В состав зубной ткани костей мышц входит катион

Опубликовано: 29.04.2024

Fact-checked

Весь контент iLive проверяется медицинскими экспертами, чтобы обеспечить максимально возможную точность и соответствие фактам.

У нас есть строгие правила по выбору источников информации и мы ссылаемся только на авторитетные сайты, академические исследовательские институты и, по возможности, доказанные медицинские исследования. Обратите внимание, что цифры в скобках ([1], [2] и т. д.) являются интерактивными ссылками на такие исследования.

Если вы считаете, что какой-либо из наших материалов является неточным, устаревшим или иным образом сомнительным, выберите его и нажмите Ctrl + Enter.

Кости занимают строго определенное место в организме человека. Как и любой орган, кость представлена разными видами тканей, основное место среди которых занимает костная ткань, являющаяся разновидностью соединительной ткани.

Кость (os) имеет сложное строение и химический состав. В живом организме в составе кости взрослого человека присутствует до 50 % воды, 28,15 % органических и 21,85 % неорганических веществ. Неорганические вещества представлены соединениями кальция, фосфора, магния и других элементов. Мацерированная кость на 1/3 состоит из органических веществ, получивших название «оссеин», на 2/3 - из неорганических веществ.

Прочность кости обеспечивается физико-химическим единством неорганических и органических веществ и особенностями ее конструкции. Преобладание органических веществ обеспечивает значительную упругость, эластичность кости. При увеличении доли неорганических соединений (в старческом возрасте, при некоторых заболеваниях) кость становится ломкой, хрупкой. Соотношение неорганических веществ в составе кости у разных людей неодинаково. Даже у одного и того же человека оно изменяется на протяжении жизни, зависит от особенностей питания, профессиональной деятельности, наследственности, экологических условий и др.

Большинство костей взрослого человека состоит из пластинчатой костной ткани. Из нее образовано компактное и губчатое вещество, распределение которых зависит от функциональных нагрузок на кость.

Компактное вещество (substantia compacta) кости образует диафизы трубчатых костей, в виде тонкой пластины покрывает снаружи их эпифизы, а также губчатые и плоские кости, построенные из губчатого вещества. Компактное вещество кости пронизано тонкими каналами, в которых проходят кровеносные сосуды, нервные волокна. Одни каналы располагаются преимущественно параллельно поверхности кости (центральные, или гаверсовы, каналы), другие открываются на поверхности кости питательными отверстиями (foramina nutricia), через которые в толщу кости проникают артерии и нервы, а выходят вены.

Стенки центральных (гаверсовых) каналов (canales centrales) образованы концентрическими пластинками толщиной 4-15 мкм, как бы вставленными друг в друга. Вокруг одного канала от 4 до 20 таких костных пластинок. Центральный канал вместе с окружающими его пластинками называют остеоном (гаверсова система). Остеон является структурно-функциональной единицей компактного вещества кости. Пространства между остеонами заполнены вставочными пластинками. Наружный слой компактного вещества сформирован наружными окружающими пластинками, являющимися продуктом костеобразующей функции надкостницы. Внутренний слой, ограничивающий костно-мозговую полость, представлен внутренними окружающими пластинками, образующимися из остеогенных клеток эндоста.

Губчатое (трабекулярное) вещество кости (substantia spongiosa) напоминает губку, построенную из костных пластинок (балок) с ячейками между ними. Расположение и размеры костных балок определяются нагрузками, которые испытывает кость в виде растяжения и сжатия. Линии, соответствующие ориентации костных балок, называют кривыми сжатия и растяжения. Расположение костных балок под углом друг к другу способствует равномерной передаче на кость давления (мышечной тяги). Такая конструкция придает кости прочность при наименьшей затрате костного вещества.

Вся кость, кроме ее суставных поверхностей, покрыта соединительнотканной оболочкой - надкостницей. Надкостница (periosteum) прочно срастается с костью за счет соединительнотканных прободающих (шарпеевых) волокон, проникающих в глубь кости. У надкостницы выделяют два слоя. Наружный фиброзный слой образован коллагеновыми волокнами, придающими особую прочность надкостнице. В нем проходят кровеносные сосуды и нервы. Внутренний слой - ростковый, камбиальный. Он прилежит непосредственно к наружной поверхности кости, содержит остеогенные клетки, за счет которых кость растет в толщину и регенерирует после повреждения. Таким образом, надкостница выполняет не только защитную и трофическую, но и костеобразующую функции.

Изнутри, со стороны костно-мозговых полостей, кость покрыта эндостом. Эндост (endost) в виде тонкой пластинки плотно прилежит к внутренней поверхности кости и также выполняет остеогенную функцию.

Кости отличаются значительной пластичностью. Они легко перестраиваются под действием тренировок, физических нагрузок, что проявляется в увеличении или уменьшении количества остеонов, изменении толщины костных пластинок компактного и губчатого веществ. Для оптимального развития кости предпочтительны умеренные регулярные физические нагрузки. Сидячий образ жизни, малые нагрузки способствуют ослаблению и истончению кости. Кость приобретает крупноячеистое строение и даже частично рассасывается (резорбция кости, остеопороз). Профессия также оказывает влияние на особенность строения кости. Существенную роль, помимо внешнесредовых, играют также наследственно-половые факторы.

Пластичность костной ткани, ее активная перестройка обусловлены образованием новых костных клеток, межклеточного вещества на фоне разрушения (резорбции) имеющейся костной ткани. Резорбция обеспечивается деятельностью остеокластов. На месте разрушающейся кости формируются новые костные балки, новые остеоны.

trusted-source

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]

Ткань как совокупность клеток и межклеточного вещества. Типы и виды тканей, их свойства. Межклеточные взаимодействия.

В организме взрослого человека различают около 200 типов клеток. Группы клеток, имеющие одинаковое или сходное строение, связанные единством происхождения и приспособленные к выполнению определенных функций, образуют ткани. Это следующий уровень иерархической структуры организма человека – переход с клеточного уровня на тканевой (смотри рисунок 1.3.2).

