Что такое скелет?

Какие типы скелетов встречаются в животном мире?

Скелет человека - совокупность костей организма, пассивная часть опорно-двигательного аппарата.

Типы скелетов – наружный (хитиновый, кремневый), внутренний, хрящевой, костный.

1. Какие функции выполняет скелет? На какие части он подразделяется?

Функции – опора, передвижение и защитная. Различают скелет головы - череп, скелет туловища, к которому прикрепляются пояса конечностей - плечевой и тазовый, и кости свободных конечностей - рук и ног.

2. Докажите, что в движении участвуют не только мышцы, но и кости.

Кости скелета человека выполняют функции длинных и коротких рычагов, приводимых в движение мышцами. В результате части тела обладают способностью к передвижению.

3. Как классифицируют кости по форме?

Длинные, короткие и плоские кости.

5. За счёт чего кости растут в длину и в ширину?

Надкостница обеспечивает рост кости в толщину и ее срастание при переломе. Около головок длинных костей у детей имеются хрящевые прослойки, где происходит формирование костной ткани. За счет этих участков кость растет в длину. Постепенно костная ткань полностью вытесняет хрящевую, и рост кости заканчивается.

6. Как устроено компактное вещество кости?

Надкостница прилегает к компактному веществу кости. Компактное вещество кости пронизано мельчайшими костными канальцами, по которым проходят сосуды и нервы. Вокруг них располагаются костные клетки, которые выделяют межклеточное вещество, имеющее форму костных пластинок. Костные пластинки в несколько слоев окружают полость канальца, образуя цилиндры, вложенные один в другой. Костные клетки располагаются позади каждого ряда. Они соединены между собой, образуя единую систему.

7. Чем кости ребёнка отличаются от костей.

У детей в костях процент органических веществ больше, поэтому они более гибкие и упругие, менее ломкие, но легче поддаются искривлению. С возрастом кости становятся более хрупкими, так как в них увеличивается процентное содержание минеральных солей.

8. Приведите примеры неподвижных, пол у подвижных и подвижных соединений костей.

Неподвижно соединены кости черепа, кроме нижней челюсти. Полуподвижное соединение осуществляется с помощью хрящей. Так соединены между собой позвонки, а также 10 пар ребер с грудиной. Подвижные соединения костей называют суставами.

9. Как устроен сустав?

Сустав образуют две или несколько костей, соединенных друг с другом прочными тяжами - связками из соединительной ткани. Одна из костей образует суставную головку, другая – суставную впадину. Головка и впадина покрыты гладким суставным хрящом. Это облегчает движение костей. Сустав находится в суставной сумке. Ее стенки выделяют суставную жидкость, уменьшающую трение костей при движении и осуществляющую питание суставного хряща, в котором нет кровеносных капилляров.

Внутри суставной сумки давление меньше, чем в окружающем воздухе. Чему это содействует: улучшению подвижности или повышению прочности сустава? Что произойдет, если герметичность суставной сумки будет нарушена?

10. Для проверки своего предположения проведите следующий контрольный опыт. Возьмите стакан, приложите его ко рту и втяните в себя воздух так, чтобы стакан присосался к лицу. Теперь нажмите на кожу углов рта и впустите атмосферный воздух. Почему присосавшийся стакан отпадает?

Низкое давление внутри суставной сумки препятствует расхождению суставных поверхностей, укрепляя сустав. При повреждении суставной капсулы (сумки) воздух попадает в полость сустава, вследствие чего суставные поверхности немедленно расходятся. Стакан отпадает, так как нарушена герметичность.

Кость как орган входит в систему органов движения и опоры, и при этом отличается абсолютно уникальной формой и строением, довольно характерной архитектоникой нервов и сосудов. Она построена в основном из специальной костной ткани, которая снаружи покрыта надкостницей, а внутри содержит костный мозг.

Основные особенности

Каждая кость как орган имеет определенную величину, форму и расположение в человеческом теле. На все это значительно влияют различные условия, в которых они развиваются, а также всевозможные функциональные нагрузки, испытываемые костями на протяжении жизнедеятельности человеческого организма.

