Компактная кость вид костной ткани. Строение и обновление костной ткани

Костная ткань – специализированный тип соединительной ткани с ярко выраженной опорно-механической функцией.

Распространение: очень широко в группе позвоночных животных в составе опорно-двигательной системы организма.

Химический состав: на сухой вес кости приходится Ca 2+ , Mg 2+ F 2 - - 65-70% минеральных веществ, 30-35% органических веществ.

Межклеточное вещество

По химическим свойствам межклеточное вещество костной ткани очень близко к таковому хрящевой ткани.

Основа межклеточного вещества: оссеин – разновидность коллагена (20-40% общего объема); оссеомукоид – близкий по составу к хондромукоиду хрящевой ткани; кислые гидратированные мукополисахариды.

В свежей костной ткани: 50% воды, 15,7% липидов, 12,45% органических веществ, 21,85% неорганических веществ.

Структура межклеточного вещества

Основу межклеточного вещества представляют волокна коллагена – оссеина. Диаметр волокон составляет 100-600 Å, у взрослого человека 1500 Å. Волокна имеют периодическую исчерченность.

В ходе гистогенеза кости происходит сначала образование коллагеновых волокон, а затем их минерализация (которая может произойти в течение нескольких часов). Кристаллы оксиапатита осаждаются на поверхности волокон коллагена. Имеют вид иголок, пластинок. Обызвествлению подвергаются оссеиновые волокна, которые не лежат вблизи от клеток.

Классификация типов межклеточного вещества костной ткани

I. Грубоволокнистая костная ткань: характерно беспорядочное размещение оссеиновых волокон, между которыми находятся клеточные компоненты.

Представлена в скелете у: рыб, амфибий – весь скелет из грубоволокнистой костной ткани; рептилий, птицы, млекопитающих – из грубоволокнистой ткани построен скелет в эмбриогенезе, черепные швы, места прикрепления к костям сухожилий.

II. Пластинчатая костная ткань: характерна для всех высших позвоночных животных. Структурная единица – костная пластинка = слой межклеточного вещества между слоями костных клеток.

Размеры: толщина несколько мк, длина разная, зависит от размеров кости.

Структура: в костных пластинках находятся строго упорядоченные коллагеновые фибриллы. В отдельных костных пластинках оссеиновые волокна располагаются под углом друг к другу, часть волокон переходит из одной пластинки в другую. Оссеиновые волокна собраны в строго упорядоченные структуры – Гаверсовы системы или остеоны.

а) губчатая костная ткань : эпифизы трубчатых костей, кости черепа. Состоит из костных пластинок, организованных в перекладины, идущие в разных направлениях, в виде сети. В пространстве между перекладинами – красный костный мозг, кровеносные сосуды.

б) компактная пластинчатая кость : диофиз трубчатых костей. Костные пластинки организованы в Гаверсовы системы (остеомы) , имеют вид цилиндров, вставленных один в другой с внутренним каналом, в котором проходит кровеносный сосуд.

На поперечном срезе: стенка трубчатой кости состоит из отдельных остеонов, между которыми имеются вставочные пластинки . Снаружи и внутри система остеонов окружается системой генеральных пластинок . Снаружи к генеральным пластинкам прилежит надкостница (периост) , изнутри – эндост .

Надкостница состоит из внешнего грубоволокнистого слоя и внутреннего тонковолокнистого слоя, которые содержат коллагеновые и эластические волокна; пронизана кровеносными сосудами, нервами. На внутренней поверхности надкостницы содержатся клетки остеобласты .

Клеточные компоненты

1. Остеобласты: располагаются на внутренней поверхности надкостницы и на внешней поверхности костных перекладин. Характеризуются интенсивной выработкой межклеточного вещества.

Форма: цилиндрическая, угловатая, имеют отростки, которыми соединяются друг с другом.

Цитоплазма: базофильна, сильно развиты гранулярный ретикулюм и комплекс Гольджи, много митохондрий, включения липидов. В цитоплазме высокая активность щелочной фосфатазы, которая расщепляет фосфатированные сахара, освобождая РО 4 3+ , участвуя в фосфорном обмене. Остеобласты способны к делению. В сформированных костях встречаются в месте, где идет перестройка костной ткани. В эмбриогенезе остеобласты покрывают все поверхности костных перекладин.

2. Остеоциты: популяция дифференцированных клеток, которые возникают из остеобластов.

Форма: звездообразная, с ветвящимися отростками, соприкасающиеся друг с другом и имеют контакты типа десмосом.

Расположение: остеоциты замурованы в межклеточном веществе, которое в близости от клетки менее жесткое. Отростки клеток проходят в костных канальцах, при их помощи клетки питаются.

В составе костных пластинок остеоциты располагаются правильными концентрическими слоями, чередующимися с пластинками межклеточного вещества.

Цитоплазма: слабобазофильна, слабо развит гранулярный ретикулюм, комлекс Гольджи не так интенсивно синтезируют.

3. Остеокласты: клетки костеразрушители, костедробители; очень крупные 50-80 мк, многоядерные (8-10), способны к движению, меняют форму.

Расположение : на поверхности костных перекладин, в месте перестройки ткани; на поверхности, обращенной к перекладинам щеточная каемка.

Цитоплазма: сильно вакуолизирована, много лизосом, матрикс – оксифилен, гранулярный ретикулюм развит слабо, высокая активность щелочной фосфатазы.

Функции клеточных элементов

1) остеобласты и остеоциты

а) образование межклеточного вещества

б) регуляция обмена минеральных веществ: кровь, плазма кость

2) остеокласты

а) обновление и перестройка участков костной ткани.

Регулирующие механизмы функций изучены слабо.

Гистогенез костной ткани

Источник образования клеточных элементов в костной ткани в ходе органогенеза : мезенхима склеротома .

