В костной ткани межклеточное вещество

Костные ткани. Классификация. Общая морфо-функцианалная(клетки и межклеточное вещество). Прямой и непрямой остеогенез. Регенерация и возрастные изменения

В костной ткани межклеточное вещество

Костные ткани – это специализированный тип соединительной ткани с высокой минерализацией межклеточного органического вещества, содержащего около 70% неорг.соеденений, главным образом кальция.

В костной ткани обнаружено более 30 микроэлементов. В костной ткани обнаружено более 30 микроэлементов ( медь, стронций, цинк, барий, магний и др.), играющих важнейшую роль в метаболических процессах в организме.

Органическое вещество– матрикс костной ткани- представлено в основном белками коллагенового типа и липидами.

Из всех разновидностей соединительных тканей костная ткань обладает наиболее выраженными опорной, механической, защитной функциями для внутренних органов, а также является депо солей кальция, фосфора и др.

Существует два основных стволовые полтипа костной ткани: ретикулофиброзная и пластинчатая. Эти разновидности костной ткани различаются по структурным и физическим свойствам. К костной ткани относятся также дентин и цемент зуба.

В процессе развития костной ткани образуется костный дифферон: стволовые, полустволовые клетки, остеобласты, остеоциты. Вторым структурным элементом являются остеокласты, развивающие из стволовых клеток крови.

Стволовые и полустволовые остеогенные клетки морфологически не идентифицируются.

Остеобласты, или остеобластоциты-это молодые клетки, создающие костную ткань. Они встречаются только в глубоких слоях надкостницы. Они способны к пролиферации. Форма остеобластов бывает различной: кубической, пирамидальной или угловатой. Размер их тела около 15-20 мкм. Ядро округлой или овальной формы.

Остеоциты – это преобладающие по количеству дефинитивные клетки костной ткани, утратившие способность к делению. Имеют отростчатую форму, компактно, относительно крупное ядро слабобазофильную цитоплазму. Органеллы развиты слабо. Костные клетки лежат в костных полостях, или лакунах.

Остеокласты- эти клетки гематогенной природы способные разрушить обызвествленный хрящ и кость. Диаметр их достигает 90 мкм и более, и они содержат от 3 до нескольких десятков ядер.

Остеокласты располагаются обычно на поверхности костных перекладин. Остеокласты выделяют СО в окружающую среду.

Функции остеобластов и остеокластов взаимосвязаны и коррелируют с участием гормонов, простагландинов, функциональной нагрузкой, витаминами и др.

Межклеточное вещество состоит из основного аморфного вещества, импрегнированного неорганическими солями, в котором располагаются коллагеновые волокна, образующие небольшие пучки. Они содержат в основном белок- коллаген 1 и 5 типов. Волокна могут иметь беспорядочное или строго ориентированное направление.

Прямой остеогистогенез. Способ остеогенеза характерен для развития грубоволокнистой ткани при образовании плоских костей, например покровных костей черепа. Процесс наблюдается в основном в течение первого месяца внутриутробного развития.

В первой стадии– образование скелетогенного островка- в местах развития будущей кости происходят очаговое размножение мезенхимных клеток и васкуляризация скелетогенного островка.

Во второй стадии, заключающейся в дифференцировке клеток островков, образуется оксифильное межклеточное вещество с коллагеновыми фибриллами- органическая матрица костной ткани. В основном веществе появляются мукопротеиды, цементирующие волокна в одну прочную массу.

Некоторые клетки, дифференцируются в остеоциты, другие, располагающиеся по поверхности, дифференцируются в остеобласты. Остеобласты отделяются друг от друга. Постепенно эти клетки оказываются «замурованными» в межклеточном веществе, теряют способность размножаться и превращаются в остеоциты.

Третья стадиякальцификация межклеточного вещества. При этом остеобласты выделяют фермент щелочную фосфатазу, расщепляющую содержащиеся в периферической крови глицерофосфаты на углеводные соединения.

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. К моменту завершения гистогенеза по периферии зачатка кости в эмбриональной соединительной ткани появляется большое количество волокон и остеогенных клеток.

Часть этой волокнистой ткани, прилегающей непосредственно к костным перекладинам, превращается в периост, который обеспечивает трофику и регенерацию кости.

Далее в процессе развития она заменяется вторичной губчатой костью взрослых, которая отличается от первой тем, что построена из пластинчатой костной ткани – четвертая стадия остеогенеза.

Костные пластинки образуются вокруг кровеносных сосудов путем дифференцировки, прилегающей к ним мезенхимы. Над такими пластинками образуется слой новых остеобластов и возникают новые пластинки.

