Костная ткань это динамическая система, в которой постоянно происходит костное ремоделирование — на протяжении всей жизни идут процессы разрушения старой кости, образования новой, что есть циклом ремоделирования костной ткани.
Кость — это «зеркало, отражающее нормальные и патологические процессы в других органах, во всем организме в целом». Ежегодно перестраиваются 2-4% скелета; за 10-20 лет обновляется половина скелета. Костное ремоделирование выполняет две функции: способность модифицировать структурную анатомию ткани так, что нагруженные структуры максимально усиливают контроль за гомеостазом минералов.
Пик костной массы наступает к 25 годам. У женщин 30-35 лет процесс образования ткани кости превалирует над резорбцией. После 35 лет процесс резорбции активизируется и в климактерическом периоде становится преобладающим.
С возрастом время, требуемое на завершение костного ремоделирования одной единицы, увеличивается, и число новых костных ремоделирующих единиц, начинающих образовываться в единицу времени (активность повторений), не обеспечивает показателя общего костно-минерального баланса. Тем не менее, на периостальной поверхности постоянно сохраняется положительный баланс перестройки кости, т.е. диаметр кости слегка увеличивается. На поверхности гаверсовых каналов костная перестройка уравновешена, а на эндостальной поверхности доминирует (особенно после 50 лет жизни) отрицательный баланс, который с возрастом обусловливает истончение кортикального слоя с внутренней стороны и рарефикацию губчатого вещества.
Процесс костного ремоделирования
Костное ремоделирование является непрерывным процессом, в результате которого происходит обновление костного матрикса со скоростью 25% в год. Каждый цикл ремоделирования разделяют на следующие фазы: резорбтивную, переключения, созидания, покоя. В течение одного цикла старая ткань кости резорбцируется под действием остеокластов, а возникающая в результате резорбции полость выполняется остеобластами, которые синтезируют новый органический матрикс кости. Этот цикл ремоделирования происходит в различных участках костей каждые 10 секунд, а полный цикл ремоделирования (на каждом участке) протекает несколько месяцев: фаза резорбции длится 15-30 дней, созидания — 80-90, минерализация — 7-15, покоя — около 900 дней.
Нарушение цикла костного ремоделирования на любом этапе приводит к снижению костной массы:
- повышенное действие остеокластов может вызывать образование более глубоких лакун, которые могут быть не полностью выполнены остеобластами;
- может замедляться процесс переключения, при этом резорбция не будет сопровождаться формированием костной ткани;
- остеобласты не способны заполнить даже лакуны нормальных размеров. При сенильном остеопорозе кость содержит много незаконченных гаверсовых систем, где остеобластическая активность отсутствует, остаются расширенными центральные гаверсовы каналы, минеральная плотность кости уменьшается.
Основополагающим звеном в развитии остеопороза в большинстве случаев является повышенная резорбция костной ткани либо снижение костеобразования, хотя иногда имеют место различные сочетания патологических проявлений в ремоделировании костной ткани. Однако при любом патофизиологическом механизме масса костей будет уменьшаться, достигая некоторого порогового значения, после которого наступает стадия переломов. Скорость же потери кости зависит от многих факторов.
Кость служит минеральным резервом для поставки кальция, магния, фосфора. Фосфопротеины (фосфорины) играют фундаментальную роль в процессе минерализации, отличаются высоким содержанием аспарагиновой или глутаминовой кислоты и фосфата. Они играют главную роль в процессе минерализации костной тани. Предполагается, что свободные и связанные с коллагеном фосфорины соединяются с большим количеством кальция и тем самым повышают его локальное содержание, из-за чего стимулируется минерализация кости и рост кристаллов. Фосфопротеины и кислые фосфолипидфосфаты образуют комплексы с кальцием, что приводит к насыщению кальцием. После начала кальцификации дальнейшая минерализация коллагеновых фибрилл происходит по физико-химическим закономерностям. Подготовке кальция способствуют фосфопротеины и протеолипиды. Первичный продукт минерализации состоит преимущественно из аморфного фосфата кальция и может быть различным по составу, а в дальнейшем преобразовывается в хорошо упорядоченные структуры. Высокоорганизованные структуры также претерпевают постоянную перестройку.
Биологические механизмы запускают процессы костного моделирования и ремоделирования в многоклеточных, структурных единицах.
Множество клеток принимает участие в осуществлении промежуточного механизма, благодаря дентритной сигнальной сети, обеспечивающей связи между костными клетками, капиллярами и периостом.
На адаптацию костей к механическим нагрузкам влияет множество факторов физической и химической природы, наследственность, этнические особенности.
Статью подготовил и отредактировал: врач-хирург Пигович И.Б.