Невідповідність активності регуляторних факторів і дисбаланс їхніх взаємозв'язків на тій чи іншій стадії репарації можуть призводити до порушення загоєння кісткової рани. У літературі існує велика кількість робіт, присвячених порушенню остеорепарації. Серед них значний інтерес становить робота колективу авторів ДУ «Харківський інститут патології хребта та суглобів», у якій наведено узагальнені дані аналізу клініко-експериментальних досліджень порушень зрощення кісткових уламків. Розглядаючи репаративний остеогенез як багаторівневий і багатофазний процес клітинної реакції на ушкодження, автори зазначають, що більшість причин уповільнення або незрощення переломів пов'язана з ранньою стадією регенерації, на якій можливий «біологічний збій» генетично закладеної програми відновлення тканини. Водночас і на подальших стадіях також можуть виникати порушення формування тканинного регенерату. Серед причин, що порушують процеси остеорепарації, автори виділяють три групи. До першої групи належать причини, які негативно впливають на функціональний стан кісткової тканини до травми і після неї. До другої – причини, пов'язані із самою травмою. До третьої – причини, що впливають на перебіг репаративного остеогенезу в процесі лікування.
На стан кісткової тканини до травми і після неї значно впливають вік, особливості харчування, стан гормональної системи, дефіцит вітамінів та інші чинники. У низці досліджень було показано, що зі збільшенням біологічного віку загоєння перелому сповільнюється. В експериментах на мишах відзначено, що у молодих особин формування періостальної реакції відбувається вираженіше, ніж у старих. Це пов'язують із тим, що у молодих тварин періост має більшу клітинність і васкуляризацію, ніж у дорослих особин, у яких він представлений фіброзним шаром. Уповільнення репаративних процесів із віком пов'язане зі зменшенням кількості клітин-попередників у кістковому мозку, зниженням їхньої проліферативної та остеобластичної активності. Відзначено, що у дітей на 10 тис. клітин кісткового мозку припадає одна стромальна клітина, тоді як у дорослих індивідів одна стромальна клітина припадає на 2 млн клітин. Зі зниженням активності клітин-попередників пов'язане зменшення біосинтезу колагену та порушення процесу формоутворення колагенових волокон у міжклітинній речовині. У літературі є дані про те, що з віком зменшується біосинтез протеогліканів, змінюється кристалічна й аморфна структура кісткової тканини, знижується рівень біохімічних маркерів кісткового метаболізму – Gla-білка та ЛФ, що, у свою чергу, істотно впливає на швидкість утворення компонентів кісткового регенерату. Є роботи, які свідчать, що з віком у клітинах знижується активність генів, які беруть участь у регенераторних процесах.
На швидкість формування регенерату та його мінералізацію значно впливає дефіцит кальцію, фосфору і білків. Дефіцит вітаміну А призводить до уповільнення формування остеоїду остеобластами, а вітаміну С – до порушення формування колагену й утворення міжклітинної речовини, що інгібує процеси кісткоутворення. Уповільнення регенерації може бути пов'язане з дефіцитом вітаміну D3, який прямо впливає на метаболічні процеси та диференціювання остеобластів, і дефіцитом вітаміну К, необхідного для біосинтезу білків у печінці, які беруть участь у процесах згортання. Кісткові неколагенові білки – ОК і Gla-білок, що продукуються остеобластами та беруть участь у формуванні матриксу регенерату і його мінералізації, є вітамін-К-залежними білками. У зв'язку з цим зниження рівня вітаміну К порушує формування повноцінного кісткового регенерату. На стан кісткової тканини значно впливає низка гормонів і гормоноподібних речовин. Так, ПТГ знижує вміст колагену I типу, ЛФ, ОК і ОН, що призводить до уповільнення формування кісткової тканини. Підвищення рівня кортизону в крові посилює деструкцію кісткової тканини і порушує синхронність формування структур регенерату. Дефіцит тироксину уповільнює процес мінералізації, а дефіцит статевих гормонів сприяє зниженню механічних властивостей регенерату.