Любая ткань представляет собой совокупность клеток и межклеточного вещества, которого может быть много (кровь, лимфа, рыхлая соединительная ткань) или мало (покровный эпителий).

Клетки каждой ткани (и некоторых органов) имеют собственное название: клетки нервной ткани называются нейронами, клетки костной ткани – остеоцитами, печени – гепатоцитами и так далее.

Межклеточное вещество химически представляет собой систему, состоящую из биополимеров в высокой концентрации и молекул воды. В нем расположены структурные элементы: волокна коллагена, эластина, кровеносные и лимфатические капилляры, нервные волокна и чувствительные окончания (болевые, температурные и другие рецепторы). Это обеспечивает необходимые условия для нормальной жизнедеятельности тканей и выполнения ими своих функций.

Всего выделяют четыре типа тканей: эпителиальную, соединительную (включая кровь и лимфу), мышечную и нервную (смотри рисунок 1.5.1).

Эпителиальная ткань, или эпителий, покрывает тело, выстилает внутренние поверхности органов (желудка, кишечника, мочевого пузыря и других) и полостей (брюшной, плевральной), а также образует большинство желез. В соответствии с этим различают покровный и железистый эпителий.

Покровный эпителий (вид А на рисунке 1.5.1) образует пласты клеток (1), тесно – практически без межклеточного вещества – прилегающие друг к другу. Он бывает однослойным или многослойным. Покровный эпителий является пограничной тканью и выполняет основные функции: защита от внешних воздействий и участие в обмене веществ организма с окружающей средой – всасывание компонентов пищи и выделение продуктов обмена (экскреция). Покровный эпителий обладает гибкостью, обеспечивая подвижность внутренних органов (например, сокращения сердца, растяжение желудка, перистальтику кишечника, расширение легких и так далее).

Железистый эпителий состоит из клеток, внутри которых находятся гранулы с секретом (от латинского secretio – отделение). Эти клетки осуществляют синтез и выделение многих веществ, важных для организма. Путем секреции образуются слюна, желудочный и кишечный сок, желчь, молоко, гормоны и другие биологически активные соединения. Железистый эпителий может образовывать самостоятельные органы – железы (например, поджелудочная железа, щитовидная железа, железы внутренней секреции, или эндокринные железы, выделяющие непосредственно в кровь гормоны, выполняющие в организме регулирующие функции и другие), а может являться частью других органов (например, железы желудка).

Соединительная ткань (виды Б и В на рисунке 1.5.1) отличается большим разнообразием клеток (1) и обилием межклеточного субстрата, состоящего из волокон (2) и аморфного вещества (3). Волокнистая соединительная ткань может быть рыхлой и плотной. Рыхлая соединительная ткань (вид Б) присутствует во всех органах, она окружает кровеносные и лимфатические сосуды. Плотная соединительная ткань выполняет механическую, опорную, формообразующую и защитную функции. Кроме того, существует еще очень плотная соединительная ткань (вид В), из нее состоят сухожилия и фиброзные мембраны (твердая мозговая оболочка, надкостница и другие). Соединительная ткань не только выполняет механические функции, но и активно участвует в обмене веществ, выработке иммунных тел, процессах регенерации и заживления ран, обеспечивает адаптацию к меняющимся условиям существования.

К соединительной ткани относится и жировая ткань (вид Г на рисунке 1.5.1). В ней депонируются (откладываются) жиры, при распаде которых высвобождается большое количество энергии.

Важную роль в организме играют скелетные (хрящевая и костная) соединительные ткани. Они выполняют, главным образом, опорную, механическую и защитную функции.

Хрящевая ткань (вид Д) состоит из клеток (1) и большого количества упругого межклеточного вещества (2), она образует межпозвоночные диски, некоторые компоненты суставов, трахеи, бронхов. Хрящевая ткань не имеет кровеносных сосудов и получает необходимые вещества, поглощая их из окружающих тканей.

Костная ткань (вид Е) состоит их костных пластинок, внутри которых лежат клетки. Клетки соединены друг с другом многочисленными отростками. Костная ткань отличается твердостью и из этой ткани построены кости скелета.

Разновидностью соединительной ткани является и кровь. В нашем представлении кровь – это нечто очень важное для организма и, в то же время, сложное для понимания. Кровь (вид Ж на рисунке 1.5.1) состоит из межклеточного вещества – плазмы (1) и взвешенных в ней форменных элементов (2) – эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов (на рисунке 1.5.2 даны их фотографии, полученные при помощи электронного микроскопа). Все форменные элементы развиваются из общей клетки-предшественницы. Подробнее свойства и функции крови рассматриваются в разделе 1.5.2.3.

Клетки мышечной ткани (рисунок 1.3.1 и виды З и И на рисунке 1.5.1) обладают способностью сокращаться. Так как для сокращения требуется много энергии, клетки мышечной ткани отличаются повышенным содержанием митохондрий.

Различают два основных типа мышечной ткани – гладкую (вид З на рисунке 1.5.1), которая присутствует в стенках многих, и, как правило полых, внутренних органов (сосуды, кишечник, протоки желез и другие), и поперечно-полосатую (вид И на рисунке 1.5.1) , к которой относятся сердечная и скелетная мышечные ткани. Пучки мышечной ткани образуют мышцы. Они окружены прослойками соединительной ткани и пронизаны нервами, кровеносными и лимфатическими сосудами (смотри рисунок 1.3.1).

Нервная ткань (вид К на рисунке 1.5.1) состоит из нервных клеток (нейронов) (1) и межклеточного вещества (2) с различными клеточными элементами (3), называемыми в совокупности нейроглией (от греческого glia – клей). Основным свойством нейронов (нейрон обозначен цифрой 7 на рисунке 1.3.4) является способность воспринимать раздражение, возбуждаться, вырабатывать импульс и передавать его далее по цепи. Они синтезируют и выделяют биологически активные вещества – посредники (медиаторы).

Обобщающие сведения по тканям приведены в таблице 1.5.1.