Во взрослом организме: рост и обновление костной ткани происходит за счет популяции стволовых клеток стромы кроветворных органов – популяция механоцитов. Обновление костной ткани происходит за счет стволовых клеток, приносимых кровью в надкостницу. В надкостнице механоциты делятся и превращаются в простеобласты (делящаяся транд. популяция) остеобласты, которые очень активно синтезируют межклеточное вещество, замуровываются остеоциты. Обновление и перестройка костной ткани происходят в течение всей жизни за счет местных проостеобластов и приносимых кровью механоцитов из красного костного мозга.

В течение эмбриогенеза образование костей происходит, во-первых, путем образования непосредственно из мезенхимы; во-вторых, путем замещения хрящевой ткани костной.

Развитие костей из мезенхимы

Стадии дифференциации:

а) образование скелетогенных зачатков из скопления клеточной мезенхимы, которые сильно размножаются;

б) превращение мезенхимных клеток в проостеобласты; которые тоже сильно размножаются и выделяют тропоколлаген и мукополисахариды;

в) превращение в остеобласты, еще более активно выделяют межклеточное вещество. Перекладины молодой кости расположены беспорядочно; на поверхности их – остеобласты, внутри замурованы остеоциты;

г) происходит формирование грубоволокнистой костной ткани

д) образованная грубоволокнистая костная ткань замещается на пластинчатую костную ткань. Отложение межклеточного вещества в виде костных пластинок связано с упорядоченным расположением оссеиновых волокон и при четкой синхронизации деятельности остеоцитов.

Развитие кости на месте хряща

Так происходит образование трубчатых костей. На месте формирования будущей кости сначала из гиолинового хряща формируется хрящевая болванка из клеток мезенхимы, которая имеет форму будущей кости. Снаружи она окружена надхрящницей, кровеносные сосуды внутри отсутствуют.

Стадии преобразования:

а) Деструкция хряща в области, сильно удаленной от надхрящницы, обычно в центре диофиза будущей кости. Из-за дистрофии происходит обызвествление хряща, набухание хондроцитов, разрушение капсул.

б) Параллельно с процессами дегенерации внутри происходит изменение структуры надхрящницы и, как следствие, образование костной манжетки. Надхрящница превращается в надкостницу, малодифференцированные клетки – в остеобласты, выделяют межклеточное вещество в виде кружевных балок периостальной манжетки .

в) Усиление процессов дистрофии хряща , прорастание кровеносных сосудов , которые сопровождаются молодой соединительной тканью.

г) Преобразование части клеток соединительной ткани в остеокласты , которые разрушают хрящ с образованием полостей. Эти полости заполняются клетками остеогенной ткани и клетками красного костного мозга. Разрушение хрящевой ткани происходит в направлении от середины к эпифизам.

Д) В диафизе на обломки хрящевой ткани садятся остеобласты, и начинается процесс энхондрального окостенения , возникают внутренние костные балки.

е) В области диафизов остаются области неразрушенного хряща , за счет которой происходит рост костей в длину. В области диафиза костная манжетка растет по направлению к эпифизам и утолщается.

ж) На границе между хрящом и костной манжеткой находится метафизарная пластинка , которая резко отграничена линией окостенения от костномозговой полости. Хрящевые клетки, примыкающие со стороны метафизарной пластинки, располагаются в виде монетных столбиков, хондроциты в колонках – набухшие, вакуолизированные. Окончательное окостенение эпифизов происходит в 17-23 года, с прекращением роста в высоту.

з) Последняя стадия развития трубчатых костей: замещение грубоволокнистой костной ткани на пластинчатую в диафизе и губчатую в эпифизах. Процесс образования новых остеонов изображен на схеме.

Способность к регенерации

При определенных типах повреждения – очень велика (особенно при сохранении надкостницы). При переломах образуется костно-хрящевая мозоль, которая замещается на пластинчатую ткань.

Дентин – самая древняя разновидность костной ткани (в плакоидной чешуе акул, зубах позвоночных животных). Дентин устроен особо, в отличие от грубоволокнистой и пластинчатой костных тканей клетки одонтобласты образуют слой на границе пульповой камеры; слой межклеточного вещества – собственно дентин выделяется ими к периферии. Зубы – у человека две смены зубов:

1 смена – молочные зубы (в 6 месяцев прорезаются 2 нижних резца. Всего молочных зубов 20. К двум годам прорезаются); 2 смена – постоянные зубы (начинают сменять молочные с 6 до 12 лет. Постоянных зубов – 32. Зубная формула человека – 2 резца, 1 клык, 2 предкоренных, 3 коренных).

Кариес – кислоты пищи и напитков легко могут проникать через трещинки эмали и растворять дентин. В ямках задерживаются частицы пищи субстрат для бактерий, которые также выделяют кислоты дупло пульпа зуба.

Является основной опорной тканью и структурным материалом для костей, т. е. для скелета. Полностью дифференцированная кость является самым прочным материалом организма, за исключением зубной эмали. Она очень устойчива к сжатию и растяжению и исключительно устойчива к деформациям. Поверхность кости (за исключением сочлененных поверхностей) покрыта оболочкой (надкостницей), которая обеспечивает заживление кости после переломов.

Костные клетки и межклеточное вещество

Костные клетки (остеоциты) соединяются между собой длинными отростками и со всех сторон окружены основным веществом кости (внеклеточным матриксом). По составу и строению основное вещество кости своеобразно. Внеклеточный матрикс заполнен коллагеновыми волокнами, расположенными в основном веществе, богатом неорганическими солями (соли кальция, в первую очередь фосфат и карбонат).

Он содержит 20-25% воды, 25-30% органических веществ и 50% различных неорганических соединений. Минеральные вещества кости находятся в кристаллической форме, таким образом обеспечивая ее высокую механическую прочность.

