Обмен веществ в костной ткани является сложным процессом, в котором участвуют многочисленные медиаторы, гормоны, клетки и продукты их обменных процессов. При этом основную роль играют два типа клеток - остеобласты (трансформирующиеся в остеоциты) и остеокласты.
Остеобласты образуются из полипотентных мезенхимальных клеток-предшественников (рис. 1-1 а) и продуцируют костный матрикс, который в дальнейшем минерализуется, трансформируясь в твердую субстанцию. В ходе трансформации костной ткани остеобласты (рис. 1-1Ь и 1-1 с) блокируются в костном матриксе и превращаются в остеоциты с низкой метаболической активностью (рис. 1-1d). Однако в таком виде они не просто поддерживают пассивную диффузию в кости, но и участвуют в транспорте ионов через щелевидные соединения цитоплазматических отростков. Этот механизм является важным условием для трофических и обменных процессов костной ткани, поскольку диффузионный обмен через минерализованный матрикс принципиально невозможен. Функция транспорта ионов обусловливает уменьшение размеров остеонов до 100 мкм. Таким образом, остеоны структурно и метаболически представляют собой единое целое (рис. 1-1е и 1-1f).
Рис. 1-1а. Дифференцирование остеобластов и остеокластов (по Nefussi, 2007)
Рис. 1 -1 b Типичные остеобласты над новообразованным слоем остеоидной ткани (окраска трихромом по Массону)
Рис. 1-1 с. (а) слои остеобластов
Рис. 1-1d. Многочисленные витальные отеоциты (окрашивание толуидиновым синим и основным фуксином)
Рис. 1 -1 е. Многочисленные остеоны: остеоциты окружены очень плотной гаверсовой системой. Со временем просвет газерсовых каналов уменьшается в результате новообразования кости (окраска толуидиновым синим)
Рис. 1 -1 f. Фрагмент с рис. 1-1 е крупным планом
Рис. 1-2а. Схема метаболической костной единицы: выстилающие клетки кости на поверхности соединены с остеобластами. Активность остеокластов возможна только на костной поверхности, свободной от выстилающих клеток кости (по Martin,84 2008)
На поверхности кости располагаются плоские остеобласты, так называемые неподвижные остеобласты, или выстилающие клетки кости (bone lining cells) (рис. 1-2а). Они метаболически активны и наряду с этим осуществляют барьерную функцию, а также участвуют в ионном обмене между костью и окружающими тканями. Кроме того, остеобласты высвобождают медиаторы, которые вызывают сокращение неподвижных пограничных клеток и открывают костную поверхность для доступа остеокластов, одновременно стимулируя их резорбтив-ную активность (рис. 1-2а).
Рис. 1-2Ь. Остеокласты у резорбируемого участка кости