Основной местный механизм, ведущий к разрушению кости, заключается в деятельности особых клеток — остеокластов.
Остеокласты — это крупные соединительнотканные элементы, обыкновенно группирующиеся вместе в виде синцитиальных скоплений; клетки имеют несколько уплощенную округлую или вытянутую в длину форму, по-видимому, лишены оболочек и снабжены простыми или разветвляющимися отростками.
Протоплазма остеокласта имеет нежную и равномерно распределенную зернистость. Клетка содержит обычно несколько, а иногда и большое количество круглых или овальных ядер. Остеокласты вырабатывают, вероятно, особое химическое вещество, ведущее к рассасыванию и исчезновению кости, приходящей в соприкосновение с ними. С собственно костными клетками остеокласты ничего общего не имеют, и вообще собственно костные клетки имеют очень ограниченное значение в процессах разрушения костного вещества и играют лишь пассивную роль.
Остеокласты разрушают все элементы костного вещества, т. е. ведут к исчезновению как органических, так и неорганических составных частей кости. Рассасывание кости остеокластами происходит либо в так называемых гаушиповых (Howship) лакунах, либо при помощи так называемых фолькманновских (Volkmann) каналов.
Гаушиповы лакуны — это микроскопические вдавления или углубления да поверхности костных пластинок или балок, имеющие более или менее правильную блюдцеобразную форму. Эти лакуны преставляют собой дефекты костного вещества, разрушенного в результате деятельности сплошного слоя остеокластов. Образование лакуны ведет к истончению костной пластинки, многочисленные лакуны могут со всех сторон облегать трабекулы губчатого вещества или пластинки компактной костной ткани, разрыхляя и разрушая их постепенно. Процесс лакунарного рассасывания является наиболее значительным местным фактором разрушения кости при нормальных и патологических условиях.
Фолькманновские каналы представляют собой дефекты костного вещества, вызванные внедрением в кость сосудистых разветвлений, соединяющих сосудистую сеть надкостницы с внутрикостной сосудистой сетью. Образование громадного количества богатых анастомозов, испещряющих кость во всех направлениях, так называемая канализация кости, ведет к исчезновению большого количества костного вещества. Фолькманновские каналы распространяются преимущественно в направлении, перпендикулярном кости, т. е. кнутри и радиарно от надкостницы. Они имеют самый различный диаметр. Общим для всех каналов является то, что они всегда содержат •сосуды, и поэтому их называют также „сосудистыми каналами”. Так как канализация кости ведет к ее прободению, то фолькманновские каналы, по предложению Эбнера (Ebner) носят и другое название, а именно „перфорирующих сосудистых каналов”. На поверхности мацерированной кости сосудистые каналы можно легко различать невооруженным глазом по множеству темных точек и ямочек на корковом слое. Непосредственное рассасывание кости и здесь происходит, как при лакунарной резорбции, в результате деятельности остеокластов. Фолькманновские сосудистые каналы встречаются при нормальных условиях, где их роль особенно сказывается при разрушении молодой кости в периоде роста, но в особенности значительна канализация кости при патологических процессах.
В последнее время эти представления о роли фолькманновских каналов берутся под сомнение, и единственным путем рассасывания считается лакунарный.
Громадное значение для остеопатологии имеет вопрос о халистерезе и о роли халистереза при разрушении кости. Названием „халистерез” обозначается процесс лишения кости известковых солей без изменения ее органической структуры, халистерез — это декальцинация, или деминерализация, одно только извлечение плотного солевого состава из костного вещества наподобие того процесса, который искусственно производится, например, при обработке мертвой кости соляной кислотой для гистологического исследования. При халистерезе, следовательно, органическая основа кости — собственно костные клетки, хрящи, содержимое костно-мозговых пазух в губчатом веществе — будто бы остается в виде гибкой, утратившей твердость массы. Халистеретически размягченную костную ткань не следует смешивать с мягким же остеоидным веществом. Остеоид — это своеобразная несовершенная кость, во время своего развития еще не пропитавшаяся солями извести, между тем как под халистерезом подразумевается процесс хронологически обратный, т.е. потеря извести костью, которая до начала патологического влияния содержала нормальное количество солей.
Существование халистереза оспаривается преобладающим большинством современных знатоков костной патологии. В последние годы только Лериш и Поликар (Leriche et Policard) стоят на той точке зрения, что исчезновение костного вещества происходит без клеточной активности, под влиянием чисто гуморального процесса, а это по существу и означает халистерез. Некоторые исследователи еще допускают, что халистерез, возможно, имеет место лишь в самых тяжелых формах рахита и при остеомаляции. Однако при всех других условиях разрушение кости производится исключительно в результате деятельности клеточных элементов, но не халистерически, гуморальным путем.
