Классификация костей.
Каждая кость является отдельным органом. Кость (лат. ossa) - разновидность соединительной ткани.
Основная ткань в составе кости – костная (развивается из мезенхимы – производное мезодермы).
Строение костной ткани.
Межклеточное вещество костной ткани:
· волокна коллагена (оссеин) – 30% (придает костям упругость)
· минеральные соединения (в основном фосфат кальция) - 70% (придает костям твердость).
Клетки костной ткани:
· остеоциты
· остеобласты
· остеокласты;
Строение кости обеспечивает ее максимальную прочность. Так, бедренная кость взрослого человека выдерживает до 4 тонн. В зависимости от внутреннего строения, костное вещество может быть компактным или губчатым.
Классификация костей.
I группа. Трубчатая кость. Ее тело – это длинная трубка, стенки ее состоят из компактного костного вещества, в центре ее полость с желтым костным мозгом (жировая ткань). Концы кости – эпифизы из губчатого вещества. Ячейки заполнены красным костным мозгом, отвечающим за кроветворение.
Пример: плечевая кость, кости предплечья, бедренная кость.
Имеет тело – диафиз, концы – эпифизы. На эпифизе имеется суставная поверхность, покрытая суставным хрящом (гиалиновым).
Часть кости между эпифизом и диафизом называется метафиз.
Это - место роста кости в длину (плечевая, бедренная, кости предплечья и голени, пястные, плюсневые, фаланги пальцев).
II группа. Короткая кость (губчатая); форма неправильного многогранника; (кости запястья и предплюсны).
III группа. Плоские кости (широкие); участвуют в образовании полостей (кости крыши черепа, тазовые кости, грудина и ребра). Эти кости состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного. Губчатое вещество кости отличается пористой структурой, располагается над компактным веществом и образовано костными перекладинами (трабекулами). Губчатое костное вещество содержит красный костный мозг (кроветворный орган).
IV группа.
Комбинированные кости состоят из частей с разным строением.
Пример: позвонки, кости черепа.
V группа. Воздухоносные кости черепа; в теле кости имеется полость, покрытая слизистой оболочкой, заполненная воздухом (некоторые кости черепа - лобная, клиновидная, решетчатая и верхняя челюсть).
Сводная таблица костей разных форм и функций.
Структурно-функциональный элемент кости - остеон. Костные пластинки расположены в нем концентрическими кругами. Сосуды и нервы проходят в толще костной ткани по специальным каналам (Гаверсовы каналы).
Снаружи каждая кость покрыта надкостницей – тонкой соединительнотканной пленкой – надкостницей (periosteum), выполняющей функцию костеобразования (рост кости в ширину).
РАЗВИТИЕ СКЕЛЕТА
Большая часть костей человека проходит в процессе эмбриогенеза последовательные стадии развития: перепончатую, хрящевую и костную.
На ранних стадиях скелет зародыша представлен спинной струной, или хордой, которая возникает из клеток мезодермы и располагается под нервной трубкой. Хорда существует в течение первых 2 мес внутриутробного развития и служит основой для образования позвоночника.
С середины 1-го месяца внутриутробной жизни в мезенхиме появляются скопления клеток вокруг хорды и нервной трубки, которые позже превращаются в позвоночный столб, замещающий хорду. Подобные скопления мезенхимы образуются и в других местах, формируя первичный скелет зародыша - перепончатую модель будущих костей. Это перепончатая (соединительнотканная) стадия развития скелета.
Большинство костей, за исключением костей свода черепа, лица и средней части ключицы, проходят еще одну - хрящевую стадию. При этом перепончатый скелет замещается хрящевой тканью, которая развивается из мезенхимы на 2-м месяце внутриутробного развития. Клетки приобретают способность выделять промежуточное плотное вещество - хондрин.
На 6-7-й неделе начинают появляться кости - костная стадия развития скелета.
Развитие кости из соединительной ткани называется прямым окостенением, а такие кости - первичными костями. Образование кости на месте хряща носит название непрямого окостенения, а сами кости называются вторичными. У эмбриона и плода происходит интенсивное окостенение, и большая часть скелета новорожденного состоит из костной ткани. В постнатальном периоде процесс окостенения замедляется и заканчивается к 25-26 годам.
Развитие костной ткани. Сущность как прямого, так и непрямого окостенения сводится к образованию костной ткани из особых клеток - остеобластов, производных мезенхимы. Остеобласты вырабатывают межклеточное основное вещество костей, в котором откладываются соли кальция в виде кристаллов гидроксиапатита. На ранних стадиях развития костная ткань имеет грубоволокнистое строение, на более поздних стадиях - пластинчатое. Это происходит в результате отложения органического или неорганического вещества в виде пластинок, расположенных концентрически вокруг врастающих сосудов и формирующих первичные остеоны. По мере окостенения формируются костные перекладины - трабекулы, ограничивающие ячейки и способствующие образованию губчатого вещества костей. Остеобласты превращаются в костные клетки - остеоциты, окруженные костным веществом. Вокруг остеоцитов в процессе обызвествления остаются щели - канальцы и полости, через которые проходят сосуды, играющие важную роль в питании костей. Поверхностные слои соединительнотканной модели будущей кости превращаются в надкостницу, которая служит источником роста кости в толщину (рис. 12-14).