Таблица 1.5.1. Ткани, их строение и функции
Название ткани Специфические названия клеток Межклеточное вещество Где встречается данная ткань Функции Рисунок
ЭПИТЕЛИАЛЬНЫЕ ТКАНИ
Покровный эпителий (однослойный и многослойный) Клетки (эпителиоциты) плотно прилегают друг к другу, образуя пласты. Клетки мерцательного эпителия имеют реснички, кишечного – ворсинки. Мало, не содержит кровеносных сосудов; базальная мембрана отграничивает эпителий от нижележащей соединительной ткани. Внутренние поверхности всех полых органов (желудка, кишечника, мочевого пузыря, бронхов, сосудов и т.д.), полостей (брюшной, плевральной, суставных), поверхностный слой кожи (эпидермис). Защита от внешних воздействий (эпидермис, мерцательный эпителий), всасывание компонентов пищи (желудочно-кишечный тракт), выведение продуктов обмена (мочевыделительная система); обеспечивает подвижность органов. Рис.1.5.1, вид А
Железистый
эпителий		 Гландулоциты содержат секреторные гранулы с биологически активные вещества. Могут располагаться поодиночке или образовывать самостоятельные органы (железы). Межклеточное вещество ткани железы содержит кровеносные, лимфатические сосуды, нервные окончания. Железы внутренней (щитовидная, надпочечники) или внешней (слюнные, потовые) секреции. Клетки могут располагаться поодиночке в покровном эпителии (дыхательная система, желудочно-кишечный тракт). Выработка гормонов (раздел 1.5.2.9), пищеварительных ферментов (желчь, желудочный, кишечный, панкреатический сок и др.), молока, слюны, потовой и слезной жидкости, бронхиального секрета и т.д. Рис. 1.5.10 «Строение кожи» – потовые и сальные железы
Соединительные ткани
Рыхлая соединительная Клеточный состав характеризуется большим разнообразием: фибробласты, фиброциты, макрофаги, лимфоциты, единичные адипоциты и др. Большое количество; состоит из аморфного вещества и волокон (эластин, коллаген и др.) Присутствует во всех органах, включая мышцы, окружает кровеносные и лимфатические сосуды, нервы; основная составляющая дермы. Механические (оболочка сосуда, нерва, органа); участие в обмене веществ (трофика), выработке иммунных тел, процессах регенерации. Рис.1.5.1, вид Б
Плотная соединительная Волокна преобладают над аморфным веществом. Каркас внутренних органов, твердая мозговая оболочка, надкостница, сухожилия и связки. Механическая, формообразующая, опорная, защитная. Рис.1.5.1, вид В
Жировая Почти всю цитоплазму адипоцитов занимает жировая вакуоль. Межклеточного вещества больше, чем клеток. Подкожная жировая клетчатка, околопочечная клетчатка, сальники брюшной полости и т.д. Депонирование жиров; энергетическое обеспечение за счет расщепления жиров; механическая. Рис.1.5.1, вид Г
Хрящевая Хондроциты, хондробласты (от лат. chondron – хрящ) Отличается упругостью, в т. ч. за счет химического состава. Хрящи носа, ушей, гортани; суставные поверхности костей; передние отделы ребер; бронхи, трахея и др. Опорная, защитная, механическая. Участвует в минеральном обмене («отложение солей»). В костях содержится кальций и фосфор (почти 98% от общего количества кальция!). Рис.1.5.1, вид Д
Костная Остеобласты, остеоциты, остеокласты (от лат. os – кость) Прочность обусловлена минеральным «пропитыванием». Кости скелета; слуховые косточки в барабанной полости (молоточек, наковальня и стремечко) Рис.1.5.1, вид Е
Кровь Эритроциты (включая юные формы), лейкоциты, лимфоциты, тромбоциты и др. Плазма на 90-93% состоит из воды, 7-10% – белки, соли, глюкоза и др. Внутреннее содержимое полостей сердца и сосудов. При нарушении их целостности – кровотечения и кровоизлияния. Газообмен, участие в гуморальной регуляции, обмене веществ, терморегуляции, иммунной защите; свертывание как защитная реакция. Рис.1.5.1, вид Ж; рис.1.5.2
Лимфа В основном лимфоциты Плазма (лимфоплазма) Внутреннее содержимое лимфатической системы Участие в иммунной защите, обмене веществ и др. Рис. 1.3.4 "Формы клеток"
МЫШЕЧНЫЕ ТКАНИ
Гладкомышечная ткань Упорядоченно расположенные миоциты веретенообразной формы Межклеточного вещества мало; содержит кровеносные и лимфатические сосуды, нервные волокна и окончания. В стенках полых органов (сосудов, желудка, кишечника, мочевого и желчного пузыря и др.) Перистальтика желудочно-кишечного тракта, сокращение мочевого пузыря, поддержание артериального давления за счет тонуса сосудов и т. д. Рис.1.5.1, вид З
Поперечно-полосатая Мышечные волокна могут содержать свыше 100 ядер! Скелетная мускулатура; сердечная мышечная ткань обладает автоматизмом (глава 2.6) Насосная функция сердца; произвольная мышечная активность; участие в теплорегуляции функций органов и систем. Рис.1.5.1 (вид И)
НЕРВНАЯ ТКАНЬ
Нервная Нейроны; клетки нейроглии выполняют вспомогательные функции Нейроглия богата липидами (жирами) Головной и спинной мозг, ганглии (нервные узлы), нервы (нервные пучки, сплетения и т.д.) Восприятие раздражения, выработка и проведение импульса, возбудимость; регуляция функций органов и систем. Рис.1.5.1, вид К

Сохранение формы и выполнение специфических функций тканью генетически запрограммировано: дочерним клеткам посредством ДНК передается способность к выполнению специфических функций и к дифференцированию. О регуляции экспрессии генов, как основе дифференцировки, было сказано в разделе 1.3.4.

Дифференцировка – это биохимический процесс, при котором относительно однородные клетки, возникшие из общей клетки-предшественницы, превращаются во все более специализированные, специфические типы клеток, формирующие ткани или органы. Большинство дифференцированных клеток обычно сохраняет свои специфические признаки даже в новом окружении.