Любой кости свойственно некоторое количество источников кровоснабжения, наличие конкретных мест их расположения, а также довольно характерная архитектоника сосудов. Все эти особенности точно так же распространяются и на нервы, которые иннервируют эту кость.

Строение

Кость как орган включает в себя несколько тканей, которые находятся в определенных соотношениях, но, конечно же, самой важной среди них является костная пластинчатая ткань, строение которой можно рассмотреть на примере диафиза (центрального отдела, тела) трубчатой длинной кости.

Основная часть его располагается между внутренними и наружными окружающими пластинами и представляет собой комплекс вставочных пластинок и остеонов. Последний является структурно-функциональной единицей кости и рассматривается на специализированных гистологических препаратах или шлифах.

Снаружи любая кость окружается несколькими слоями общих или же генеральных пластинок, которые находятся прямо под надкостницей. Через эти слои проходят специализированные прободающие каналы, в которых содержатся одноименные кровеносные сосуды. На границе с костномозговой полостью содержат также дополнительный слой с внутренними окружающими пластинками, пронизанными множеством различных каналов, расширяющихся в ячейки.

Костномозговая полость всецело выстлана так называемым эндостом, представляющим собой чрезвычайно тонкий слой соединительных тканей, в который входят уплощенные остеогенные неактивные клетки.

Остеоны

Остеон представлен концентрически размещенными костными пластинами, которые выглядят как цилиндры разного диаметра, вложенные друг в друга и окружающие гаверсов канал, через который проходят различные нервы и В преимущественном большинстве случаев остеоны размещаются параллельно длиннику кости, при этом многократно между собой аностомозируя.

Общее число остеонов является индивидуальным для каждой конкретной кости. Так, к примеру, как орган включает их в количестве 1,8 на каждый 1 мм², а на долю гаверсова канала в данном случае приходится 0,2-0,3 мм².

Между остеонами находятся промежуточные или вставочные пластинки, идущие во всех направлениях и представляющие собой оставшиеся части старых остеонов, которые уже успели разрушиться. Строение кости как органа предусматривает постоянное протекание процессов разрушения и новообразования остеонов.

Костные пластинки имеют форму цилиндров, и оссеиновые фибриллы прилегают друг к другу в них плотно и параллельно. Между концентрически лежащими пластинками располагаются остеоциты. Отростки костных клеток, постепенно распространяясь по многочисленным канальцам, движутся по направлению к отросткам соседних остеоцитов и участвуют в межклеточные соединениях. Таким образом ими формируется пространственно ориентированная лакунарно-канальцевая система, принимающая непосредственное участие в различных метаболических процессах.

Состав остеона включает в себя более 20 различных концентрических костных пластинок. Человеческие кости пропускают один или два сосуда микроциркуляторного русла через канал остеона, а также различные безмиелиновые нервные волокна и особые лимфатические капилляры, которые сопровождаются прослойками соединительной рыхлой ткани, включающей в себя различные остеогенные элементы, такие как остеобласты, периваскулярные клетки и множество других.

Каналы остеонов имеют достаточно плотную связь между собой, а также с костномозговой полостью и периостом за счет наличия специальных пробождающих каналов, что способствует общему анастомозированию сосудов кости.

Надкостница

Строение кости как органа подразумевает, что она снаружи покрывается специальной надкостницей, которая образуется из соединительной волокнистой ткани и имеет наружный и внутренний слой. Последний включает в себя камбиальные клетки-предшественники.

К основным функциям надкостницы можно отнести участие в регенерации, а также обеспечение защитной и что достигается за счет прохождения здесь различных кровеносных сосудов. Таким образом, кровь и кость взаимодействуют между собой.

В чем заключаются функции надкостницы

Надкостница практически полностью покрывает наружную часть кости, и единственным исключением здесь выступают места, в которых находится суставной хрящ, а также закрепляются связки или сухожилия мышц. При этом стоит отметить, что с помощью надкостницы кровь и кость ограничиваются от окружающих тканей.

Сама по себе она представляет чрезвычайно тонкую, но в то же время прочную пленку, которая состоит из предельно плотной соединительной ткани, в которой расположены лимфатические и кровеносные сосуды и нервы. Стоит отметить, что последние проникают в вещество кости именно из надкостницы. Вне зависимости от того, рассматривается носовая кость или какая-то другая, надкостница имеет достаточно большое влияние на процессы развития ее в толщину и питания.