Рис. 12. Череп человека на 3-м месяце развития:
1 - лобная кость; 2 - носовая кость; 3 - слезная кость; 4 - клиновидная кость; 5 - верхняя челюсть; 6 - скуловая кость; 7 - вентральный хрящ (из хрящевого зачатка первой жаберной дуги); 8 - нижняя челюсть; 9 - шиловидный отросток; 10 - барабанная часть височной кости; 11 - чешуя височной кости; 12, 16 - теменная кость; 13 - большое крыло клиновидной кости; 14 - зрительный канал; 15 - малое крыло клиновидной кости
Рис. 13. Развитие кости: а - хрящевая стадия;
б - начало окостенения: 1 - точка окостенения в эпифизе кости; 2 - костная ткань в диафизе; 3 - врастание в кость кровеносных сосудов; 4 - формирующиеся полость с костным мозгом; 5- надкостница
Рис. Скелет новорожденного:
Наряду с образованием костной ткани идут противоположные процессы - разрушение и рассасывание участков кости с последующим отложением новой костной ткани. Разрушение костной ткани осуществляют особые клетки - костеразрушители - остеокласты. Процессы разрушения костной ткани и замены ее новой происходят в течение всего периода развития и обеспечивают рост и внутреннюю перестройку кости, а также изменение ее внешней формы в связи с меняющимися механическими воздействиями на кость.
ОБЩАЯ ОСТЕОЛОГИЯ
Скелет человека состоит из более чем 200 костей, из которых около 40 непарные, а остальные парные. Кости составляют 1/5-1/7 массы тела и подразделяются на кости головы - череп, кости туловища и кости верхней и нижней конечностей.
Кость - орган, состоящий из нескольких тканей (костной, хрящевой и соединительной) и имеющий собственные сосуды и нервы. Каждая кость имеет определенные, присущие только ей строение, форму, положение.
Классификация костей
По форме, функции, строению и развитию кости делятся на группы:
1. Длинные (трубчатые) кости — это кости скелета свободного отдела конечностей. Они построены из компактного вещества, расположенного по периферии, и внутреннего губчатого вещества. В трубчатых костях различают диафиз - среднюю часть, содержащую костномозговую полость, эпифизы - концы и метафиз - участок между эпифизом и диафизом.
2. Короткие (губчатые) кости: кости запястья, предплюсны. Эти кости построены из губчатого вещества, окруженного тонкой пластинкой компактного вещества.
3. Плоские кости - кости свода черепа, лопатка, тазовая кость. В них прослойка губчатого вещества менее развита, чем в губчатых костях.
4. Неправильные (смешанные) кости построены более сложно и сочетают в себе черты строения предыдущих групп. К ним относятся
Рис. Виды костей человека:
1 - длинная (трубчатая) кость - плечевая кость; 2 - плоская кость - лопатка; 3 - неправильная (смешанная) кость - позвонок; 4 - более короткая, чем первая трубчатая кость - фаланга пальцев кисти
позвонки, кости основания черепа. Они образуются из нескольких частей, имеющих разные развитие и строение. Кроме указанных групп костей, выделяют
5. Воздухоносные кости, которые содержат полости, заполненные воздухом и выстланные слизистой оболочкой. Это кости черепа: верхняя челюсть, лобная, клиновидная и решетчатая кости.
Также к системе скелета относятся особые
6. Сесамовидные кости (надколенник, гороховидная кость), расположенные в толще сухожилий и помогающие работе мышц.
Рельеф костей определяется шероховатостями, бороздами, отверстиями, каналами, бугорками, отростками, ямочками. Шероховатости
и отростки являются местами прикрепления к костям мышц и связок. В каналах и бороздах расположены сухожилия, сосуды и нервы. Точечные отверстия на поверхности кости - места прохождения сосудов, питающих кость.
Химический состав костей
В состав живой кости взрослого человека входят вода (50%), органические вещества (28,15%) и неорганические компоненты (21,85%). Обезжиренные и высушенные кости содержат приблизительно 2/3 неорганических веществ, представленных главным образом солями кальция, фосфора и магния. Эти соли образуют в костях сложные соединения, состоящие из субмикроскопических кристаллов гидроксиапатита. Органические вещества кости — это коллагеновые волокна, белки (95%), жиры и углеводы (5%). Эти вещества придают костям упругость и эластичность. В составе костей более 30 остеотропных микроэлементов, органические кислоты, ферменты и витамины. Особенности химического состава кости, правильность ориентации коллагеновых волокон вдоль длинной оси кости и своеобразное расположение кристаллов гидроксиапатита обеспечивают костной ткани механическую прочность, легкость и физиологическую активность. Химический состав костей зависит от возраста (у детей преобладают органические вещества, у стариков - неорганические), общего состояния организма, функциональных нагрузок и пр. При ряде заболеваний химический состав костей изменяется.
