Osteogenesis
ОСТЕОГЕНЕЗ

Источником образования хрящевой и костной ткани является мезенхима. На ранней стадии развития весь скелет зародыша состоит из мезнхимных зачатков, которые лишь по форме отдаленно напоминают очертания будущих костей. В дальнейшем эта мезенхима или непосредственно превращается в костную ткань, или предварительно замещается гиалиновым хрящом, на месте которого впоследствии развивается кость. В этом последнем случае хрящ разрушается и замещается костной тканью. Процесс образования кости непосредственно из мезенхимы называется прямым окостенением, а образование кости на месте и внутри разрушающегося хряща - непрямым окостенением, или эндохондральным остеогенезом. Непосредственно из мезенхимы развиваются плоские кости крыши черепа (pars squamosa ossis occipitalis, pars aquamosa ossis temporalis/ ossa parietalia, os frontale, alae ossis sphenoidalis), большинство лицевых костей, нижняя и верхняя челюсти. Кости основания черепа (pars basilaria ossis occipitalis, pars pyramidalis et pars mastoidea ossis temporalis, os ethmoidale, os sphenoidale, за исключением крыльев), corpus ossis hyoidei, а также кости осевого скелета (позвоночник) и скелета конечностей проходят предварительно хрящевую стадию. Принципиальной разницы между процессами прямого и непрямого остеогенеза нет, т.к. в том м другом случае кость образуется в результате деятельности одинаковых клеток - остеобластов, возникающих из мезенхимы. Эти процессы отличаются друг от друга только большей или меньшей сложностью в образовании и отложении костного вещества.	Весь процесс развития костного скелета человека занимает весьма продолжительный период. Начинаясь на 2-м месяце эмбрионральной жизни, он заканчивается вместе с ростом организма , к 20-25 годам. Первое костное вещество, возникающее непосредственно из мезенхимы или образующееся на месте разрушенного хряща, имеет, как правило, имеет характер грубоволокнистой кости, в которой коллагеновые фибрриллы располагаются без особого порядка. Лишь в самом конрце жмбрионального периода, а главынм образом после рождения, в окружности кровеносных сосудов, проходящих в развивающейся кости, начинают откладываться костные пластинки и возникают первые остеоны. Раз возникшая пластинчатая костная ткань в дальнейшем подвергается неоднократным разрушениям с последющим образованием на ее месте новых костных пластинок. Подобные процессы разрушения и перестройки новообразованной кости длятся в течение всего периода роста человека и приводят в конце концов к образованию наиболее отвечающей всем функциональным требованиям костной ткани. Эту способность к перестройке в зависимости от меняющихся условий функцтиональной нагрузки или под влиянием различных оперативных вмешательств кость сохраняет и во взрослом организме. На этом основаны, например, различные ортодонтические операции в стоматологии - перемещение зубов, исправление различных пороков развития челюстей и т.д. Развитие кости из мезенхимы Проще всего происходит развитие соединительнотканных, или перепончатых, костей, возникающих непосредственно из мезенхимы. Примером их могут служить плоские кости крыши черепа. Вначале на месте будущей плоской кости черепа имеется тонкая пластинка мезенхимы. Мезенхимные клетки в определенных местах этой пластинки начинают усиленно размножаться. Образуются сгущения мезенхимных клеток, имеющие вид тяжей, по ходу которых и начинается процесс остеогенеза. В центре каждого тяжа, между клетками мезенхимы, появляется пучок тонких коллагеновых волокон. Расположенные на его поверхности клетки мезенхимы начинают изменяться. Их цитоплазма делается базафильной, и они превращаются в остеобласты, связанные между собой отростками цитоплазмы. Клетки эти вырабатывают мукоидные вещества (оссеомукоид), которые спаивают между собой волокна. Образуется однородное промежуточное вещество будущей кости, которое отличается резкой оксифилией. По мере образования основного вещества часть остеобластов замуровывается в нем и превращается в костные клетки - остеоциты. Остальные остеобласты отходят на периферию и располагаются в один-два ряда на поверхности островков молодой кости (Рис.1) Рис.1. Костная перекладина в зачатке плоской кости черепа. На ее наружной, обращенной к коже стороне, располагается слой остеобластов. Часть из них превращается в костные клетки и погружается в слой остеоида (он имеет вид светлой полоски, расположенной на поверхности костной перкладины) Плод длиной 84 мм Fig.1. The bony trabecula in anlage of flat bone of scull. On its outer surface a layer of osteoblast is situated. Fetus 84 mm Возникшая таким образом молодая грубоволокнистая кость еще не содержит солей кальция и ности название остеоида. Однако вскоре в основном веществе молодй кости начинают открадываться соли кальция и оно постепенно обызвествляется. Активную роль в этом процессе приписывают остеобластам. Соли кальция в виде мельчайших кристалликов откладываются в основном веществе по ходу коллагеновых волокон. Отложения солей кальция не происходит лишь в тех местах, где лежат остеоциты, связанные между собой цитоплазматическими отростками. В силу этого