В 1952 году ученые из Чикагского университета осуществили разделение клеток куриного эмбриона, выращивая (инкубируя) их в растворе фермента при осторожном помешивании. Однако клетки не оставались разделенными, а начинали объединяться в новые колонии. Более того, при смешивании печеночных клеток с клетками сетчатки глаза образование клеточных агрегатов происходило так, что клетки сетчатки всегда перемещались во внутреннюю часть клеточной массы.

Взаимодействия клеток. Что же позволяет тканям не рассыпаться при малейшем внешнем воздействии? И чем обеспечивается слаженная работа клеток и выполнение ими специфических функций?

Множество наблюдений доказывает наличие способности у клеток распознавать друг друга и соответствующим образом реагировать. Взаимодействие – это не только способность передавать сигналы от одной клетки к другой, но и способность действовать совместно, то есть синхронно. На поверхности каждой клетки располагаются рецепторы (смотри раздел 1.3.2), благодаря которым каждая клетка распознает другую себе подобную. И функционируют эти “детекторные устройства” согласно правилу “ключ – замок” – этот механизм неоднократно упоминается в книге.

Давайте немного поговорим о том, как клетки взаимодействуют друг с другом. Известно два основных способа межклеточного взаимодействия: диффузионное и адгезивное. Диффузионное – это взаимодействие на основе межклеточных каналов, пор в мембранах соседних клеток, расположенных строго напротив друг друга. Адгезивное (от латинского adhaesio – прилипание, слипание) – механическое соединение клеток, длительное и стабильное удерживание их на близком расстоянии друг от друга. В главе, посвященной строению клетки, описаны различные виды межклеточных соединений (десмосомы, синапсы и другие). Это является основой для организации клеток в различные многоклеточные структуры (ткани, органы).

Каждая клетка ткани не только соединяется с соседними клетками, но и взаимодействует с межклеточным веществом, получая с его помощью питательные вещества, сигнальные молекулы (гормоны, медиаторы) и так далее. Посредством химических веществ, доставляемых ко всем тканям и органам тела, осуществляется гуморальный тип регуляции (от латинского humor – жидкость).

Другой путь регуляции, как уже упоминалось выше, осуществляется с помощью нервной системы. Нервные импульсы всегда достигают цели в сотни или тысячи раз быстрее доставки к органам или тканям химических веществ. Нервный и гуморальный способы регуляции функций органов и систем тесно между собой взаимосвязаны. Однако само образование большинства химических веществ и выделение их в кровь находятся под постоянным контролем нервной системы.

Клетка, ткань – это первые уровни организации живых организмов, но и на этих этапах можно выделить общие механизмы регуляции, обеспечивающие жизнедеятельность органов, систем органов и организма в целом.

Рассмотрены результаты экспериментальных и клинических исследований, указывающие на важность компенсации дефицитов микроэлементов в профилактике и терапии остеопороза, остеопении и рахита.

Results of experimental and clinical tests are reviewed that point out importance of compensation of microelements’ deficit in prophylaxis and therapy of osteoporosis, osteopenia and rachitis.

Питание является важным модифицируемым фактором, определяющим развитие и поддержание костной массы. Диета, сбалансированная по калорийности, белку (1 г/кг/сут), жирам и углеводам (не более 60% от общей калорийности пищи) способствует нормальному метаболизму кальция (Ca) в костной ткани. В настоящее время кальций в сочетании с витамином D является основой нутрициальной коррекции для профилактики и лечения остеопороза, остеопении и рахита [1]. Тем не менее, сочетанный прием кальция и витамина D не всегда успешно профилактирует остеопороз, так как не компенсирует всех нутрициальных потребностей костной ткани.

Важность таких факторов питания, как кальций, фосфор (P) и витамин D, для целостности костей неоспорима. Рецептор витамина D, подобно эстрогеновым рецепторам, является фактором транскрипции, который, в частности, регулирует экспрессию белков, вовлеченных в гомеостаз кальция и фосфора. Экспериментальные данные показывают, что физиологические эффекты витамина D включают торможение секреции провоспалительных цитокинов, молекул адгезии и пролиферацию сосудистых гладкомышечных клеток — процессов, которые имеют важное значение для кальцификации артерий [2].

В то же время проводимые в течение последнего десятилетия исследования показали, что для поддержания структуры костной ткани также необходимы витамины A, C, E, K и микроэлементы медь (Cu), марганец (Mn), цинк, стронций, магний (Mg), железо и бор. Дефицит этих микронутриентов замедляет набор костной массы в детстве и в подростковом возрасте и способствует ускоренной потере костной массы в пожилом возрасте [3, 4]. В настоящей работе рассмотрены результаты экспериментальных и клинических исследований, указывающие на важность компенсации дефицитов этих микроэлементов в профилактике и терапии остеопороза, остеопении и рахита. Особое внимание уделяется бору — микроэлементу, оказывающему значительное влияние на структуру костной ткани и, тем не менее, пренебрегаемому в подавляющем большинстве витаминно-минеральных комплексов.

Магний и поддержка соединительной и костной ткани

Одной из принципиально важных нутрициальных потребностей кости является обеспеченность костей магнием — элементом, регулирующим минерализацию, равномерный рост, гибкость и прочность костной ткани и увеличивающим репаративный потенциал костей. И наоборот, дефицит магния в организме препятствует успешной терапии и профилактике нарушений структуры кости (остеопороз и др.). Среди различных тканей организма основным депо магния являются именно костная ткань. Помимо того, что кость является депо магния, магний также оказывает существенное влияние на минерализацию и структуру костной ткани — низкие уровни магния связаны с низкой костной массой и остеопорозом [5].

Магний является одним из принципиально важных нутриентных факторов, воздействующих на соединительную ткань. Недостаточная обеспеченность магнием является одной из важнейших причин нарушений структуры (дисплазии) соединительной ткани. Систематический анализ взаимосвязей между обеспеченностью клеток магнием и молекулярной структурой соединительной ткани указал на такие молекулярные механизмы воздействия дефицита магния, как ослабление синтеза белков вследствие дестабилизации тРНК, снижение активности гиалуронансинтетаз, повышение активности металлопротеиназ, повышенные активности гиалуронидаз и лизиноксидазы [6]. Следует напомнить, что костная ткань состоит только на 70% из кальциевых соединений, а на 22% — из коллагена, 8% составляет водная фракция.

