Кость, os, ossis, как орган живого организма состоит из нескольких тканей, главнейшей из которых является костная.
Химический состав кости и ее физические свойства.
Костное вещество состоит из двоякого рода химических веществ: органических (1/3), главным образом оссеина, и неорганических (2/3), главным образом солей кальция, особенно фосфорнокислой извести (более половины — 51,04 %). Если кость подвергнуть действию раствора кислот (соляной, азотной и др.), то соли извести растворяются (decalcinatio), а органическое вещество остается и сохраняет форму кости, будучи, однако, мягким и эластичным. Если же кость подвергнуть обжиганию, то органическое вещество сгорает, а неорганическое остается, также сохраняя форму кости и ее твердость, но будучи при этом весьма хрупким. Следовательно, эластичность кости зависит от оссеина, а твердость ее — от минеральных солей. Сочетание неорганических и органических веществ в живой кости и придает ей необычайные крепость и упругость. В этом убеждают и возрастные изменения кости. У маленьких детей, у которых оссеина сравнительно больше, кости отличаются большой гибкостью и потому редко ломаются. Наоборот, в старости, когда соотношение органических и неорганических веществ изменяется в пользу последних, кости становятся менее эластичными и более хрупкими, вследствие чего переломы костей чаще всего наблюдаются у стариков.
Строение кости
Структурной единицей кости, видимой в лупу или при малом увеличении микроскопа, является остеон, т. е. система костных пластинок, концентрически расположенных вокруг центрального канала, содержащего сосуды и нервы.
Остеоны не прилегают друг к другу вплотную, а промежутки между ними заполнены интерстициальными костными пластинками. Остеоны располагаются не беспорядочно, а соответственно функциональной нагрузке на кость: в трубчатых костях параллельно длиннику кости, в губчатых — перпендикулярно вертикальной оси, в плоских костях черепа — параллельно поверхности кости и радиально.
Вместе с интерстициальными пластинками остеоны образуют основной средний слой костного вещества, покрытый изнутри (со стороны эндоста) внутренним слоем костных пластинок, а снаружи (со стороны периоста) — наружным слоем окружающих пластинок. Последний пронизан кровеносными сосудами, идущими из надкостницы в костное вещество в особых прободающих каналах. Начало этих каналов видно на мацерирован-ной кости в виде многочисленных питательных отверстий (foramina nutricia). Проходящие в каналах кровеносные сосуды обеспечивают обмен веществ в кости. Из остеонов состоят более крупные элементы кости, видимые уже невооруженным глазом на распиле или на рентгенограмме, — перекладины костного вещества, или трабекулы. Из этих трабекул складывается двоякого рода костное вещество: если трабекулы лежат плотно, то получается плотное компактное вещество, substantia compacta. Если трабекулы лежат рыхло, образуя между собою костные ячейки наподобие губки, то получается губчатое, трабекулярное вещество, substantia spongiosa, trabecularis (spongia, греч. — губка).
Распределение компактного и губчатого вещества зависит от функциональных условий кости. Компактное вещество находится в тех костях и в тех частях их, которые выполняют преимущественно функцию опоры (стойки) и движения (рычаги), например в диафизах трубчатых костей.
В местах, где при большом объеме требуется сохранить легкость и вместе с тем прочность, образуется губчатое вещество, например в эпифизах трубчатых костей.
Перекладины губчатого вещества располагаются не беспорядочно, а закономерно, также соответственно функциональным условиям, в которых находится данная кость или ее часть. Поскольку кости испытывают двойное действие — давление и тягу мышц, постольку костные перекладины располагаются по линиям сил сжатия и растяжения. Соответственно разному направлению этих сил различные кости или даже части их имеют разное строение. В покровных костях свода черепа, выполняющих преимущественно функцию защиты, губчатое вещество имеет особый характер, отличающий его от остальных костей, несущих все 3 функции скелета. Это губчатое вещество называется диплоэ, diploe (двойной), так как оно состоит из неправильной формы костных ячеек, расположенных между двумя костными пластинками — наружной, lamina externa, и внутренней, lamina interna. Последнюю называют также стекловидной, lamina vftrea, так как она ломается при повреждениях черепа легче, чем наружная.