в костном веществе образуются так называемые костные полости, или лакуны, и костные канальцы, занятые костными клетками и их отростками. В резулдьтате этих процессов в зачатке плоской кости черепа возникает система костных перекладин, которые срастаются между собой и образуют первичное губчатое вещество кости (Рис. 2) Рис.2. Анастомозирующие между собой костные перекладины в губчатом веществе чешуи височной кости новорожденного ростом 50 см Fig.2. The bony trabeculae in spongy bone of the squamous temporalis in full term 50 cm Промежутки между костными перекладинами заняты прослойками соединительной ткани, в которой идут сосуды, а на поверхности перекладин располагаются остеобласты, которые продолжают наращивать новые слои костного вещества. Одновременно с этим в мезенхиме, окружающей закладку губчатой кости, появляютя остеобласты, которые начинают откладывать на наружной и внутренней поверхности зачатка кости слои более плотного костного вещества, которое к концу эмбриональной жизни приобретает пластинчатое строение. В результате возникают так называемые tabulae vitreae, состоящие из компактного костного вещества, а между ними располагается сеть костных перекладин губчатого костного вещества (diploe). К моменту рождения между плоскими костями черепа в определенных местах остаются довольно широкие пространства, затянутые, затянутые перепонками соединительной ткани, которые получили название родничков. Эндохондральное развитие кости При развитии кости на месте хряща одновременно протекают два процесса: разрушение хряща и образование на его месте кости. Первый признак начинающегося эндохондрального остеогенеза заключается в появлении очаговых реграссивных изменений хрящевых клеток. Клетки эти увеличиваются в размере, их цитоплазма делается светлой, вакуолизированной и содержит большое количество гликогена, а ядра, наоборот, сморщиваются и делаются пикнотическими (Рис.3) Рис.3. Гликоген в хрящевых клетках ребра. Зародыш длиной 29,5 мм. PAS-реакция Glycogen in the cartulage cells of ribs. Embryo of 29,5 mm В промежуточном веществе хряща начинают откладываться соли извести, и оно становится резко базофильным. Возникает так называемая точка обызвествления, в области которой и начинается затем разрушение хряща. Хращевые клетки в соседних с точкой обызвествления участках хряща продолжают размножаться и укладываются в колонки, располагаясь одна за другой параллельно длинной оси будущей кости. Вслед за этим со стороны надхрящницы и обызвествленный хрящ врастает мезенхимная почка, содержащая кровеносные сосуды. Часть клеток мезенхимы дифференцируется при этом в крупные, многоядерные клетки - хондрокласты, которые выделяют ферменты, растворяющие основное вещество хряща. В хряще образуются неправильной формы полости, заполненные мезенхимой и кровеносными сосудами. Сливаясь между собой, эти полости обрразуют первичную костномозговую полость. Заполняющая ее мезенхима дифференцируется в различных направлениях. Часть ее клеток дает начало элементам костного мозга, а часть превращается в остеобласты, которые прикладываются к остаткам разрушенного и обызвествленного хряща и образут на их поверхности основное вещество эндохондральной кости (Рис. 4) Рис.4. Перекладина эндохондральной кости, окруженная слоем остеобластов, в диафизе плечевой кости. Плод длиной 42 мм. Fig.4. Trabecula of endochondral bone surrounded by osteoblast layer in the diaphysis of humerus. Fetus of 42 mm Часть из них замуровывается в этом костном веществе, в дальнейшем превращаясь в остеоциты. Остальные же отодвигаются на периферию и продолжают образовывать новые массы костного вещества. Образовавшаяся таким путем грубоволокнистая кость по мере роста плода непрерывно подвергается перестройке, в основе которой лежат процессы разрушения и новообразования костного вещества. Разрушение кости осуществляется благодаря деятельности особых многоядерных клеток, возникающих из мезенхимы - остеокластов (Рис.5) Рис.5.Начало эндохондрального остеогенеза в зачатке ребра. Зародыш длиной 45 мм. Образование костной манжетки и врастание мезенхимной почки в хрящ. Продолный разрез. 1 - костная манжетка; 2 - врастание остеобластической почки в хрящ Fig.5. Beginning of the endochondral osteogenesis in the rib primordium of the embryo of 45 mm. Formation of the bone collar (1) and ingrowth of the mesenchymal bud into the cartilage (2). Longitudinal section Процесс образования костного вещества при эндозхондральном остеогенезе по существу ничем не отличается ри образования кости непосредственно из мезенхимы. И в том и другом случае источником развития кости служат одни и те же клетки мезенхимы - остеобласты. Особенностью эндохондрального остеогенеза является лишь то, что в этом случае основой для отложениия костного вещества служат остатки разрушенного хряща. Благодаря этому костные перекладыины эндохондрального происхождения еще долгое время содержат в своем составе остатки обызвествленного хряща, отличающиеся своей базофилией. Время и место появления точек оссификации и сам ход эндохондрального остеогенеза в разных костях скелета неодинаков и имеет свои особенности.