Важность роли магния в поддержании структуры кости связана и с тем, что при хроническом дефиците магния нарушается важнейший аспект минерального обмена костной ткани — отношение Mg:Ca. При снижении соотношения Mg:Ca в сторону дефицита магния обменные процессы в кости замедлены, быстрее депонируются токсичные металлы (прежде всего, кадмий и свинец). Вследствие накопления токсичных элементов в суставе из-за нарушения пропорции Mg:Ca функция суставов постепенно ухудшается: уменьшается объем движений, происходит деформация суставов конечностей и позвоночника. Эпидемиологические исследования частоты остеопороза в различных странах показали, что более высокое значение отношения Mg:Ca в питании соответствует более низкой встречаемости остеопороза [7].

В эксперименте диета с очень низким содержанием магния (7% от нормального уровня потребления) приводила к значительной гипомагниемии, гипокальциемии, характерным для остеопороза изменениям костной ткани у цыплят. Дефицит магния приводит к разрежению костной ткани, вплоть до образования полостей; компенсация дефицита магния — к восстановлению структуры костной ткани [8].

Более высокое диетарное потребление магния соответствует повышенной минеральной плотности кости (МПК) у мужчин и женщин. В исследовании когорты из 2038 человек оценка диетарного потребления магния по опроснику коррелировала с МПК после поправок на возраст, калорийность диеты, потребление кальция и витамина D, индекс массы тела, курение, алкоголь, физическую активность, использование тиазидных диуретиков и эстроген-содержащих препаратов (р = 0,05, мужчины; p = 0,005, женщины) [9].

Материнское питание во время беременности значительно влияет на минеральную плотность костной ткани у детей. Наблюдения за 173 парами мать–ребенок в течение 8 лет после родов показали, что МПК шейки бедра у детей повышалась с повышением диетарной обеспеченности беременной магнием. МПК поясничного отдела позвоночника зависела от обеспеченности беременной магнием, калием, фосфором и калием. Дети, матери которых были адекватно обеспечены указанными минеральными веществами во время беременности, характеризовались значимо бо?льшими значениями МПК (шейка бедра +5,5%, поясничного отдела позвоночника +12%, всего тела +7%) [10].

Железо

Помимо того, что железо необходимо для поддержания достаточной обеспеченности тканей кислородом, этот микроэлемент также участвует в метаболизме коллагена — основного структурного белка всех видов соединительной ткани, в т. ч. костной. Хронический дефицит железа в эксперименте приводит к задержке созревания коллагена в бедренной кости и также к нарушениям фосфорно-кальциевого метаболизма [11]. В эксперименте железодефицитная анемия (ЖДА) приводит к нарушению минерализации и увеличению резорбции кости [12].

По данным крупных клинико-эпидемиологических исследований, ЖДА способствует значительному повышению риска остеопороза и переломов. Например, в лонгитудинальном исследовании 5286 человек (2511 мужчин и 2775 женщин, 55–74 лет) наблюдались в течение 8 лет. Низкие уровни гемоглобина были связаны с когнитивными нарушениями и более низкой костной массой. За время наблюдения у 235 мужчин и 641 женщины был установлен хотя бы один перелом (исключая переломы позвоночника). Уменьшение содержания гемоглобина в крови на одно стандартное отклонение соответствовало повышению риска переломов на 30% у мужчин (р зубной эмали > почках = легких = лимфатических узлах > печени > мышцах = семенниках > мозге [28].

С фармакологической точки зрения препараты бора характеризуются гиполипидемическим, противовоспалительным, антионкологическим эффектами. Дефицит бора стимулирует развитие таких состояний, как анемия, остео-, ревматоидный артрит, когнитивная дисфункция, остеопороз, мочекаменная болезнь и нарушение обмена половых гормонов.

Результаты экспериментальных и клинических исследований, проводимых с начала 1960-х гг., показали, что препараты бора являются безопасным и эффективным средством для лечения некоторых форм артрита. Дальнейшие исследования подтвердили важность обеспеченности бором для поддержания структуры кости. Так, костная ткань пациентов с более высоким потреблением бора характеризовалась более высокой механической прочностью. В тех географических регионах, где потребление бора составляет менее 1 мг/сут, заболеваемость артритом колеблется от 20% до 70%, в то время как в регионах с потреблением 3–10 мг/сут — не более 10%. Эксперименты с моделями артрита показали эффективность перорального или внутрибрюшинного введения препаратов бора [29].

О молекулярно-физиологических механизмах воздействия бора

Бор влияет на активность ряда ферментных каскадов, включая метаболизм стероидных гормонов и гомеостаз кальция, магния и витамина D, также способствуя снижению воспаления, улучшению профиля липидов плазмы и функционирования нейронов [30] (дефицит бора снижает электрическую активность мозга, результаты тестов на двигательную ловкость, внимание и кратковременную память [31]). Бораты могут образовывать сложные эфиры с гидроксильными группами различных соединений, что может являться одним из возможных механизмов осуществления их биологической активности [32]. Повышенное содержание бора в пище повышает экспрессию борат-транспортера (NaBCl) в тощей кишке и понижает — в ткани почек [33].

Хотя детали молекулярных механизмов воздействия бора на физиологические процессы остаются неизвестными, бор оказывает существенное воздействие на процессы роста клеток костной ткани и хряща. Так, бор повышает одонтогенную и остеогенную дифференцировку клеток ростка стволовых клеток зубов. Прием пентабората натрия оказывал дозозависимый эффект на активность щелочной фосфатазы и экспрессию генов, связанных с одонтогенезом [34]. Поэтому дефицит бора во время беременности, наряду с дефицитами кальция и других микронутриентов, также будет способствовать нарушениям развития зубов и у беременной, и у ребенка.

