Костная система: краткое описание, строение, функции

Прямой (первичный) остеогистогенез. Развитие кости из мезенхимы

Остеогенез – развитие костной ткани

Различают два способа образования кости: прямой (первичный, из мезенхимы) и непрямой (вторичный, на месте хрящевой модели)

Такой способ остеогенеза характерен для развития грубоволокнистой костной ткани при образовании плоских костей, например покровных костей черепа.

Этот процесс наблюдается в основном в течение первого месяца внутриутробного развития и характеризуется образованием сначала первичной «перепончатой», остеоидной костной ткани с последующим отложением солей кальция, фосфора и др. в межклеточном веществе.

Первая стадия — образование скелетогенного островка. В местах развития будущей кости происходят очаговое размножение мезенхимных клеток и васкуляризация скелетогенного островка.

Вторая стадия – остеоидная.

Во второй стадии происходит дифференцировка клеток островков, образуется органическая матрица костной ткани, или остеоид, – оксифильное межклеточное вещество с коллагеновыми фибриллами.

Разрастающиеся волокна раздвигают клетки, которые, не теряя своих отростков, остаются связанными друг с другом. В основном веществе появляются мукопротеиды (оссеомукоид), цементирующие волокна в одну прочную массу.

Некоторые клетки, дифференцирующиеся в остеоциты, уже в этой стадии могут оказаться включенными в толщу волокнистой массы. Другие, располагающиеся по поверхности, дифференцируются в остеобласты.

В то же время из окружающей мезенхимы образуются новые генерации остеобластов, которые наращивают кость снаружи.Т.е. обеспечивают аппозиционный рост костной ткани.

При этом остеобласты выделяют фермент щелочную фосфатазу, расщепляющую содержащиеся в периферической крови глицерофосфаты на углеводные соединения (сахара) и фосфорную кислоту.

Последняя вступает в реакцию с солями кальция, который осаждается в основном веществе и волокнах сначала в виде соединений кальция, формирующих аморфные отложения Са3(РО4)2,в дальнейшем из него образуются кристаллы гидроксиапатита Са10(РО4)6(ОН)2.

Кальцификацию оссеоида связывают с матриксными везикулами.

Процесс биологической минерализации протекает в 2 фазы.

I фаза заключается в образовании исходных кристаллов гидроксиапатита внутри матриксных везикул. Эта фаза контролируется фосфатазами (включая щелочную фосфатазу), а также кальцийсвязывающими молекулами (фосфолипидами и белками), которыми богаты матриксные везикулы.

Одним из посредников кальцификации является остеонектин — гликопротеин, избирательно связывающий соли кальция и фосфора с коллагеном.

В результате кальцификации образуются костные перекладины, или балки. Затем от этих перекладин ответвляются выросты, соединяющиеся между собой и образующие широкую сеть.

Пространства между перекладинами оказываются занятыми соединительной волокнистой тканью с проходящими в ней кровеносными сосудами.

Такая кость, появляющаяся на стадиях эмбрионального развития и состоящая из перекладин ретикулофиброзной костной ткани, называется первичной губчатой костью. В более поздних стадиях развития она заменяется вторичной губчатой костью взрослых, которая отличается от первой тем, что построена уже из пластинчатой костной ткани (четвертая стадия остеогенеза).

Развитие пластинчатой костной ткани тесно связано с процессом разрушения отдельных участков кости и врастанием кровеносных сосудов в толщу ретикулофиброзной кости. В этом процессе как в период эмбрионального остеогенеза, так и после рождения принимают участие остеокласты.

Таким образом, вокруг сосуда формируются как бы костные цилиндры, вставленные один в другой, – первичные остеоны. С момента появления остеонов ретикулофиброзная костная ткань перестает развиваться и заменяется пластинчатой костной тканью.

Со стороны надкостницы формируются общие, или генеральные, пластинки, охватывающие всю кость снаружи.Так развиваются плоские кости. В дальнейшем образовавшаяся в эмбриональном периоде кость подвергается перестройке: разрушаются первичные остеоны и развиваются новые генерации остеонов.

Такая перестройка кости практически продолжается всю жизнь.