Внутренний остеогенный слой данного покрытия представляет собой основное место, в котором образуется костная ткань, а сама по себе она богато иннервирована, что сказывается на ее высокой чувствительности. Если кость лишается надкостницы, в конечном итоге она перестает быть жизнеспособной и полностью омертвевает. При проведении каких-либо оперативных вмешательств на костях, например при переломах, надкостница должна сохраняться в обязательном порядке, чтобы обеспечивать их нормальный дальнейший рост и здоровое состояние.

Другие особенности конструкции

Практически любые кости (за исключением преимущественного большинства черепных, куда входит и носовая кость) имеют суставные поверхности, которыми обеспечивается их сочленение с другими. У таких поверхностей вместо надкостницы есть специализированный суставной хрящ, который по своему строению является фиброзным или гиалиновым.

Внутри преимущественного большинства костей располагается костный мозг, который размещен между пластинами губчатого вещества или находится непосредственно в костномозговой полости, причем он может быть желтым или красным.

У новорожденных, а также у плодов в костях присутствует исключительно красный костный мозг, который является кроветворным и представляет собой однородную массу, насыщенную форменными элементами крови, сосудами, а также особой Красный костный мозг включает в себя большое количество остеоцитов, костных клеток. Объем красного костного мозаг составляет примерно 1500 см³.

У взрослого человека, у которого уже произошел рост костей, красный костный мозг постепенно заменяется желтым, представленным в основном особыми жировыми клетками, при этом сразу стоит отметить тот факт, что заменяется исключительно тот костный мозг, который располагается в костномозговой полости.

Остеология

Тем, что представляет собой скелет человека, как осуществляется срастание костей, и протекают любые другие процессы, связанные с ними, занимается остеология. Точное число описываемых органов у человека не может быть точно определено, потому что оно изменяется в процессе старения. Мало кто осознает, что от детства до пожилого возраста у людей постоянно происходят повреждения костей, отмирания тканей и еще множество других процессов. В общем, на протяжении всей жизни может развиться более 800 различных костных элементов, 270 из которых - еще во внутриутробном периоде.

При этом стоит отметить, что преимущественное большинство из них срастается между собой, пока человек находится в детском и юношеском возрасте. У взрослого человека скелет содержит всего 206 костей, причем помимо постоянных в зрелом возрасте могут появляться также непостоянные кости, возникновение которых обуславливается различными индивидуальными особенностями и функциями организма.

Скелет

Кости конечностей и других частей тела вместе с их соединениями формируют скелет человека, который представляет собой комплекс плотных анатомических образований, которые в жизнедеятельности организма берут на себя в основном исключительно механические функции. При этом современной наукой выделяется твердый скелет, представляющийся костями, и мягкий, который включает в себя всевозможные связки, мембраны и специальные хрящевые соединения.

Отдельные кости и суставы, а также скелет человека в целом, могут в организме выполнять самые разные функции. Так, кости нижних конечностей и туловища в основном служат в качестве опоры мягких тканей, в то время как большинство костей являются рычагами, так как к ним прикрепляются мышцы, обеспечивающие локомоторную функцию. Обе приведенные функции позволяют справедливо называть скелет полностью пассивным элементом опорно-двигательного аппарата человека.

Скелет человека представляет собой антигравитационную конструкцию, противодействующую силе земного притяжения. Пребывая под ее воздействием, тело человека должно прижиматься к земле, но за счет функций, которые несут в себе отдельные клетки кости и скелет в целом, изменения формы тела не происходит.

Функции костей

Кости черепа, таза и туловища обеспечивают защитную функцию от различных повреждений жизненно важных органов, нервных стволов или же крупных сосудов:

• череп представляет собой полноценное вместилище для органов равновесия, зрения, слуха и головного мозга;
• позвоночный канал включает в себя спинной мозг;
• грудная клетка обеспечивает защиту легких, сердца, а также крупных нервных стволов и сосудов;
• тазовыми костями предохраняются от повреждений мочевой пузырь, прямая кишка, а также различные внутренние половые органы.