Благодаря хорошему кровоснабжению, которое благоприятствует усиленному обмену, кость обладает биологической пластичностью. Жесткий и крайне прочный материал кости представляет собой живую ткань, которая способна легко приспосабливаться к изменению статических нагрузок, в том числе при изменении их направления. Отчетливых границ между органическими и минеральными компонентами кости не существует, и поэтому их присутствие может быть установлено лишь при микроскопическом исследовании. При сжигании кость сохраняет только минеральную основу и становится хрупкой. Если кость поместить в кислоту, то остаются лишь органические вещества, и она становится гибкой, как резина.

Строение трубчатой кости

Строение кости особенно наглядно видно на продольном распиле длинной кости. Различают плотный наружный слой (substantia соmpacta, compacts, компактное вещество) и внутренний (губчатый) слой (substancia spongiosa, spongiosa). В то время как плотный наружный слой характерен для длинных костей и особенно заметен на теле кости (диафизе), губчатый слой в основном находится внутри ее концов (эпифизов).

Такая «облегченная конструкция» обеспечивает прочность кости при минимальном расходе материала. Кость адаптируется к возникающим нагрузкам посредством ориентации костных перекладин (трабекул). Трабекулы располагаются по линиям сжатия и растяжения, возникающим при нагрузке. Пространство между трабекулами в губчатых костях заполнено красным костным мозгом, обеспечивающим кроветворение. Белый костный мозг (жировой мозг) в основном находится в полости диафизов.

У длинных костей наружный слой обладает ламеллярной (пластинчатой) структурой. Поэтому кости также называются ламеллярными. Архитектура ламеллярной сети (остеон, или гаверсова система) хорошо видна на спилах. В центре каждого остеона проходит кровеносный сосуд, через который в кость из крови поставляются питательные вещества.

Вокруг него группируются остеоциты и внеклеточный матрикс. Остеоциты всегда располагаются между пластинками, в которых находятся спирализованные коллагеновые фибриллы. Клетки соединены друг с другом посредством отростков, проходящих через мельчайшие костные канальцы (каналикулы). Через эти канальцы из внутренних кровеносных сосудов поступают питательные вещества. При развитии остеона клетки, образующие кость (остеобласты), в больших количествах начинают поступать из внутренней части кости, образуя наружную пластинку остеона. На эту пластинку накладываются коллагеновые фибриллы, которые спирализуются. Между фибриллами упорядоченно располагаются кристаллы неорганических солей.

Затем с внутренней стороны образуется следующая пластинка, в которой коллагеновые фибриллы располагаются перпендикулярно фибриллам первой пластинки. Процесс продолжается до тех пор, пока в центре останется только место для так называемого гаверсова канала, через который проходит кровеносный сосуд. Также в канале находится небольшое количество соединительной ткани. Зрелый остеон достигает около 1 см в длину и состоит из 10-20 цилиндрических пластинок, вставленных одна в другую. Костные клетки как бы замурованы между пластинками и соединяются с соседними клетками посредством длинных тончайших отростков. Остеоны связаны друг с другом каналами (фолькмановы каналы), через которые ответвления сосудов проходят в гаверсовы каналы.

Губчатые кости также обладают пластинчатой структурой, однако в этом случае пластинки расположены слоями, как в листе фанеры. Поскольку клетки губчатой кости также обладают высокой метаболической активностью и нуждаются в питательных веществах, пластинки в этом случае тонкие (около 0,5 мм). Связано это с тем, что обмен питательными веществами между клетками и костным мозгом происходит исключительно за счет диффузии.

На протяжении жизни организма остеоны плотного слоя и пластинки губчатых костей могут хорошо приспосабливаться к изменениям статических нагрузок (например, к переломам). При этом в плотном и губчатом веществе старые ламеллярные структуры подвергаются разрушению, и возникают новые. Пластинки разрушаются специальными клетками остеокластами, а остеоны, находящиеся в процессе обновления, называются интерстициальными пластинками.

Развитие костной ткани

На первой стадии дифференцировки кости человека пластинчатая ткань не образуется. Вместо этого возникает ретикулофиброзная (грубоволокнистая) кость. Это происходит в эмбриональном периоде, а также при заживлении переломов. В грубоволокнистой кости сосуды и коллагеновые волокна располагаются неупорядоченно, чем она напоминает прочную, богатую волокнами соединительную ткань. Грубоволокнистая кость может образоваться двумя путями.

1. Непосредственно из мезенхимы развивается мембранная кость. Этот тип окостенения называется интрамембранной оссификацией или десмальным окостенением (прямой путь).

2. Вначале в мезенхиме образуется хрящевой зачаток, который затем превращается в кость (эндохондральная кость). Процесс называется эндохондральным или непрямым окостенением .

Приспосабливаясь к нуждам растущего организма, развивающиеся кости постоянно меняют формы. Пластинчатые кости также изменяются в соответствии с функциональной нагрузкой, например, по мере увеличения веса тела.

Развитие длинных костей

Большинство костей развивается из хрящевого зачатка по непрямому пути. Лишь некоторые кости (черепа и ключицы) образуются путем интрамембранной оссификации. Однако части длинных костей могут образовываться по прямому пути даже в том случае, если хрящ уже заложен, например, в виде перихондральной костной манжетки, за счет которой происходит утолщение кости (перихондральная оссификация).

Внутри кости ткань закладывается по непрямому пути, причем вначале хрящевые клетки удаляются хондрокластами, а затем замещаются за счет хондральной оссификации. На границе диафиза и эпифиза развивается эпифизарная пластинка (хрящ). В этом месте кость начинает расти в длину за счет деления хрящевых клеток. Деление продолжается до остановки роста. Поскольку эпифизарная хрящевая пластинка не содержит кальция, она не видна на рентгеновском снимке. Рост кости в пределах эпифизов (центры оссификации) начинается лишь с момента рождения. Многие центры оссификации развиваются только в первые годы жизни. В местах присоединения мышц к костям (апофизы) образуются специальные центры оссификации.

