Диагностическая лаборатория в Уфе
Костная ткань особенности строения и функции
Костная ткань: особенности строения и функции
Костная ткань представляет собой отличающуюся особыми механическими свойствами опорную ткань, которая состоит из костных клеток и особого промежуточного вещества. В состав промежуточного вещества входят коллагеновые волокна (костный матрикс) и различные неорганические соединения. Кроме того, костная ткань имеет лакунарно-каналикулярную систему, состоящую из сети микроскопических лакун и канальцев и обеспечивающую внутрикостный метаболизм.
Костные клетки бывают трех типов: остеокласты, остеобласты и остеоциты. Остеокласты - это многоядерные крупные клетки моноцитарного происхождения, размер которых может достигать 190 мкм. Эти клетки участвуют в рассасывании (разрушении) костей и хрящей. В процессе репаративной и физиологической регенерации костной ткани остеокласты осуществляют ее резорбцию. Деятельность остеокластов напрямую зависит от количества паратиреоидного гормона, повышенный синтез которого влечет за собой активацию функции остеокластов, приводя к разрушению кости.
Остеобласты - это молодые многоугольные кубические костные клетки, залегающие в поверхностных слоях кости и окруженные тонкими коллагеновыми микрофибриллами. Основная функция остеобластов заключается в синтезе компонентов межклеточного вещества – костного коллагена, а также регуляции его минерализации.
Остеоциты располагаются в лакунах и представляют собой зрелые веретенообразные многоотростчатые костные клетки, регулирующие внутрикостный метаболизм.
Существует два вида костной ткани: грубоволокнистая и пластинчатая. У взрослого человека грубоволокнистая костная ткань располагается в швах черепа и зонах прикрепления костей к сухожилиям, содержит аморфное вещество и неупорядоченные толстые пучки коллагеновых волокон. В состав пластинчатой костной ткани входят костные пластинки толщиной 4-15 мкм из остеоцитов, основного вещества и тонких коллагеновых волокон.
Костная ткань, как и другие органы человеческого организма, подвержена различным воспалениям и заболеваниям. Возбудители воспалений могут быть занесены в нее с током крови, т. е. гематогенным путем, в том случае, если у больного имеется гнойный очаг. Воспаления костной ткани называются остеомиелитом, предрасполагающими факторами возникновения которого может быть авитаминоз, травма, переутомление, охлаждение и пр. В зависимости от интенсивности и быстроты развития остеомиелита различают хроническую, подострую и острую формы данного заболевания.
Результатом длительного воспалительного процесса костной ткани является закупорка сосудов и нарушение кровообращения (тромбоз). Так, лишенная полноценного питания костная ткань начинает мертветь и разрушаться, как следствие, возникает некроз (омертвление) и деструкция костной ткани. Кроме этого, происходит отторжение омертвевших участков кости и потеря связи со здоровой костной тканью, образуются так называемые секвестры.
Основными причинами, вызывающими остеомиелит (воспаление костной ткани), являются гноеродные микробы: стрептококки, стафилококки и пневмококки, а также кишечные, тифозные палочки и прочие микробы. Разновидностью остеомиелита считаются такие воспалительные заболевания, как костный панариций и туберкулез костей.
Лечение остеомиелита заключается в уничтожении инфекции при помощи антибиотиков, которые подбираются индивидуально в зависимости от вида бактерий. Прием антибиотиков продолжается около двух месяцев. Первые дни препараты принимаются в виде таблеток, если через четверо суток улучшения не наблюдается, ввод лекарств продолжается внутривенно или прямо в очаг остеомиелита.
Строение и функции костной ткани
Человеческий скелет состоит из 200 костей различного размера и вида. Здоровая кость может противостоять высокой степени натяжения, давлению, сгибанию и скручиванию. Кости выполняют несколько функций: они способны стоять вертикально и переносить вес всего тела; они являются фиксатором для мышц и связок; они защищают внутренние органы, спинной мозг и костный мозг. А также они служат в качестве резервуара для кальция, магния и фосфора – кости взрослых людей содержат до 1.5 кг кальция, который начинает действовать, если ощущается его нехватка.С первого взгляда нам кажется, что кости очень твердые, негибкие и безжизненные части тела. Однако это заблуждение - многочисленные восстановительные процессы проходят внутри костей. В этих процессах участвуют 3 типа костных клеток: остеобласты, остеокласты, остеоциты. Все три вида характеризуются своей способностью взаимодействовать друг с другом в полной гармонии: остеоциты фиксируют малейшие повреждения костей и информируют остеобласты. Они затем контролируют остеокласты, клетки, формирующие кость.
