МедУнивер - MedUniver.com Все разделы сайта Видео по медицине Книги по медицине Форум консультаций врачей  
Рекомендуем:
Стоматология:
Стоматология
Анатомия полости рта
Детская и подростковая стоматология
КТ, МРТ, УЗИ полости рта и ЧЛХ
КЛКТ, КТ, рентген в имплантологии
Ортодонтия:
Ортодонтия
Высота окклюзии
Мини-имплантаты
Ортопедия:
Высота окклюзии
Протезирование коронками
Протезирование мостовидными протезами
Реставрация передних зубов
Штифтовые культевые конструкции (ШКК)
Пародонтология:
Пародонтология
Пластическая хирургия десны
Трансплантация кости (костная пластика)
Терапевтическая стоматология:
Терапевтическая стоматология
Реставрация передних зубов
Штифтовые культевые конструкции (ШКК)
Эндодонтия (эндодотическое лечение)
Хирургическая стоматология:
Хирургическая стоматология
Имплантология
Пластическая хирургия десны
Трансплантация кости (костная пластика)
Форум
 

Скелетный гомеостаз: заживление кости, болезни кости

а) Заживление кости. Заживление поврежденной ткани, как правило, приводит к образованию ткани, которая отличается по морфологии или функциям от исходной. Этот тип заживления называют репарацией. Регенерация тканей — термин, используемый для описания заживления, которое приводит к полному восстановлению морфологии и функций. Заживление костной ткани включает как регенерацию, так и репарацию, в зависимости от характера травмы.

1. Репарация. Травма костной ткани, многократно повторяющаяся или однократная, наиболее часто приводит к переломам. Сразу же после повреждения кости инициируется сложный и многоэтапный процесс заживления, который способствует репарации. Тканевая и клеточная пролиферация опосредованы на разных стадиях разрушения факторами роста, воспалительными цитокинами и сигнальными молекулами.

Несмотря на то обстоятельство, что это непрерывный процесс, репарацию кости можно условно разделить на три фазы: воспаление, репарацию и ремоделирование (Hadjidakis, Androulakis, 2006).

Фаза воспаления начинается сразу после повреждения ткани и длится приблизительно 2 нед (Fazzalari, 2011). Первый шаг в процессе репарации заключается в формировании тромба. Выделение цитокина из поврежденных клеток затем привлекает воспалительные клетки в эту область, макрофаги осуществляют фагоцитоз поврежденных тканей и клеток. Остеокласты начинают процесс резорбции поврежденной кости для утилизации минеральных компонентов.

Кроме того, в эту же область привлекаются клетки из миелоидных и мезенхимальных клеточных популяций, затем они начинают дифференцироваться в остеобласты и хондробласты. В этот момент соотношение RANKL и остеопротегерина (OPG — от англ. OsteoProteGerin) уменьшается.

Репаративная фаза характеризуется образованием мягкой мозоли, в которой начинают формироваться матрикс новой кости и хрящевой каркас. Остеобласты и хондробласты синтезируют нити белка для создания этой мозоли, она медленно минерализуется с образованием твердой мозоли. Последняя состоит из незрелой костной ткани. Инициирование формирования хрящевой и периостальной костной ткани, прежде всего, опосредовано предварительной регуляцией интерлейкином-6 (IL-6), OPG, сосудистым эндотелиальным фактором роста и BMP (Fazzalari, 2011).

Процесс перестройки мягкой в твердую костную мозоль происходит в течение 6-12 нед с момента перелома кости.

На заключительной стадии репарации, известной как фаза ремоделирования, костный матрикс и хрящи перестраиваются в зрелую кость. Костная ткань в конечном счете превращается в зрелую пластинчатую кость через процессы нормального обновления костной ткани, опосредованного взаимодействием остеобластов и остеокластов. Достаточное поступление витамина D и кальция имеют решающее значение для правильного восстановления костей, и их концентрация может определять скорость репарации. Время стадии ремоделирования варьирует в зависимости от индивидуального метаболизма костной ткани, но обычно нужен месяц с момента получения травмы.

2. Заживление (регенерация). Идеальное заживление кости приводит к формированию ткани, в которой сохраняются исходные структура и функции. Этот процесс отличен от восстановления, где происходит замена утраченной ткани на незрелую ткань без полного восстановления функций.