Преимущественное большинство костей внутри себя содержит красный костный мозг, представляющий собой особые органы кроветворения и иммунной системы человеческого организма. При этом стоит отметить, что кости обеспечивают защиту его от повреждений, а также создают благоприятные условия для созревания различных форменных элементов крови и его трофики.

Помимо всего прочего, отдельное внимание стоит уделить тому, что кости принимают непосредственное участие в минеральном обмене, так как в них депонируется множество химических элементов, среди которых особое место занимают соли кальция и фосфора. Таким образом, если в организм вводится радиоактивный кальций, уже примерно через 24 часа более 50% от данного вещества будет накоплено в костях.

Развитие

Формирование кости осуществляется за счет остеобластов, причем различается несколько видов окостенений:

• Эндесмальное. Осуществляется непосредственно в соединительной первичных костей. Из различных точек окостенения на эмбрион соединительных тканей процедура окостенения начинает распространяться лучеобразно по всем сторонам. Поверхностные слои соединительной ткани при этом остаются в форме надкостницы, от которой кость начинает расти в толщину.
• Перихондральное. Возникает на наружной поверхности хрящевых зачатков при непосредственном участии надхрящницы. Благодаря деятельности остеобластов, располагающихся под надхрящницей, постепенно откладывается костная ткань, замещающая собой хрящевую и образующая предельно компактное костное вещество.
• Периостальное. Происходит за счет надкостницы, в которую трансформируется надхрящница. Предыдущий и этот виды остеогенезов идут друг за другом.
• Эндохондральное. Осуществляется внутри хрящевых зачатков при непосредственном участии надхрящницы, обеспечивающей подачу внутрь хрящей отростков, содержащих в себе специальные сосуды. Данная костеобразовательная ткань постепенно разрушает изветшалый хрящ и формирует точку окостенения прямо в центре хрящевой костной модели. При дальнейшем распространении эндохондрального окостенения от центра к периферии осуществляется формирование губчатого костного вещества.

Как оно происходит?

У каждого человека окостенение функционально обуславливается и начинается с самых нагруженных центральных участков кости. Приблизительно на втором месяце жизни в утробе начинают появляться первичные точки, из которых осуществляется развитие диафизов, метафизов и тел трубчатых костей. В дальнейшем они окостеневают путем эндохондрального и перихондрального остеогенеза, а прямо перед рождением или же в первые несколько лет после рождения начинают появляться вторичные точки, из которых осуществляется развитие эпифизов.

У детей, а также людей в юношеском и взрослом возрасте могут появляться добавочные островки окостенения, откуда начинается развитие апофизов. Различные кости и отдельные их части, состоящие из специального губчатого вещества, с течением времени окостеневают эндохондрально, в то время как те элементы, которые включают в свой состав губчатые и компактные вещества, окостеневают пери- и эндохондрально. Окостенение каждой отдельной кости полностью отражает ее функционально обусловленные процессы филогенеза.

Рост

На протяжении роста осуществляется перестраивание и небольшое смещение кости. Начинают образовываться новые остеоны, а параллельно этому осуществляется также резорбация, представляющая собой рассасывание всех старых остеонов, что производится за счет остеокластов. За счет их активной работы практически полностью вся эндохондральная кость диафиза в итоге рассасывается, а вместо этого образуется полноценная костномозговая полость. Также стоит отметить, что рассасываются и слои перихондральной кости, а вместо пропадающей костной ткани откладываются дополнительные слои со стороны надкостницы. В результатет кость начинает расти в толщину.

Рост костей в длину обеспечивается за счет специальной прослойки между метафизом и эпифизом, сохраняющейся на протяжении юношеского и детского возраста.