Остеокласты удаляют поврежденные ткани, оставляя маленькие пустые поры, которые затем заполняются остеобластами. Выполняя это, остеобласты сначала образуют коллаген - протеин, который составляет матрикс кости, и может рассматриваться как мягкий костный материал. Отвердевание происходит благодаря кальцификации или минерализации с помощью кальция и фосфора, которые усваиваются вместе с пищей и оседают в коллагеновом матриксе. Метаболизм костей контролируется многочисленными гормонами. Наиболее важные из них - кальцитонин, витамин D гормон, гормоны щитовидной железы и половые гормоны – эстроген у женщин и тестостерон у мужчин.
Кости достигают самой твердой формы в возрасте 20-25 лет, когда формируется максимальная костная масса. С 35 лет кости медленно, но верно начинают терять свою плотность.
К сведению в организме (литературные данные):
1. От 208 до 214 индивидуальных костей.
2. Нативная кость состоит из 50% неорганического материала, 25% органических веществ и 25% воды, связанной с коллагеном и протеогликанами.
3. 90% органики составляет коллаген типа 1 и только 10% другие органические молекулы ( гликопротеин остеокальцин, остеонектин, остеопонтин, костный сиалопротеин и другие пртеогликаны).
4. Костные компоненты представлены : органическим матриксом - 20-40%, неорганическими минералами – 50-70%, клеточными элементами 5-10% и жирами – 3%.
5. Макроскопически скелет состоит из двух компонентов – компактная или кортикальная кость; и сетчатая или губчатая кость.
6. В среднем вес скелета составляет 5 кг ( вес сильно зависит от возраста, пола, строения тела и роста).
7. Во взрослом организме на долю кортикальной кости приходится 4 кг, т.е. 80% ( в скелетной системе), тогда как губчатая кость составляет 20% и весит в среднем 1 кг.
8. Весь объем скелетной массы у взрослого человека составляет примерно 0.0014 м³ (1400000 мм³) или 1400 см³ (1.4 литра).
9. Поверхность кости представлена периостальной и эндостальной поверхностями – суммарно порядка 11,5 м² ( 11500000 мм²).
10. Периостальная поверхность покрывает весь внешний периметр кости и составляет 4.4% грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) всей поверхности кости.
11. Внутренняя (эндостальная) поверхность состоит из трех составляющих – 1) внутрикортикальная поверхность (поверхность Гаверсовых каналов), которая составляет 30.4% или грубо 3,5 м² (3500000 мм²); 2) поверхность внутренней стороны кортикальной кости порядка 4.4% или грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) и 3) поверхность трабекулярного компонента губчатой кости 60.8% или грубо 7 м² ( 7000000 мм²).
12. Губчатая кость 1 гр. в среднем имеет поверхность 70 см² (70000 см² : 1000 гр.), тогда как кортикальная кость 1 гр. имеет порядка 11.25 см² [(0.5+3.5+0.5) х 10000 см² : 4000 гр.], т.е. в 6 раз меньше. По мнению других авторов это соотношение может составлять 10 к 1.
13. Обычно при нормальном обмене веществ 0.6% кортикальной и 1.2% губчатой костной поверхности подвергается разрушению (резорбции) и, соответственно, 3% кортикальной и 6% губчатой костной поверхности вовлечены в формирование новой костной ткани. Остальная костная ткань (более 93% её поверхности) находится в состоянии отдыха или покоя.
32.Костная ткань хар-ка, классифик. Особенности строения компактной кости
Ф:из нее построен скелет, то есть опора, депо для солей и Ca и P, защита красн.кост.мозга и внутр. органов.
Развив. из мезенхимы, состоит из кл. и межкл. вещ-ва(+коллаген волокна). Класс-фия по структур и физ св-вам: дентоидная , грубоволокнистая, тонковолакнистая (пластинчатая). Последняя делится на губчатую и компактную.
Есть 3 вида кл.: остеобласты и остеоциты(обр. из остеогенных кл.) и остеокласты(относятся к макрофагальной системе).
Остеобласты – малодифф. кл., представл. Собой камбиал. эл-ты. Есть в глубоких слоях надкостн. или в местах травм. Это крупные кл. кубич.,призмат. формы. Ядра округлые с крупным ядрышками. Цитоплазма есть зернистая ЭПС (базофил.).
Остеоциты — зрелые, высоко дифф. овальные уплощенные кл. с отростками и крупным ядром, лежат в полостях межкл. вещ-ва — лакунах, соединенных многочисл. костными канальцами.