В отличие от хрящевой ткани кость всегда растет способом наложения новой ткани на уже имеющуюся, т.е. путем аппозиции, а оптимальное кровоснабжение необходимо для дифференцировки клеток скелетогенного островка.

Клеточное строение

Микроскопическая структура кости

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, клетки.

Основу кости составляют коллагеновые волокна, окруженные кристаллами гидроксиапатита, которые слагаются в пластинки. Пластинки эти в костном веществе частью располагаются концентрическими слоями вокруг длинных разветвляющихся каналов (Гаверсовы каналы), частью лежат между этими системами, частью обхватывают целые группы их или тянутся вдоль поверхности кости. Гаверсов канал в сочетании с окружающими его концентрическими костными пластинками считается структурной единицей компактного вещества кости — остеоном. Параллельно поверхности этих пластинок в них расположены слои маленьких звездообразных пустот, продолжающихся в многочисленные тонкие канальцы — это так называемые «костные тельца», в которых находятся костные клетки, дающие отростки в канальцы. Канальцы костных телец соединяются между собой и с полостью Гаверсовых каналов, внутренними полостями и надкостницей, и таким образом вся костная ткань оказывается пронизанной непрерывной системой наполненных клетками и их отростками полостей и канальцев, по которым и проникают необходимые для жизни кости питательные вещества. По Гаверсовым каналам проходят тонкие кровеносные сосуды (обычно артерия и вена); стенка Гаверсова канала и наружная поверхность кровеносных сосудов одеты тонким слоем эндотелия, а промежутки между ними служат лимфатическими путями кости. Губчатое костное вещество не имеет Гаверсовых каналов.

Костная ткань рыб представляет некоторые отличия: Гаверсовых каналов здесь нет, а канальцы костных телец сильно развиты.

Остеобласты

Основная статья: Остеобласты

Остеобласты — молодые остеобразующие клетки костей (диаметр 15-20 мкм), которые синтезируют межклеточное вещество — матрикс. По мере накопления межклеточного вещества остеобласты замуровываются в нём и становятся остеоцитами. Родоначальником являются адвентициальные клетки.

Остеоциты

Основная статья: Остеоциты

Остеоциты — клетки костной ткани позвоночных животных и человека, значительно или полностью утратившие способность синтезировать органический компонент матрикса.

Они имеют отростчатую форму, округлое плотное ядро и слабобазофильную цитоплазму. Органоидов мало, клеточного центра нет — клетки утратили способность к делению. Они располагаются в костных полостях, или лакунах, повторяющих контуры остеоцита, и имеют длину 22-25 мкм, а ширину 6-14 мкм. Во все стороны от лакун отходят слегка ветвящиеся канальцы костных полостей, анастомозирующие (сообщающиеся) между собой и с периваскулярными пространствами сосудов, идущих внутри кости. В пространстве между отростками остеоцитов и стенками канальцев содержится тканевая жидкость, движению которой способствуют «пульсирующие» колебания остеоцитов и их отростков. Остеоциты — единственная живая и активно функционирующая клетка в зрелой костной ткани, их роль заключается в стабилизации органического и минерального состава кости, обмене веществ (в том числе в транспортировке ионов Са из кости в кровь и обратно). Костная ткань, не содержащая живых остеоцитов, быстро разрушается.

Остеокласты

Основная статья: Остеокласты

Клетки гематогенного происхождения, образующиеся из моноцитов. Может содержать от 2 до 50 ядер. Организация остеокласта адаптирована к разрушению кости. В сочетании с остеобластами, остеокласты контролируют количество костной ткани (остеобласты создают новую костную ткань, а остеокласты разрушают старую)

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.

Строение костной ткани

Костная ткань — разновидность соединительной ткани, из которой построены кости — органы, составляющие костный скелет тела человека.

Костная ткань иметт важное в точки зрения опорно-двигательного аппарата, так и других систем тела. Например, при имплантации зубов от ее состояния будет зависеть результат вмешательства, что показывает тесную связь костной и эпителиальной тканей

Например, при имплантации зубов от ее состояния будет зависеть результат вмешательства, что показывает тесную связь костной и эпителиальной тканей.

Костная ткань состоит из взаимодействующих структур:

• клеток кости,
• межклеточного органического матрикса кости (органического скелета кости),
• основного минерализованного межклеточного вещества.

Клетки костной ткани

Клетки занимают всего лишь 1-5% общего объёма костной ткани скелета взрослого человека. Различают четыре типа клеток костной ткани.

Остеобласты — ростковые клетки, выполняющие функцию создания кости. Они расположены в зонах костеобразования на внешних и внутренних поверхностях кости.

Остеокласты — клетки, выполняющие функцию рассасывания, разрушения кости.

Совместная функция остеобластов и остеокластов лежит в основе непрерывного управляемого процесса разрушения и воссоздания кости.

Этот процесс перестройки костной ткани лежит в основе адаптации организма к многообразным физическим нагрузкам за счет выбора наилучших сочетаний жесткости, упругости и эластичности костей и скелета.

Остеоциты — клетки, происходящие из остеобластов. Они полностью замурованы в межклеточном веществе и контактируют отростками друг с другом. Остеоциты обеспечивают метаболизм (белков, углеводов, жиров, воды, минеральных веществ) костной ткани.

Недифференцированные мезенхимальные клетки кости (остеогенные клетки, контурные клетки). Они находятся главным образом на наружной поверхности кости (у надкостницы) и на поверхностях внутренних пространств кости. Из них образуются новые остеобласты и остеокласты.

Органический скелет кости

Межклеточное вещество кости представлено органическим межклеточным матриксом, построенным из коллагеновых (оссеиновых) волокон (≈90-95%) и основным минерализованным веществом (≈5-10%).

Коллаген внеклеточного матрикса костной ткани отличается от коллагена других тканей большим содержанием специфических полиполипептидов. Коллагеновые волокна в основном расположены параллельно направлению уровня наиболее вероятных механических нагрузок на кость и обеспечивают упругость и эластичность кости.

Основное минерализированное вещество кости

Основное вещество кости состоит главным образом из экстрацеллюлярной жидкости, гликопротеидов и протеогликанов (хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота). Функция этих веществ пока не вполне ясна, но несомненно то, что они участвуют в управлении минерализацией основного вещества — перемещением минеральных компонентов кости.

Минеральные вещества, размещенные в составе основного вещества в органическом матриксе кости представлены кристаллами, построенными главным образом из кальция и фосфора. Отношение кальций/фосфор в норме составляет ≈1,3-2,0.

Кроме того, в кости обнаружены ионы магния, натрия, калия, сульфата, карбоната, гидроксильные и другие ионы, которые могут принимать участие в образовании кристаллов. Каждое коллагеновое волокно компактной кости построено из периодически повторяющихся сегментов. Длина сегмента волокна составляет ≈64 нм (64•10-10 м).

К каждому сегменту волокна примыкают кристаллы гидроксиапатита, плотно его опоясывая.

Такое тесное прилегание коллагеновых волокон и кристаллов гидроксиапатита, а также их перекрытия, предотвращают «разрушение сдвига» кости при механических нагрузках.

Коллагеновые волокна обеспечивают эластичность, упругость кости, ее сопротивление растяжению, в то время как кристаллы обеспечивают её прочность, жесткость, ее сопротивление сжатию. Минерализация кости связана с особенностями гликопротеидов костной ткани и с активностью остеобластов.

Различают грубоволокнистую и пластинчатуюкостную ткань.

В грубоволокнистой костной ткани (преобладает у зародышей; у взрослых организмов наблюдается только в области черепных швов и местах прикрепления сухожилий) волокна идут неупорядоченно. В пластинчатой костной ткани (кости взрослых организмов) волокна, сгруппированные в отдельные пластины, строго ориентированы и образуют структурные единицы, называемые остеонами.

Костная ткань

Костная ткань (textus ossei) отличается особыми механичес­кими свойствами. Она состоит из костных клеток, замурован­ных в костное основное вещество, содержащее коллагеновые волокна и пропитанное неорганическими соединениями. Различают три типа костных клеток: остеобласты, ос­теоциты и остеокласты.

Остеобласты — это отростчатые молодые костные клетки многоугольной, кубической формы. Остеобласты богаты элементами зернистой эндоплазматической сети, рибосомами, хорошо развитым комплексом Гольджи и резко базофильной цитоплазмой. Они залегают в поверхностных слоях кости. Ок­руглое или овальное ядро их богато хроматином и содержит одно крупное ядрышко, обычно расположенное на периферии. Остеобласты окружены тонкими коллагеновыми микрофибрил­лами, Вещества, синтезируемые остеобластами, выделяются через всю их поверхность в различных направлениях, что при­водит к образованию стенок лакун, в которых эти клетки зале­гают. Остеобпасты синтезируют компоненты межклеточного ве­щества (коллаген — это компонент протеогликана). В проме­жутках между волокнами располагается аморфное вещество — остеоидная ткань, или предкость, которая затем кальцифициру­ется. Органический матрикс кости содержит кристаллы гидро­ксиапатита и аморфный фосфат кальция, элементы которых по­ступают в костную ткань из крови через тканевую жидкость.

Остеоциты — это зрелые многоотростчатые веретенооб­разные костные клетки с крупным округлым ядром, в котором четко видно ядрышко. Количество органелл невелико: мито­хондрии, элементы зернистой эндоплазматической сети и ком­плекс Гольджи. Остеоциты располагаются в лакунах, однако тела клеток окружены тонким слоем так называемой костной жидкости (тканевой) и не соприкасаются непосредственно с кальцинированным матриксом (стенками лакуны). Очень длин­ные (до 50 мкм) отростки остеоцитов, богатые актиноподобны­ми микрофиламентами, проходят в костных канальцах. Отрост­ки также отделены от кальцинированного матрикса пространст­вом шириной около 0,1 мкм, в котором циркулирует тканевая (костная) жидкость. За счет этой жидкости осуществляется пи­тание (трофика) остеоцитов. Расстояние между каждым остео­цитом и ближайшим кровеносным капилляром не превышает 100-200 мкм.

Остеокласты — это крупные многоядерные (5-100 ядер) клетки моноцитарного происхождения, размером до 190 мкм. Эти клетки разрушают кость и хрящ, осуществляют резорбцию кост­ной ткани в процессе ее физиологической и репаративной регене­рации. Ядра остеокластов богаты хроматином и имеют хорошо видимые ядрышки. В цитоплазме содержится множество мито­хондрий, элементов зернистой эндоплазматической сети и ком­плекса Гольджи, свободных рибосом, различных функциональ­ных форм лизосом. Остеокласты имеют многочисленные ворсин­кообразные цитоплазматические отростки. Таких отростков осо­бенно много на поверхности, прилежащей к разрушаемой кости. Это гофрированная, или щеточная, каемка, увеличивающая пло­щадь соприкосновения остеокласта с костью. Отростки остео­кластов также имеют микроворсинки, между которыми находятся кристаллы гидроксиапатита. Эти кристаллы обнаруживаются в фаголизосомах остеокластов, где они разрушаются. Деятельность остеокластов зависит от уровня паратиреоидного гормона, увели­чение синтеза и секреции которого приводит к активации функ­ции остеокластов и разрушению кости.

Различают два типа костной ткани — ретикулофиброзную (грубоволокнистую) и пластинчатую. Грубоволокнистая костная ткань имеется у зародыша. У взрослого человека она располага­ется в зонах прикрепления сухожилий к костям, в швах черепа после их зарастания. Грубоволокнистая костная ткань содержит толстые неупорядоченные пучки коллагеновых волокон, между которыми находится аморфное вещество.

Пластинчатая костная ткань образована костными плас­тинками толщиной от 4 до 15 мкм, которые состоят из остеоци­тов, основного вещества, тонких коллагеновых волокон. Волок­на (коллаген 1 типа), участвующие в образовании костных плас­тинок, лежат параллельно друг другу и ориентированы в опреде­ленном направлении. При этом волокна соседних пластинок разнонаправленные и перекрещиваются почти под прямым углом, что обеспечивает большую прочность кости.

Ссылки по теме:

Анализ на гистологию костной ткани .   Уровень андрогенов у женщин какие анализы .   Наращивание костной ткани нижней челюсти в стоматологии .   Возрастная норма плотности костной ткани .   Как остановить разрушение костной ткани зубов .  

Закажи на Aliexpress с доставкой из России и скидкой до 25%

Костная ткань где расположена

Многие годы пытаетесь вылечить СУСТАВЫ?

Глава Института лечения суставов: «Вы будете поражены, насколько просто можно вылечить суставы принимая каждый день средство за 147 рублей…

Читать далее »

Костные ткани – специализированный вид соединитель ной ткани с высокой минерализацией межклеточного вещества (костная ткань на 73% состоит из солей кальция и фосфора).

Из этих тканей построены кости скелета, выполняющего опорную функцию. Кости защищают головной и спинной мозг (кости черепа и позвоночника) и внутренние органы (рёбра, тазовые кости).

Костные ткани состоят из клеток и межклеточного вещества.

НАШИ ЧИТАТЕЛИ РЕКОМЕНДУЮТ!

Для лечения суставов наши читатели успешно используют Sustalaif. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию.Подробнее здесь…

Регенерация костной ткани

После переломов костная ткань регенерируется, что позволяет костям срастаться.

Регенерация бывает двух видов:

1. Физиологическая регенерация представляет собой постоянный и очень медленный процесс восстановления структур тканей. Этот процесс происходит и в здоровом организме по мере того, как ткани стареют и отмирают. Простой пример физиологической регенерации ткани — кожа, которая отслаивается и отшелушивается. Процесс физиологической регенерации не вызывает у организма стресса.
2. Репаративная регенерация, напротив, вызывает в организме стрессовые реакции, так как этот процесс запускается, когда ткань повреждена или потеряна. Процесс репаративной регенерации зависит от дифференцировки ткани: чем она выше, тем сложнее будет восстановление структуры.

После того как костная ткань повреждена, она проходит несколько стадий репаративного процесса, восстановление анатомической формы, гистологической структуры и функциональной пригодности.

Перелом кости сопровождается разрывом прилежащих мягких тканей, что вызывает в организме стресс, сопровождающийся местной и общей реакцией.

Восстановление костной ткани — долгий процесс, который зависит от ряда факторов:

• возраста больного;
• состояния организма;
• качества лечения;
• кровоснабжения кости.

Что происходит во время удаления зуба

Так как проблема устранения зуба – это в основном проблема взрослого человека с уже сформировавшимся набором постоянных зубов. В данной статье будет рассмотрены факты, отвечающие на вопрос – сколько заживает десна после удаления коренного зуба.

Важно: если спустя время после извлечения зуба, ощущается неприятный запах изо рта, возможно произошло проникновение инфекции в ранку, начался воспалительный процесс. Извлечение зуба можно назвать операцией малых масштабов

Извлечение зуба можно назвать операцией малых масштабов.

А значит, по ее завершении место, откуда был извлечен зуб, будет подвергаться некоторым изменениям:

• повреждаются кровеносные сосуды и нервы;
• слизистая оболочка разрушается;
• повреждаются связки, мышцы и мягкие ткани, удерживающие в нормальном состоянии зуб в зубной лунке;
• начинается воспалительная реакция вобласти извлечения зуба – это защитный механизм необходимый для качественного восстановления тканей.

Часто для удаления, что бы как можно надежнее захватить тело зуба, стоматологу приходится обнажить часть зуба, скрытую под десной. Эта манипуляция дополнительно травмирует десну, а значит, неприятных ощущений после удаления будет больше.

Естественно во время удаления используются современные способы обезболивания. Часто врач предлагает человеку право выбора способа обезболивания и препарата для этого.

Важно: любому взрослому человеку стоит знать, какой вид обезболивания ему больше подходит, идеальный вариант – запоминать название препарата, особенно важно знать «свой препарат» людям, с заболеванием органов дыхания, болезнями сердца, крови и другими хроническими заболеваниями. Естественно после окончания действия обезболивающего, человек будет ощущать неприятные, и даже болезненные ощущения от поврежденных тканей

Данный симптом – естественная реакция организма, но у стоматолога, который проводил извлечение всегда стоит проконсультироваться о том, сколько времени заживает десна после удаления зуба

Естественно после окончания действия обезболивающего, человек будет ощущать неприятные, и даже болезненные ощущения от поврежденных тканей. Данный симптом – естественная реакция организма, но у стоматолога, который проводил извлечение всегда стоит проконсультироваться о том, сколько времени заживает десна после удаления зуба.

Также у доктора нужно узнать, какие симптомы являются нормальными, а какие должны насторожить.