Регенерация на костна тъкан

Регенерацията на костите е сложен, добре организиран физиологичен процес на костно образуване, който може да се види при нормално излекуване на фрактури и участва в непрекъснатото ремоделиране през целия живот на възрастните. Съществуват обаче сложни клинични състояния, при които в големи количества се изисква регенерация на костна тъкан, като например скелетна реконструкция на големи костни дефекти, причинени от травма, инфекция, туморна резекция и скелетни аномалии, или случаите, при които регенеративният процес е компрометиран - при некроза, атрофични състояния и остеопороза.

Костта притежава вътрешния капацитет за регенериране като част от процеса на възстановяване в отговор на нараняване, както и по време на развитие на скелета или непрекъснато ремоделиране през целия живот на възрастните. Регенерирането на костите се състои от добре организирана поредица от биологични събития на костна индукция и проводимост, включваща редица клетъчни типове и вътреклетъчни и извънклетъчни пътища на молекулярна сигнализация с определена времева и пространствена последователност в усилията за оптимизиране и възстановяване на скелетната функция.

В клиничната обстановка най-честата форма на костно регенериране е излекуването на фрактури, по време на което се обобщава пътят на нормалната фетална скелетогенеза, включително интрамембранозната и ендохондралната осификация. За разлика от другите тъкани, повечето костни наранявания (фрактури) се излекуват без образуване на белези и костта се регенерира със своите предишни свойства до голяма степен възстановени и с новообразуваната кост, която в крайна сметка е неразличима от съседната кост. Има случаи на фрактури, при които се нарушава костната регенерация, като например до 13% от фрактурите, които се появяват в пищяла, са свързани със забавено съединяване. Освен това има други състояния в ортопедичната хирургия и при орална и лицево-челюстна хирургия, при които се изисква голяма регенерация на костите (над нормалния потенциал за самолечение), като например скелетна реконструкция на големи костни дефекти, причинени от травма, инфекция, туморна резекция и скелетни аномалии, или случаи, при които регенеративният процес е компрометиран, включително аваскуларна некроза и остеопороза.

Костната тъкан при хора има големи възможности за възстановяване, а заздравяването на костни фрактури е модел за регенерация в тази тъкан. Стадиите, през които протича регенерация на костна тъкан са разнообразни.

В резултат от травмата в областта на фрактурата се излива кръв от разкъсаните кръвоносни съдове и се образува съсирек, изпълващ мястото между костните фрагменти. Съсирекът започва да се прораства от гранулационна тъкан, водеща началото си от периоста и състояща се от капиляри, лимфоцити, моноцити, фагоцити и малко левкоцити, които участват в разнасянето на съсирека. Изпълващата цялата пукнатина гранулационна тъкан на 3-4 ден образува така наречения "съединителнотъканен" калус.От периоста и ендооста пролиферират мезенхимни, подобни на фибробласти клетки, които продуцират екстрацелуларен материал. В периферията на фрактурата те действат като остеобласти /образуват колаген, върху който се отлага калциев фосфат/, а в центъра на фрактурата действат като хондробласти /продуцират колаген, върху който се отлага хондроитин сулфат и се образува хрущял/.

Начинът на подреждане на клетките се определя от кислородния градиент на фрактурата - кост се формира в близост до капиляри /максимални кислородни концентрации/ - тоест в периферията на фрактурата, а хрущял се образува в хипоксични зони - в центъра на фрактурата. Пролифериращите от периоста клетки образуват външен периостален калус /бандаж от реактивна тъкан/, който имобилизира фрактурата и заедно със съседните мускули и кръвоносни съдове подпомага зарастването. Синтезираното от пролифериращите откъм периоста и отчасти от ендооста клетки хрущялно вещество към 7-я ден се вижда сред гранулационната тъкан под формата на "островчета". Образуваната плътна, но недостатъчно издържлива тъканна маса се нарича временен /провизорен/ хрущялен калус или прокалус /procallus/.

Към 14-я ден пролифериралите остеобласти започват да синтезират остеоид, образуващ протеиновия матрикс на костта. Сред прокалуса се образува безразборна мрежа от остеоидни трабекули, които започват да се импрегнират с калциеви соли. По този начин хрущялният калус се замества от костен калус. Костните фрагменти са вече здраво свързани, но образуваното костно вещество е в излишък.

Към 4-6 седмица костното вещество в областта на костномозъчния канал и външната повърхност започва да се ремоделира. Резорбцията на излишната кост се осъществява от действието на остеокластите, като едновременно с това се изгражда нова кост от остеобластите - образува се окончателен калус. След статично натоварване се довършва преустройството на костта, появява се костен мозък, развива се васкуларизация и инервация и настъпва пълно възстановяване. Ако има свръхпродукция на костно вещество, се образуват екзостози, а при по-голямо разрастване на хрущял над линията на фрактурата се наблюдават енхондрални осификации.