Различия между костью и хрящом

Клетки аваскулярной кости образуют плотное вещество, выполняющее транспортные функции. Такая кость хорошо регенерирует и постоянно адаптируется к изменению статических условий. В аваскулярном хряще клетки изолированы друг от друга и от источников питательных веществ. По сравнению с костью хрящ в меньшей степени способен к регенерации и обладает небольшими адаптационными возможностями.

Хрящевая ткань (textus cartilaginus) образует суставные хрящи, межпозвоночные диски, хрящи гортани, трахеи, бронхов, наружного носа. Состоит хрящевая ткань из хрящевых клеток (хондробластов и хондроцитов) и плотного, упругого межклеточного вещества.

Хрящевая ткань содержит около 70-80 % воды, 10-15 % органических веществ, 4-7 % солей. Около 50-70 % сухого вещества хрящевой ткани - это коллаген. Межклеточное вещество (матрикс), вырабатываемое хрящевыми клетками, состоит из комплексных соединений, в которые входят протеогликаны. гиалуроновая кислота, молекулы гликозаминогликанов. В хрящевой ткани присутствуют клетки двух типов: хондробласты (от греч. chondros - хрящ) и хондроциты.

Хондробласты - это молодые, способные к митотическому делению округлые или овоидные клетки. Они продуцируют компоненты межклеточного вещества хряща: протеогликаны, гликопротеины, коллаген, эластин. Цитолемма хондробластов образует множество микроворсинок. Цитоплазма богата РНК, хорошо развитой эндоплазматической сетью (зернистой и незернистой), комплексом Гольджи, митохондриями, лизосомами, гранулами гликогена. Ядро хондробласта, богатое активным хроматином, имеет 1-2 ядрышка.

Хондроциты - это зрелые крупные клетки хрящевой ткани. Они округлые, овальные или полигональные, с отростками, развитыми органеллами. Хондроциты располагаются в полостях - лакунах, окружены межклеточным веществом. Если в лакуне одна клетка, то такая лакуна называется первичной. Чаще всего клетки располагаются в виде изогенных групп (2-3 клетки), занимающих полость вторичной лакуны. Стенки лакуны состоят из двух слоев: наружного, образованного коллагеновыми волокнами, и внутреннего, состоящего из агрегатов протеогликанов, которые входят в контакт с гликокаликсом хрящевых клеток.

Структурной и функциональной единицей хрящей является хондрон, образованный клеткой или изогенной группой клеток, околоклеточным матриксом и капсулой лакуны.

Питание хрящевой ткани идет путем диффузии веществ из кровеносных сосудов надхрящницы. В ткань суставных хрящей питательные вещества проникают из синовиальной жидкости или из сосудов прилегающей кости. Нервные волокна также локализуются в надхрящнице, откуда отдельные ответвления безмякотных нервных волокон могут проникать внутрь хрящевой ткани.

В соответствии с особенностями строения хрящевой ткани различают три вида хряща: гиалиновый, волокнистый и эластический хрящ.

Гиалиновый хрящ , из которого у человека образованы хрящи дыхательных путей, грудных концов ребер и суставных поверхностей костей. В световом микроскопе основное вещество его представляется гомогенным. Хрящевые клетки или изогенные группы их окружены оксифильной капсулой. В дифференцированных участках хряща различают прилегающую к капсуле базофильную зону и расположенную кнаружи от нее оксифильную зону; в совокупности эти зоны образуют клеточную территорию, или хондриновый шар. Комплекс хондроцитов с хондриновым шаром обычно принимают за функциональную единицу хрящевой ткани - хондрон. Основное вещество между хондронами называют интертерриториальными пространствами.
Эластический хрящ (синоним: сетчатый, упругий) отличается от гиалинового наличием в основном веществе ветвящихся сетей эластических волокон. Из него построены хрящ ушной раковины, надгортанника, врисберговы и санториновы хрящи гортани.
Волокнистый хрящ (синоним соединительнотканный) расположен в местах перехода плотной волокнистой соединительной ткани в гиалиновый хрящ и отличается от последнего наличием в основном веществе настоящих коллагеновых волокон.

7.Костные ткань-расположение, строение, функции

Костная ткань является разновидностью соединительной ткани и состоит из клеток и межклеточного вещества, в котором содержится большое количество минеральных солей, главным образом фосфат кальция. Минеральные вещества составляют 70% костной ткани, органические – 30%.

Функции костных тканей:

1) опорная;

2) механическая;

3) защитная (механическая защита);

4) участие в минеральном обмене организма (депо кальция и фосфора).

Клетки костной ткани – остеобласты, остеоциты, остеокласты. Основными клетками в сформированной костной ткани являются остеоциты . Это клетки отростчатой формы с крупным ядром и слабо выраженной цитоплазмой (клетки ядерного типа). Тела клеток локализуются в костных полостях (лакунах), а отростки – в костных канальцах. Многочисленные костные канальцы, анастомозируя между собой, пронизывают костную ткань, сообщаясь периваскулярным пространством, образуют дренажную систему костной ткани. В этой дренажной системе содержится тканевая жидкость, посредством которой обеспечивается обмен веществ не только между клетками и тканевой жидкостью, но и в межклеточном веществе.

Остеоциты являются дефинитивными формами клеток и не делятся. Образуются они из остеобластов.

Остеобласты содержатся только в развивающейся костной ткани. В сформированной костной ткани они содержатся обычно в неактивной форме в надкостнице. В развивающейся костной ткани остеобласты охватывают по периферии каждую костную пластинку, плотно прилегая друг к другу.