Бор дозозависимо влияет на процессы дифференцировки стромальных клеток костного мозга. Концентрации бора в 1, 10 и 100 нг/мл повышали, а уровни более 1000 нг/мл ингибировали дифференцировку клеток (р

О. А. Громова* , 1 , доктор медицинских наук, профессор
И. Ю. Торшин*, кандидат физико-математических наук
О. А. Лиманова**, кандидат медицинских наук

* РСЦ Международного института микроэлементов ЮНЕСКО, Москва
** ГБОУ ВПО ИвГМА МЗ РФ, Иваново

Комплексный анализ основных витаминов и микроэлементов, необходимых для поддержания здоровья костной ткани.

Микронутриенты для здоровья костной ткани.

Синонимы английские

Vitamins and trace elements for bone health.

Высокоэффективная жидкостная хроматография.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

  • Не принимать пищу в течение 8 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
  • Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Костная ткань состоит из кристаллов гидроксиапатита ((Ca)10(PO4)6(OH)2), других ионов и коллагеновых волокон, заключенных в основное вещество из гликопротеинов и протеогликанов. Для нормального формирования кости требуется энергия, аминокислоты, микроэлементы и витамины. Дефицит этих компонентов приводит к замедлению роста кости, деформациям, остеопорозу и переломам.

Основная роль в поддержании здоровья костной системы принадлежит кальцию, фосфору и витамину D. Кальций Ca – это основной минерал кости. Скелет взрослого человека включает около 1 кг кальция. Во многих исследованиях было доказано, что именно кальций определяет, каким будет пик костной массы в молодости и как быстро будет происходить резорбция костной ткани в процессе старения. Также известно, что назначение препаратов кальция в постменопаузе улучшает состояние костей и позволяет снизить риск патологических переломов.

Фосфор P в виде фосфата необходим для формирования гидроксиапатита, а его дефицит может приводить к торможению роста и минерализации кости. С другой стороны, избыток фосфора, особенно в сочетании с дефицитом кальция, может вызывать вторичный гиперпаратиреоз и таким образом усиливать резорбцию кости.

Главная роль в регуляции уровня кальция и фосфора принадлежит витамину D. Этот жирорастворимый витамин усиливает всасывание кальция и фосфата в кишечнике и реабсорбцию этих ионов в почечных канальцах. Дефицит витамина Dв детстве приводит к развитию рахита, а во взрослом состоянии – остеомаляции. Назначение витамина Dвместе с кальцием является стандартной мерой профилактики остеопороза.

Кроме кальция, фосфора и витамина D, в поддержании здоровья костной системы также участвуют:

Калий. Калий регулирует реабсорбцию кальция в почечных канальцах. Диета с низким содержанием калия увеличивает потерю кальция с мочой, и наоборот. Потребление калия в высокой дозе связано с повышенной минеральной плотностью костной ткани (МПКТ).

Магний. В нескольких исследованиях показано, что потребление магния в высокой дозе связано с повышенной МПКТ у пожилых женщин и мужчин.

Кремний. Кремний участвует в регуляции синтеза и/или стабилизации коллагена. Было показано, что назначение препаратов кремния связано с повышенной МПКТ.

Цинк. Дефицит цинка сопровождается задержкой роста скелета. Характерным симптомом редкого наследственного нарушения метаболизма цинка – энтеропатического акродерматита – является остановка роста.

Медь – это кофактор лизилоксидазы, участвующей в синтезе коллагена. Тяжелый дефицит меди оказывает отрицательный эффект на процесс формирования кости.

Железо. В нескольких исследованиях было показано, что назначение препаратов железа в повышенной дозе связано с повышенной МПКТ.

Витамин К – это жирорастворимый витамин, выступающий в роли кофактора ферментов, обеспечивающих синтез факторов свертывания крови, и, по-видимому, также необходимый для синтеза некоторых белков скелета. Считается, что витамин К способствует γ-карбоксилированию остеокальцина и препятствует экскреции кальция с мочой. В некоторых исследованиях показано, что уровень витамина К в крови коррелирует с МПКТ.

Несмотря на то что диетологами разработаны оптимальные значения витаминов и микроэлементов для разных возрастных групп и полов, следует помнить, что индивидуальные потребности организма могут несколько отклоняться от общепринятых норм. В связи с этим результат этого комплексного анализа, а также последующие диетологические рекомендации следует оценивать комплексе с анамнестическими, клиническими и другими лабораторными данными.

Полный состав исследования:

Для чего используется исследование?

  • Для оценки баланса витаминов и микроэлементов, необходимых для здоровья костной системы.

Когда назначается исследование?

  • При профилактическом осмотре пациентов, особенно в возрасте 65 лет и старше.
  • При наличии патологических переломов и/или существенного уменьшения роста.
  • При обследовании пациентов с факторами риска дефицита витаминов и микроэлементов, необходимых для здоровья костной системы: заболевания пищеварительного тракта (хронический панкреатит, воспалительные заболевания кишечника), прием некоторых лекарственных средств (холестирамин, варфарин), особенности диеты, заболевания почек.

Что означают результаты?

Витамин D, 25-гидрокси (кальциферол): 3 - 49,6 нг/мл.

Витамин К (филлохинон): 0,1 - 2,2 нг/мл.

Витамин B9 (фолиевая кислота): 2,5 - 15 нг/мл.

Витамин В12 (цианокобаламин): 189 - 833 пг/мл.

Магний в сыворотке: 12,15 - 31,59 мг/л.

Железо в сыворотке: 270 - 2930 мкг/л.

Кальций в сыворотке: 86 - 102 мг/л.

Кремний в сыворотке: 0 - 500 мкг/л.

Калий в сыворотке: 132,6 - 195 мг/л.

Сера в крови: 100 - 500 мкг/мл.

Фосфор в сыворотке: 22 - 517,1 мг/л.

Медь в сыворотке: 575 - 1725 мкг/л.

Цинк в сыворотке: 650 - 2910 мкг/л.

  • алиментарный дефицит (вегетарианские и веганские диеты, голодание);
  • период активного роста (подростки), беременность, лактация;
  • заболевания кишечника, препятствующие нормальному всасыванию витаминов/микроэлементов (целиакия, болезнь Крона);
  • хронический алкоголизм;
  • аутоиммунный гастрит;
  • прием некоторых лекарственных препаратов (фенитоин, пероральные контрацептивы, метотрексат, варфарин и другие);
  • наследственные нарушения метаболизма (например, энтеропатический акродерматит).