Остеокласты — крупные, многоядерные клетки, полярные, имеют каемку, выделяют ферменты, разрушающ. хряща и кости. Выделяют 2 зоны в месте контакта кл. и кости: 1.гофрированная каемка(богата цитоплазмат выростами, секретирует и накапл. ферменты.) 2.окружает первую, предохраняя остальную ч. цитоплазмы от литического действия ферментов. много активных микроофиламентов).
Компактная кость: В зависимости от положения кост. пластинок различают- губчатую и компактную костную ткань. В губчатом вещ-ве, группы костных пластинок располаг. под разными углами по направл. основных механи. нагрузок данного участка скелета. Яйки содержат красный костный мозг. В компактном вещ-ве группы костных пластинок плотно прилежат др.к др. В соответствии с васкуляризацией и локализации камбиал. кл. кости — остеобластов в компакт. вещ-тве диафизов трубчатых костей формируется 3 слоя:
1. наружная общ. система пластинок, остеонный слой (пластинки следуют параллел. поверх-ти кости, через этот слой идут канальцы с кров.сосуд + грубые пучки коллагеновых волокон, пластинки формируются остеобластами надкостницы, и часть остеобластов -> остеоцит)
2. вставочн. системы (Пластинки чередуются -более светлые волокнистые (с циркулярным положен. волокон) и темные зернистые слои т.к ориентация коллагеновых фибрилл межкл. вещ-ва.)
3. внутренняя общ. система. (представлена пластинками- идут параллел. Поверх-ти костно-мозгового канала)
33 Особенности остеогистеогенеза плоских и трубчатых костей.
Остеогенез - развитие костной ткани у эмбриона. Есть 2 способа образования кости: прямой (первичный, из мезенхимы) и непрямой (вторичный, на месте хрящевой модели)
Прямой. так развив. грубоволокнистая ткань плоских костей (череп). Хар-но образован. сначала первичной «перепончатой», остеоидной костной ткани,потом отложение солей Ca, P и др. в межкл. вещ-ве. Идет в 4 стадии:
I стадия — образован. скелетного островка. В местах развития будущей кости происходят очаговое размножение мезенхимных кл. и васкуляриз. скелетогенного островка.
II стадия – остеоидная. Дифференц-ка кл. островков, синтез. орган. матрикс костной ткани, или остеоид, – оксифильное межкл. вещ-во и коллаген. фибриллы. В основном вещ-ве появл. мукопротеиды (оссеомукоид), цементирующие волокна в прочную массу остеоцитов. Постепенно эти кл. «замуроваются» в межкл. вещ-ве, теряют способность размножаться .Так же из мезенхимы образуются новые остеобласты, кот. наращивают кость снаружи (аппозиционный рост).
III стадия —кальцификация межкл. вещ-ва. Остеобласты выдел. фермент щелочную фосфатазу, расщепляющую содержащиеся в периферической крови глицерофосфаты на углеводные соед-ия (сахара) и фосфорную кислоту. Последняя вступает в реакцию с солями кальция, который осаждается в основном веществе и волокнах .
IV стадии (после рождения) – грубоволокнист. кост. ткань замещ. пластинч. губчатой.
Непрямой. Развитие кости на месте хряща, начинается в области диафиза. Сначала на месте трубчат костей образ хрящ. зачаток мезенхим происхождения,кот. увеличивается за счет роста гиалин хряща. Развитие нач. с врастание в надхрящ. диафиза кров.сосудов => кл. надхрящ. дифф в остеобласты, кот. продуцируют ретикулофиброз.костн.ткать, кот. охват диафиз как костн. манежка (перихондриальное окостенение), образование кост. манжетки нарушает питание хряща. Вследствие этого в центре диафиз. ч. хрящевого зачатка -дистрофические изменения. Кл. превращ в пузырчатые хондроциты. С момента разрастания сосудистой сети и появления остеобластов надхрящница => надкостница. Далее кров. сосуды,остеоген. и остеокласт. кл. врастают в хрящ. Под влиянием ферментов, выделяемых остеокластами, происходит растворение хряща, а полости попадают остеоциты, образующие костную ткань (эндохондральное окостенения).Одновременно с процессом развития энхондральной кости ее разрушют остеокласты => образ-ся костноозговая полость, где из мезенхимы образ-ся строма костного мозга, в кот. поселяются стволовые клетки крови и соединительной ткани. По периферии диафиза со стороны надкостницы нарастают новые перекладины костной ткани, образ-ся из надкостницы.Разрастаясь в длину по направл. к эпифизам и увеличиваясь в толщину, они образуют плотный (компактный) слой кости.