Костная ткань, как и другие виды соединительной ткани, развивается из мезенхимы, состоит из клеток и межклеточного вещества, выполняет функцию опоры, защиты и активно участвует в обмене веществ организма. Кости скелета, черепа, грудной клетки, позвоночников обеспечивают механическую защиту органов цен тральной нервной системы и грудной полости. В губчатом веществе костей скелета локализован красный костный мозг, здесь осу ществляются процессы кроветворения и дифференцировки клеток иммунной защиты организма. Кость депонирует соли кальция, фосфора и др. В совокупности минеральные вещества составляют 65 - 70% сухой массы ткани, преимущественно в виде его фосфорных и углекислых соединений (солей). Кость активно участвует в обмене веществ организма, что определяет ее способность закономерно перестраиваться, отвечая на изменяющиеся условия его жизнедеятельности, динамику обмена веществ в связи с возрастом, диетой, активностью функции желез внутренней секреции и др.

Клетки костной ткани. Костная ткань содержит четыре раз личных вида клеток: остеогенные клетки, остеобласты, остеоциты и остеокласты.

Остеогенные клетки - клетки ранней стадии специ фической дифференцировки мезенхимы в процессе остеогенеза. Они сохраняют потенцию к митотическому делению Характеризу ются овальным, бедным хроматином ядром. Их цитоплазма слабо окрашивается основными или кислыми красителями. Локализуют ся эти клетки на поверхности костной ткани: в надкостнице, эндо-осте, в гаверсовых каналах и других зонах формирования костной ткани. Остеогенные клетки размножаются и, дифференцируясь, пополняют запас остео бластов, обеспечивающих рост и перестройку костно го скелета.

Остеобласты — клетки, продуцирующие органические элементы межклеточного вещества костной ткани: коллаген, гликозамингликаны, белки и др. Это крупные клетки кубической или призматической формы, расположенные по поверхности формирующихся костных балок. Их тонкие отростки анастомозируют друг с другом. Ядра остеобластов округлые с крупным ядрышком, расположены эксцентрично. Цитоплазма содержит хорошо разви тую зернистую эндоплазматическую сеть и свободные рибосомы, что определяет ее базофилию. Комплекс Голь джи рассредоточен в цитоплазме клеток между ядром и развиваю щейся костью. Многочисленные митохондрии овальной формы. Для цитоплазмы остеобластов специфична положительная реак ция на активность щелочной фосфатазы.

Остеоциты - клетки костной ткани - лежат в особых полостях межклеточного вещества - лакунах, соединенных между собой многочисленными костными канальцами. Остео циты имеют соответствующую лакуне форму уплощенного овала (22 - 55 мкм длины и 6 - 15 мкм ширины). Их многочисленные-тонкие отростки, распространяясь по костным канальцам, анастомозируют с отростками соседних клеток. Система лакун и костных канальцев содержит тканевую жидкость и обеспечивает уро-

— вень обмена веществ, неосбходимый для жизнедеятельности кост ных клеток Морфологическая организация цито плазмы остеоцитов соответствует степени их дифференцировки.. Молодые формирующиеся клетки по составу органелл и степени их развития близки к остеобластам. В более зрелой кости цитоплазма клеток беднее органеллами, что свидетельствует о снижении уровня обмена веществ, в частности синтеза белков.

Остеокласты - крупные, многоядерные клетки, от 20 до» 100 мкм в диаметре. Остеокласты находятся на поверхности кост ной ткани в местах ее резорбции. Клетки поляризованные. Поверх ность их, обращенная к резорбируемой кости, имеет большее количество тонких, плотно расположенных, ветвящихся отрост ков, образующих в совокупности гофрированную каемку. Здесь секретируются и сосредоточиваются гидролити ческие ферменты, участвующие в процессах разрушения кости. Область гофрированной каемки граничит с окружающей ее зоной поверхности клетки, плотно прилегающей к резорбцируемой кости светлой зоной, почти не содержащей органелл. Цитоплазма центральной части клетки и ее противоположного полюса содержит многочисленные ядра (до 100 ядер), несколько групп струк тур комплекса Гольджи, митохондрии, лизосомы. Ферменты лизо сом, поступающие в зону гофрированной каемки, активно участвуют в резорбции кости. Гормоны паращитовидной железы (ПТГ), усиливая процессы секреции ферментов лизосом, стиму лируют резорбцию кости. Кальцитонин щитовидной железы сни жает активность остеокластов. Отростки гофрированной каемки в. этих условиях сглаживаются, и клетка отделяется от поверхности кости. Резорбция кости замедляется.