Таким образом, вокруг сосуда формируются костные цилиндры, вставленные один в другой. 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.

Непрямой остеогистогенез. Развитие кости на месте хряща, т.е. непрямой остеогенез, начинается в области диафиза.

Образованию перихондриальной костной манжетки предшествует разрастание кровеносных сосудов с дифференцировкой в надхрящнице, прилежащей к средней части диафиза, остеобластов, образующих в виде манжетки сначала ретикулофиброзную костную ткань, затем заменяющуюся на пластинчатую.

Образование костной манжетки нарушает питание хряща. Вследствие этого в центре диафизарной части хрящевого зачатка возникают дистрофические изменения. Хондроциты вакуолизируются, их ядра пикнотизируются, образуются пузырчатые хондроциты. Рост хряща в этом месте прекращается.

Удлинение перихондральной костной манжетки сопровождается расширением зоны деструкции хряща и появлением остеокластов- это приводит к появлению очагов эндохондрального окостенения.

Таким образом, в колонке хондроцитов имею два противоположно направленных процесса- размножение и рост в дистальных отделах диафизы и дистрофические процессы в его проксимальном отделе.

С момента разрастания сосудистой сети и появления остеобластов надхрящница превращается в надкостницу. Диафизарный хрящ разрушается, в нем возникают удлиненные пространства, в которых « поселяются» остеоциты, образующие на поверхности оставшихся участков обызвествленного хряща костную ткань.

Возрастные изменения.

Соединительные ткани с возрастом претерпевают изменения в строении, количестве и химическом составе, увеличиваются общая масса соединительнотканных образований, рост костного скелета.

Во многих разновидностях соединительнотканных структур изменяется соотношение типов коллагена, гликозаминогликанов; в частности, в них становится больше сульфатированных соединений.

7.Пластинчатая костная ткань. Кость как орган. Остеон как струкурно – функциональная единица диафиза трубчатой кости. Надкостница и эндост.

Пластинчатая костная ткань- наиболее распространенная раздновидность костной ткани во взрослом организме.Она состаит из костных пластинок ,которые содержат фибриллы.Пластинки могут расслаиваться, а фибриллы одной пластинке могут продолжаться в соседние. Создавая единую волокнистую основу кости.Из этой ткани построены компактное и губчатое вещество в большинстве плоских и трубчатых костей.

Трубчатая костная ткань как орган в основном построена из пластинчатой костной ткани, кроме бугорков. С наружи кость покрыта надкостницей, за исключением суставных поверхностей эпифезов, покрытых разновидностью гиалинового хряща.

Надкостница или переост.В надкостнице различают два слоя:наружный(волокнистый) и внутренний(клеточный).Наружный сой образован-волокнистой соед.тканью. Внутренний слой содержит остеогенные камбиальные клетки, преостеобласты и остебласты различной степени дифференцировке.

Камбиальные клетки веретеновидной формы имеют небольшой объём цитоплазмы и умеренно развитый синтетический аппарат.Преостеобласты-энергично пролиферирующие клетки овальной формы. Способны синтезировать мукополисахариды.

Через надкостницу проходят питающие кость сосуды и нервы, надкостница связывает кость с окружающими тканями и принимает участие в ее трофике, развитие, росте и регенерации.

Остеон является структурными единицами компактного вещества трубчатой кости(диафиза).Они представляют собой цилиндрические образования. Состоящих из костных пластинок,как бы вставленных друг в друга. Каждый остеон отграничен от соседних остеонов-спайной линией. В центральном канале остеона проходят кровеносные сосуды.

В диафизе длиной кости остеоны расположены параллельно длинной оси.Каналы остеонов анвстомозируют друг с другом.такие каналы называют прободающими или питательными.Эндост –оболочка,покрывающая кость со стороны костномозговой полости.В эндосте различают осмиофильную линию на наружном крае минерализованного вещества кости;остеоидный слой,состоящий из аморфного вещества.

колагенновых фибрилл и остиобластов.кровен.капиляров и нерв.окончаний;слоя

чешуевидных клеток.Толщина эндоста превышает 1-2мкм,но меньше чем у периоста.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: //studopedia.ru/4_55055_kostnie-tkani-klassifikatsiya-obshchaya-morfo-funktsianalnayakletki-i-mezhkletochnoe-veshchestvo-pryamoy-i-nepryamoy-osteogenez-regeneratsiya-i-vozrastnie-izmeneniya.html

КОСТЬ

В костной ткани межклеточное вещество
статьи

КОСТЬ, плотная соединительная ткань, свойственная только позвоночным. Кость обеспечивает структурную опору организма, благодаря ей тело сохраняет свою общую форму и размеры.