Причины повышения клинического значения не имеют, за исключением:

  • гемохроматоз (избыток железа);
  • гепатолентикулярная дегенерация (болезнь Вильсона – Коновалова – избыток меди);
  • гипервитаминоз витаминов D и K;
  • хроническая почечная недостаточность (гиперфосфатемия);
  • первичный гиперпаратиреоз, саркоидоз, злокачественные опухоли, метастазы в кость (гиперкальциемия).

Что может влиять на результат?

  • Возраст;
  • пол;
  • характер питания;
  • физиологическое состояние организма (беременность, лактация, реконвалесценция, интенсивные физические нагрузки);
  • прием лекарственных препаратов;
  • наличие сопутствующих заболеваний, в том числе заболеваний почек.


  • Результат комплексного исследования следует интерпретировать с учетом всех необходимых анамнестических, клинических и дополнительных лабораторных данных;
  • для получения точного результата необходимо следовать рекомендациям по подготовке к тесту.

Кто назначает исследование?

Терапевт, врач общей практики, педиатр, гинеколог-эндокринолог, травматолог.

Литература

  • Nieves JW. Osteoporosis: the role of micronutrients. Am J Clin Nutr. 2005 May;81(5):1232S-1239S. Review.
  • Cashman KD. Diet, nutrition, and bone health. J Nutr. 2007 Nov;137(11 Suppl):2507S-2512S.
  • Jugdaohsingh R. Silicon and bone health. J Nutr Health Aging. 2007 Mar-Apr;11(2):99-110.

Продолжим наш разговор о строении других тканей периодонта. Вспомним сперва, что за они. Ткани периодонта-строение периодонта (на рисунке выделены красным):

  • десна;
  • периодонтальная связка;
  • цемент корня зуба;
  • альвеолярная кость.


Важно, что у десны и остальных тканей периодонта разные функции. Главная роль десны – защита. Защита тканей, лежащих под ней от внешних воздействий. Цемент же, альвеолярная кость и периодонтальная связка вместе образуют так называемый «поддерживающий аппарат зуба». Благодаря этим тканям выполняется основная функция периодонта – удерживать зуб на своем законном месте, в лунке.

Периодонтальная связка

Периодонтальная связка – это соединительная ткань, которая окружает зуб и соединяет его с внутренней стенкой альвеолярной кости.

Начинается она на 1-1,5 мм ниже эмалево-цементного соединения.

Сложно поверить, но ее ширина (в среднем) составляет всего 0,2 мм. 0,2 миллиметра, Карл! Уточнение «в среднем» объясняется не только индивидуальными особенностями периодонтальной связки у разных людей, но и изменением нагрузки на зуб. Зависимость прямая: чем больше нагрузка, тем шире связка.

Основные составляющие периодонтальной связки – это

  • волокна периодонта;
  • клетки;
  • межклеточное (основное) вещество;
  • сосуды, нервы.

Что-то напоминает, не правда ли? Похожий состав имеет соединительная ткань десны:


Сходство это неспроста, ведь периодонтальная связка – это продолжение соединительной ткани десны со своими особенностями, благодаря которым реализуется ее уникальная функция.

Пару слов о каждом из компонентов периодонтальной связки.

Волокна периодонта

Основное количество волокон периодонта состоит из коллагена I типа. Синтезируется он в фибробластах. Далее образуются молекулы тропоколлагена, которые формируют микрофибриллы, затем фибриллы, нити и пучки:

коллаген

Такое строение коллагеновых волокон позволяет им быть одновременно сильными и гибкими. В продольном разрезе они имеют волнистую форму:


Как и в случае десневых, предложено множество классификаций волокон периодонта. Согласно одной, выделяют 6 групп периодонтальных волокон:

  • транссептальные;
  • волокна альвеолярного гребня;
  • горизонтальные;
  • косые;
  • апикальные;
  • интрарадикулярные (межкорневые).


Также в литературе часто встречается термин «шарпеевские волокна», но это не еще одна группа. Это концевые, частично или полностью кальцифицированные части периодонтальных волокон всех 6 групп, которые вплетаются, прободают цемент и альвеолярную кость. Плюс шарпеевские волокна связаны с неколлагеновыми белками (остеопонтин, костный сиалопротеин) в кости и цементе (красная стрелка на рисунке), что обеспечивает такое прочное их соединение.


Транссептальные волокна (F) проходят над альвеолярным гребнем (A) и соединяют два смежных зуба (T). Зачастую их относят к десневым волокнам, раз они не вплетаются в кость.


Волокна альвеолярного гребня

Берут начало в области цемента корня зуба сразу под эпителием прикрепления, идут в косом направлении и прикрепляются к альвеолярному гребню или надкостнице.


Горизонтальные, косые и апикальные волокна также идут от цемента к кости. Отличие лишь в том, под каким углом они направлены и в каком отделе периодонтальной связки находятся. Горизонтальные расположены под прямым углом ближе к краю лунки зуба, апикальные в области верхушки корня. Косые волокна между ними, их больше всего. Именно они берут на себя вертикальную нагрузку, которая возникает при жевании, и «передают» ее на кость.


Межкорневые волокна (как говорит само название) проходят между корнями многокорневого зуба (от фуркации) к кости.

Кроме основных групп в периодонтальной связке также есть другие, менее упорядоченные коллагеновые и эластические волокна. Эластические волокна в основном расположены параллельно зубу в пришеечной трети корня. Они регулируют кровоток в сосудах связки.

Волокна периодонта постоянно обновляются благодаря работе клеточных элементов периодонта.

Клетки периодонта

Клетки периодонта – это

  • клетки соединительной ткани;
  • эпителиальные островки Малассе;
  • защитные клетки (нейтрофилы, лимфоциты, макрофаги, эозинофилы, тучные клетки);
  • клеточные элементы нервов, сосудов.