Межклеточное вещество костной ткани состоит из.коллагено вых волокон и аморфного вещества: гликопротеидов, сульфатированных гликозамингликанов, белков и неорганических соедине ний - фосфата кальция, гидроапатита и различных микроэлементов (медь, цинк, барий, магний и др.). 97% всего кальция организма сосредоточено в костной ткани. В соответствии со структурной организацией межклеточного вещества различают грубо- волокнистую кость и пластинчатую.

Грубоволокнистая кость характеризуется значительным диа метром пучков коллагеновых фибрилл и разнообразием их ориентации. Она типична для костей ранней стадии онтогенеза животных и некоторых участков скелета взрослых: зубных альвеол, костей черепа вблизи костных швов, костного лабиринта внутреннего уха, области прикрепления сухожилий и связок. В пластин чатой кости коллагеновые фибриллы межклеточного вещества не образуют пучков. Располагаясь параллельно, они формируют слои - костные пластинки толщиной 3-7 мкм. Смежные пластинки всегда имеют различную ориентацию фибрилл. В пластинках, закономерно расположены клеточные полости - лакуны и со единяющие их костные канальца, в которых лежат костные-клетки - остеоциты и их отростки (рис. 126). По системе лакун и костных канальцев циркулирует тканевая жидкость, обеспечи вающая обмен веществ в ткани.

В зависимости от положения костных пластинок различают- губчатую и компактную костную ткань. В губчатом вещест ве, в частности в эпифизах трубчатых костей, группы костных пластинок располагаются под разными углами друг к другу в со ответствии с направлением основных механических нагрузок данного участка скелета. Ячеи губчатого вещества кости содержат красный костный мозг. Оно обильно снабжается кровью и актив но участвует в минеральном обмене организма.

В компактном веществе группы костных пластинок; 4-15 мкм толщиной плотно прилежат друг к другу. В соответствии с особенностями васкуляризации и локализации камбиаль ных клеток кости - остеобластов в компактном веществе диафизов трубчатых костей формируется три слоя: наружная общая систе ма пластинок, остеонный слой, содержащий остеоны и вставоч ные системы костных пластинок, и внутренняя общая (окружаю щая) система. Пластинки наружной общей системы формируются остеобластами надкостницы, при этом часть остеобластов превра щается в остеоциты и включается во вновь образованную костную ткань. Костные пластинки наружной общей системы следуют параллельно поверхности кости. Через этот слой кости из надкост ницы проходят прободающие канальца, несущие в кость кровеносные сосуды и грубые пучки коллагеновых волокон, замурованные в нее при формировании наружных общих пластинок.

В остеонном слое трубчатой кости каналы остеона, содержащие кровеносные сосуды, нервы и сопровождающие их соединительнотканные элементы, анастомозируя друг с другом, в основном ориентированы продольно. Системы трубкообразных костных пластинок, окружающие эти каналы, - остеоны содержат от 4 до 20 пластинок. На поперечных срезах компактного вещества труб чатых костей они определяются как чередующиеся более светлые волокнистые (с циркулярным положением волокон) и более темные зернистые слои в соответствии с ориентацией коллагеновых фибрилл межклеточного вещества. Остеоны отграничены друг от друга цементной линией основного вещества. Между остеонами включены вставочные, или промежуточные, системы кост ных пластинок, представляющих собой части ранее сформированных остеонов, сохранившихся в процессе перестройки кости. Последние очень разнообразны по размерам, форме и ориентации.

Внутренняя общая (окружающая) система костных пластинок граничит с эндоостом костной полости и и представлена пластинками, ориентированными параллельно поверхности костно-мозгового канала.

Гистогенез: Кость, как и другие виды соедииительной ткани, развивается из мезен химы. Различают два вида остеогенеза: непосредственно из мезенхимы и путем замещения костью эмбрионального хряща.

Развитие кости из мезенхимы - интермембрашкшоо окостене ние. Этот вид остеогонена характерен для развития груГнжолокпи- стой кости черепа и нижней челюсти. Процесс начинается с интенсивного ра:шития соединительной ткани и кровеносных сосу дов.

