Развитие костной ткани у эмбриона осуществляется двумя способами: 1) непосредственно из мезенхимы (прямой остеогенез); 2) из мезенхимы на месте ранее развившейся хрящевой модели кости (непрямой остеогенез). Постэмбриональное развитие костной ткани происходит при физиологической и репаративной регенерации.

В процессе развития костной ткани образуется костный дифферон: стволовые, полустволовые клетки (преостеобласты), остеобласты (разновидность фибробластов), остеоциты. Вторым структурным элементом являются остеокласты (разновидность макрофагов), развивающиеся из стволовых клеток крови.

Стволовые и полустволовые остеогенные клетки морфологически не идентифицируются.
Остеобласты, или остеобластоциты (от греч. osteon — кость, blastos — зачаток), — это молодые клетки, создающие костную ткань. В сформировавшейся кости они встречаются только в глубоких слоях надкостницы и в местах регенерации костной ткани после ее травмы. Они способны к пролиферации, в образующейся кости покрывают почти непрерывным слоем всю поверхность развивающейся костной балки (рис. 106). Форма остеобластов бывает различной: кубической, пирамидальной или угло-ватой. Размер их тела около 15—20 мкм. Ядро округлой или овальной формы, часто располагается эксцентрично, содержит одно или несколько ядрышек. В цитоплазме остеобластов хорошо развиты гранулярная эндоплаз-матическая сеть, митохондрии и аппарат Гольджи (рис. 107, А, Б). В ней выявляются в значительных количествах РНК и высокая активность щелочной фосфатазы.

Остеоциты (от греч. osteon — кость, cytus — клетка) — это преобла-дающие по количеству дефинитивные клетки костной ткани, утратившие
способность к делению- Они имеют отростчагую форму, компактное, относительно крупное ядро и слабобаэофнльную цитоплазму (рис. 108, А. Б). Органсллы развиты слабо. Наличие центриолей в остсоцитах не установлено.

Костные метки лежат в костных полостях* или лакунах, которые по-вторяют контуры остсоцита. Длина полостей колеблется от 22 до 55 мкы,
ширина — от 6 до 14 мкм. Канальцы костных полостей заполнены тканевой жидкостью, анастомозируют между собой и с периваскулярными пространствами сосудов, заходяшнх внутрь кости. Обмен веществ между остеоцитя-ми и кровью осуществляется через тканевую жидкость,
Остеокласты (остсокластоциты) (от грсч. osicon — кость и clastos — раздробленный). Эти клетки гематогенной природы способные разрушить обызвествлепный хрящ и кость. Диаметр их достигает 90 мкм и боже, и они содержат от Э до нескольких де^лтко» ядер (рис. 109, A, D). Цитоплазма слабобазофильна, иногда оксифилъна. Остеокласты располагаются обычно на поверхности костных перекладин. Та сторона остеокласта. которая прилежит к разрушаемой поверхности, богата цитоплазматически-ми выростами (гофрированная каемка); она является областью синтеза и секреции гидролитических ферментов. По периферии остеокласта находится зона плотного прилегания клсткн к костной поверхности* которая как бы герметизирует область действия ферментов. Эта зона цитоплазмы светлая, содержит мало органелл, за исключением микрофиламентон, состоящих из актина*

Периферический слой цитоплазмы над гофрированным краем содержит многочисленные мелкие п)чыръки и более крупные — еакуши. Полагают, что
остеокласты выделяют СО: в окружающую среду, а фермент карбоангидра-за, обнаруживаемый здесь, способствует образованию кислота (Н2СО}) и растворению кальциевых соединений* Остеокласт богат митохондриями и лиэосомамн, фермеры которых (коллагеназа и другие протеазы) расщепляют коллаген и протсогликаны матрикса костной ткани. В том месте, где остеокласт соприкасается с костным веществом, в последнем образуется лакуна. Один остеокласт может разрушить столько кости, сколько создают 100 остеобластов за это же время. Функции остеобластов и остеокластов взаимосвязаны и коррелируют с участием гормонов, простагдандинов, функциональной нагрузкой, витаминами и др.