Форма этих клеток может быть кубической, призматической и угловатой. В цитоплазме остеобластов содержатся хорошо развитая эндоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс Гольджи, много митохондрий, что свидетельствует о высокой синтетической активности этих клеток. Остеобласты синтезируют коллаген и гликозаминогликаны, которые затем выделяют в межклеточное пространство. За счет этих компонентов формируется органический матрикс костной ткани.

Эти клетки обеспечивают минерализацию межклеточного вещества посредством выделения солей кальция. Постепенно выделяя межклеточное вещество, они как бы замуровываются и превращаются в остеоциты. При этом внутриклеточные органеллы в значительной степени редуцируются, синтетическая и секреторная активность снижается, и сохраняется функциональная активность, свойственная остеоцитам. Остеобласты, локализующиеся в камбиальном слое надкостницы, находятся в неактивном состоянии, синтетические и транспортные органеллы в них развиты слабо. При раздражении этих клеток (в случае травм, переломов костей и т. д.) в цитоплазме быстро развиваются зернистая ЭПС и пластинчатый комплекс, происходит активный синтез и выделение коллагена и гликозаминогликанов, формирование органического матрикса (костной мозоли), а затем и формирование дефинитивной костной ткани. Таким способом за счет деятельности остеобластов надкостницы происходит регенерация костей при их повреждении.

Остеокласты – костеразрушающие клетки, в сформированной костной ткани отсутствуют, но содержатся в надкостнице и в местах разрушения и перестройки костной ткани. Поскольку в онтогенезе непрерывно осуществляются локальные процессы перестройки костной ткани, то и в этих местах обязательно присутствуют и остеокласты. В процессе эмбрионального остеогистогенеза эти клетки играют очень важную роль и присутствуют в большом количестве. Остеокласты имеют характерную морфологию: эти клетки являются многоядерными (3 – 5 и более ядер), имеют довольно крупный размер (около 90 мкм) и характерную форму – овальную, но часть клетки, прилежащая к костной ткани, имеет плоскую форму. В плоской части можно выделить две зоны: центральную (гофрированную часть, содержащую многочисленные складки и отростки, и периферическая часть (прозрачную) тесно соприкасающуюся с костной тканью. В цитоплазме клетки, под ядрами, располагаются многочисленные лизосомы и вакуоли различной величины.

Функциональная активность остеокласта проявляется следующим образом: в центральной (гофрированной) зоне основания клетки из цитоплазмы выделяются угольная кислота и протеолитические ферменты. Выделяющаяся угольная кислота вызывает деминерализацию костной ткани, а протеолитические ферменты разрушают органический матрикс межклеточного вещества. Фрагменты коллагеновых волокон фагоцитируются остеокластами и разрушаются внутриклеточно. Посредством этих механизмов происходит резорбция (разрушение) костной ткани, и потому остеокласты обычно локализуются в углублениях костной ткани. После разрушения костной ткани за счет деятельности остеобластов, выселяющихся из соединительной ткани сосудов, происходит построение новой костной ткани.

Межклеточное вещество костной ткани состоит из основного (аморфного) вещества и волокон, в которых содержатся соли кальция. Волокна состоят из коллагена и складываются в пучки, которые могут располагаться параллельно (упорядоченно) или неупорядоченно, на основании чего и строится гистологическая классификация костных тканей. Основное вещество костной ткани, как и других разновидностей соединительных тканей, состоит из гликозамино– и протеогликанов.

В костной ткани содержится меньше хондроитинсерных кислот, но больше лимонной и других, которые образуют комплексы с солями кальция. В процессе развития костной ткани вначале образуется органический матрикс – основное вещество и коллагеновые волокна, а затем уже в них откладываются соли кальция. Они образуют кристаллы – гидрооксиапатиты, которые откладываются как в аморфном веществе, так и в волокнах. Обеспечивая прочность костей, фосфорнокислые соли кальция являются также одновременно и депо кальция и фосфора в организме. Таким образом, костная ткань принимает участие в минеральном обмене организма.

При изучении костной ткани следует также четко разделять понятия «костная ткань» и «кость».

Кость – это орган, основным структурным компонентом которого являются костная ткань.

Классификация костных тканей

Количество минеральных составных частей (главным образом, фосфорнокислой и углекислой извести и фосфорнокислой магнезии, а также фтористого, хлористого кальция и др.) составляет около 60-70 % веса кости, а органическое вещество (главным образом оссеин, относящийся к клейдающим веществам) - 30-40 %. Кости имеют большую прочность и громадное сопротивление сжатию, чрезвычайно долго противостоят разрушению и принадлежат к числу самых распространенных остатков ископаемых животных . При прокаливании кость теряет органическое вещество, но сохраняет свою форму и строение; подвергая кость действию кислоты (напр. соляной), можно растворить минеральные вещества и получить гибкий хрящеватый остов кости.

Строение

По форме кости делят на длинные, широкие и короткие. Длинные или трубчатые кости - такие, у которых длина сильно преобладает над шириной и толщиной; они имеют более или менее цилиндрическую среднюю часть, тело (Corpus s. Diaphysis) с полостью внутри и 2 конца или эпифиза (Extremitates s. Epiphyses), которые всегда шире тела и покрыты на суставных поверхностях слоем хряща , находятся в конечностях и более или менее изогнуты. У широких костей два измерения преобладают над третьим; такие кости служат преимущественно для образования стенок полостей, заключающих различные органы (череп , грудная, тазовая полость) и могут быть плоскими, изогнутыми, вогнутыми и т. д. В коротких костях ни одно измерение не преобладает значительно над другими; это кости неправильные, округленные или многогранные (напр. позвонки , кости запястья и пятки).

Поверхность кости может представлять различные углубления (бороздки, ямки и т. д.) и возвышения (углы, края, ребра, гребни, бугорки и т. п.). Неровности служат для соединения костей между собой или для прикрепления мускулов и бывают тем сильнее развиты, чем более развита мускулатура. На поверхности находятся так называемые «питательные отверстия» (Foramina nutritiva), через которые входят внутрь кости питающие и кровеносные сосуды.