Окрім функціонального стану кісткової тканини до травми, значний вплив на перебіг репаративного процесу має вид травмувального агента і характер ушкодження кісткової тканини. У філософській статті «Фрактурологія – деякі аспекти теоретизації вчення про переломи кісток. Частина 1. Про генезис синдрому перелому» Б.І. Сіменач у «генезисі перелому кістки» на перше місце висуває «ушкодження», яке розглядається як фактор, що несе причину розвитку «синдрому перелому». Іншими словами, перелом кісток, будучи патологічним станом, розвивається за законами, характерними для будь-якого захворювання. Виникнення будь-якої хвороби можливе лише за наявності етіологічного фактора, вираженість впливу якого відіграє визначальну роль у розвитку та перебігу захворювання. Етіологічним фактором переломів кісток є зовнішній вплив, що перевищує межі міцності кісткової тканини. Отже, перебіг такого захворювання, як перелом кісток, залежить від вираженості впливу етіологічного фактора – механічної сили. У дослідженнях, проведених А.В. Калашниковим, було показано, що у 55 % хворих із порушенням репаративного остеогенезу травму було отримано внаслідок дії високоенергетичного травмувального агента (ДТП і виробнича травма, пов'язана з дією рухомих механізмів). У 24 % – внаслідок середньоенергетичної травми і у 21 % – низькоенергетичної (падіння на бік, невдале розгинання кінцівки).
Попри те, що дія механічної сили як етіологічного фактора перелому, який запускає каскад патологічних і адаптаційних механізмів, має важливе значення у перебігу репаративного остеогенезу, літературних джерел, присвячених детальному вивченню взаємозв'язку між енергією травмувального агента і тривалістю загоєння кісткової рани, знайти не вдалося. Також у літературі відсутні дані щодо вивчення морфофункціонального стану клітинних джерел остеорепарації залежно від інтенсивності впливу на них травмувального агента.
Важливою умовою перебігу будь-якого ранового процесу, зокрема й у кістковій рані, є завершений перебіг фази запалення та створення умов для нормалізації процесів енергопродукції і появи можливості для надлишкового анаболізму. На часові критерії виникнення цього стану значно впливає стан кровообігу в ділянці ушкодження і в усьому сегменті кінцівки загалом. Дезінтеграція кровопостачання, що розвивається внаслідок травми, призводить до порушення оксигенації тканин. Вираженість і протяжність ділянки судинних порушень, дестабілізації ультраструктур мікроангіоархітектоніки й особливо шляхів відтоку крові перебуває у прямій залежності від енергії травмувального агента. Прогресування дистрофічних процесів у тканинах кінцівки після травми значною мірою залежить від посттравматичних мікроангіопатій, що розвиваються на тлі порушень у венозному відділі мікроциркуляторного русла. Це призводить до формування трансендотеліальних каналів і люків, плазматичного просочування стінки судин, її гіалінозу і склерозу. Внаслідок цих змін виникає порушення транскапілярного обміну, наростає гіпоксія і суттєво погіршується трофічне забезпечення тканин кінцівки. Водночас зниження об'ємного рівня кровотоку в мікроциркуляторному руслі ушкодженої ділянки призводить до порушення інформаційних процесів між зоною ушкодження і лімфоїдними органами та, як наслідок, до уповільнення або редукції перебігу запального процесу. На тривалість стадії руйнування і дедиференціювання клітин значно впливає дисбаланс енергетичних процесів. Унаслідок гіпоксії в ушкоджених тканинах порушується співвідношення циклічних нуклеотидів (цАМФ і цГМФ), через які реалізується вплив нейрогуморальної регуляції біохімічних процесів у клітині. Через це порушуються регуляторні механізми процесів енергоспоживання в клітині – вони не відповідають швидкості енергопродукції. Результатом енергетичного дисбалансу є переважання ерготропних процесів над трофотропними і превалювання процесів асиміляції над дисиміляцією.
Серед факторів третьої групи (причини, що впливають на перебіг репаративного остеогенезу в процесі лікування) найбільше значення має необґрунтована зміна методів лікування, нестабільність у системі «кістка-кістка», невідповідність методів лікування і способів фіксації характеру травматичного ушкодження, дефекти тканин у ділянці перелому, порушення метаболізму кісткової тканини, уповільнена васкуляризація та кісткова атрофія. До перелічених факторів можна додати синдром біомеханічної невідповідності, який передбачає невідповідність навантаження травмованого сегмента (недостатнє або надмірне навантаження) перебігу репаративних процесів. Це може призвести до деформації регенерату і розвитку вторинних гемодинамічних та місцевих метаболічних порушень і, як наслідок, до розвитку дисрегенерації. У низці робіт на підставі глибоких досліджень біомеханіки нижніх кінцівок людини та даних експериментальних досліджень були проведені розрахунки, які показують, що кістковий регенерат на різних стадіях формування має певну стійкість до зсувних, ротаційних і компресійних навантажень. На експериментальних моделях було показано, що якщо в процесі лікування перелому будь-яке з перелічених навантажень перевищує гранично допустимі значення, формування регенерату різко сповільнюється або взагалі припиняється. На думку деяких авторів, невдачі при зрощенні кісткових уламків у більшості випадків пов'язані з неадекватним вибором методу лікування, недостатнім урахуванням біологічних і біомеханічних особливостей кісткової тканини.