Межклеточное вещество (subsiamia intercellularis) состоит из основною аморфного вещества, импрегннрованного неорганическими солями, в котором располагаются коллагеновые волокна, образующие небольшие пучки. Они содержат и основном белок коллигеп I и V -типов. Волокии мог/г иметь беспорядочное (в ретикулофиброзной костной ткани) или строго ориентированное (в гиастинчатой костной ткани) направление.
В основном всшсствс костной ткани но сравнению с хрящевой содержится от-носительно небольшое количество хондроитинсеркой кислоты, но много лимонной и лругик кислот, образующих комплексы с кальцием, импрспнирующим органическую матрицу кости Кроме коллагеноиого белка, » основном пещестпе костной ткани обнаруживают не калл arc новы с белки (остсокальипн, сиалонрогенн, остсонск-шн, различные фосфопротсннък протсолилиды. принимающие участие и процессах мннералншши), а также гликозамнноглнканьг Основное вешеспю кости содержит кристаллы шдро ко и апатита, упорядочен но расположении* по отношению к фибриллам орпшнческон матрицы KOCIW. а также аморфный <(ххг<1яп кдлыжн В кост-ной гканн обнаружено более 30 микроэлемент* lui-дь, стронций, цинк, барий. магний и лрХ ипмюших ыжиеншую роль и мспйплических процессах н организме. Систематическое увеличение физической нагрузки при полит к нарастанию коспсой массы от 10 до 50 % вследствие высокой минерализации.

Прямом оашштятш$< ГкжоЙ способ оетесгенеп вдак^рсн идя ри вития грубоводокиистой коспюй ткани при образовании плоских костей. например покровных костей черепа. Этот процесс наблюдается в основном и течение первого месяца внутриутробного развития и характеризуется об-рлоилннсм сначала первичной «перспокч1той> остсонлной кос ной гканн с последующей импрегнацией (отложением) солей кальция, фосфора и др. [1 межклеточном вешесгие. В первой стадии образование скелетогеннога островка — в местах ралттня будущей кости происходят очаговое раз-множение мезенхнмных клеток и васкуляриэация скелетогенного островка (рис, НО). Во второй стадии, заключающейся вдифферснинровке клеток островков, образуется окенфнльнос межклеточное вещество с коллаге-новыми фибриллами — органическая матрица костной ткани (осгеоидная стадия). Разрастающиеся волокна раздвигают клетки, которые, не теряя своих озростков. остаются связанными друг с другом. В основном веществе появляются мукопро1сиды (оссеомукоил), цементирующие волокна и одну прочную массу Некоторые клетки, дифференцирующиеся в остеоцнты. уже в этой стадии могут оказаться включенными в толщу волокнистой массы. Другие, располагающиеся по поверхности, дифференцируются в остеобла-сты. В течение некоторого времени остеобласты располагаются по одну сто-рону волокнистой массы, но вскоре коллагеновые волокна появляются и с других сторон, отделяя остеобласты друг от друга. Постепенно эти клетки оказываются «замурованными» в межклеточном веществе, теряют способ-ность размножаться и превращаются в остеоциты. В то же время из окружа-ющей мезенхимы образуются новые генерации остеобластов, которые на-ращивают кость снаружи (аппозиционный рост).

Третья стадия — кальцификация (импрегнация солями) межклеточного вещества. При этом остеобласты выделяют фермент щелочную фос-фатазу, расщепляющую содержащиеся в периферической крови глицерофосфаты на углеводные соединения (сахара) и фосфорную кислоту. Последняя вступает в реакцию с солями кальция, который осаждается в основном веществе и волокнах сначала в виде соединений кальция, формирующих аморфные отложения [Са3(Р04)2], в дальнейшем из него образуются кристаллы гидроксиапатита [Саш(Р04)6(ОН)2].
Кальцификацию оссеоида связывают с матриксными везикулами.

Процесс биологической минерализации протекает в 2 фазы.