Костные ячейки содержат костный мозг — орган кроветворения и биологической защиты организма. Он участвует также в питании, развитии и росте кости. В трубчатых костях костный мозг находится также в канале этих костей, называемом поэтому костномозговой полостью, cavitas medullaris.
Читайте также: Бязь ткань для девочек
Таким образом, все внутренние пространства кости заполняются костным мозгом, составляющим неотъемлемую часть кости как органа.
Костный мозг бывает двух родов: красный и желтый.
Красный костный мозг, medulla ossium rubra (детали строения см. в курсе гистологии), имеет вид нежной красной массы, состоящей из ретикулярной ткани, в петлях которой находятся клеточные элементы, имеющие непосредственное отношение к кроветворению (стволовые клетки) и костеобразованию (костесозидатели — остеобласты и костеразруши-тели — остеокласты). Он пронизан нервами и кровеносными сосудами, питающими, кроме костного мозга, внутренние слои кости. Кровеносные сосуды и кровяные элементы и придают костному мозгу красный цвет.
Желтый костный мозг, medulla ossium flava, обязан своим цветом жировым клеткам, из которых он главным образом и состоит.
В периоде развития и роста организма, когда требуются большая кроветворная и костеобразующая функции, преобладает красный костный мозг (у плодов и новорожденных имеется только красный мозг). По мере роста ребенка красный мозг постепенно замещается желтым, который у взрослых полностью заполняет костномозговую полость трубчатых костей.
Снаружи кость, за исключением суставных поверхностей, покрыта надкостницей, periosteum (периост).
Надкостница — это тонкая, крепкая соединительнотканная пленка бледно-розового цвета, окружающая кость снаружи и прикрепленная к ней с помощью соединительнотканных пучков — прободающих волокон, проникающих в кость через особые канальцы. Она состоит из двух слоев: наружного волокнистого (фиброзного) и внутреннего костеобразующего (остеогенного, или камбиального). Она богата нервами и сосудами, благодаря чему участвует в питании и росте кости в толщину. Питание осуществляется за счет кровеносных сосудов, проникающих в большом числе из надкостницы в наружное компактное вещество кости через многочисленные питательные отверстия (foramina nutricia), а рост кости осуществляется за счет остеобластов, расположенных во внутреннем, прилегающем к кости слое (камбиальном). Суставные поверхности кости, свободные от надкостницы, покрывает суставной хрящ, cartilage articularis.
Таким образом, в понятие кости как органа входят костная ткань, образующая главную массу кости, а также костный мозг, надкостница, суставной хрящ и многочисленные нервы и сосуды.
Желтый костный мозг состоит из ткани
Цель исследования
Оценка особенностей миелограммы костного мозга трубчатых костей.
Материалы и методы
Препараты для подсчета миелограммы делались из разных участков костного мозга трубчатых костей, чаще всего использовались ткани, прилежащие к эндосту. В ходе микроскопического исследования производили дифференцированный подсчет клеток желтого костного мозга в предварительно окрашенных и зафиксированных мазках. Красный костный мозг у взрослого человека располагается в ячейках губчатого вещества плоских и коротких костей, эпифизов длинных костей, желтый костный мозг заполняет костномозговые полости диафизов длинных (трубчатых) костей. У взрослого человека красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских костей (грудине, крыльях подвздошных костей), в губчатых костях и эпифизах трубчатых костей. В диафизах, т. е. в костномозговых полостях, находится желтый костный мозг. В обычной медицинской практике необходимость в миелограмме появляется, как правило, в случае диагностики заболеваний крови и при лучевой терапии по разным показаниям. Клеточный состав костного мозга оценивается по результатам исследования пунктата грудины или подвздошной кости [2], полученного с помощью иглы И.А. Кассирского. Для диагностики гипопластических состояний, выявления лейкозных инфильтратов и раковых метастазов, а также миелодиспластического синдрома и некоторых видов костной патологии используют трепанобиопсию подвздошной кости, которую проводят с помощью специального троакара [4]. Потребности в получении костного мозга из трубчатых костей нет, тем более что пункция трубчатых костей невозможна из-за высокой прочности кортикального слоя. В процессе хирургической практики создаются ситуации, когда костный мозг трубчатых костей доступен без каких-либо специальных манипуляций (например, при ампутации нижних конечностей при критических ишемиях, травматических повреждениях, сопровождающихся необходимостью ампутации конечности). При оперативном вмешательстве на трубчатой кости во время ампутации забор костного мозга из конечности, которая подлежит удалению, становится процедурой доступной и легкой. Костный мозг, полученный из трубчатой кости, во время операции может быть использован для подсчета миелограмм.