Мезенхимные клетки, анастомозируя между собой отростками, в совокупности образуют сеть, погруженную в аморфное межклеточное вещество, содержащее отдельные пучки коллагеновых волокон. Клетки, оттесненные межклеточным веществом на поверхность такого остеогенпого островка, становятся базофильными и дифференцируются в остеобласты, активно участвующие в остеогенезе.

Отдельные клетки, утрачивая способность синтеза межклеточного вещества, при активности смежных остеобластов замуровываются в него и дифференцируются в остеоциты. Межклеточное вещество молодой кости импрегнируется фосфатом кальция, который накапливается в кости вследствие распада глицерофосфата крови под действием выделяемой фибробластами щелочной фосфа-тазы. Освобождающийся остаток фосфорной кислоты реагирует с хлоридом кальция. Образующиеся при этом фосфат кальция и углекислый кальций импрегнируют основное вещество кости. Окружая формирующуюся кость, эмбриональная соединительная ткань образует периост.

В последующем первичная грубоволокнистая костная ткань замещается пластинчатой костью. Костные пластинки при этом образуются вокруг кровеносных сосудов, формируя первичные остеоны. Со стороны надкостницы развиваются наружные общие системы костных пластинок, ориентированные параллельно по верхности кости.

Энхондральное окостенение. Кости туловища, конечностей, ос нования черепа формируются на месте хрящевой ткани. Начало’ процесса характеризуется перихондральным окостенением, начинающимся усиленной васкуляризацией надхрящницы, пролиферацией и дифференциацией ее клеток и межклеточного вещества, в том числе остеобластов.

В трубчатых костях этот процесс начинается в области диафиза формированием под надхрящницей сети перекладин грубово-локнистой кости - костной манжетки. По мере развития периостальной кости в середине ее хрящевой модели в цен тре окостенения хрящевая ткань закономерно изменяется. Клетки хряща прогрессивно увеличиваются в размерах, обогащаются гликогеном и васкуляризуются. Их ядра сморщиваются. Клеточные полости увеличиваются. В области диафиза формируется зона пузырчатого хряща. Соединительная ткань надкостницы, проникая между перекладинами костной манжетки, вносит в зону дегенерирующего хряща различно дифференцированные мезенхимные клетки как гемопоэтического ряда, так и дифференцирующиеся клетки костной ткани: остеокласты и остео бласты. В смежных зонах хрящевого зачатка кости клетки, размно жаясь, образуют расположенные параллельными рядами, продоль но ориентированные клеточные колонки. Клетки к колонке раз граничены тонкими перегородками основного вещества. Межкле точное вещество между коликами клеток, уплотняясь и кальцефицируясь, формирует «хрящевые балки». Эпдохондральное окостенение распространяется от диафиза хрящевой закладки к его эпифизам, соответственно в составе клеточных колонок можно выделить наиболее удаленную от диафиза зону пролиферация- клеток (за которой ближе к диафиму следуют зоны созревания их), гипертрофии, дистрофии и распада. В образующиеся при этом1. лакуны врастают кровеносные сосуды с остеогенными клетками. Но мере дифференцировки остеобластов они локализуются на стенках лакун и, продуцируя межклеточное вещество кости, формируют на поверхно сти сохранившихся хрящевых пластинок костную ткань. Процесс замещения хряща костной тканью называется эыхондральным окостенением

Одновременно с развитием энхондральной кости со стороны надкостницы идет активный процесс перихордального остеогенеза, формирующий плотный слой периостальной кости, распространяющейся по всей ее длине до эпифизарной пластинки роста. Перио-стальная кость представляет компактное вещество кости скелета. В отличие от грубоволокнистой кости манжетки у нее строение типичной пластинчатой кости с характерными системами костных пластинок, выраженными в разной степени в зависимости от пида животного и специфичности отдельных костей скелета.

Позднее центры окостенения появляются в эпифизах кости. Развивающаяся здесь костная ткань замещает хрящевую ткань всего эпифиза. Последняя сохраняется лишь на суставной поверх ности ив эпифизарной пластинке роста, отграничивающей эпифиз от диафиза (рис. 133) в течение всего периода роста организма до половой зрелости животного.

