рис. 12. Обратимая реакция образования цитрата кальция.

Обменные процессы в кости происходят более интенсивно, чем в твёрдых тканях зуба; в губчатой кости — интенсивнее, чем в компактной. Интенсивность обмена минеральных веществ в кости определяется степенью её минерализации — более интенсивно он протекает в организме с незавершённой минерализацией костной ткани. У взрослого человека за 1 год обновляется до 10 % атомарных структур скелета, т.е. каждые 10 лет костная ткань полностью обновляется. У детей и подростков образование новой костной ткани происходит быстрее, чем её резорбция, поэтому плотность костной ткани постепенно увеличивается, достигая максимума к 18 годам. Затем наступает равновесие — оба процесса идут с одинаковой скоростью. К 40 годам жизни у большинства людей начинается преобладание резорбции костной ткани над её образованием, появляются симптомы системного остеопороза, который характеризуется уменьшением массы костной ткани на единицу её объёма, увеличением пористости кости, повышением её хрупкости, уменьшением эластичности. Аналогичные изменения отмечаются в этот возрастной период и в тканях пародонта.

В обновлении костной ткани участвуют клетки, главным образом, двух типов: остеобласты, продуцирующие костное вещество, и крупные многоядерные остеокласты, ответственные за резорбцию кости. Клетки обоих типов концентрируются в многочисленных участках обновления костной ткани. На первом этапе происходит быстрая, длящаяся в течение 2-3 недель резорбция, а на втором — медленное, в течение 2-3 месяцев, образование костной ткани. Резорбция начинается с фиксации остеокластов к кости, высвобождения из них веществ, растворяющих минеральные компоненты и расщепляющих коллаген. После образования в костной ткани множества полостей резорбции остеокласты исчезают, и наступает фаза формирования новой ткани. К стенкам полости прикрепляются остеобласты, которые секретируют коллаген, эластин и другие белковые компоненты соединительной ткани, большинство из которых выполняют роль матриц минерализации. На следующей стадии происходит процесс минерализации вновь образованной соединительной ткани. Лекарственные препараты бисфосфонаты обладают способностью прочно связываться с минеральными компонентами кости, способствуя саморазрушению остеокластов в момент их наибольшей активности, останавливая резорбцию костной ткани. Остеокласты и остеобласты образуются в результате дифференцировки клеток — предшественников, находящихся в костном мозге. Предшественниками остеобластов являются стромальные клетки, а остеокластов — макрофаги. Они секретируют особые «сигнальные» вещества: 1-фактор, стимулирующий образование колоний макрофагов (источник остеокластов), 2 — сигнальное вещество RANKL, которое связывается со специфическими рецепторами на поверхности макрофагов и инициирует процесс их дифференцировки в остеокласты, 3 — остеопротегерин, блокирующий образование остеокластов посредством связывания RANKL.

Введение остеопротегерина при остеопорозе приводит к подавлению образования остеокластов и процесса резорбции. На координацию процесса образования костной ткани и ее резорбции влияют также эстрогены, паратгормон, инсулиноподобный фактор роста 1 (ИФР 1).

Необходимо подчеркнуть высокую метаболическую активность клеток костной ткани — остеобластов, осуществляющих синтез коллагена, эластина, ГАГ, протеогликанов, а также остеокластов, ответственных за резорбцию кости и остеоцитов, отвечающих за постоянный обмен компонентами с плазмой крови. Костная ткань потребляет столько же глюкозы, сколько её потребляет печень. Интенсивность потребления глюкозы в костной ткани также сравнима с таковой в миокарде. Но костная ткань потребляет меньше кислорода, чем вышеуказанные ткани. Поэтому в кости более выражены анаэробные процессы, в частности расщепление глюкозы до лактата, который выполняет транспортную функцию в отношении ионов кальция наряду с цитратом. Самой характерной особенностью костной ткани является её способность к минерализации, обусловливающая высокую твёрдость, прочность кости.

При резорбции кости происходит расщепление органических веществ и вымывание её минеральных компонентов. В расщеплении органического матрикса кости участвуют ферменты лизосом: гиалуронидаза, тканевая коллагеназа, другие протеазы, сульфатазы и т. п..