Решить спор о халистерезе трудно потому, что в настоящее время для этого нет ни одного удовлетворительного точного метода исследования как морфологического, так и химического. Во всех случаях, где раньше считали несомненным участие халистереза, в настоящее время может быть морфологически доказано рассасывание при помощи остеокластов, — уж слишком много остеокластов выстилают гаушиповы лакуны при разрушении костного вещества, и защитники учения о халистерезе признают главную роль за разрушением костного вещества клеточными элементами в гаушиповых лакунах и фолькманновских перфорирующих каналах. Во всяком случае халистерез никогда не происходит при нормальных условиях, этот процесс имеет неизменно патологическое значение.
Оригинальную позицию в этом вопросе занимает А. В. Русаков. Он категорически отрицает халистерез и вполне справедливо рассматривает учение о халистерезе как проявление некритического „инертного” отношения научной мысли к недостаточно обоснованной и отжившей свой век теории. На основании своих собственных исследований А. В. Русаков впервые в 1939 г. выдвигает новую теорию бесклеточного механизма растворения костной ткани, которую он называет пазушным рассасыванием кости (что собственно по-русски и означает лакунарное рассасывание). А. В. Русаков считает, что эта теория делает теорию халистереза излишней.
Согласно пазушной теории А. В. Русакова, костная ткань исчезает одновременно во всех ее частях, т.е. в извести и в органическом субстрате кости. Происходит это так, что между листками эндоста, которые покрывают каждую балочку кости, костная ткань очень быстро переходит в жидкость, в раствор, образуя при этом пазуху. При этом всегда налицо гиперемия, и вода, необходимая как растворитель для перевода твердой костной субстанции в жидкость, поступает из кровеносных сосудов. Таким образом, происходит своебразный процесс саморастворения кости, аутолиз этой ткани, и не появляется никаких новых клеток, в том числе остеокластов. Никакие клетки, по мнению А. В. Русакова, не могут с такой быстротой действовать, например пролиферировать, как это свойственно гуморальному, химическому процессу. Подобное пазушное рассасывание происходит как в нормальных, так и в патологических условиях. В обстоятельном труде А. 3. Амелин (1958) полностью подтверждает все эти данные и рассматривает пазушную резорбцию как основной механизм рассасывания костной ткани в физиологических и в патологических условиях. По справедливости эти пазухи следует называть русаковскими.
Главным фактором созидания кости являются остеобласт ы. Как остеокласты, так и остеобласты морфологически и генетически ничего общего не имеют с собственно костными клетками. Они имеют соединительнотканное происхождение, чаще всего образуются из эндоста и периоста, при патологических же условиях они могут возникать и из простой соединительной ткани вне всякой связи с надкостницей. Это, собственно говоря, усиленные фибробласты. Может быть, вообще остеокласты и остеобласты только различные фазы проявления жизнедеятельности одних и тех же клеток? Остеобласты группируются в виде сплошного слоя клеток на поверхности костной пластинки и несколько напоминают эпителиальную структуру.
Функция остеобластов не совсем ясна. Сейчас считают, что именно остеобласты, по всей вероятности, вырабатывают особый важнейший фермент — фосфатазу, которая обладает свойством так действовать на кальций в межклеточной жидкости, что этот кальций осваивается стромой и идет на построение скелета. Остеобласты во всяком случае выделяют особое плотное упругое гомогенное межклеточное вещество, которое очень быстро при нормальных условиях пропитывается солями извести. Отложнения извести, которые вначале расположены в виде отдельных зерен и крупинок, вскоре приобретают гомогенный характер. При патологических условиях еще не пропитанная известью ткань, так называемая остеоидная ткань, может располагаться не узкой каймой между остеобластами и костными платинками, а занимать обширные участки. Лериш и Поликар, защищающие позиции чисто гуморального костетворения, отрицают все эти свойства остеобластов. Как бы то ни было, если для образования костной ткани нужна какая-то клеточная активность, то это качество принадлежит именно остеобластам.
Классическая целлюлярная теория остеогенеза учит, что при нормальных условиях костная ткань созидается исключительно благодаря деятельности остеобластов. При патологических условиях, кроме того, существует еще другая возможность, а именно метаплазия.
Метаплазией, как известно, называется превращение одного вида ткани в другой, близкий ему генетически вид, например превращение мерцательного эпителия в кубический или плоский. При метапластическом остеогенезе, т.е. заместительном формировании костного вещества, не происходит новообразования клеточных элементов и межклеточного вещества, а только меняется уже существующая соединительная ткань; пучки соединительнотканных волокон, например в костномозговых пазухах, превращаются в своеобразную блестящую межклеточную массу с гомогенной структурой, которая пропитывается солями фосфорнокислой извести и принимает вид обычной костной ткани. Отдельные соединительнотканные клетки становятся обычными костными клетками и располагаются в тех полостях с неровными зигзагообразными стенками, которые остаются при окостенении всей межклеточной массы.