Надкостница (периост) состоит из двух слоев. Ее внутренний слой содержит коллагеновые и эластические волокна, остеобласты, остеокласты и кровеносные сосуды. Последние проникают через питательные отверстия кости в костную ткань и в костный мозг. Наружный слой надкостницы образован плотной соединительной тканью. Она непосредственно связана с сухожилиями мышц и коллагеновыми волокнами связок. Отдельные пучки кол- лагеновых волокон надкостницы непосредственно включены в костную ткань в виде «прободающих» волокон, обеспечивающих механическую прочность связи надкостницы с костью.

Эндоост - слой соединительной ткани, выстилающий костномозговой канал. Он содержит остеобласты и тонкие пучки коллагеновых волокон, переходящих в ткань костного мозга.

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.

Грубоволокнистая (ретикулофиброзная) костная ткань

Характеризуется тем, что толстые коллагеновые волокна в межклеточном веществе идут в разных направлениях. Лакуны с телами остеоцитов локализованы неупорядочено. Остеоциты связаны посредством своих ветвящихся отростков, которые проходят в костных канальцах. Грубоволокнистая костная тканьпостепенно замещается пластинчатой. У взрослых грубоволокнистаякостная тканьсохраняется в заросших швах черепа и участках прикрепления сухожилий к кости. Может образовываться при заживлении переломов и в патологических условиях.

Пластинчатая костная ткань .

Её минерализованное межклеточное вещество состоит из особых костных пластинок (3-10 мкм толщиной) . В каждой пластинке коллагеновые волокна идут параллельно друг другу. В соседних пластинках направление коллагеновых волокон меняется на противоположное, то есть волокна идут под углом друг к другу. Между пластинками упорядоченно располагаются лакуны, содержащие тела остеоцитов; костные канальцы пронизывают пластинки под прямыми углами.

Пластинки образуют системы. В компактном веществе кости есть три типа пластинок :

пластинки остеонов (гаверсовы системы);

вставочные (интерстициальные);

наружные и внутренние общие (генеральные) пластинки.

Остеон – морфофункциональная единица пластинчатой костной ткани. Остеоны имеют вид цилиндров, которые располагаются вдоль длинной оси кости. Каждый остеон состоит из 3-25 костных пластинок, расположенных концентрически вокруг канала остеона. Наружная граница – спайная линия, почти не содержит волокон. В канале остеона проходят 1-2 мелких кровеносных сосудов, окруженных рыхлой соединительной тканью (здесь локализуются камбиальные элементы, макрофаги, остеокласты). Отростки ближних к каналу остеоцитов проникают в периваскулярное пространство, таким образом, через систему канальцев остеоциты получают питание и кислород.

Каналы остеонов сообщаются друг с другом, с надкостницей и костномозговой полостью за счет прободающих (Фолькмановых) каналов, содержащих питающие сосуды. Прободающие каналы проходят через костный матрикс поперечно или косо и не окружены концентрическими пластинами.

Вставочные пластинки – заполняют пространства между остеонами; они являются остатками ранее существовавших остеонов (предыдущих генераций), разрушенных в процессе перестройки кости.

Общи е (генеральные ) пластинки образуют самый наружный и самый внутренний слои, идут параллельно поверхности компактной кости и окружают диафиз кости по окружности.

Компактное вещество имеет высокую прочность, более низкий уровень метаболизма, в связи с чем, оно обновляется медленнее и меньше подвержено возрастным изменениям.

Губчатое вещество формирует трёхмерную сеть трабекул, в состав которых входят костные пластинки, в отличие от компактной кости остеоны и кровеносные сосуды в губчатой кости отсутствуют.

Надкостница (периост ) покрывает кость снаружи и прочно прикреплена к компактной кости при помощи толстых пучков прободающих (шарпеевских) волокон, входящих из слоя наружных генеральных пластинок. Наружный слой надкостницы образован плотной волокнистой соединительной тканью. Внутренний слой надкостницы состоит из рыхлой волокнистой соединительной ткани и содержит покоящиеся остеобласты. Благодаря надкостнице осуществляется аппозиционный рост кости.

Эндост – тонкая выстилка со стороны костного мозга, аналогичная надкостнице. Содержит остеогенные клетки и остеокласты.