Физиологическая и посттравматическая регенерация костной ткани

Физиологическая регенерация костной ткани заключается в постоянной перестройке кости. Она призвана не только привести в соответствие строение кости с нагрузками на нее, но и поддерживать минеральный гомеостаз. Осуществляется за счет сочетанной деятельности остеобластов и остеокластов, которые находятся в надкостнице, эндосте и каналах остеонов. В норме большая часть их пребывает в состоянии покоя и активируется при инициации перестройки. Активация остеобластов ведет к одновременной активации остеокластов и наоборот (функциональное сопряжение остеобластов и остеокластов). За счет деятельности этой функциональной пары клеток происходит следующая цепь событий в кости: активация клеток, осуществляющих разрушение кости > резорбция старой кости > реверсия (переход от резорбции кости к остеосигенезу) > остеогенез.

Репаративная регенерация костной ткани происходит после переломов. Осуществляется за счет деятельности остеобластов, формирующихся из остеогенных (периваскулярных) клеток. Посттравматическая регенерация кости протекает в несколько стадий (рис.14).

• 1. Стадия разрушения поврежденных структур кости и деления остеогенных клеток. В эту стадию происходит разрушение поврежденных элементов кости и возникает воспалительная реакция. Одновременно периваскулярные клетки превращаются в остеобласты, которые приступают к синтезу межклеточного вещества.
• 2. Стадия образования и дифференцировки тканевых структур кости. Остеобласты выселяются в место перелома и образуют компоненты межклеточного вещества. Одновременно с образованием остеобластов в силу генетического родства формируются линии фибробластов и хондробластов, при чем хондроидная ткань получает преимущественное развитие. В результате формируются соединительнотканная или (чаще) хрящевая мозоли.

Рис. 14 Посттравматическая регенерация трубчатой кости, А — локализация травмы; Б, В, Г — последовательные стадии регенерации без жесткой фиксации репонированных костей (Б1, В1 — фрагменты); Д — регенерация после фиксации; 1 — надкостница; 2 — грубоволокнистые костные перекладины; 3 — соединительно-тканная мозоль с островками хрящевой ткани; 4 — костная грубоволокнистая мозоль; 5 — линия сращения

• 3. Стадия первичной костной структуры. Хрящевая (соединительнотканная) мозоль минерализуется и превращается в костную мозоль. Одновременно восстанавливается сосудистая система кости.
• 4. Стадия окончательной перестройки регенерата. Вначале костная мозоль состоит из грубоволокнистой костной ткани, которая потом заменяется на пластинчатую. Происходит резорбция избытка кости и восстановление костномозговой полости.

Приведенная схема регенерации кости наблюдается при так называемом вторичном костном сращении, когда костные отломки недостаточно сближены и закреплены. Эта ситуация встречается в клинике наиболее часто. При хорошей иммобилизации и репозиции (сопоставлении) отломков регенерация происходит более быстро и экономно с незначительным разрушением костной ткани по обе стороны от перелома. При этом практически сразу образуется пластинчатая костная ткань без формирования соединительнотканной и хрящевой мозолей (первичное костное сращение).

Стимуляция регенерации кости. Стимуляция регенерации костной ткани может осуществляться применением анаболических гормонов, витаминов, препаратов ДНК, РНК и др. Она происходит также при введении в зону дефекта костных опилок, а также трансплантации аллогенной кости. Широко используется также применение метода дистракции (растяжения) кости по Г. А. Илизарову (аппарат Илизарова). Метод основан на пьезоэлектрическом эффекте кости: ее растяжение вызывает формирование положительного заряда, а сжатие — отрицательного электрического заряда. К положительному заряду тропны остеокласты, которые при растяжении начинают осуществлять резорбцию костной ткани. Однако в силу сопряжения функции остеобластов и остеокластов через определенное время происходит активация последних и выработка ими межклеточного вещества. Повторная дистракция ведет к повторению цикла. В результате последовательных дистракций происходит постепенное новообразование и созревание костных структур, увеличивается межотломковый костный регенерат, который в средней части сохраняет соединительнотканную структуру, на основе которой и происходит костеобразование. Этот метод позволяет, во-первых, эффективно лечить переломы, так как аппарат Илизарова позволяет хорошо сопоставить и иммобилизировать отломки, в результате очень рано создается возможность включения конечности в функцию (нагрузка на нее ведет к активации остеобластов). Во-вторых, метод позволяет увеличивать длину конечностей для исправления дефектов скелета.

Рост кости в длину происходит за счет метаэпифизарной пластинки роста. Наблюдается до периода полового созревания, после наступления которого половые гормоны способствуют подавлению митозов клеток и минерализации хряща метаэпифизарной пластинки. Рост кости в толщину происходит за счет надкостницы. При этом физический труд способствует размножению клеток в надкостнице, и кость становится толще.