Строение костей
Макроскопически кость состоит из расположенного по периферии компактного вещества (substantia compacta) и губчатого вещества (substantia spongiosa) - массы костных перекладин в середине кости. Эти перекладины расположены не беспорядочно, а соответственно линиям сжатия и растяжения, которые действуют на определенные участки кости. Каждая кость имеет строение, наиболее соответствующее тем условиям, в которых она находится (рис. 16).
Из губчатого вещества в основном построены губчатые кости и эпифизы трубчатых костей, из компактного - диафизы трубчатых костей. Костномозговая полость, находящаяся в толще трубчатой кости, выстлана соединительнотканной оболочкой - эндостомом (endosteum).
Рис. Строение кости:
1 - метафиз; 2 - суставной хрящ; 3 - губчатое вещество эпифиза;
4 - компактное вещество диафиза;
5 - костномозговая полость в диафизе, заполненная желтым костным мозгом (6); 7 - надкостница
Ячейки губчатого вещества и костномозговая полость (в трубчатых костях) заполнены костным мозгом. Различают красный и желтый костный мозг (medulla ossium rubra et flava). С 12-18-летнего возраста красный костный мозг в диафизах замещается желтым.
Снаружи кость покрыта надкостницей, а в местах соединения с костями - суставным хрящом.
Надкостница (periosteum) - соединительнотканное образование, состоящее у взрослых из двух слоев: внутреннего остеогенного, содержащего остеобласты, и наружного волокнистого. Надкостница богата кровеносными сосудами и нервами, которые продолжаются в толщу кости. С костью надкостница связана коллагеновыми волокнами, проникающими в кость, а также сосудами и нервами, проходящими из надкостницы в кость по питательным каналам. Надкостница является источником роста кости в толщину и участвует в кровоснабжении кости. За счет надкостницы кость восстанавливается после перелома. С возрастом структура надкостницы меняется и ее костеобразовательные способности ослабевают, поэтому переломы костей в старческом возрасте заживают долго.
Микроскопически кость состоит из расположенных в определенном порядке костных пластинок. Эти пластинки образованы коллагеновыми волокнами, пропитанными основным веществом, и костными клетками: остеобластами, остеокластами и остеоцитами. В пластинках имеются тонкие канальцы, в которых проходят артерии, вены и нервы.
Костные пластинки делятся на общие, охватывающие кость с наружной поверхности (наружные пластинки) и со стороны костномозговой полости (внутренние пластинки), на пластинки остеона, концентрически расположенные вокруг кровеносных сосудов, и интерстициальные, расположенные между остеонами. Остеон - структурная единица костной ткани. Он представлен 5-20 костными цилиндрами, вставленными один в другой и ограничивающими центральный канал остеона. Помимо каналов остеонов, в кости выделяют прободающие питательные каналы, которые связывают каналы остеонов.
Кость представляет собой орган, внешнее и внутреннее строение которого подвергается изменению и обновлению на протяжении всей жизни человека соответственно изменяющимся условиям жизни. Перестройка костной ткани происходит в результате взаимосвязанных процессов разрушения и созидания, обеспечивающих высокую пластичность и реактивность скелета. Процессы образования и разрушения костного вещества регулируются нервной и эндокринной системами.
Условия жизни ребенка, перенесенные заболевания, конституциональные особенности его организма влияют на развитие скелета. Занятия спортом, физический труд стимулируют перестройку кости. Кости, испытывающие большую нагрузку, претерпевают перестройку, ведущую к утолщению компактного слоя.
Кровоснабжение и иннервация костей. Кровоснабжение костей осуществляется от артерий и ветвей артерий надкостницы. Артериальные ветви проникают через питательные отверстия в костях и делятся последовательно до капилляров. Вены сопровождают артерии. К костям подходят ветви ближайших нервов, образующих в надкостнице нервное сплетение. Одна часть волокон этого сплетения заканчивается в надкостнице, другая, сопровождая крове-
Рис. Микроструктура кости:
1 - надкостница (из двух слоев); 2 - компактное вещество, состоящее из остеонов; 3 - губчатое вещество из перекладин (трабекул); 4 - костные пластинки, формирующие остеон; 5 - один из остеонов; 6 - костные клетки - остеоциты; 7 - кровеносные сосуды, проходящие внутри остеонов кровеносные сосуды, проходит через питательные каналы остеонов и достигает костного мозга.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите основные функции скелета.
2. Какие стадии развития костей человека в процессе эмбриогенеза вы знаете?
3. Что такое перихондральное и эндохондральное окостенение? Приведите пример.
4. На какие группы классифицируются кости по форме, функции, строению и развитию?
5. Какие органические и неорганические вещества входят в состав кости?
6. Каким соединительнотканным образованием снаружи покрыта кость? Какова его функция?
7. Что является структурной единицей костной ткани? Чем она представлена?