При переломе кости в месте перелома постепенно формируется костная мозоль. Костная мозоль — это частный случай пролиферативной реакции соединительной ткани на повреждение. Ткань костной мозоли является разновидностью фиброзно-грануляционной ткани, которая обладает способностью быстро минерализоваться. Содержание коллагена в области дефекта кости сначала увеличивается, а затем постепенно уменьшается, так как коллаген замещается минеральными компонентами кости, выполняя роль матрицы минерализации. В костной мозоли обнаруживаются также различные ГАГ, ДНК, липиды, в частности лецитин. Значительная часть этих веществ постепенно разрушается, вытесняясь минеральными компонентами. При нарушении образования костной мозоли, например, в старческом возрасте, содержание коллагена в ней своевременно не уменьшается, а продолжает нарастать, концентрация минеральных компонентов в области костного дефекта остаётся низкой. В результате костная мозоль приобретает характер фиброзной ткани.

К патологическим состояниям костной ткани относятся остеопороз и остеомаляция. Остеомаляция — это размягчение и деформация костей, связанные с уменьшением содержания в них кальция и фосфора. Остеомаляция является следствием деминерализации кости и сопровождается повышением активности щелочной фосфатазы. Она отмечается у детей и взрослых при недостаточности витамина D. Остеопороз — это системное поражение костной ткани, характеризующееся снижением массы кости в единице объёма, увеличением пористости кости, повышением её хрупкости, потерей эластичности, что приводит к высокому риску переломов костей. Остеопороз связан с недостаточностью матриц минерализации, с уменьшением содержания кальция и фосфора в кости. Наиболее частыми причинами возникновения остеопороза являются:

1. Повышенное образование паратгормона или глюкокортикоидов, которые активируют распад коллагена — главной матрицы минерализации кости.

2. Недостаточность эстрогенов, например, в климактерическом периоде у женщин, которая сопровождается преобладанием катаболических процессов в минерализованных тканях.

3. Пожилой и старческий возраст, при котором может развиться отрицательный баланс кальция в организме, как следствие недостаточного содержания кальция в пище, нарушения его всасывания в кишечнике, уменьшения нагрузки на скелет, снижения интенсивности анаболических процессов, а также недостаточного воздействия на организм ультрафиолетовых лучей.

4. Хронический алкоголизм, при котором в связи с постоянно повышенной концентрацией алкоголя в крови отмечается гиперкальциурия и активация функции коры надпочечников. Избыточная секреция глюкокортикоидов сопровождается снижением содержания коллагена в минерализованных тканях, что приводит к активации процесса их деминерализации.

5. Состояние невесомости, длительный постельный режим и другие причины ограничения нагрузки на скелет приводят к деминерализации костной ткани, потере костной массы.

Хрящевая ткань — это ткань с диффузионным типом питания и газообмена, так как в хряще отсутствует кровоснабжение. Хрящевая ткань содержит специфические для неё белки, гликопротеины и протеогликаны: фибромодулин, бигликан, хондрокальцин, тенасцин, фибронектин, выполняющие матричные и адгезивные функции. По сравнению с костной, хрящевая ткань содержит больше сульфатированных ГАГ, особенно хондроитинсульфатов, неколлагеновых белков, воды и относительно меньше минеральных веществ. В связи с этим хрящевая ткань характеризуется более выраженными амортизационными свойствами по сравнению с костной тканью. Хрящевая ткань отличается от костной также большей интенсивностью обменных процессов, в частности, в ней более интенсивно синтезируется коллаген и более активно обмениваются протеогликаны.

www.ronl.ru

Реферат - Костная ткань - 1.docx

Доступные файлы (1):

1.docx

на тему: «Костная ткань»

Выполнила: студентка 1курса 8 группы

Захаренко Мария АлексеевнаПроверила: Зайцева Елена Владимировна

Брянск - 2009

Содержание:

I. Cтpyктypa костной ткани

1. Клетки (остеобласты, остеоциты, остеокласты) 2. Матрикс

II. Виды костной ткани

III. Строение трубчатых костей

Список литературы

^

Из костной ткани построен скелет, который служит опорой для тела, в ней депонируются соли кальция и фосфора; кроме того, предохраняет красный костный мозг от внешних воздействий.