I фаза заключается в образовании исходных кристаллов гидроксиапатита внутри матриксных везикул. Эта фаза контролируется фосфатазами (включая щелочную фосфатазу), а также кальцийсвязывающими молекулами (фосфолипидами и белками), которыми матриксные везикулы богаты.

II фаза состоит в разрыве мембран матриксных везикул с выходом сформированных кристаллов в экстрацеллюлярное пространство, где дальнейшее размножение их контролируется условиями внеклеточного микроокружения. Важную роль имеют протеазы и мембранные фосфолипазы, которые обеспечивают разрыв мембран и выход минералов наружу.

В матриксных везикулах различают 4 основных типа: «пустые» — везикулы с электронно-прозрачным содержимым, «аморфные» — с гетерогенным содержимым, «кристаллические» — содержащие игольчатые кристаллы и «разорванные» — с по-врежденными мембранами.
Одним из посредников кальцификации является остеонектын — гли-копротеин, избирательно связывающий соли кальция и фосфора с колла-геном. В результате кальцификации образуются костные перекладины, или балки. Затем от этих перекладин ответвляются выросты, соединяющиеся между собой и образующие широкую сеть. Пространства между переклади-нами оказываются занятыми соединительной волокнистой тканью с прохо-дящими в ней кровеносными сосудами.

К моменту завершения гистогенеза по периферии зачатка кости в эмб-риональной соединительной ткани появляется большое количество волокон и остеогенных клеток. Часть этой волокнистой ткани, прилегающей непос-редственно к костным перекладинам, превращается в периост (periosteum), который обеспечивает трофику и регенерацию кости (см. с. 248). Такая кость, появляющаяся на стадиях эмбрионального развития и состоящая из пере-кладин ретикулофиброзной костной ткани, называется первичной губчатой костью. В более поздних стадиях развития она заменяется вторичной губча-той костью взрослых, которая отличается от первой тем, что построена из пластинчатой костной ткани (четвертая стадия остеогенеза).

Развитие пластинчатой костной ткани тесно связано с процессом разрушения отдельных участков кости и врастанием кровеносных сосудов в толщу ретикулофиброзной кости. В этом процессе как в период эмбрионального остеогенеза, так и после рождения принимают участие остеокласты (см. рис. 109).

Костные пластинки обычно образуются вокруг кровеносных сосудов путем дифференцировки прилегающей к ним мезенхимы. Над такими пла-стинками образуется слой новых остеобластов и возникают новые пластинки. Коллагеновые волокна в каждой пластинке ориентированы под углом к волокнам предыдущей пластинки. Таким образом, вокруг сосуда формируются как бы костные цилиндры, вставленные один в другой (первичные остеоны). С момента появления остеонов ретикулофиброзная костная ткань перестает развиваться и заменяется пластинчатой костной тканью. Со стороны надкостницы формируются общие, или генеральные, пластинки, охватывающие всю кость снаружи. Так развиваются плоские кости. В дальнейшем образовавшаяся в эмбриональном периоде кость подвергается перестройке: разрушаются первичные остеоны и развиваются новые генерации остеонов. Такая перестройка кости практически продолжается всю жизнь.

В отличие от хрящевой ткани кость всегда растет способом наложения новой ткани на уже имеющуюся, т.е. путем аппозиции, а оптимальное кровоснабжение необходимо для дифференцировки клеток скелетогенного островка.

Непрямой остеогистогенез. На 2-м месяце эмбрионального развития в местах будущих трубчатых костей закладывается из мезенхимы хрящевой зачаток, который очень быстро принимает форму будущей кости (хрящевая модель). Зачаток состоит из эмбрионального гиалинового хряща, покрытого надхрящницей. Некоторое время он растет как за счет клеток, образующихся со стороны надхрящницы, так и за счет размножения кле-ток во внутренних участках.

Развитие кости на месте хряща, т.е. непрямой остеогенез, начинается в области диафиза (перихондральное окостенение). Образованию пе-рихондральной костной манжетки предшествует разрастание кровеносных сосудов с дифференцировкой в надхрящнице, прилежащей к средней части диафиза, остеобластов, образующих в виде манжетки сначала ретикуло-фиброзную костную ткань (первичный центр окостенения), затем заменяющуюся на пластинчатую.