Со временем кости повреждаются от механического напряжения, перегрузки и других разрушительных факторов, что приводит к образованию микротрещин и других дефектов в архитектуре кости. Для того чтобы предотвратить значительную травму, в кости происходят естественные процессы ремоделирования и регенерации, или самовосстановления. Скорость обновления индивидуальна у разных костей, хотя средний показатель обновления составляет 10% (McCauley, Nohutcu, 2002).

Скелетный гомеостаз: заживление кости, болезни кости
Рисунок 11. Костные многоклеточные единицы. Ремоделирование костной ткани происходит в локальных группах остеобластов и остеокластов, называемых костными многоклеточными единицами. Каждая единица встраивается в переднюю линию реабсорбции остеокластов, далее для заполнения дефекта следует формирование кости остеобластами. Красное окрашивание (тартратрезистентная кислая фосфатаза) отмечает участки резорбции. Обратите внимание на увеличение количества многоядерных остеокластов в этой области.

Регенерация костной ткани включает образование мозоли костной ткани и резорбции костной многоклеточной единицы (Sims, Gooi, 2008) (рис. 11). Во время этого процесса сначала происходит остеокластическая резорбция кости в течение 3-4 нед, параллельно поступают клеточные сигналы для миграции остеобластов в эту область. Затем остеобласты образуют кость в течение 3-4 мес, с периодом покоя между резорбцией и образованием кости, называемым фазой реверсии. Для губчатой кости характерна более высокая интенсивость метаболизма костной ткани, чем для кортикальной (McCauley, Nohutcu, 2002).

Скелетный гомеостаз: заживление кости, болезни кости
Рисунок 12. Этапы заживления альвеолярной лунки. а — Модель удаления у грызуна; последовательность событий, которая характеризует заживление в течение первых 14 дней; б — окрашивание гематоксилином и эозином участка заживления после удаления зуба. На фотографии гистологического среза справа от области заживления (черные пунктирные линии) заметна регенерация кости в пределах альвеолярного отростка. Обратите внимание на четко видимый кровяной сгусток на 3-й день. На 7-й день плотность клеток в области дефекта выше. На 10-й день дефект лунки заполнен конденсированной мезенхимальной тканью. На 14-й день произошла интеграция вновь образованной кости в области первоначальных стенок лунки.
Скелетный гомеостаз: заживление кости, болезни кости
Рисунок 13. Схема экспрессии генов при удалении зубов в местах заживления. Анализ генов, связанных с заживлением ран, проведенный при лазерном захвате микрорассечением, позволил разделить их на три различные группы: факторы роста/хемокины, белки внеклеточного матрикса и факторы транскрипции. Молекулярная динамика отражала анализ экспрессии генов, которые со временем стимулируют процесс заживления кости. Выявлены три схемы экспрессии: 1 — в этой группе были гены, экспрессия которых медленно увеличивалась в процессе заживления: факторы роста (ВМР4, Bmp7, Wnt10b и сосудистый эндотелиальный фактор роста), факторы транскрипции (RUNX2) и белки внеклеточного матрикса, связанные с минерализованной тканью (OPN и OCN). Очень интересно, что количество CXCL12 (SDF-1) постепенно увеличивалось в альвеоле во время удаления. Содержание трансформирующего фактора роста β1 повысилось на средней стадии заживления (день 10-й), а затем уменьшалось. И периостин, и целевой ген трансформирующего фактора роста β1 имели одну и ту же схему экспрессии; 2 — вторая группа — гены, у которых экспрессия была высокой в ранний период и снижалась на более поздних стадиях. Гены хемокинов интерлейкина-1, CXCL2 и CXCL5 принадлежали к этой категории, хотя никакой статистической разницы не обнаружено из-за небольшого количества проанализированных животных. Экспрессия Wnt5a и Wnt4 также уменьшалась в процессе заживления; 3 — гены с конститутивной экспрессией. Эта группа вкючала LMP-1-домен минерализации белка (LMP-1) и сухожильный специфический фактор транскрипции SCX.

При заживлении альвеолярной кости у грызуна этот процесс проходит более быстрыми темпами, что позволяет оценить клеточные и молекулярные процессы, происходящие во время созревания вновь регенерируемой кости (Lin et al., 2011) (рис. 12, 13).

Регенерация кости — нормальный процесс, но в ряде случаев возникает необходимость ускорения темпа регенерации кости или преодоления последствий патологических процессов в костях с ее помощью. Терапевтическая тактика, направленная на регенерацию костной ткани, включает формирование кости из различных источников, применение эпителиально-окклюзионных барьерных мембран, антирезорбтивных, анаболических веществ и факторов роста, используемых для ускорения дифференциации и пролиферации остеобластов.