Костные ткани состоят из клеток и твердого межклеточного вещества, содержащего большое количество минеральных солей (65 ... 70%). Органический компонент межклеточного вещества - оссеоид - представлен преимущественно коллагеновыми волокнами (90%), гликопротеинами и протеогликанами (гиалуроновая кислота), которые вместе с минеральными веществами образуют прочную ткань, способную сопротивляться растяжению и сжатию. Кроме аморфного компонента в межклеточном веществе обнаруживают пучки коллагеновых (оссеиновых) волокон.^

Костная ткань содержит клетки трех видов - остеобласты и остеоциты, образующиеся из остеогенных клеток соединительной ткани, и остеокласты - клетки гематогенного происхождения, относящиеся к макрофагальной системе.

Остеобласты. Это малодифференцированные клетки, представляющие собой камбиальные элементы; встречаются только в глубоких слоях надкостницы или в местах регенерации костной ткани после ее травмы. При развитии кости остеобласты сплошным слоем покрывают поверхность костной балки и остеогенных островков.

Клетки изопризматической или угловатой формы. Богатое хроматином овальное ядро расположено эксцентрично и содержит несколько ядрышек. В цитоплазме хорошо развиты митохондрии, грЭПС и пластинчатый комплекс. Остеобласты продуцируют оссеоид, а также гидролитический фермент - щелочную фосфатазу. Выделяют активные и неактивные формы остеобластов.

Остеоциты. Это высокодифференцированные зрелые клетки с отростками и крупным ядром, утратившие способность к делению. Тела клеток располагаются в костных полостях, заполненных тканевой жидкостью и связанных системой канальцев с соседними остеоцитами. В канальцы проникают отростки остеоцитов. Посредством канальцев осуществляется обмен веществ между остеоцитами и кровью.

Остеокласты. Это клетки, способные разрушать обызвествленный хрящ и кость выделяемыми ферментами. Они крупных размеров и содержат до нескольких десятков ядер. В месте контакта остеокласта с костной или обызвествленной хрящевой тканью выделяют две зоны. Первая, наиболее обширная, богатая цитоплазматическими выростами - гофрированная каемка секретирует и накапливает гидролитические ферменты. Вторая как бы окружает первую, предохраняя остальную часть цитоплазмы от литического действия ферментов. Она бедна органеллами, но в ней много активных микрофиламентов.

2.Матрикс.В его состав входят: незначительное количество основного

вещества (около 0,25 %), представленного сульфатированными

гликозаминогликанами, гликопротеинами и альбуминами, коллагеном (около 18%) и минеральными солями (около 70%) - аморфный фосфат кальция, кристаллы гидроксиаппатита, натрия, магния, железа и более 30 микроэлементов.

^ По структурным и физическим свойствам, обусловленным строениеммежклеточного вещества, костные ткани классифицируют следующим образом: дентоидная, грубоволокнистая и тонковолокнистая, или пластинчатая. Последнюю подразделяют на губчатую и компактную.

^ Характеризуется отсутствием костных клеток в толще межклеточного вещества. Образующие дентин одонтобласты расположены снаружи от него со стороны пульпы зуба. В состав дентина входят пучки коллагеновых волокон, склеенных минерализованным аморфным веществом. Дентоидная кость пронизана многочисленными костными канальцами, в которых могут находиться отростки одонтобластов.

^ . Характеризуется тем, что толстые пучки ее коллагеновых волокон располагаются в минерализованном аморфном веществе беспорядочно. Между ними в костных полостях залегают остеоциты, отростки которых проникают в костные канальцы. Снаружи кость покрыта надкостницей. Из ретикулофиброзной ткани сформирован скелет у низших позвоночных животных. У высших позвоночных ткань образуется в эмбриональный период. у взрослых животных встречается на месте прикрепления сухожилий к костям, а также заросших черепных швов и в костных мозолях (на участке перелома).

^ . Эта наиболее распространенная в организме ткань состоит из костных пластинок - продукта жизнедеятельности костных клеток. Пластинка представляет собой склеенные сильно минерализованным аморфным веществом пучки коллагеновых волокон одинаковой толщины и направленные в одну сторону. В соседних пластинках волокна расположены в ином направлении, что придает пластинчатой кости дополнительную прочность. Остеоциты

находятся в полостях между пластинками.

В губчатом веществе эпифизов трубчатых костей пластинки образуют балки, идущие в разных направлениях, а в компактном веществе диафиза - системы пластинок. ^

Трубчатую кость взрослых животных образуют следующие тканевые компоненты: пластинчатая костная ткань в составе компактного и губчатого вещества костей и грубоволокнистая ткань в области бугорков кости; периост , или надкостница, состоящая из наружного волокнистого соединительно-тканного слоя и внутреннего остеогенного, костный мозг: желтый, расположенный в костномозговой полости диафиза и красный в костномозговой полости эпифизов; гиалиновая хрящевая ткань, покрывающая суставные поверхности костей.