Весь процесс развития костного скелета человека занимает весьма продолжительный период. Начинаясь на 2-м месяце эмбрионральной жизни, он заканчивается вместе с ростом организма , к 20-25 годам.

Первое костное вещество, возникающее непосредственно из мезенхимы или образующееся на месте разрушенного хряща, имеет, как правило, имеет характер грубоволокнистой кости, в которой коллагеновые фибрриллы располагаются без особого порядка. Лишь в самом конрце жмбрионального периода, а главынм образом после рождения, в окружности кровеносных сосудов, проходящих в развивающейся кости, начинают откладываться костные пластинки и возникают первые остеоны. Раз возникшая пластинчатая костная ткань в дальнейшем подвергается неоднократным разрушениям с последющим образованием на ее месте новых костных пластинок.

Подобные процессы разрушения и перестройки новообразованной кости длятся в течение всего периода роста человека и приводят в конце концов к образованию наиболее отвечающей всем функциональным требованиям костной ткани.

Эту способность к перестройке в зависимости от меняющихся условий функцтиональной нагрузки или под влиянием различных оперативных вмешательств кость сохраняет и во взрослом организме. На этом основаны, например, различные ортодонтические операции в стоматологии - перемещение зубов, исправление различных пороков развития челюстей и т.д.

Развитие кости из мезенхимы

Проще всего происходит развитие соединительнотканных, или перепончатых, костей, возникающих непосредственно из мезенхимы. Примером их могут служить плоские кости крыши черепа. Вначале на месте будущей плоской кости черепа имеется тонкая пластинка мезенхимы. Мезенхимные клетки в определенных местах этой пластинки начинают усиленно размножаться. Образуются сгущения мезенхимных клеток, имеющие вид тяжей, по ходу которых и начинается процесс остеогенеза. В центре каждого тяжа, между клетками мезенхимы, появляется пучок тонких коллагеновых волокон. Расположенные на его поверхности клетки мезенхимы начинают изменяться. Их цитоплазма делается базафильной, и они превращаются в остеобласты, связанные между собой отростками цитоплазмы. Клетки эти вырабатывают мукоидные вещества (оссеомукоид), которые спаивают между собой волокна. Образуется однородное промежуточное вещество будущей кости, которое отличается резкой оксифилией. По мере образования основного вещества часть остеобластов замуровывается в нем и превращается в костные клетки - остеоциты. Остальные остеобласты отходят на периферию и располагаются в один-два ряда на поверхности островков молодой кости (Рис.1)

Рис.1. Костная перекладина в зачатке плоской кости черепа. На ее наружной, обращенной к коже стороне, располагается слой остеобластов. Часть из них превращается в костные клетки и погружается в слой остеоида (он имеет вид светлой полоски, расположенной на поверхности костной перкладины) Плод длиной 84 мм

Fig.1. The bony trabecula in anlage of flat bone of scull. On its outer surface a layer of osteoblast is situated. Fetus 84 mm

Возникшая таким образом молодая грубоволокнистая кость еще не содержит солей кальция и ности название остеоида. Однако вскоре в основном веществе молодй кости начинают открадываться соли кальция и оно постепенно обызвествляется. Активную роль в этом процессе приписывают остеобластам. Соли кальция в виде мельчайших кристалликов откладываются в основном веществе по ходу коллагеновых волокон. Отложения солей кальция не происходит лишь в тех местах, где лежат остеоциты, связанные между собой цитоплазматическими отростками. В силу этого в костном веществе образуются так называемые костные полости, или лакуны, и костные канальцы, занятые костными клетками и их отростками.

