Военное образование в России

Костная ткань: гистофизиология и регенерация - Клеточно-дифферонная организация костной ткани

Клеточно-дифферонная организация костной ткани

Исходя из современного определения понятия «ткань», костная ткань является системой взаимодействующих клеточных дифферонов (гистогенетических рядов) и межклеточного вещества. Ведущим клеточным диффероном костной ткани является остеобластический дифферон. Вместе с клетками остеобластической линии постоянными клеточными элементами костной ткани являются остеокласты. Кроме указанных клеток костная ткань находится в динамическом взаимодействии с клетками сосудов, крови, костного мозга – эндотелиоцитами, лейкоцитами, фибробластами, ретикулоцитами, адипоцитами, клетками гемопоэза и др.; а также с элементами других скелетных тканей – хондробластами и хондроцитами.

Рассмотрим основные клеточные диффероны костной ткани – остеобластический и остеокластический.

Остеобластический клеточный дифферон

Наименее дифференцированными предшественниками остеобластов во взрослом организме являются стволовые стромальные клетки (ССК) . ССК локализуются в строме красного костного мозга и других кроветворных органов. Кроме этого, экспериментально доказано присутствие таких клеток в селезенке, лимфатических узлах и тимусе, однако они, по всей видимости, большой роли в процессах физиологической и репаративной регенерации костной ткани не играют. ССК представляют собой малодифференцированные клетки мезенхимального происхождения, обладающие способностью при определенных условиях дифференцироваться по остеобластическому пути. Морфологически ССК - это фибробластоподобные клетки, находящиеся в фазе G₀ клеточного цикла и составляющие, таким образом, регенеративный резерв костной ткани, мобилизуемый в условиях физиологической деятельности и при посттравматическом восстановлении. ССК во взрослом организме, как потомки скелетогенных мезенхимальных клеток, способны к дифференцировке не только в костные и хрящевые клетки, но и другие механоциты - фибробласты, адипоциты и гладкие миоциты. В настоящее время выявлен единственный достоверный, маркер ССК - STRO-1. ССК входят в состав так называемого кроветворного микроокружения, элементы которого, синтезируют и секретируют гемопоэтические цитокины, а также влияют на гемоцитогенез, непосредственно контактируя с бластными клетками кроветворного костного мозга.

ССК дифференцируется в остеогенные клетки, являющиеся частично коммитированными (камбиальными) в остеобластической линии дифференцировки.  Процесс дифференцировки любых клеток обусловлен изменением  уровня экспрессии той или иной группы генов под воздействием различных факторов микроокружения. Дифференцировка остеогенных клеток сопряжена со снижением транскрипции генов, кодирующих белки, которые участвуют в пролиферации и адгезии, и повышении транскрипции генов остеобласт-специфических белков. Следовательно, этот процесс сопровождается продуцированием органического матрикса, т. е. накоплением коллагенов II, III и IX типов, с переключением по мере дифференцировки на X тип. Лишь на следующей стадии дифференцировки (остеобласты) для клеток этой линии характерен синтез преимущественно коллагена I типа. Остеогенные клетки синтезируют также неколлагеновые белки костного матрикса – остеокальцин, остеопонтин, костный сиалопротеин, остеонектин, костные морфогенетические белки. Кроме того, для них характерен синтез щелочной фосфатазы.

Популяция остеогенных клеток считается неоднородной. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при культивировании фибробластоподобных клеток стромы костного мозга они могут давать начало двум типам клеток – детерминированным остеогенным клеткам-предшественникам и индуцибельным остеогенным клеткам-предшественникам . Первые для реализации своих остеогенных потенций не нуждаются в какой-либо индукции. Индуцибельные элементы проявляют остеогенные свойства только после действия определенных индукторов остеогенеза. Высказано положение, что индуцибельными к остеогенезу клетками являются периваскулоциты – клетки окружающие кровеносные сосуды микроциркуляторного русла, также индуцибельные клетки локализованы в надкостнице и экстраскелетных органах, в то время как детерминированные заключены в костях скелета.

Промежуточная стадия дифференцировки остеогенных клеток в направлении к остеобластам – преостеобласты. Это унипотентные клетки-предшественники остеобластов, составляющие пул дифференцирующихся клеток.