Снаружи кость покрыта периостом, волокнистый слой которого образован из грубых коллагеновых волокон, часть из которых глубоко внедряется в кость и фиксирует кровеносные сосуды. Кроме того, на этом участке к кости прикрепляются мышцы, сухожилия и связки.

Глубокий слой периоста содержит остеогенные клетки различной степени дифференцированности, за счет которых (при активации) кость растет ( аппозиционный рост) и регенерирует при переломах. Здесь встречаются и остеокласты. Глубокий слой богат мелкими кровеносными сосудами и вазомоторными нервами. Через него по прободающим каналам в костную ткань проходят питающие кровеносные сосуды, связанные с сосудами Гаверсовых каналов. При удалении периоста кость омертвевает и резервируется. Сходное строение и функциональное значение имеет соединительная ткань эндооста, покрывающая кость со стороны полости диафиза, в которой располагается желтый костный мозг.

Под периостом находится система наружных окружающих пластинок, а под эндостом - система внутренних окружающих пластинок. Толщина костной пластики может быть от 3 до 7 мкм. Пластинки наружного слоя не образуют сплошных колец вокруг диафиза, а перекрываются на поверхности черепицеобразно расположенными слоями пластинок. Внутренние пластинки

лучше всего развиты на границе с костномозговой полостью, а в местах перехода в губчатое вещество они продолжаются в пластинки перекладин.

Остеоны - это основная структурная единица компактного вещества диафиза трубчатой кости. Они представляют собой цилиндры, состоящие из концентрически расположенных вокруг центрального (Гаверсова) канала костных пластин. Количество последних в остеоне может достигать двух десятков. Толщина костных пластинок 4-15 мкм. Тонкие коллагеновые волокна в пластинке лежат параллельно друг другу, а с волокнами соседних пластинок образуют обычно угол 900. Внутри пучков коллагеновых волокон или вдоль их поверхности обнаруживают кристаллы минеральных солей. В канале остеона проходят кровеносные сосуды, окруженные соединительной тканью с остеогенными клетками и пучками нервных волокон. Остеоциты локализуются в костных лакунах между пластинками остеона и связаны друг с другом отростками, проходящими в костных канальцах. Остеокласты располагаются в эрозийных лакунах, а остеобластоциты - в прилегающей остеогенной соединительной ткани.

Между остеонами находятся вставочные пластинки, представляющие собой остатки стенок остеонов прошлых генераций.

Функциональная нагрузка на кость в процессе роста организма изменяется, в связи, с чем наблюдают перестройку костной ткани с образованием дочерних остеонов: большая или меньшая часть стенки остеона резорбируется и слои нового матрикса откладываются вокруг сместившихся сосудов. Нерезервированные остатки стенки остеона превращаются во вставочные пластинки. Среди факторов, влияющих на перестройку кости, можно отметить инесовершенство канальцевого механизма питания клеток плотной кости и пьезокристаллический эффект, возникающий при деформации пластинок. Положительный заряд, появляющийся на выпуклой стороне пластинок, стимулирует их резорбцию

остеокластами. На отрицательно заряженной поверхности отмечают процесс аппозиционного новообразования костной ткани остеобластами.

Рост костей в длину обеспечивается наличием метаэпифизарного хряща, отделяющего эпифизарную кость от диафизарной. Кость может расти в длину только до тех пор, пока существует хрящевая метаэпифизарная пластинка, в центре которой происходит интерстициальный рост хрящевой ткани, со стороны же эпифиза хрящ отмирает и заменяется новообразующейся костной тканью. Процесс контролируется соматотропным гормоном аденогипофиза.