В костях различают плотное и губчатое костное вещество. Первое отличается однородностью, твёрдостью и составляет наружный слой кости; оно особенно развито в средней части трубчатых костях и утончается к концам; в широких костях оно составляет 2 пластинки, разделённые слоем губчатого вещества; в коротких оно в виде тонкой плёнки одевает кость снаружи. Губчатое вещество состоит из пластинок, пересекающихся в различных направлениях, образуя систему полостей и отверстий, которые в середине длинных костей сливаются в большую полость.

Наружная поверхность кости одета так называемой надкостницей (Periosteum), оболочкой из соединительной ткани, содержащей кровеносные сосуды и особые клеточные элементы и служащей для питания, роста и восстановления кости. Внутренние полости кости выполнены особой мягкой тканью, называемой костным мозгом .

Клеточное строение

По микроскопическому строению костное вещество представляет особый вид соединительной ткани (в широком смысле слова), костную ткань, характерные признаки которой: твёрдое, пропитанное минеральными солями волокнистое межклеточное вещество и звездчатые, снабжённые многочисленными отростками, клеточки.

Костный мозг

Внутренние полости кости содержат мягкую, нежную, богатую клетками и снабженную кровеносными сосудами массу, называемую костным мозгом (у птиц часть полостей наполнена воздухом). Различают три вида его: слизистый (лишь в некоторых развивающихся костях), красный или лимфоидный (напр. в эпифизах трубчатых костей, в губчатом веществе позвонков), и жёлтый или жировой (наиболее распространенный). Основную форму составляет красный костный мозг, в нём наблюдается нежная соединительно-тканная основа, богатая сосудами, очень похожие на лейкоцитов костномозговые или лимфатические клеточки, клеточки, окрашенные гемоглобином и считаемые за переход к красным кровяным тельцам, бесцветные клетки, содержащие внутри красные шарики, и многоядерные крупные («гигантские») клетки, так назыв. миэлопласты.

При отложении в клеточках (обычно звездообразных) основы жира и уменьшении числа лимфатических элементов красный мозг переходит в жёлтый, а при исчезновении жира и уменьшении лимфатических элементов он приближается к слизистому.

Развитие и рост костей

Развитие кости происходит 2 способами: или из соединительной ткани, или хряща. Первым способом развиваются К. свода и боковых отделов черепа, нижняя челюсть и, по мнению некоторых, ключица (а у низших позвоночных и некоторые другие) - это так назыв. покровные или облегающие кости. Они развиваются прямо из соединительной ткани; волокна её несколько сгущаются, между ними появляются костные клетки и в промежутках между последними отлагаются известковые соли; образуются сначала островки костной ткани, которые затем сливаются между собой. Большинство костей скелета развивается из хрящевой основы, имеющей такую же форму, как будущая кость. Хрящевая ткань подвергается процессу разрушения, всасывания и вместо неё образуется, при деятельном участии особого слоя образовательных клеток (остеобластов), костная ткань; процесс этот может идти как с поверхности хряща, от одевающей его оболочки, перихондрия, превращающегося затем в надкостницу, так и внутри его. Обыкновенно развитие костной ткани начинается в нескольких точках, в трубчатых костях отдельными точками окостенения обладают эпифизы и диафиз .

Рост кости в длину происходит главным образом в частях ещё не окостеневших (в трубчатых костях между эпифизами и диафизом), но отчасти и путём отложения новых частиц ткани между существующими («интуссусцепция»), что доказывают повторные измерения расстояний между вбитыми в кость остриями, питательными отверстиями и т. п.; утолщение костей происходит путём отложения на поверхности кости новых слоев («аппозиция») благодаря деятельности остеобластов надкостницы. Эта последняя обладает в высокой степени способностью воспроизводить разрушенные и удалённые части кости. Деятельностью её обусловливается и срастание переломов. Параллельно с ростом кости идёт разрушение, всасывание («резорбция») некоторых участков костной ткани, причём деятельную роль играют так называемые остеокласты («клетки, разрушающие кость»), многоядерные элементы, которые наблюдаются на стенках мозговых полостей, в надкостнице и стенках больших полостей в кости (напр. гайморова пазуха и т. п.).

Соединения костей

Синдесмология - учение о соединениях костей

• Синартрозы - непрерывные соединения костей, более ранние по развитию, неподвижные или малоподвижные по функции.
  • Синдесмоз - кости соединены посредством соединительной ткани.
    • межкостные перепонки (между костями предплечья или голени)
    • связки (во всех суставах)
    • роднички
    • швы
      • зубчатые (большинство костей свода черепа)
      • чешуйчатые (между краями височной и теменной костей)
      • гладкие (между костями лицевого черепа)
  • Синхондроз - кости соединены посредством хрящевой ткани. по свойству хрящевой ткани:
    • гиалиновый (между ребрами и грудиной)
    • волокнистый
    по длительности своего существования различают синхондрозы:
    • временные
    • постоянные
  • Синостоз - кости соединены посредством костной ткани.
• Диартрозы - прерывные соединения, более поздние по развитию и более подвижные по функции. классификации суставов:
  • по числу суставных поверхостей
  • по форме и по функции
• Гемиартроз - переходная форма от непрерывных к прерывным или обратно.

См. также

Ссылки

• Медицинские инструменты для кожной пластики и обработки костной ткани

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Костная ткань" в других словарях:

КОСТНАЯ ТКАНЬ - Рис. 1. Костные клетки (вид с поверхности). Рис. 1. Костные клетки (вид с поверхности): 1 — ядро; 2 — цитоплазма; 3 — отростки. костная ткань, один из видов соединительной ткани; твёрдая обызвествлённая ткань, входящая в состав… … Ветеринарный энциклопедический словарь

См. Кость … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Костная ткань - одна из разновидностей соединительной ткани. Отличается высокой минерализацией межклеточного вещества. Минеральные структуры формируется на белке коллагене, трехчастная спиральная структура которого является матрицей для отложения минеральных… … Физическая Антропология. Иллюстрированный толковый словарь.