В резулдьтате этих процессов в зачатке плоской кости черепа возникает система костных перекладин, которые срастаются между собой и образуют первичное губчатое вещество кости (Рис. 2)

Рис.2. Анастомозирующие между собой костные перекладины в губчатом веществе чешуи височной кости новорожденного ростом 50 см
Fig.2. The bony trabeculae in spongy bone of the squamous temporalis in full term 50 cm

Промежутки между костными перекладинами заняты прослойками соединительной ткани, в которой идут сосуды, а на поверхности перекладин располагаются остеобласты, которые продолжают наращивать новые слои костного вещества. Одновременно с этим в мезенхиме, окружающей закладку губчатой кости, появляютя остеобласты, которые начинают откладывать на наружной и внутренней поверхности зачатка кости слои более плотного костного вещества, которое к концу эмбриональной жизни приобретает пластинчатое строение. В результате возникают так называемые tabulae vitreae, состоящие из компактного костного вещества, а между ними располагается сеть костных перекладин губчатого костного вещества (diploe). К моменту рождения между плоскими костями черепа в определенных местах остаются довольно широкие пространства, затянутые, затянутые перепонками соединительной ткани, которые получили название родничков.

Эндохондральное развитие кости

При развитии кости на месте хряща одновременно протекают два процесса: разрушение хряща и образование на его месте кости.

Первый признак начинающегося эндохондрального остеогенеза заключается в появлении очаговых реграссивных изменений хрящевых клеток. Клетки эти увеличиваются в размере, их цитоплазма делается светлой, вакуолизированной и содержит большое количество гликогена, а ядра, наоборот, сморщиваются и делаются пикнотическими (Рис.3)

Рис.3. Гликоген в хрящевых клетках ребра. Зародыш длиной 29,5 мм. PAS-реакция
Glycogen in the cartulage cells of ribs. Embryo of 29,5 mm

В промежуточном веществе хряща начинают откладываться соли извести, и оно становится резко базофильным. Возникает так называемая точка обызвествления, в области которой и начинается затем разрушение хряща.

Хращевые клетки в соседних с точкой обызвествления участках хряща продолжают размножаться и укладываются в колонки, располагаясь одна за другой параллельно длинной оси будущей кости. Вслед за этим со стороны надхрящницы и обызвествленный хрящ врастает мезенхимная почка, содержащая кровеносные сосуды. Часть клеток мезенхимы дифференцируется при этом в крупные, многоядерные клетки - хондрокласты, которые выделяют ферменты, растворяющие основное вещество хряща. В хряще образуются неправильной формы полости, заполненные мезенхимой и кровеносными сосудами. Сливаясь между собой, эти полости обрразуют первичную костномозговую полость. Заполняющая ее мезенхима дифференцируется в различных направлениях. Часть ее клеток дает начало элементам костного мозга, а часть превращается в остеобласты, которые прикладываются к остаткам разрушенного и обызвествленного хряща и образут на их поверхности основное вещество эндохондральной кости (Рис. 4)

Рис.4. Перекладина эндохондральной кости, окруженная слоем остеобластов, в диафизе плечевой кости. Плод длиной 42 мм.
Fig.4. Trabecula of endochondral bone surrounded by osteoblast layer in the diaphysis of humerus. Fetus of 42 mm

Часть из них замуровывается в этом костном веществе, в дальнейшем превращаясь в остеоциты. Остальные же отодвигаются на периферию и продолжают образовывать новые массы костного вещества. Образовавшаяся таким путем грубоволокнистая кость по мере роста плода непрерывно подвергается перестройке, в основе которой лежат процессы разрушения и новообразования костного вещества. Разрушение кости осуществляется благодаря деятельности особых многоядерных клеток, возникающих из мезенхимы - остеокластов (Рис.5)

Рис.5.Начало эндохондрального остеогенеза в зачатке ребра. Зародыш длиной 45 мм. Образование костной манжетки и врастание мезенхимной почки в хрящ. Продолный разрез.
1 - костная манжетка; 2 - врастание остеобластической почки в хрящ

Fig.5. Beginning of the endochondral osteogenesis in the rib primordium of the embryo of 45 mm. Formation of the bone collar (1) and ingrowth of the mesenchymal bud into the cartilage (2). Longitudinal section

Процесс образования костного вещества при эндозхондральном остеогенезе по существу ничем не отличается ри образования кости непосредственно из мезенхимы. И в том и другом случае источником развития кости служат одни и те же клетки мезенхимы - остеобласты.

Особенностью эндохондрального остеогенеза является лишь то, что в этом случае основой для отложениия костного вещества служат остатки разрушенного хряща. Благодаря этому костные перекладыины эндохондрального происхождения еще долгое время содержат в своем составе остатки обызвествленного хряща, отличающиеся своей базофилией.

Время и место появления точек оссификации и сам ход эндохондрального остеогенеза в разных костях скелета неодинаков и имеет свои особенности.