На развитие и структуру костей влияют многочисленные факторы:эндокринные, алиментарные, возрастные, статодинамические и целый ряддругих. При дефиците гормона роста подавляется пролиферативнаяактивность клеток эпифизарного хряща, и кости перестают расти в длину.Избыток указанного гормона приводит к гигантизму, так как рост хрящапродолжается дольше обычного срока. Раннее половое созревание иливведение половых гормонов (андрогенов или эстрогенов) ускоряетсозревание костей и вызывает преждевременное окостенение эпифизарныхпластинок, что сопровождается карликовостью. Недостаток половыхгормонов (особенно эстрогенов) в зрелом возрасте сопровождаетсяостеопорозом. Гормон паращитовидной железы активизирует функцииостеокластов, резорбцию кости и мобилизацию кальция из костной ткани,что может привести к патологическому состоянию — фиброзному оститу.Гормон щитовидной железы тиреокальцитонин действует

противоположно, а при дефиците йодсодержащих гормонов этой железы (тироксина и др.) подавляются функции остеобластов и процесс оссификации, а также тормозится рост трубчатых костей в длину.

Большое влияние на структуру костной ткани оказывают витамины. При дефиците витамина С ингибируется коллагенообразование остеобластами и формирование новых костных пластинок, что приводит к уменьшению прочности кости. При дефиците витамина Д тормозится кальцификация

органической матрицы, что обусловливает размягчение костей — остеомаляцию. Избыток витамина А сопровождается деструкцией костей в связи с усилением функции остеобластов.

На состояние костной ткани существенное влияние оказывает содержание кальция, фосфора и других минеральных и органических веществ в рационе, а также физические нагрузки. Продолжительная иммобилизация приводит к выделению солей и повышению функции остеокластов.

Список литературы:

1.Афонасьев Ю.И., Юрина Н.А. «Гистология» - М.: «Медицина» 2001.

2.Соколов В.И., Чумасов Е.И. «Цитология, гистология, эмбриология» - М.: «Колос» 2004.

3.Мануилова Н. А. «Гистология с основами эмбриологии» - М.: «Просвещение» 1973.

4.Иванов И. Ф., Ковальский П. А. «Цитология, гистология и эмбриология» - М.: «Колос» 1976.

gendocs.ru

Курсовая работа - Костная ткань как разновидность минерализованной соединительной ткани.

Костная ткань — это высокоспециализированный тип соединительной ткани, которая отличается большой твёрдостью, упругостью, механической прочностью. Костная ткань составляет основу кости как органа, который имеет более сложное строение: содержит надкостницу, костный мозг, сосуды, нервы и т.п. Костная ткань состоит из клеток, волокон, основного вещества и минеральных компонентов. Главными клетками костной ткани являются остеобласты, остеокласты, остеоциты. Остеобласты — богатые РНК клетки с высокой интенсивностью синтетических процессов. Они осуществляют синтез коллагена, неколлагеновых белков, протеогликанов, остеонектина и других структурных компонентов соединительной ткани. Остеоциты образуются из остеобластов и участвуют в постоянном обмене минеральных и органических веществ между костной тканью и кровью. Остеокласты — гигантские клетки, осуществляющие резорбцию кости: сначала происходит вымывание минерального компонента, а затем — ферментативное расщепление коллагеновых фибрилл.

Различают два вида костной ткани: губчатая и компактная. Компактная содержит (в весовых процентах) 25 % воды, 30 % органических веществ и 45% — минеральных. Губчатая кость содержит больше воды, но меньше органических веществ. ~ 90 % органических компонентов кости приходится на долю коллагена, ~1 % составляет цитрат и ~ 9% — другие органические вещества: нуклеиновые кислоты, триацилглицерины, фосфолипиды, холестерин, углеводы, протеогликаны, неколлагеновые белки. В состав костной ткани входит главным образом коллаген первого типа, образующий каркас костной ткани. Между фибриллами коллагена расположены неколлагеновые белки и кристаллы гидроксиапатитов. К неколлагеновым белкам костной ткани относятся различные ферменты: щелочная фосфатаза, карбангидраза, цитратсинтаза, гиалуронидаза, кислая фосфатаза, коллагеназа и другие. К неколлагеновым белкам, придающим костной ткани такие уникальные свойства, как упругость и твёрдость, относятся остеокальцин, костный сиалопротеин, остеонектин, остеопонтин, морфогенетический белок кости (МФБ), фактор роста скелета. Остеонектин — структурный гликопротеин, богатый цистеином, аргинином, аспарагиновой, глютаминовой аминокислотами. Он относится к антиадгезивным белкам, его содержание в межклеточном матриксе увеличивается при некоторых опухолевых заболеваниях, что может быть одной из причин, способствующих метастазированию. Остеонектин способен также присоединять кальций. Остеокальцин — низкомолекулярный белок (49 аминокислот), содержащий три остатка гамма-карбоксиглютаминовой кислоты. Он синтезируется в остеоцитах и остеобластах в виде проостеокальцина, содержащего в своём составе 3 молекулы глютаминовой кислоты. В процессе посттрансляционной модификации этого белка происходит превращение радикалов глютаминовой кислоты в радикалы гамма-карбоксиглютаминовой под действием фермента глютамилкарбоксилазы. Этот процесс происходит с участием витамина К в качестве кофактора глютамилкарбоксилазы, углекислого газа и молекулярного кислорода. (рис. 11) В результате образования дополнительной карбоксильной группы способность остеокальцина к связыванию кальция возрастает. Остеокальцин является наиболее специфическим маркером остеобластической активности.