КОСТНАЯ ТКАНЬ - разновидность соединительной ткани, составляющей основу костей скелета позвоночных; состоит из клеток и минерализованного межклеточного вещества. Различают грубо волокнистую и пластинчатую К. т. В первой (имеется у зародышей, а у взрослых только… …

Губчатая костная ткань … Википедия

Попер … Википедия

Цемент зубной, специфическая костная ткань, покрывающая корень и шейку зуба млекопитающих и человека. Служит для плотного закрепления зуба в костной альвеоле. Подобно другим структурам, содержащим коллагеновые волокна, Ц. вырабатывается… … Большая советская энциклопедия

Сущ., ж., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? ткани, чему? ткани, (вижу) что? ткань, чем? тканью, о чём? о ткани; мн. что? ткани, (нет) чего? тканей, чему? тканям, (вижу) что? ткани, чем? тканями, о чём? о тканях 1. Тканью называют тканую … Толковый словарь Дмитриева

ТКАНЬ - [от лат. textus, от греч. histуs] (у животных) система клеток, сходных по происхождению, строению и функциям в организме, а так же межклеточных веществ и структур продуктов их жизнедеятельности. Выделяют четыре типа Т., соответствующие основным… … Психомоторика: cловарь-справочник

Измельченная в порошок костная ткань; используется для заполнения дефектов кости … Большой медицинский словарь

Кости выполняют четыре основные функции:

1. Они обеспечивают прочность конечностей и полостей тела, содержащих жизненно важные органы. При заболеваниях, ослабляющих или нарушающих структуру скелета, невозможно поддерживать прямую осанку, и возникают нарушения внутренних органов. Примером является сердечно-легочная недостаточность, развивающаяся у больных с выраженным кифозом из-за компрессионных переломов позвонков.
2. Кости необходимы для движений, поскольку формируют эффективные рычаги и места прикрепления мышц. Деформация костей «портит» эти рычаги, что приводит к тяжелым нарушениям походки.
3. Кости служат крупным резервуаром ионов, откуда организм черпает необходимые для жизни кальций, фосфор, магний и натрий при невозможности получения их из внешней среды.
4. В костях содержится система кроветворения. Все больше данных свидетельствуют о трофических связях между стромальными клетками кости и элементами кроветворения.

Строение кости

Строение кости обеспечивает идеальное равновесие ее твердости и эластичности. Кость достаточно тверда, чтобы противостоять внешним воздействиям, хотя плохо минерализованная кость хрупка и подвержена переломам. В то же время кость должна быть достаточно легкой, чтобы смещаться при сокращениях мышц. Длинные трубчатые кости построены в основном из компактного вещества (плотно упакованных слоев минерализованного коллагена), придающего ткани твердость. Трабекулярные кости на поперечном срезе выглядят губчатыми, что придает им прочность и эластичность. Губчатое вещество составляет основную часть позвоночника. Заболевания, сопровождающиеся нарушением строения или уменьшением массы компактного вещества кости, приводят к переломам длинных костей, а те, при которых страдает губчатое вещество, - к переломам позвонков. Переломы длинных костей возможны и в случаях дефектов губчатого вещества.
Две трети веса костей приходится на минеральные вещества, а остальное - на воду и коллаген I типа. К неколлагеновым белкам костного матрикса относятся протеогликаны, белки, содержащие у-карбоксиглутамат, гликопротеин остеонектин, фосфопротеин остеопонтин и факторы роста. В костной ткани присутствует также небольшое количество липидов.

Минералы кости
Кость содержит минеральные вещества в двух формах. Основная форма - кристаллы гидроксиапатита различной зрелости. Остальные - аморфные соли фосфата кальция с меньшим, чем в чистом гидроксиапатите, отношением кальция к фосфату. Эти соли локализованы в участках активного формирования костной ткани и в большем количестве присутствуют в молодой кости.

Костные клетки
Кость состоит из клеток трех типов: остеобластов, остеоцитов и остеокластов.

Остеобласты
Остеобласты - основные костеобразующие клетки. Их предшественниками являются мезенхимальные клетки костного мозга, которые в процессе дифференцировки начинают экспрессировать рецепторы ПТГ и витамина D, щелочную фосфатазу (выделяемую во внеклеточную среду), а также белки костного матрикса (коллаген I типа, остеокальцин, остеопонтин и др.). Зрелые остеобласты перемещаются к поверхности кости, где выстилают участки новообразования костной ткани, располагаясь под костным матриксом (остеоидом) и вызывая его минерализацию - отложение кристаллов гидроксиапатита на слоях коллагена. В результате формируется пластинчатая костная ткань. Минерализация требует присутствия достаточного количества кальция и фосфата во внеклеточной жидкости, равно как и щелочной фосфатазы, которая секретируется активными остеобластами. Некоторые «стареющие» остеобласты уплощаются, превращаясь в неактивные клетки, выстилающие поверхность трабекул, другие - погружаются в компактное вещество кости, превращаясь в остеоциты, а третьи - подвергаются апоптозу.

{module директ4}

Остеоциты
Остеобласты, остающиеся в компактном веществе кости в ходе ее обновления, превращаются в остеоциты. Их способность к синтезу белка резко падает, но в клетках появляется множество отростков (канальцев), тянущихся за пределы полости резорбции (лакуны) и соединяющихся с капиллярами, отростками других остеоцитов данной костной единицы (остеона) и отростками поверхностных остеобластов. Считается, что остеоциты формируют синцитий, обеспечивающий перемещение минералов с костной поверхности, и, кроме того, играют роль сенсоров механической нагрузки, генерирующих основной сигнал к формированию и обновлению костной ткани.