Невідповідність активності регуляторних факторів і дисбаланс їхніх взаємозв'язків на тій чи іншій стадії репарації можуть призводити до порушення загоєння кісткової рани. У літературі існує велика кількість робіт, присвячених порушенню остеорепарації. Серед них значний інтерес становить робота колективу авторів ДУ «Харківський інститут патології хребта та суглобів», у якій наведено узагальнені дані аналізу клініко-експериментальних досліджень порушень зрощення кісткових уламків. Розглядаючи репаративний остеогенез як багаторівневий і багатофазний процес клітинної реакції на ушкодження, автори зазначають, що більшість причин уповільнення або незрощення переломів пов'язана з ранньою стадією регенерації, на якій можливий «біологічний збій» генетично закладеної програми відновлення тканини. Водночас і на подальших стадіях також можуть виникати порушення формування тканинного регенерату. Серед причин, що порушують процеси остеорепарації, автори виділяють три групи. До першої групи належать причини, які негативно впливають на функціональний стан кісткової тканини до травми і після неї. До другої – причини, пов'язані із самою травмою. До третьої – причини, що впливають на перебіг репаративного остеогенезу в процесі лікування.
На стан кісткової тканини до травми і після неї значно впливають вік, особливості харчування, стан гормональної системи, дефіцит вітамінів та інші чинники. У низці досліджень було показано, що зі збільшенням біологічного віку загоєння перелому сповільнюється. В експериментах на мишах відзначено, що у молодих особин формування періостальної реакції відбувається вираженіше, ніж у старих. Це пов'язують із тим, що у молодих тварин періост має більшу клітинність і васкуляризацію, ніж у дорослих особин, у яких він представлений фіброзним шаром. Уповільнення репаративних процесів із віком пов'язане зі зменшенням кількості клітин-попередників у кістковому мозку, зниженням їхньої проліферативної та остеобластичної активності. Відзначено, що у дітей на 10 тис. клітин кісткового мозку припадає одна стромальна клітина, тоді як у дорослих індивідів одна стромальна клітина припадає на 2 млн клітин. Зі зниженням активності клітин-попередників пов'язане зменшення біосинтезу колагену та порушення процесу формоутворення колагенових волокон у міжклітинній речовині. У літературі є дані про те, що з віком зменшується біосинтез протеогліканів, змінюється кристалічна й аморфна структура кісткової тканини, знижується рівень біохімічних маркерів кісткового метаболізму – Gla-білка та ЛФ, що, у свою чергу, істотно впливає на швидкість утворення компонентів кісткового регенерату. Є роботи, які свідчать, що з віком у клітинах знижується активність генів, які беруть участь у регенераторних процесах.
На швидкість формування регенерату та його мінералізацію значно впливає дефіцит кальцію, фосфору і білків. Дефіцит вітаміну А призводить до уповільнення формування остеоїду остеобластами, а вітаміну С – до порушення формування колагену й утворення міжклітинної речовини, що інгібує процеси кісткоутворення. Уповільнення регенерації може бути пов'язане з дефіцитом вітаміну D3, який прямо впливає на метаболічні процеси та диференціювання остеобластів, і дефіцитом вітаміну К, необхідного для біосинтезу білків у печінці, які беруть участь у процесах згортання. Кісткові неколагенові білки – ОК і Gla-білок, що продукуються остеобластами та беруть участь у формуванні матриксу регенерату і його мінералізації, є вітамін-К-залежними білками. У зв'язку з цим зниження рівня вітаміну К порушує формування повноцінного кісткового регенерату. На стан кісткової тканини значно впливає низка гормонів і гормоноподібних речовин. Так, ПТГ знижує вміст колагену I типу, ЛФ, ОК і ОН, що призводить до уповільнення формування кісткової тканини. Підвищення рівня кортизону в крові посилює деструкцію кісткової тканини і порушує синхронність формування структур регенерату. Дефіцит тироксину уповільнює процес мінералізації, а дефіцит статевих гормонів сприяє зниженню механічних властивостей регенерату.