Костный сиалопротеин — маркерный белок дифференцированных клеток костной ткани, отличающийся высоким содержанием сиаловых кислот. Он синтезируется в различных клетках костной ткани и участвует в связывании клеток с коллагеном первого типа.

— HN — CH — CO — +CO2 + O2 — HN — CH — CO -

Ch3 =======> Ch3

Ch3 — h3O CH

COO- вит. К -OOC COO-

-глютамил- -g — кабоксиглютамил-

Рис.11. Реакция карбоксилирования радикала глютаминовой кислоты в составе белка проостеокальцина.

Остеопонтин — гликопротеин, также содержащий сиаловые кислоты в своей структуре. Он обеспечивает адгезию клеток костной ткани с гидроксиапатитами, вместе с костным сиалопротеином участвует в резорбции кости. Морфогенетический белок кости (МФБ) — олигомерный белок, состоящий из 4-5 протомеров. Один из протомеров, с Мr 17,5 кДа, как выяснилось, обладает способностью к остеоиндукции. В месте его введения возникает хрящ, который постепенно замещается костью. Фактор роста скелета — белок, стимулирующий деление скелетогенных клеток и вызывающий их дифференцировку в остеогенные.

Содержание РНК в костной ткани в 1,5 — 2 раза превышает содержание ДНК, что является отражением высокой интенсивности биосинтетических процессов. Глицерофосфолипиды участвуют в минерализации костной ткани, соединяясь с аминокислотами белковой матрицы гидрофобными и ионными связями. К внутриклеточным углеводам костной ткани относятся гликоген и глюкоза, выполняющие энергетическую функцию, а также гликозаминогликаны. Среди них преобладают хондроитинсульфаты, кератансульфаты и гиалуроновая кислота, принимающие, благодаря полианионным свойствам, активное участие в процессах минерализации кости. C возрастом содержание хондроитинсульфатов в костной ткани уменьшается, а кератансульфатов — увеличивается. Высокая активность цитратсинтазы в кости обеспечивает синтез значительного количества цитрата, общее содержание которого, как уже отмечалось, может достигать 1 % от общей массы органических веществ костной ткани. Цитрат образует легко растворимые соли кальция и выполняет функцию переносчика кальция в процессах минерализации. Процесс связывания катионов кальция цитратом обратим (рис. 12). В зависимости от условий среды (рН, концентрации ионов кальция в крови и др.), преобладает прямая или обратная реакция:

В раннем возрасте в составе костной ткани преобладает фосфат кальция Cа3(РО4)2, а у взрослых — два вида апатитов: гидроксиапатиты Са10(РО4)6(ОН)2 и карбонатные апатиты Са10(РО4)6CО3. Гидроксиапатиты кости имеют форму пластинок гексогональной формы длиной 20 нм, высотой — 3-7 нм. Активная поверхность 1г костной ткани составляет 130 — 260 кв. м. Она обеспечивает максимальный обмен между костной тканью и межклеточной жидкостью. По данным литературы, в составе костной ткани человека содержится до 11г магния и 25 % всего натрия организма. В меньшем количестве в составе кости встречаются другие элементы: стронций, медь, барий, алюминий, цинк, берилий, кремний, фтор, свинец, хлор и другие элементы. В кристаллической решётке гидроксиапатитов может происходить замена ионов кальция на ионы магния, алюминия, стронция, бария и другие. Кроме того, ионы кальция могут покидать кристаллическую решётку без замены на другие катионы. Анионы фосфата также могут замещаться другими анионами, например, анионом карбоната. Ионы гидроксила чаще всего замещаются галогенами, реже — ионами гидроксония и карбоната. Вокруг каждого кристалла апатита имеется водная оболочка. Чем она больше, тем интенсивнее обмен минерального компонента кости. С возрастом содержание минеральных веществ в кости возрастает, а органических — уменьшается. Количество воды в апатитах кости постепенно снижается, что служит одной из причин замедления обменных процессов в кости с возрастом.