Читайте также: Ткань maxima для дивана
Результаты исследования
Было исследовано 10 образцов костного мозга трубчатых костей, полученного при ампутации конечности. Высохшие на воздухе мазки фиксировались с использованием фиксатора Майн-Грюнвальда, далее фиксированные мазки окрашивались азур-эозином по Романовскому. Окрашенные препараты микроскопировали с иммерсией при увеличении х 1000, используя микроскоп OlympusCX 41 (окуляр на 10, объектив на 100). Следует отметить, что состояние костного мозга во всех случаях разное. Консистенция костного мозга варьирует от жидкого, как вода, до густого типа желе, но это состояние не связано с клеточным составом и не влияет на результаты миелограмм. Также характерен цвет костного мозга трубчатых костей: чаще он желтоватый из-за жирового компонента, который является необходимым составляющим компонентом для жизнеобеспечения костного мозга. Утверждение, что костный мозг трубчатых костей перерождается в жировую ткань, является сомнительным, так как в процессе исследования костного мозга пациентов различного возраста выявлено, что даже у 25-летнего больного, которому произведена ампутация конечности в связи с отморожением стопы, костный мозг имеет такой же процент жировой ткани, как и у пожилых пациентов (старше 70 лет). При исследовании костного мозга определяется неоднородность по наличию «островков кроветворения». В одних случаях их нет вообще, у других присутствуют единичные. Костный мозг трубчатых костей крайне редко бывает красноватого цвета, что позволяет предположить низкий уровень кроветворной функции. При подсчете миелограммы желтого костного мозга следует отметить следующее: недифференцированные бласты, миелобласты и промиелоциты в пределах от 0,1% до 1,4%. Содержание миелоцитов возрастает от 8,0% до 31,4%. Количество метамиелоцитов, палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов в пределах нормы. В целом клетки нейтрофильного ряда количественно составляют от 64,0% до 78,6%. Крайне низкое число клеток эозинофильного ряда — от 0,1% до 3,0%. Содержание клеток эритроидного ряда незначительно снижено — от 7,0% до 18,0%. Лейко-эритробластное соотношение имеет свои особенности и равно от 5:1 до 10:1. Индекс созревания эритробластов равен 1,0. Отмечается полное отсутствие тромбоцитов и мегакариоцитов. Во всех исследованных образцах (10) отмечалась нормальная клеточность костномозгового материала, в 2 случаях клеточность была снижена. Состав костного мозга полиморфный. Тип эритропоэзанормобластический. Гранулоцитарный росток в норме или расширен. Созревание нейтрофилов не нарушено. Эритроидный росток во всех случаях угнетен. Белый росток гиперплазирован.