Образование костной манжетки нарушает питание хряща. Вследствие этого в центре диафизарной части хрящевого зачатка возникают дистрофические изменения. Хондроциты вакуолизируются, их ядра пикнотизируют-ся, образуются так называемые пузырчатые хондроциты. Рост хряща в этом месте прекращается. Удлинение перихондральной костной манжетки сопровождается расширением зоны деструкции хряща и появлением остеокластов, которые очищают пути для врастающих в модель трубчатой кости кровеносных сосудов и остеобластов (см. рис. ПО). Это приводит к появлению очагов эндохондрального окостенения (вторичные центры окостенения). В связи с продолжающимся ростом соседних неизмененных дистальных отделов диафиза хондроциты на границе эпифиза и диафиза собираются в колонки, направление которых совпадает с длинной осью будущей кости. Таким образом, в колонке хондроцитов имеются два противоположно направленных процесса — размножение и рост в дистальных отделах диафиза и дистрофические процессы в его проксимальном отделе. Одновременно между набухшими клетками происходит отложение минеральных солей, обусловли-вающее появление резкой базофилии и хрупкости хряща.

С момента разрастания сосудистой сети и появления остеобластов над-хрящница перестраивается, превращаясь в надкостницу. В дальнейшем кро-веносные сосуды с окружающей их мезенхимой, остеогенными клетками и остеокластами врастают через отверстия костной манжетки и входят в со-прикосновение с обызвествленным хрящом (см. рис. ПО). Под влиянием ферментов, выделяемых остеокластами, происходит растворение (хондро-лиз) обызвествленного межклеточного вещества. Диафизарный хрящ разрушается, в нем возникают удлиненные пространства, в которых «поселяются» остеоциты, образующие на поверхности оставшихся участков обызвествленного хряща костную ткань.
Первичный, или диафизарный, центр окостенения. Процесс отложения кости внутри хрящевого зачатка получил название эндохондрального, или энхондрального, окостенения (греч. endon — внутри).

Одновременно с процессом развития энхондральной кости появляют-ся и признаки ее разрушения остеокластами. Вследствие разрушения энхон-дральной костной ткани образуются еще большие полости и пространства (полости резорбции) и, наконец, возникает костномозговая полость. Из проникшей сюда мезенхимы образуется строма костного мозга, в которой поселяются стволовые клетки крови и соединительной ткани. В это же время по периферии диафиза со стороны надкостницы нарастают все новые и новые перекладины костной ткани, образующейся из надкост-ницы.

Разрастаясь в длину по направлению к эпифизам и увеличиваясь в тол-щину, они образуют плотный слой кости. Дальнейшая организация перио-стальной кости протекает иначе, чем организация энхондральной костной ткани. Вокруг сосудов, которые идут по длинной оси зачатка кости из прилегающей к ним мезенхимы, на месте разрушающейся ретикулофиброзной кости начинают образовываться концентрические пластинки, состоящие из параллельно ориентированных тонких коллагеновых волокон и цементирующего межклеточного вещества. Так возникают первичные остеоны. Просвет их широк, границы пластинок нерезко контурированы. Вслед за появлением первой генерации остеонов со стороны периоста начинается развитие общих (генеральных) пластинок, окружающих кость в области диафиза. Вслед за диафизом центры окостенения появляются в эпифизах. Этому предшествуют сначала дифференцировка хондроцитов, их гипертрофия, сменяемая ухудшением питания, дистрофией и кальцинацией. В дальнейшем отмечается процесс окостенения, подобный описанному выше. Оссифика-ция сопровождается врастанием в эпифизы сосудов.

В промежуточной области между диафизом и эпифизами сохраняется хрящевая ткань — метафизарный хрящ, являющийся зоной роста костей в длину.

Костная ткань бывает ретикулофиброзной и пластинчатой.