СН2 — СОО- СН2 — СОО- Са2+-ООС — СН2

НО — С — СОО- +3Са2+ <==> НО — С — СОО- Са2+ -ООС — С — ОН

СН2 — СОО- СН2 — СОО- Са2+-ООС — СН2

Рис. 12. Обратимая реакция образования цитрата кальция.

Обменные процессы в кости происходят более интенсивно, чем в твёрдых тканях зуба; в губчатой кости — интенсивнее, чем в компактной. Интенсивность обмена минеральных веществ в кости определяется степенью её минерализации — более интенсивно он протекает в организме с незавершённой минерализацией костной ткани. У взрослого человека за 1 год обновляется до 10 % атомарных структур скелета, т.е. каждые 10 лет костная ткань полностью обновляется. У детей и подростков образование новой костной ткани происходит быстрее, чем её резорбция, поэтому плотность костной ткани постепенно увеличивается, достигая максимума к 18 годам. Затем наступает равновесие — оба процесса идут с одинаковой скоростью. К 40 годам жизни у большинства людей начинается преобладание резорбции костной ткани над её образованием, появляются симптомы системного остеопороза, который характеризуется уменьшением массы костной ткани на единицу её объёма, увеличением пористости кости, повышением её хрупкости, уменьшением эластичности. Аналогичные изменения отмечаются в этот возрастной период и в тканях пародонта.

В обновлении костной ткани участвуют клетки, главным образом, двух типов: остеобласты, продуцирующие костное вещество, и крупные многоядерные остеокласты, ответственные за резорбцию кости. Клетки обоих типов концентрируются в многочисленных участках обновления костной ткани. На первом этапе происходит быстрая, длящаяся в течение 2-3 недель резорбция, а на втором — медленное, в течение 2-3 месяцев, образование костной ткани. Резорбция начинается с фиксации остеокластов к кости, высвобождения из них веществ, растворяющих минеральные компоненты и расщепляющих коллаген. После образования в костной ткани множества полостей резорбции остеокласты исчезают, и наступает фаза формирования новой ткани. К стенкам полости прикрепляются остеобласты, которые секретируют коллаген, эластин и другие белковые компоненты соединительной ткани, большинство из которых выполняют роль матриц минерализации. На следующей стадии происходит процесс минерализации вновь образованной соединительной ткани. Лекарственные препараты бисфосфонаты обладают способностью прочно связываться с минеральными компонентами кости, способствуя саморазрушению остеокластов в момент их наибольшей активности, останавливая резорбцию костной ткани. Остеокласты и остеобласты образуются в результате дифференцировки клеток — предшественников, находящихся в костном мозге. Предшественниками остеобластов являются стромальные клетки, а остеокластов — макрофаги. Они секретируют особые «сигнальные» вещества: 1-фактор, стимулирующий образование колоний макрофагов (источник остеокластов), 2 — сигнальное вещество RANKL, которое связывается со специфическими рецепторами на поверхности макрофагов и инициирует процесс их дифференцировки в остеокласты, 3 — остеопротегерин, блокирующий образование остеокластов посредством связывания RANKL.

Введение остеопротегерина при остеопорозе приводит к подавлению образования остеокластов и процесса резорбции. На координацию процесса образования костной ткани и ее резорбции влияют также эстрогены, паратгормон, инсулиноподобный фактор роста 1 (ИФР 1).

Необходимо подчеркнуть высокую метаболическую активность клеток костной ткани — остеобластов, осуществляющих синтез коллагена, эластина, ГАГ, протеогликанов, а также остеокластов, ответственных за резорбцию кости и остеоцитов, отвечающих за постоянный обмен компонентами с плазмой крови. Костная ткань потребляет столько же глюкозы, сколько её потребляет печень. Интенсивность потребления глюкозы в костной ткани также сравнима с таковой в миокарде. Но костная ткань потребляет меньше кислорода, чем вышеуказанные ткани. Поэтому в кости более выражены анаэробные процессы, в частности расщепление глюкозы до лактата, который выполняет транспортную функцию в отношении ионов кальция наряду с цитратом. Самой характерной особенностью костной ткани является её способность к минерализации, обусловливающая высокую твёрдость, прочность кости.