Клетки соединительной ткани ­– это, в основном, фибробласты, синтезирующие коллаген. Также они способны, если это необходимо, к защитным реакциям – фагоцитозу, гидролизу.

Ближе к кости обнаруживаются остеобласты и остеокласты, цементокласты, -бласты, одонтокласты – возле зуба.

Эпителиальные островки Малассе – замурованные рядом с цементом остатки эпителия, который разрушился еще во время прорезывания зуба. В целом, их роль до сих пор не изучена. Известно лишь, что с возрастом они могут либо бесследно исчезать, либо превращаться в цементикли или кисты.


Основное вещество заполняет пространство между клетками и волокнами. Главное его отличие от межклеточного вещества соседней соединительной ткани десны – возможное наличие цементиклей. Они могут прикрепляться к зубу (1) или свободно находиться в связке (2):


Про то, что они могут образоваться из эпителиальных островков Малассе, мы уже знаем. Но есть и другие источники их развития, к примеру:

  • частички цемента или кости;
  • шарпеевские волокна;
  • кальцифицированные кровеносные сосуды.

Периодонтальная связка – ключевая составляющая периодонта. Именно она отвечает за большинство его функций. О функциях поговорим чуть позже, а пока идем дальше.

Цемент зуба

Цемент покрывает корень зуба снаружи. Он состоит из

  • коллагеновых волокон и
  • кальцифицированного межклеточного вещества.
  • (+ клеток).

(сосудов в цементе нет)

Выделяют наружные волокна – шарпеевские, из периодонтальной связки. И внутренние, которые непосредственно образуются в цементе цементобластами, как и межклеточное вещество.

Клетки в цементе есть не везде. Где есть – там клеточный цемент (КЦ). Где нет – бесклеточный (БЦ).


Бесклеточный цемент

Бесклеточный цемент еще называют первичным. Он формируется раньше клеточного и до того момента, пока зуб не достигнет своего антагониста, не станет в окклюзию. Он покрывает корень до половины (в направлении от коронки к верхушке). На рисунке AC – бесклеточный цемент, который находится между дентином (D) и периодонтальной связкой (PL). Можно заметить, что он «полосатый». Эти полосы, словно кольца на срезе ствола дерева, говорят о периодах образования цемента:


Клеточный цемент

Клеточный цемент формируется после того, как зуб достигнет окклюзионной плоскости. Он обнаруживается в апикальной трети корня и в области бифуркации. Клеточный цемент менее минерализован, содержит меньше шарпеевских волокон. В нем (СС) обнаруживаются отдельные пространства ­(лакуны) с цементоцитами внутри. Цементоциты связаны между собой через специальные канальца. Обратите внимание на скопление клеточек в связке (PL). Это не что иное, как цементобласты:


По рисункам заметно, что ширина цемента больше к апикальной части корня (примерно от 0,1 до 1 мм). Интересна возрастная закономерность: у 70-летнего цемент в три раза шире, чем у ребенка 11 лет.

Цемент по-разному соединяется с эмалью:

  • между ними промежуток (может беспокоить чувствительность);
  • соединяется встык;
  • перекрывает эмаль.


К слову, раз уж заговорили и об эмали, то цемент по сравнению с ней гораздо менее минерализован. Цемент в принципе «самый мягкий» среди твердых тканей зубочелюстной системы: содержит всего около 50% гидроксиапатита. Цифра небольшая в сравнении с костью (65%), дентином (70%) и эмалью (97%).

Кстати говоря, о кости.

Альвеолярная кость

Альвеолярная кость – это часть альвеолярного отростка верхней и альвеолярной части нижней челюсти. Она располагается чуть ниже эмалево-цементного соединения (на 1-1,5 мм).

Альвеолярная кость состоит из:

  • собственно альвеолярной кости – образует стенку зубной альвеолы, окружает зуб. Это своеобразная опора для периодонтальной связки, в нее вплетаются шарпеевские волокна. Она имеет многочисленные отверстия – фолькмановские каналы, через которые проходят нервы и сосуды.
  • поддерживающей альвеолярной кости – губчатого вещества с покрытием из наружной пластинки компактного вещества. Наружная кортикальная пластинка покрывает кость снаружи. Она состоит из остеонов и связана с надкостницей.

В губчатом веществе сперва в детстве находится красный костный мозг: много кровеносных сосудов, нужных для роста челюсти. С возрастом его заменяет неактивный желтый костный мозг. Губчатого вещества совсем мало с оральной и вестибулярной поверхностей, основной массив располагается рядом с верхушками и между корнями:


Ниже альвеолярной – базальная кость, уже никак не связанная с зубами:


Альвеолярная кость состоит из

  • 2/3 неорганического вещества (гидроксиапатит)
  • 1/3 органического (коллагеновые волокна, белки, факторы роста)

Основные клетки: остеобласты, -циты, -класты.

Остеоциты замурованы в лакунах подобно цементоцитам.

Остеобласты создают остеоид – неминерализованную кость, которая со временем «созревает», минерализуется.

Остеокласты отвечают за резорбцию костной ткани. С помощью ферментов они вызывают расщепляют органический матрикс, а вслед за ним секвестрируют и минеральные ионы.

Кость – «зубозависимая» структура. Она формируется, когда зуб прорезывается, и исчезает, когда его не становится:


Также отдельной топографической зоной выделяют межзубные перегородки. В сущности, это губчатая кость, которая с двух сторон ограничена кортикальными пластинками зубной альвеолы. В зависимости от расстояния между зубами их форма различна: от остроконечной (белая стрелка) до трапециевидной (красная стрелка).


Также интересно, что в некоторых участках рядом с зубом в норме или при патологии кости может и не быть. Дефект иногда достигает края кости:


Что же, вот и подошел к концу рассказ о составляющих громадного комплекса под названием «периодонт». Их строение определяет выполняемые ими важные функции, во что каждый из компонентов вносит свою лепту. Нарушение целостности такого комплекса приводит к заболеваниям периодонта, и наоборот, болезни разрушают периодонтальные ткани.

И с тем, и с другим попробуем разобраться в следующих статьях.

Читайте также: