Костна тъкан. Функции на костната тъкан. Структура на костите

Съставът на скелета на всеки възрастен включва 206 различни кости, всички те са различни по структура и роля. На пръв поглед те изглеждат твърди, негъвкави и безжизнени. Но това е погрешно впечатление: в тях непрекъснато протичат различни метаболитни процеси, разрушаване и регенерация. Заедно с мускулите и връзките те образуват специална система, наречена „мускулно-скелетната тъкан”, чиято основна функция е опорно-двигателната система. Той се формира от няколко вида специфични клетки, които се различават по структура, функционални характеристики и стойност. За костните клетки, тяхната структура и функции по-нататък и ще бъдат обсъдени.

Структура на костите

Това е отделен изглед. съединителна тъкан от него се образуват всички кости в човешкото тяло. Състои се от специални клетки и междуклетъчно вещество. Последният включва органична матрица, състояща се от колагенови влакна (90-95% от общата маса) и минерални компоненти, предимно калциеви соли (5-10%). Поради тази композиция човешката костна тъкан има хармонично съчетание на твърдост и еластичност. Има три групи клетки: остеокласти (вляво), остеобласти (в средата), остеоцити (вдясно от снимката).

Нека се спрем на тях по-нататък. Колагенът, съдържащ се в матрицата, се различава от неговите еквиваленти в други тъкани, главно поради факта, че той съдържа по-специфични полипептиди. Влакната по правило се намират успоредно на нивото на най-вероятните натоварвания върху костта. Благодарение на него еластичността и устойчивостта остават.

Ако костта е изложена на солна киселина, минералите ще се разтворят, но органичният остатък ще остане. Те ще запазят своята форма, но ще станат прекалено гъвкави и силно податливи на деформация. Това състояние е типично за малките деца. Те имат високо съдържание на осеин, така че костите са по-устойчиви, отколкото при възрастни. И обратния случай, когато се загуби органична материя но остават минерални. Това се случва, ако например костта се изгори: тя запазва формата си, но в същото време придобива силна крехкост и може да бъде унищожена дори и с незначително докосване. Такива промени в състава на костната тъкан преминават в напреднала възраст. Делът на минералните соли достига 80% от общата маса. Следователно по-възрастните хора са по-податливи на различни видове фрактури и наранявания.

Ако сте задали костната плътност (обем), тя ще оцени силата на скелета и отделните му части. Такива изследвания се извършват с помощта на компютърна томография. Навременната диагностика ви позволява да започнете лечение или поддържаща терапия навреме.

Остеобласти (активни): структурни особености

Остеобластите са костни клетки, разположени в нейните горни слоеве, имащи многоъгълна кубична форма с различни типове процеси. Вътрешното съдържание не се различава много от другите. Добре развит гранулиран ендоплазмен ретикулум съдържа различни елементи, рибозоми, апарат на Голджи, кръгло или овално ядро, богато на хроматин и съдържащо ядрото. Отвън тези костни клетки са заобиколени от най-фините микрофибрили.

Основната функция на остеобластите е синтеза на компонентите на междуклетъчното вещество. Това са колаген (главно от първия тип), матрични гликопротеини (остеокалцин, остеонектин, остеопонтин, костен сиалопротеин), протеогликани (biglycan, хиалуронова киселина декорин), както и различни костни морфогенетични протеини, растежни фактори, ензими, фосфопротеини. Нарушение на производството на всички тези съединения от остеобласти се наблюдава при някои заболявания. Например дефицитът на витамин С (скорбут) при децата се характеризира с нарушено развитие на костите и растеж поради дефект в синтеза на колаген и гликозаминогликани. По същата причина възстановяването на костната тъкан и заздравяването на фрактурите се забавя. Тъй като остеобластите са действително отговорни за растежа, те присъстват изключително в развиващата се костна тъкан.

Механизмът на минерализация от остеобластите на органичната матрица

Има два начина:

1. Отлагане на хидроксилни кристали по протежение на колагеновите фибрили от пренаситена извънклетъчна течност. В същото време някои протеогликани, които свързват калция и го задържат в зоните на пролука, играят особена роля.
2. Секреция на специфични матрични мехурчета. Това са малки мембранни структури, които се синтезират и секретират от остеобластите. Те съдържат високи концентрации на калциев фосфат и алкална фосфатаза. Специалната микросреда, създадена в мехурчетата, благоприятства образуването на първите кристали на хидроксиапатита.

Скоростта на минерализация на остеоид (костна тъкан на етапа на образуване) може да варира значително, обикновено отнема около 15 дни. Нарушения могат да настъпят с намаляване на концентрацията на калциеви йони в кръвта или фосфата. Резултатът е омекотяване и деформация на костите - остеомалация. Подобни нарушения се наблюдават, например, при рахит (дефицит на витамин D).

Неактивни (почиващи) остеобласти

Те се образуват от активни остеобласти, в нерастящи кости те покриват около 80-95% от повърхността му. Те имат сплескана форма с ядрено венозно ядро. Останалите органели се намаляват. Но рецепторите, които реагират на различни хормони и растежни фактори, остават. Поддържа се връзка между почиващите остеобласти и остеоцитите и така се образува система, регулираща минералния метаболизъм. Ако настъпи някакво увреждане (наранявания, фрактури), те стават по-активни и започва активната синтеза на колаген, производството на органична матрица. С други думи, поради тяхната регенерация на костната тъкан. В същото време, те могат да бъдат причина за злокачествен тумор - остеосаркома.

Остеоцити: структура и функция

Тези клетки образуват основата на зрялата костна тъкан. Тяхната форма е тънка, с много процеси. Органелите са много по-малки в сравнение с остеобластите, с ядрото е закръглено ядро ​​(доминирано е от хетерохроматин). Остеоцитите са разположени в празнините, но не контактуват директно с матрицата, но са заобиколени от тънък слой костна течност. Поради това клетките се захранват.

По същия начин се разделят и техните процеси, имащи достатъчно голяма дължина до 50 микрона, разположени в специални тубули. Има много, костната тъкан е буквално проникната от тях, те образуват нейната дренажна система, която съдържа тъканна течност. Чрез нея, обменът на вещества между извънклетъчното вещество и клетките. Също така трябва да се отбележи, че те не се делят, а се образуват от остеобласти и са основните компоненти в образуваната костна тъкан.

Основната функция на остеоцитите е да поддържат нормалното състояние на костния матрикс и баланса на калция и фосфора в организма. Те са способни да възприемат механичните напрежения и са чувствителни към електрически потенциали, възникващи от действието на деформиращи сили. В отговор на тях те започват местен процес, при който съединителната костна тъкан започва да се възстановява.

остеокластите

Това име се дава на големи клетки, съдържащи от 5 до 100 ядра, които имат моноцитен произход, унищожават костите и хрущялите или, в противен случай, причиняват тяхната резорбция. Цитоплазмата на остеокластите съдържа много митохондрии, EPS елементи (гранулирани) и Апарат Golgi, рибозоми, както и различни по функция лизозоми. Ядрата съдържат голямо количество хроматин и има ясно различими ядра. Съществува и достатъчен брой цитоплазмени процеси, повечето от които са разположени на повърхността, съседна на разрушената кост. Те увеличават областта на контакт с нея. Костната тъкан започва да се разпада с увеличаване на нивото на определен хормон (паратиреоид), което води до активиране на остеокластите. Механизмът на този процес е свързан с освобождаването от тях на въглероден диоксид, който под въздействието на специален ензим (карбоанхидраза) се превръща в киселина, наречена въглища, и разтваря калциевите соли.

Механизмът на костната резорбция

Трябва да се отбележи, че процесът на разрушаване протича циклично, а периодите на висока активност на всяка клетка неизменно се заменят с периоди на покой. Резорбцията протича в няколко етапа:

1. Прикрепване на остеокласт към разрушаващата се повърхност на костта, докато се наблюдава значително преструктуриране на неговия цитоскелет.
2. Окисляване на съдържанието на празнотите. Това става или чрез изолиране на съдържанието на вакуоли с кисела среда, или като резултат от действието на протонни помпи.
3. Разрушаване на минералния компонент на матрицата.
4. разтваряне органични съединения В резултат на действието на ензими, секретирани от остеокластите в лакуната и активирани от кисела среда.
5. Отстраняване на продукти за разрушаване на костите.

Регулирането на остеокластната активност се определя от общи и локални фактори. Първата, например, включва паратиреоиден хормон, витамин D, те стимулират активността. А депресантите са калцитонин и естроген. Такива фактори като създаването на електрическо локално поле при механично напрежение, към което тези клетки са много чувствителни, са локални.

Структурата на груба фиброзна костна тъкан

Неговото второ име е ретикулово-влакнесто. Той се формира в ембриона като бъдеща основа на костите. При възрастен човек, неговото присъствие е минимално, то остава в конците на черепа след прерастването им и в областите, където сухожилията се прикрепят към костите, както и в областите на остеогенезата, например, при заздравяването на различни видове фрактури. Структурата на костната тъкан на този вид е специфична. Колагеновите влакна се събират в плътни снопчета, които са подредени по неподходящ начин, като между тях има „прегради“. Той има ниска механична якост, съдържанието на остеоцити е значително по-високо в сравнение с ламеларния сорт. При патологични състояния растежът на костната тъкан от този тип възниква при костна фрактура или болест на Paget.

Характеризира се с ламелна костна тъкан

Образува се от костни пластини с дебелина 4-15 микрона. Те, от своя страна, се състоят от три компонента: остеоцити, основно вещество и колаген фини влакна. Всички кости на възрастен се формират от тази тъкан. Колагеновите влакна от първия тип са успоредни един на друг и са ориентирани в определена посока, в съседните костни пластини са насочени в обратна посока и се пресичат почти под прав ъгъл. Между тях са телата на остеоцитите в празнините. Тази структура на костната тъкан я осигурява с най-голяма сила.

Гъбиста кост

Има и наименование "трабекуларно вещество". Ако направим аналогия, структурата е сравнима с конвенционалната гъба, изградена от костни плочи с клетки между тях. Те са подредени по ред, в съответствие с разпределеното функционално натоварване. Гъвкавата субстанция е изградена главно от епифизи на дълги кости, някои смесени и плоски, и всички къси. Може да се види, че това са предимно леки и същевременно трайни части на човешкия скелет, които са под натиск в различни посоки. Функциите на костната тъкан са в пряка връзка с нейната структура, която в този случай осигурява голяма площ за метаболитни процеси, извършвани върху нея, дава висока якост заедно с малка маса.

Плътна (компактна) костна субстанция: какво е това?

Диафизата на тубуларните кости се състои от компактна субстанция, освен това покрива епифизата им с тънка пластинка отвън. Тесните канали го проникват, нервните влакна и кръвоносните съдове преминават през тях. Някои от тях са разположени успоредно на костната повърхност (централна или хаверсови). Други идват на повърхността на костите (подхранващи дупки), артериите и нервите проникват през тях и вените излизат навън. Централният канал, в съчетание с околните костни плочи, образува така наречената гаверсовата система (остеон). Това е основното съдържание на компактна субстанция и те се считат за негова морфофункционална единица.

Osteon е структурна единица на костната тъкан.

Неговото второ име е системата на гаверсов. Това е набор от костни плочи, които имат външен вид на цилиндри, вмъкнати един в друг, пространството между тях е пълно с остеоцити. В центъра се намира каналът на Хавърс, през който преминават кръвоносните съдове, осигуряващи метаболизма на костните клетки. Между съседните структурни единици има интеркални (интерстициални) плочи. Всъщност те са останки от остеони, съществували преди и срутени в момента, когато костната тъкан претърпя преструктуриране. Съществуват също общи и заобикалящи плочи, те образуват най-вътрешния и най-външния слой на компактната костна субстанция, съответно.

Периостеум: структура и значение

Въз основа на името, може да се определи, че тя покрива костите отвън. Прикрепя се към тях с помощта на колагенови влакна, събрани в гъсти снопчета, които проникват и тъкат с външния слой костни плочи. Той има два различни слоя:

• външна (образува плътна влакнеста, необработена съединителна тъкан, в която преобладават влакна, които са успоредни на повърхността на костите);
• вътрешният слой е добре изразен при деца и по-малко забележим при възрастни (образуван от разхлабена влакнеста съединителна тъкан, в която има вретенообразни плоски клетки - неактивни остеобласти и техните предшественици).

Периостът изпълнява няколко важни функции. На първо място, трофична, т.е. тя осигурява на костите хранене, защото на повърхността има съдове, които проникват вътре в нервната система чрез специални отвори за хранене. Тези канали захранват костния мозък. Второ, регенеративно. Това се обяснява с наличието на остеогенни клетки, които, когато се стимулират, се трансформират в активни остеобласти, които произвеждат матрицата и предизвикват увеличаване на костната тъкан, като осигуряват нейната регенерация. Трето, механичната или поддържаща функция. Това означава, че се осигурява механична връзка на костта с други прикрепени към нея структури (сухожилия, мускули и връзки).

Костна функция

Сред основните характеристики са следните:

1. Двигател, поддържащ (биомеханичен).
2. Защитен. Костите предпазват от увреждане на мозъка, кръвоносните съдове и нервите, вътрешните органи и др.
3. Хемопоетична: хемо - и лимфопоеза се среща в костния мозък.
4. Метаболитна функция (участие в метаболизма).
5. Репаратор и регенератор, състоящ се в възстановяване и възстановяване на костната тъкан.
6. Морфологична роля.
7. Костната тъкан е вид депо на минерали и растежни фактори.