При резорбции кости происходит расщепление органических веществ и вымывание её минеральных компонентов. В расщеплении органического матрикса кости участвуют ферменты лизосом: гиалуронидаза, тканевая коллагеназа, другие протеазы, сульфатазы и т. п..

При переломе кости в месте перелома постепенно формируется костная мозоль. Костная мозоль — это частный случай пролиферативной реакции соединительной ткани на повреждение. Ткань костной мозоли является разновидностью фиброзно-грануляционной ткани, которая обладает способностью быстро минерализоваться. Содержание коллагена в области дефекта кости сначала увеличивается, а затем постепенно уменьшается, так как коллаген замещается минеральными компонентами кости, выполняя роль матрицы минерализации. В костной мозоли обнаруживаются также различные ГАГ, ДНК, липиды, в частности лецитин. Значительная часть этих веществ постепенно разрушается, вытесняясь минеральными компонентами. При нарушении образования костной мозоли, например, в старческом возрасте, содержание коллагена в ней своевременно не уменьшается, а продолжает нарастать, концентрация минеральных компонентов в области костного дефекта остаётся низкой. В результате костная мозоль приобретает характер фиброзной ткани.

К патологическим состояниям костной ткани относятся остеопороз и остеомаляция. Остеомаляция — это размягчение и деформация костей, связанные с уменьшением содержания в них кальция и фосфора. Остеомаляция является следствием деминерализации кости и сопровождается повышением активности щелочной фосфатазы. Она отмечается у детей и взрослых при недостаточности витамина D. Остеопороз — это системное поражение костной ткани, характеризующееся снижением массы кости в единице объёма, увеличением пористости кости, повышением её хрупкости, потерей эластичности, что приводит к высокому риску переломов костей. Остеопороз связан с недостаточностью матриц минерализации, с уменьшением содержания кальция и фосфора в кости. Наиболее частыми причинами возникновения остеопороза являются:

1. Повышенное образование паратгормона или глюкокортикоидов, которые активируют распад коллагена — главной матрицы минерализации кости.

2. Недостаточность эстрогенов, например, в климактерическом периоде у женщин, которая сопровождается преобладанием катаболических процессов в минерализованных тканях.

3. Пожилой и старческий возраст, при котором может развиться отрицательный баланс кальция в организме, как следствие недостаточного содержания кальция в пище, нарушения его всасывания в кишечнике, уменьшения нагрузки на скелет, снижения интенсивности анаболических процессов, а также недостаточного воздействия на организм ультрафиолетовых лучей.

4. Хронический алкоголизм, при котором в связи с постоянно повышенной концентрацией алкоголя в крови отмечается гиперкальциурия и активация функции коры надпочечников. Избыточная секреция глюкокортикоидов сопровождается снижением содержания коллагена в минерализованных тканях, что приводит к активации процесса их деминерализации.

5. Состояние невесомости, длительный постельный режим и другие причины ограничения нагрузки на скелет приводят к деминерализации костной ткани, потере костной массы.

Хрящевая ткань — это ткань с диффузионным типом питания и газообмена, так как в хряще отсутствует кровоснабжение. Хрящевая ткань содержит специфические для неё белки, гликопротеины и протеогликаны: фибромодулин, бигликан, хондрокальцин, тенасцин, фибронектин, выполняющие матричные и адгезивные функции. По сравнению с костной, хрящевая ткань содержит больше сульфатированных ГАГ, особенно хондроитинсульфатов, неколлагеновых белков, воды и относительно меньше минеральных веществ. В связи с этим хрящевая ткань характеризуется более выраженными амортизационными свойствами по сравнению с костной тканью. Хрящевая ткань отличается от костной также большей интенсивностью обменных процессов, в частности, в ней более интенсивно синтезируется коллаген и более активно обмениваются протеогликаны.

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Вымершие животные реферат
• 
  Последствия наркотиков реферат
• 
  Реферат возникновение геометрии
• 
  Доказательная медицина реферат
• 
  История генетика реферат
• 
  Темы рефератов макроэкономика
• 
  Реферат о немцах
• 
  Наскальная живопись реферат
• 
  Внешнее управление реферат
• 
  Реферат значение воздуха
• 
  Правила пионербола реферат