Рост кости

Гормон роста (ГР), или соматотропин (это его старое название), увеличивает синтез белка и обеспечивает рост практически всех тканей. Но более вего это заметно на росте костей и увеличении размеров скелета. Это является итогом нескольких процессов: (1) увеличение поступления белков в клетки хрящевой и костной тканей, что стимулирует их рост; (2) увеличение скорости деления этих клеток; (3) специфический эффект преобразования хондроцитов в остеогенные клетки, что вызывает разрастание костной ткани.

Существуют два способа роста кости:

1. Для трубчатых костей под влиянием гормона роста возможен рост в длину со стороны эпифизарного хряща. Поначалу это опосредовано разрастанием хрящевой ткани с последующим замещением ее костной тканью, что и обеспечивает рост кости в длину. По мере взросления хрящевая эпифизарная ткань полностью замещается костной, и рост костей в длину прекращается.

2. Остеобласты обеспечивают разрастание новой кости со стороны периоста или костных полостей на смену старой. Одновременно остеокласты «убирают» старую кость. Если скорость разрастания новой кости больше скорости рассасывания старой, толщина кости возрастает. Гормон роста существенно больше стимулирует функцию остеобластов, поэтому кости способны утолщаться под влиянием гормона роста в течение всей жизни. Это особенно справедливо для губчатых костей. Например, рост челюстных костей может стимулироваться даже у взрослых, становясь причиной того, что подбородок и нижние зубы начинают выдаваться вперед; сходным образом утолщение костей черепа приводит к разрастанию надбровных дуг.

Если гормон роста добавлять непосредственно к хондроцитам (хрящевым клеткам), культивируемым in vitro вне организма, то невозможно обнаружить их пролиферацию и рост культуры костной (хрящевой) ткани. Если же ГР вводить животным in vivo, то можно наблюдать пролиферацию и рост тех же клеток, образующих хрящи и кости.

Оказалось, что под влиянием гормона роста в печени (а в незначительных количествах и в некоторых других тканях) образуются мелкие своеобразные белки, названные соматомединами, которые могут стимулировать все проявления роста костей. Во многом воздействие соматомедина подобно воздействию инсулина на процессы роста, поэтому соматомедины еще называют инсулиноподобными факторами роста (ИФР).

Были выделены четыре соматомедина. В дальнейшем, однако, оказалось, что наиболее важным из них является соматомедин С (также называемый ИФР-I). Молекулярная масса соматомедина С составляет около 7500, его концентрация в крови напрямую связана со скоростью секреции гормона роста.

Итак, регуляция роста костей осуществляется гормонами — гормоном роста (соматотропином), гормонами щитовидной и половых желез, а также соматомединами или инсулиноподобными факторами роста (ИФР), один из которых (ИПФ-1) образуется в печени под влиянием гормона роста, а другой (ИПФ-2) производится самими хондроцитами хрящевой зоны роста.
При этом гормон роста способствует образованию чувствительных к ИПФ-1 хондроцитов из клеток-предшественников, а в дальнейшем под влиянием ИПФ-1 происходит пролиферация хондроцитов и образование гипертрофированных клеток, уже способных к оссификации (окостенению).
Рост и дифференцировку остеобластов стимулирует и гормон кальцитриол, основная функция которого заключается в регуляции процессов минерализации.
Главным источником факторов роста кости является большая семья ее со­ставляющих. Од­ним из них является бычий морфогенетический протеин (BMP). Под влиянием BMP происходит активация хемотаксиса, подавляется активность остеокластических процессов в кости, восстанавливается кровоснабжение и увеличивается количество остеобластных клеток, происходит регуляция костеобразующих клеток, увеличивается синтез костных матриц. BMP регулиру­ет функцию различных типов коллаге­на и непосредственно усиливает синтез коллагена I типа. Все эти многофактор­ные и взаимосвязанные процессы ведут к построению кости и ее перестройке. По периметру имплантата под влиянием BMP более активно фор­мируется новая костная ткань.
плазма, обогащенная тромбоцитами (PRP), также входит в качестве составляющей в большую семью тромбоцитарных факторов роста (TGF). PRP способствует образованию мезенхимальных клеток, усилению их хе­мотаксиса и остеогенеза. Восстановле­ние кровоснабжения ведет к актива­ции остеобластных клеток и построе­нию костной матрицы с последующим ремоделированием новообразованной кости. Таким образом, установлено, что под влиянием PRP происходит уси­ление роста новых тканей, прежде все­го остеоиндуктивных клеточных эле­ментов. R. Marx и соавт. указы­вают на увеличение кости в 2x104 раз под влиянием PRP. Одновременно уста­новлено, что под влиянием PRP про­исходит не только усиление и ускоре­ние роста кости, но и улучшение ее ка­чества. Во всех исследованных образ­цах новообразованная ткань представ­ляла собой более зрелую и плотную кость, чем в группах сравнения без PRP.
Стимуляция остеогенеза возникает под влиянием "Pep-Gen Р-15", который также является остеоиндуктивным мате­риалом. "Pep-Gen Р-15" стимулирует остеобластные клетки, прародитель­ские остеоциты, ведет к более активно­му росту костной матрицы, ремоделированию кости и ее минерализации.
В самой костной ткани есть ряд остеогеннных белков, способных индуцировать остеогенез (образование и рост кости). Остеогенная активность кости передается через протеиноподобный компонент матрикса, названный костными морфогенетическими белками - КМБ. КМБ представляют собой низкомолекулярные растворимые трансмембранные гликопротеины, существующие в виде димеров, связанных между собой дисульфидными связями. В 1 кг костной ткани содержится примерно 1-2 мг  КМБ, т.е. очень мало. Искусственно был получен рекомбинантный человеческий костный морфогенетический белок  - 2 ( рчКМБ  - 2). РчКМБ – 2 представляет собой остеоиндуктивный фактор, который играет основную роль в процессе роста и регенерации костной ткани. В настоящее время КМБ и факторы роста применяются в некоторых странах в клинической практике. Сейчас в мире биопродукты с применением рекомбинантных белков КМБ - 2 и КМБ -7 производят лишь две зарубежные компании - Medtronic Biologics (ее препарат разрешен к применению с 2002 г.) и Stryker Biotech (ее препарат одобрен FDA в 2001 г.). В России эти препараты не представлены.