Когда изменяются процессы обновления кости, скелетный гомеостаз нарушается, что приводит к увеличению или уменьшению минеральной плотности костной ткани (МПКТ) либо костному некрозу и часто сопровождается уменьшением прочности кости. Костный гомеостаз могут изменить различные факторы, включающие рак, менопаузу, лекарственные средства, генетические особенности, дефицит питательных веществ и инфекции. Некоторые из этиологических факторов, например дефицит витамина D, легко поддаются коррекции, в то время как при других, таких как генетические мутации, как правило, лечение только симптоматическое.

Изменения гомеостаза кости вызывают широкий спектр симптомов, в том числе увеличение частоты переломов, боли в костях, а также другие деформации скелета, которые приводят к высоким показателям заболеваемости, а в некоторых случаях и к смертности. Краткий обзор наиболее распространенных патогенетических факторов приведен ниже.

б) Заболевания кости:

Скелетный гомеостаз: заживление кости, болезни кости
Рисунок 14. Остеопороз. В отличие от изображения на стадии (а), на стадии (б) показаны видимые при микроскопии морфологические изменения кости, связанные с остеопорозом, такие как снижение толщины кортикального слоя, в дополнение к заметному снижению количества трабекул и их взаимосвязь. Поскольку это долгий процесс, происходит дальнейшее ослабление внутренней архитектуры, что существенно влияет на способность кости выдерживать сжимающие силы без развития нарушений.

1. Остеопороз. Остеопороз — состояние, характеризующееся изменениями как в макро-, так и в микроархитектуре кости (рис. 14). Существует несколько этиологических факторов этого системного заболевания, включающих постклимактерический период, возраст, лечение глюкокортикоидами, вторичные изменения при раке, андрогенную абляцию и применение ингибиторов ароматазы (Kanis, 2002). Все эти факторы приводят к снижению прочности кости и повышенному риску переломов, сопровождающихся высокими показателями заболеваемости и смертности.

Постклимактерический остеопороз — наиболее распространенная форма заболевания, результат снижения секреции гормонов половых желез после менопаузы. Быстрая потеря трабекулярной МПКТ и в меньшей степени кортикальной — общие симптомы этого состояния (Kanis, 2002).

Скелетный гомеостаз: заживление кости, болезни кости
Рисунок 15. Минеральная плотность костной ткани (МПКТ). Двухэнергетическую рентгеновскую абсорбциометрию считают предпочтительным методом определения МПКТ. В качестве участков для измерения МПКТ при этом исследовании чаще всего используют позвоночник, шейку бедренной кости и предплечье. Всемирная организация здравоохранения определяет остеопороз на основе «Т-баллов». Т-баллы относятся к числу стандартных отклонений выше или ниже среднего значения для здорового 30-летнего взрослого того же пола, что и пациент.

Диагностику проводят путем сравнения МПКТ пациента с тем же показателем у здорового 20-29-летнего человека того же пола. Системная МПКТ минимум на 2,5 стандартного отклонения ниже среднего показателя, называемого Т-баллом, по рекомендации Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) признана критерием диагностики остеопороза (ВОЗ, 1994). Остеопения — менее тяжелая форма заболевания. Ее диагностируют, когда Т-баллы находятся в пределах от -1,0 до —2,5 (рис. 15).

2. Мраморная болезнь. Мраморная болезнь (остеопетроз) представляет собой группу наследственных заболеваний, при которых происходит выраженное увеличение МПКТ вследствие аномального метаболизма костной ткани (в каком-то смысле противоположность остеопороза). Это наследуемое заболевание с механизмом наследования от аутосомно-доминантного до аутосомно-рецессивного. Повышение МПКТ в данной популяции пациентов обусловлено различными дефектами в процессах резорбции костной ткани остеокластами.

Скелетный гомеостаз: заживление кости, болезни кости
Рисунок 16. Мраморная болезнь. Увеличение плотности и отложение минерализованного костного матрикса — частая находка у больных с мраморной болезнью. а — Облитерация полости костного мозга; б — сканирующая электронная микроскопия; в — окрашивания сафранином О.

Они включают более высокое или более низкое количество остеокластов, нарушение дифференцировки, дефицит карбоангидразы, способность образовывать гофрированную границу, а также изменения в сигнальных путях (Stark, Savarirayan, 2009). В большинстве случаев это способность остеокластов создавать кислую среду в лакунах резорбции кости, которая в некотором роде аномальна и в конечном счете приводит к увеличению образования костной ткани (рис. 16).

3. Остеомаляция. Витамин D необходим для метаболизма кальция и фосфора в организме — ключевых минералов, необходимых для формирования костной ткани (Holick, 2007). Дефицит витамина D или неспособность его усваивать — общее условие развития заболевания, особенно для северных климатических зон, так как витамин D синтезируется в организме за счет воздействия солнечных лучей и правильной диеты. Существуют и другие факторы, предрасполающие к дефициту витамина D, например злокачественные или доброкачественные опухоли и заболевания печени.

Скелетный гомеостаз: заживление кости, болезни кости
Рисунок 17. Остеомаляция. а, в — Нормальный матрикс в плане минерализации и созревания; б, г — при остеомаляции присутствуют большие гипоминерализованные зоны, сопровождаемые увеличением остеоида/незрелых отложений в матриксе.

При дефиците витамина D минерализация костей нарушается, что приводит к состоянию, называемому остеомаляцией. Когда эта болезнь встречается у детей, ее обозначают как рахит. Ключевая особенность остеомаляции заключается в том, что кости, которые характеризуются нормальным коллагеном матрикса и структурой остеоида, недостаточно минерализованы, что приводит к размягчению костей (Russell, 2010). Остеомаляция отличается от остеопороза тем, что при ней изменение кости происходит во время ее развития, в то время как при остеопорозе изменения костей возникают, когда они уже сформированы (рис. 17).

Тяжесть заболевания широко варьирует — от бессимптомного течения до смерти в раннем детстве. Несмотря на увеличение плотности костной ткани, вновь сформированная кость низкого качества. Симптомы заболевания включают повышенную частоту переломов, невропатию и низкорослость. Лечение остеомаляции заключается в восполнении дефицита витамина D, как правило, через диетические добавки, в сочетании с устранением причины дефицита. Ранняя лечебная тактика может включать пересадку костного мозга.

4. Остеонекроз. При ишемических нарушениях вследствие длительного нарушения кровоснабжения костной ткани часто происходит гибель клеток. Клетки кроветворной линии наиболее подвержены негативным последствиям ишемии и не могут выжить больше 12 ч без достаточного снабжения кровью (Steinberg, 1991). Клетки, непосредственно ответственные за минерализацию костей и обновление ткани: остеобласты, остеокласты и остеоциты -менее склонны к аноксии, но после 48 ч отсутствия кровоснабжения эти клетки также гибнут.

Если приток крови быстро возобновляется, возможно заживление с восстановлением костной ткани. Тем не менее после перерыва кровоснабжения есть вероятность некроза кости, при котором показаны частичная или полная резекция и последующая реконструкция.

У остеонекроза несколько этиологических факторов, включая излучение, использование бисфосфонатов и стероидов, артериальную гипертензию, а в некоторых случаях артрит и системную красную волчанку. Бифосфонат-зависимый остеонекроз челюсти (ONJ — от англ. OsteoNecrosis of the Jaw) вызывает растущее беспокойство у стоматологов. ONJ определяют как область «открытой» кости, которая не заживает в течение 8 нед после установления диагноза (Khosla et al., 2008).

Заболеванию не предшествует облучение черепно-лицевой области. Прием бисфосфонатов внутрь связан с более низким риском и заболеваемостью 0,01-0,04% — по сравнению с пациентами, получающими внутривенную терапию бисфосфонатами и имеющими более высокую частоту ONJ — 0,8-12% (Vescovi, Nammour, 2011). Вероятно, это связано с более высокими дозами препаратов. Обычно внутрь бисфосфонаты назначают для лечения остеопороза, а внутривенно — при болезни Педжета, множественной миеломе и др.

5. Остеомиелит. Остеомиелит — инфекционный процесс, локализованный в кости. Его можно классифицировать в зависимости от источника инфекции, прогноза, костной анатомии, индивидуальных особенностей и клинических проявлений (Calhoun, Manring, 2005). Открытые переломы, операции, а также такие заболевания, как сахарный диабет (СД) и заболевания периферических сосудов, увеличивают риск развития остеомиелита. Гематогенный остеомиелит гораздо более распространен в педиатрической практике.

Окончательный диагноз остеомиелита ставят при выделении бактерий в сочетании с данными визуализационных методов, но диагностика может быть сложной задачей. Лечение включает антибактериальную терапию, дренирование, санацию и соответствующее хирургическое лечение, в том числе костно-пластическую стабилизацию (Conterno, da Silva Filho, 2009).

6. Несовершенный остеогенез. Несовершенный остеогенез представляет собой группу генетически обусловленных заболеваний, характеризующихся нарушением образования коллагена, что приводит к снижению качества кости. Общие признаки заболевания включают переломы, хрупкость костей и остеопению. Несовершенный остеогенез — относительно редкий вид патологии, частота составляет 1 на 10 000 родившихся. Существуют аутосомно-доминантные и рецессивные формы, хотя аутосомно-доминантная форма более распространена (Michou, Brown, 2011).

Клинические проявления несовершенного остеогенеза имеют общие черты с другими нарушениями костного метаболизма: переломы, деформации костей, нестабильность суставов. Кроме того, различные особенности несовершенного остеогенеза включают потерю слуха, сосудистую хрупкость, голубые склеры и несовершенный дентиногенез. Дефекты коллагена типа I, включая разрывы связей между коллагеном и неколлагеновыми белками, ослабленный матрикс, дефектные отношения клетка-клетка и клетка-матрикс и минерализацию дефектной ткани, отражают этиологию аутосомно-доминантной формы (Forlino et al., 2011).

При рецессивной форме дефицит любого из трех компонентов коллагенового комплекса пролил-3-гидроксилазы отражается пониженной способностью проколлагена типа I пройти посттрансляционную модификацию или укладку. Тяжесть заболевания и симптоматика колеблются в широких пределах.

Для симптоматического лечения при несовершенном остеогенезе используют различные варианты, в том числе операции, работая совместно со специалистами по нарушению слуха, стоматологами и пульмонологами. Применяют также такие лекарственные средства, как бисфосфонаты и рекомбинантные препараты человеческого гормона роста.

7. Другие нарушения. На костный гомеостаз могут воздействовать другие нарушения, включая первичный или вторичный гиперпаратиреоз, болезнь Педжета и фиброзную дисплазию.

Гиперпаратиреоз характеризуется чрезмерным образованием ПТГ, который способствует рассасыванию кальция и фосфора в костной ткани, увеличивая содержание кальция в сыворотке крови до нормальных значений (Unnanuntana et al., 2011). Первичный гиперпаратиреоз чаще всего вызван аденомой паращитовидной железы, тогда как вторичный гиперпаратиреоз возникает, когда синтез ПТГ обусловлен чрезмерной стимуляцией в ответ на низкий уровень кальция в сыворотке крови. Гиперпаратиреоз часто проявляется без каких-либо симптомов, и его обнаруживают при обычных скрининговых обследованиях. Клиническая картина очень похожа на рахит. Лечение включает выявление и устранение причины заболевания.

Болезнь Педжета обусловлена состоянием, при котором костный метаболизм значительно выше обычного, с преобладанием остеосинтеза над резорбцией (Noor, Shoback, 2000). Это приводит к излишнему образованию костной ткани и может повлиять на одну или несколько костей. Наиболее часто страдает таз. Пораженные кости, несмотря на повышенное образование костной ткани, бывают слабыми и деформируются. Это связано с образованием нерегулярных коллагеновых волокон внутри костей. Терапия бифосфонатами эффективна при снижении метаболизма костной ткани, хотя сопряжена с повышенным риском ONJ, который развивается приблизительно у 0,01-0,04% пациентов (Vescovi, Nammour, 2011).

Фиброзная дисплазия может повлиять на костную систему, но в 60% случаев поражается только одна кость (Michou, Brown, 2011). Это наиболее часто происходит в детском возрасте. Очаги повреждения при фиброзной дисплазии образуются в костномозговой полости, проходящей в кортикальной кости, и состоят из гиалинового хряща, незрелых костных тканей и клеток-предшественников остеобластов. Симптомы включают переломы и боль в костях. Следует отметить, что это состояние сопровождается и другими черепно-лицевыми симптомами, в том числе деформацией костей черепа и лица, экзофтальмом и аномалиями зубов.

- Также рекомендуем "Анатомия и гистология беззубой челюсти (альвеолярного гребня после удаления зуба)"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 21.11.2022

Медунивер Мы в Telegram Мы в YouTube Мы в VK Форум консультаций врачей Контакты, реклама
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.