Остеокласты
Остеокласты - гигантские многоядерные клетки, специализирующиеся на резорбции костной ткани. Они происходят от кроветворных клеток и больше не делятся. Образование остеокластов стимулируется остеобластами, которые своей поверхностной молекулой RANKL взаимодействуют с рецептором-активатором ядерного фактора каппа-В (RANK) на поверхности предшественников и зрелых остеокластов. Остеобласты выделяют также макрофагальный колониестимулирующий фактор-1 (М-КСФ-1), усиливающий действие RANKL на остеокластогенез. Кроме того, остеобласты и другие клетки продуцируют «ложный» рецептор остео-протегерин (ОПГ), который связывается с RANKL и блокирует его действие. ПТГ и 1,25(OH) 2 D (как и цитокины ИЛ-1, ИЛ-6 и ИЛ-11) стимулируют синтез RANKL в остеобластах. ФНО потенцирует стимулирующее действие RANKL на остеокластогенез, а ИФНγ блокирует этот процесс, действуя непосредственно на остеокласты.
Подвижные остеокласты окружают участок поверхности кости плотным кольцом, и прилегающая к кости их мембрана складывается в особую структуру, называемую гофрированной каемкой. Гофрированная каемка является отдельной органеллой, но действует как гигантская лизосома, которая растворяет и разрушает костный матрикс, секретируя кислоту и протеазы (преимущественно катепсин К). Пептиды коллагена, образующиеся в результате резорбции кости, содержат пиридинолиновые структуры, по уровню которых в моче можно судить об интенсивности костной резорбции. Таким образом, резорбция кости зависит от скорости созревания остеокластов и активности их зрелых форм. На зрелых остеокластах имеются рецепторы кальцитонина, но не ПТГ или витамина D.

Обновление кости

Обновление кости - это непрерывный процесс разрушения и образования костной ткани, продолжающийся всю жизнь. В детстве и подростковом возрасте обновление костей протекает с высокой скоростью, но количественно преобладает процесс костеобразования и увеличения костной массы. После того как костная масса достигает максимума, начинают преобладать процессы, определяющие динамику костной массы на протяжении остальной жизни. Обновление происходит на отдельных участках костной поверхности по всему скелету. В норме около 90% поверхности костей находится в покое, будучи покрытой тонким слоем клеток. В ответ на физические или биохимические сигналы клетки-предшественницы костного мозга мигрируют к определенным местам костной поверхности, где сливаются, образуя многоядерные остеокласты, которые «выедают» в кости полость.
Обновление компактного вещества кости начинается изнутри конической полости, продолжающейся в туннель. В этот туннель наползают остеобласты, формирующие цилиндр новой кости и постепенно сужающие туннель, пока не остается узкий гаверсов канал, через который питаются оставшиеся в виде остеоцитов клетки. Кость, образованная в одной конической полости, носит название остеона.
При резорбции губчатого вещества образуется зубчатый участок костной поверхности, называемый гаушиповой лакуной. Через 2-3 месяца фаза резорбции завершается, оставляя после себя полость глубиной около 60 мкм, в основание которой врастают предшественники остеобластов из стромы костного мозга. Эти клетки приобретают фенотип остеобластов, т. е. начинают секретировать такие костные белки, как щелочная фосфатаза, остеопонтин и остеокальцин, и постепенно замещают резорбированную кость новым костным матриксом. Когда новообразованный остеоид достигает толщины примерно в 20 мкм, начинается минерализация. Весь цикл обновления кости в норме продолжается около 6 месяцев.
Этот процесс не нуждается в гормональных влияниях, за тем лишь исключением, что 1,25(OH) 2 D поддерживает всасывание минеральных веществ в кишечнике и тем самым обеспечивает обновляющуюся кость кальцием и фосфором. Например, при гипопаратиреозе с костной тканью не происходит ничего, кроме замедления ее обмена. Однако системные гормоны используют кости как источник минеральных веществ для поддержания постоянства внеклеточного уровня кальция. Одновременно с этим происходит восполнение костной массы. Например, когда ПТГ активирует резорбцию кости (для коррекции гипокальциемии), усиливаются и процессы новообразования костной ткани, направленные на восполнение ее массы. Роль остеобластов в регуляции активности остеокластов изучена довольно подробно, но механизм «привлечения» остеобластов к очагам костной резорбции остается неясным. Одна из возможностей заключается в том, что при резорбции костей из костного матрикса высвобождается ИФР-1, который стимулирует пролиферацию и дифференцировку остеобластов.
Резорбированная кость восполняется не полностью, и по завершении каждого цикла обновления сохраняется некоторый дефицит костной массы. В течение жизни дефицит увеличивается, что определяет хорошо известный феномен возрастного уменьшения костной массы. Этот процесс начинается вскоре после прекращения роста тела. Различные воздействия (нарушения питания, гормоны и лекарственные вещества) влияют на костный обмен общим путем - через изменение скорости обновления костной ткани, но разными механизмами. Изменения гормональной среды (гипертиреоз, гиперпаратиреоз, гипервитаминоз D) обычно увеличивают число очагов обновления. Другие факторы (высокие дозы глюкокортикоидов или этанол) нарушают активность остеобластов. Эстрогены или недостаточность андрогенов увеличивают активность остеокластов. В любое данное время существует транзиторный дефицит костной массы, называемый «пространством обновления», т.е. еще незаполненный участок костной резорбции. В ответ на любой стимул, меняющий исходное количество участков обновления («единиц обновления»), пространство обновления либо увеличивается, либо уменьшается, пока не установится новое равновесие. Это проявляется увеличением или снижением костной массы.