Таким образом, остеобласты и остеокласты являются элементами нормальной кости, и беспрерывная в течение всей жизни смена составных частей костного вещества происходит благодаря деятельности этих клеток. При этом даже на одной и той же трабекуле губчатого вещества можно видеть в тесном соседстве и гаушипову лакуну, и наслоения свежих костных пластинок. В патологии же происходит извращение темпа убыли и прибыли костного вещества — либо недостаточное, либо чрезмерное рассасывание или новообразование костной ткани, т. е. главные нормальные проявления жизнедеятельности костей происходят в ином темпе. Однако, кроме того, имеются еще, как мы видели, чисто патологические явления созидания в виде метаплазии и — хотя и мало вероятно — явления разрушения в виде халистереза.
Эти процессы в патологически измененной кости могут быть местными и общими. Местный деструктивный процесс вызывается медленно протекающими болезненными изменениями костной ткани в результате ее замещения самыми разнообразными патологическими продуктами, например грануляциями, гноем, опухолевыми разрастаниями и т. п. Разрушение может иметь характер воспалительный, дегенеративный, дистрофический, бластоматозный, характер вытеснения костных элементов откладывающимися и накапливающимися в них чужеродными веществами (например, липоидами) и т. д. Ограниченное разрушение и исчезновение костной ткани обозначается термином костоеда, или кариес кости — caries (латинское слово, означающее гниль, развал, распад). Название „рарефицирующий остит” (ostitis rareficiens) должно быть оставлено лишь для воспалительных деструктивных явлений, хотя оно так же, как и совсем неудачный термин „деструктивный остеопороз”, без всякого основания применяется и в более широком смысле. „Остеолиз” (собственно растворение, рассасывание) — это термин, который допустимо применять для обозначения лишь того особого, частного вида деструкции костной ткани, когда имеет место полное и бесследное локальное, обычно асептическое исчезновение всех костных элементов, причем убыль происходит непременно без инфильтрации или замещения рассосавшегося участка кости какой-нибудь иной тканью (грануляционно-воспалительной, некротической, опухолевой и пр.). Остеолиз всегда имеет непосредственный неврогенный характер.
Всевозможные чрезвычайно разнообразные виды локального разрушительного процесса — травматические, воспалительные и невоспалительные, относятся к частной патологии костной системы, и их характеристика как анатомическая, так и рентгенологическая будет дана при описании отдельных повреждений и заболеваний.
Местный созидающий процесс также весьма различен. Будучи воспалительным, он обозначается термином „оссифицирующий остит” «(ostitis ossificans). Здесь сказывается либо остеобластическая деятельность в чистом виде, либо же своеобразный процесс, обозначаемый патологоанатомически как osteomyelitis fibrosa. Фиброзный остеомиелит выражается в том, что костный мозг, заполняющий мельчайшие щели между отдельными трабекулами губчатого вещества, теряет свое клеточное строение и превращается в волокнистую соединительную ткань, которая в свою очередь превращается метапластически в костное вещество. При этом трабекулы и костные пластинки утолщаются, в полостях между ними в губчатом веществе образуются новые балки, и спонгиозное вещество уподобляется компактному костному веществу, а кортикальное вещество кости благодаря заполнению гаверсовых каналов становится еще более плотным. Подобное уплотнение костной ткани носит название остеосклероза; высшие степени остеосклероза называются eburneatio, кость напоминает гомогенную твердую слоновую кость.
В то время как распространенный остеосклероз встречается сравнительно редко и поэтому имеет лишь небольшое практическое значение, большие остеопоротические процессы, идущие обыкновенно под названием костной атрофии, служат очень частым проявлением патологии костной системы.
Всего в человеческом организме содержится около 1,5% кальция и около 1% фосфора.
Уровень кальция в крови довольно постоянен. Он поддерживается ежедневным введением в организм этого элемента через пищу, а при снижении его из-за ограничения подвоза извне компенсация наступает за счет мобилизации из костных депо. Как известно, в сыворотке крови взрослого человека в 100 мл содержится при нормальных условиях 9—11 мг% кальция, у ребенка — 10—12 мг%. Кальций сыворотки крови состоит из ряда фракций, но основными являются физиологически активный растворимый кальций и кальций физиологически неактивный нерастворимый, связанный с белками крови, главным образом с альбуминами.
Что касается фосфора, то неорганического фосфора в 100 мл сыворотки крови содержится у нормального взрослого человека 3—4,5 мг%, у ребенка — несколько больше, а именно 4—6 мг%.