Полученные данные следует считать нормой для желтого костного мозга. Исследование особенностей желтого костного мозга, взятого из бедренной кости (в случае ампутации конечности), может быть использовано для более полного понимания процессов иммуногенеза, происходящих в организме. В последнее десятилетие резко повысился интерес к изучению стволовых клеток, что невозможно без тонкого изучения костного мозга, как красного, так и желтого в целом. Понимание процессов, происходящих в микроокружении стволовых клеток, находящихся в костном мозге, даст нам возможность влиять на функциональное состояние этих клеток и управлять ими. Стромой костного мозга является ретикулярная соединительная ткань, образующая микроокружение для кроветворных клеток. В настоящее время к элементам микроокружения относят также остеогенные, жировые, адвентициальные, эндотелиальные клетки и макрофаги. В отношении желтого костного мозга количество жировых клеток больше, чем в красном костном мозге. Увеличение жировой ткани в костном мозге трубчатых костей связано с необходимостью ее присутствия для нормального функционирования костного мозга и формирования особенного микроокружения стволовых клеток, находящихся в костномозговой полости. Ретикулярные клетки благодаря своей отростчатой форме выполняют механическую функцию, секретируют компоненты основного вещества (преколлаген, гликозаминогликаны, проэластин и микрофибриллярный белок) и участвуют в создании кроветворного микроокружения, специфического для определенных направлений развивающихся гемопоэтических клеток, выделяя ростовые факторы. Остеогенными клетками называют стволовые клетки опорных тканей, остеобласты и их предшественники. Остеогенные клетки входят в состав эндоста и могут быть в костномозговых полостях. Остеогенные клетки также способны вырабатывать ростовые факторы, индуцировать родоначальные гемопоэтические клетки в местах своего расположения к пролиферации и дифференцировке. Наиболее интенсивно кроветворение происходит вблизи эндоста, где концентрация стволовых клеток примерно в 2-3 раза больше, чем в центре костномозговой полости. Данная работа показывает ценность костного мозга трубчатых костей. Как известно, работа всего организма организована таким образом, что необходим постоянный обмен веществами между всеми частями тела, органами и тканями. Эту функцию выполняет кровь. Именно в костном мозге происходит постоянное обновление компонентов крови — процесс образования новых кровяных телец трех видов: эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов. Вторая уникальная характеристика костного мозга — это наличие в его составе стволовых клеток, способных превращаться в клетки любого органа или любой ткани, присущей данному организму. Эта особенность в настоящее время активно изучается и используется в самых инновационных методиках лечения заболеваний, до недавнего времени считавшихся неизлечимыми (в первую очередь онкологических). Все заболевания костного мозга относятся к тяжелым, поскольку несут серьезную угрозу жизни. Нарушения в составе крови снижают способность организма адекватно реагировать на угрозы, приходящие извне; усложняется поддержание внутренней стабильности организма; нарушается продуктивность происходящих процессов; возникают дефицит или чрезмерное накопление определенных веществ в органах и тканях; угнетаются иммунные и нервно-психические реакции. Самые тяжелые заболевания для лечения — это рак, в том числе и крови. Трансплантация костного мозга и стволовых клеток представляет собой процедуру, позволяющую проводить лечение рака очень высокими дозами прежде всего химиотерапевтических средств, но иногда и радиоактивного излучения. Поскольку такое лечение постоянно разрушает костный мозг, оно в принципе представляется неосуществимым, ведь организм утрачивает жизненно важную способность продуцировать клетки крови. Однако, если после лечения в организм вновь ввести здоровый костный мозг (вещество, продуцирующее кровь) или стволовые клетки (клетки-предшественники в костном мозге, которые, развиваясь, превращаются в клетки крови), возможны замена костного мозга и восстановление его способности к кроветворению. Поэтому пересадки костного мозга и стволовых клеток позволяют проводить терапию высокими дозами для излечения конкретного рака, когда более низкие дозы бессильны. Существуют три вида трансплантации: аутологическая, предусматривающая использование костного мозга или стволовых клеток самого пациента, аллогенная — от родственных доноров и от неродственных доноров. Трансплантацию костного мозга можно назвать классической. Цель удаления костного мозга заключается в получении содержащихся в нем клеток-предшественников (стволовых клеток), которые в процессе развития превращаются затем в различные компоненты крови. До начала любого интенсивного лечения костный мозг удаляют из костей пациента или донора, после чего замораживают и хранят до использования. Необходимость наличия донора является трудной задачей, но, если имеется альтернативный вариант получения костного мозга, нужно его использовать и развивать. В клинической практике иногда создаются ситуации, когда приходится ампутировать нижнюю конечность. Целесообразно в данной ситуации заканчивать ампутацию извлечением костного мозга из ампутированной конечности с последующей аутологичной клеточной терапией. Полученный костный мозг можно использовать для создания банка стволовых клеток. Трансплантации криоконсервированных стволовых клеток остаются одним из эффективных методов коррекции костномозговой недостаточности различной этиологии и различных заболеваний, список которых увеличивается с каждым годом. Проведенное исследование показывает один из путей реализации этой возможности. Данная работа выполнена при поддержке Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности.
Читайте также: Мохнатая ткань 5 букв
Селедцов В.И., д.м.н., профессор, директор центра медицинских биотехнологий Балтийского федерального университета им. И. Канта, г. Калининград;