Окрім функціонального стану кісткової тканини до травми, значний вплив на перебіг репаративного процесу має вид травмувального агента і характер ушкодження кісткової тканини. У філософській статті «Фрактурологія – деякі аспекти теоретизації вчення про переломи кісток. Частина 1. Про генезис синдрому перелому» Б.І. Сіменач у «генезисі перелому кістки» на перше місце висуває «ушкодження», яке розглядається як фактор, що несе причину розвитку «синдрому перелому». Іншими словами, перелом кісток, будучи патологічним станом, розвивається за законами, характерними для будь-якого захворювання. Виникнення будь-якої хвороби можливе лише за наявності етіологічного фактора, вираженість впливу якого відіграє визначальну роль у розвитку та перебігу захворювання. Етіологічним фактором переломів кісток є зовнішній вплив, що перевищує межі міцності кісткової тканини. Отже, перебіг такого захворювання, як перелом кісток, залежить від вираженості впливу етіологічного фактора – механічної сили. У дослідженнях, проведених А.В. Калашниковим, було показано, що у 55 % хворих із порушенням репаративного остеогенезу травму було отримано внаслідок дії високоенергетичного травмувального агента (ДТП і виробнича травма, пов'язана з дією рухомих механізмів). У 24 % – внаслідок середньоенергетичної травми і у 21 % – низькоенергетичної (падіння на бік, невдале розгинання кінцівки).
Попри те, що дія механічної сили як етіологічного фактора перелому, який запускає каскад патологічних і адаптаційних механізмів, має важливе значення у перебігу репаративного остеогенезу, літературних джерел, присвячених детальному вивченню взаємозв'язку між енергією травмувального агента і тривалістю загоєння кісткової рани, знайти не вдалося. Також у літературі відсутні дані щодо вивчення морфофункціонального стану клітинних джерел остеорепарації залежно від інтенсивності впливу на них травмувального агента.
Важливою умовою перебігу будь-якого ранового процесу, зокрема й у кістковій рані, є завершений перебіг фази запалення та створення умов для нормалізації процесів енергопродукції і появи можливості для надлишкового анаболізму. На часові критерії виникнення цього стану значно впливає стан кровообігу в ділянці ушкодження і в усьому сегменті кінцівки загалом. Дезінтеграція кровопостачання, що розвивається внаслідок травми, призводить до порушення оксигенації тканин. Вираженість і протяжність ділянки судинних порушень, дестабілізації ультраструктур мікроангіоархітектоніки й особливо шляхів відтоку крові перебуває у прямій залежності від енергії травмувального агента. Прогресування дистрофічних процесів у тканинах кінцівки після травми значною мірою залежить від посттравматичних мікроангіопатій, що розвиваються на тлі порушень у венозному відділі мікроциркуляторного русла. Це призводить до формування трансендотеліальних каналів і люків, плазматичного просочування стінки судин, її гіалінозу і склерозу. Внаслідок цих змін виникає порушення транскапілярного обміну, наростає гіпоксія і суттєво погіршується трофічне забезпечення тканин кінцівки. Водночас зниження об'ємного рівня кровотоку в мікроциркуляторному руслі ушкодженої ділянки призводить до порушення інформаційних процесів між зоною ушкодження і лімфоїдними органами та, як наслідок, до уповільнення або редукції перебігу запального процесу. На тривалість стадії руйнування і дедиференціювання клітин значно впливає дисбаланс енергетичних процесів. Унаслідок гіпоксії в ушкоджених тканинах порушується співвідношення циклічних нуклеотидів (цАМФ і цГМФ), через які реалізується вплив нейрогуморальної регуляції біохімічних процесів у клітині. Через це порушуються регуляторні механізми процесів енергоспоживання в клітині – вони не відповідають швидкості енергопродукції. Результатом енергетичного дисбалансу є переважання ерготропних процесів над трофотропними і превалювання процесів асиміляції над дисиміляцією.
Серед факторів третьої групи (причини, що впливають на перебіг репаративного остеогенезу в процесі лікування) найбільше значення має необґрунтована зміна методів лікування, нестабільність у системі «кістка-кістка», невідповідність методів лікування і способів фіксації характеру травматичного ушкодження, дефекти тканин у ділянці перелому, порушення метаболізму кісткової тканини, уповільнена васкуляризація та кісткова атрофія. До перелічених факторів можна додати синдром біомеханічної невідповідності, який передбачає невідповідність навантаження травмованого сегмента (недостатнє або надмірне навантаження) перебігу репаративних процесів. Це може призвести до деформації регенерату і розвитку вторинних гемодинамічних та місцевих метаболічних порушень і, як наслідок, до розвитку дисрегенерації. У низці робіт на підставі глибоких досліджень біомеханіки нижніх кінцівок людини та даних експериментальних досліджень були проведені розрахунки, які показують, що кістковий регенерат на різних стадіях формування має певну стійкість до зсувних, ротаційних і компресійних навантажень. На експериментальних моделях було показано, що якщо в процесі лікування перелому будь-яке з перелічених навантажень перевищує гранично допустимі значення, формування регенерату різко сповільнюється або взагалі припиняється. На думку деяких авторів, невдачі при зрощенні кісткових уламків у більшості випадків пов'язані з неадекватним вибором методу лікування, недостатнім урахуванням біологічних і біомеханічних особливостей кісткової тканини.