Местоположение некоторых костей таково, что они служат защитой для мягких тканей и органов, например мозга, и противостоят нападению хищников, неспособных разбить твердую оболочку добычи.

Кости придают прочность и жесткость конечностям, а также служат местом прикрепления мышц, позволяя конечностям выполнять роль рычагов в их важной функции передвижения и поиска пищи.

Наконец, благодаря высокому содержанию минеральных отложений кости оказываются резервом неорганических веществ, которые они запасают и по мере надобности расходуют; эта функция крайне важна для поддержания баланса кальция в крови и других тканях. При внезапном увеличении потребности в кальции в каких-либо органах и тканях кости могут стать источником его пополнения; так, у некоторых птиц необходимый для формирования скорлупы яиц кальций поступает из скелета.

Древность костной системы

Кости присутствуют в скелете самых ранних из известных ископаемых позвоночных – панцирных бесчелюстных ордовикского периода (ок. 500 млн. лет назад).

У этих рыбообразных существ кости служили для формирования рядов наружных пластин, защищавших тело; некоторые из них обладали, кроме того, внутренним костным скелетом головы, но иных элементов внутреннего костного скелета не имелось.

Среди современных позвоночных есть группы, характеризующиеся полным или почти полным отсутствием костей. Однако для большинства из них известно наличие костного скелета в прошлом, и отсутствие костей у современных форм – следствие их редукции (утраты) в ходе эволюции.

Например, у всех видов современных акул кости отсутствуют и заменены хрящом (очень небольшое количество костной ткани может быть в основании чешуй и в позвоночнике, состоящем преимущественно из хряща), но многие их предки, ныне вымершие, имели развитый костный скелет.

Первоначальная функция костей до сих пор точно не установлена. Судя по тому, что бóльшая их часть у древних позвоночных располагалась на или вблизи поверхности тела, маловероятно, что эта функция была опорной.

Некоторые исследователи полагают, что изначальная функция кости заключалась в защите древнейших панцирных бесчелюстных от крупных беспозвоночных хищников, например ракоскорпионов (эвриптеридов); иными словами, наружный скелет играл роль буквально брони. Не все исследователи разделяют подобную точку зрения.

Другой функцией кости у древнейших позвоночных могло быть поддержание кальциевого баланса в организме, как это наблюдается и у многих современных позвоночных.

Межклеточное костное вещество

Большинство костей состоит из костных клеток (остеоцитов), рассеянных в плотном межклеточном костном веществе, вырабатываемым клетками. Клетки занимают лишь незначительную часть общего объема кости, а у некоторых взрослых позвоночных, особенно у рыб, они отмирают после того, как сделают свой вклад в создание межклеточного вещества, и потому отсутствуют в зрелой кости.

Межклеточное пространство кости заполнено веществом двух основных типов – органическим и минеральным. Органическая масса – результат деятельности клеток – состоит в основном из белков (включая коллагеновые волокна, образующие пучки), углеводов и липидов (жиров).

В норме бóльшая часть органической составляющей костного вещества представлена коллагеном; у некоторых животных он занимает более 90% объема костного вещества. Неорганическая составляющая представлена в первую очередь фосфатом кальция.

В ходе нормального костеобразования кальций и фосфаты поступают в развивающуюся костную ткань из крови и отлагаются на поверхности и в толще кости вместе с органическими компонентами, вырабатываемыми костными клетками.

Бóльшая часть наших сведений об изменениях состава кости в процессе роста и старения получена при изучении млекопитающих.

У этих позвоночных абсолютное количество органической составляющей более или менее постоянно на протяжении всей жизни, тогда как минеральная (неорганическая) составляющая постепенно увеличивается с возрастом, и у взрослого организма на ее долю приходится почти 65% сухого веса всего скелета.

Физические свойства

костей хорошо соответствуют функции защиты и опоры организма. Кость должна быть прочной и жесткой и в то же время достаточно эластичной, чтобы не ломаться в обычных условиях жизнедеятельности. Эти свойства обеспечиваются межклеточным костным веществом; вклад самих костных клеток незначителен. Жесткость, т.е.

способность сопротивляться сгибанию, растяжению или сжатию, обеспечивается органической составляющей, в первую очередь коллагеном; последний придает кости и эластичность – свойство, позволяющее восстановить исходную форму и длину в случае небольшой деформации (сгибания или скручивания).

Неорганическая составляющая межклеточного вещества, фосфат кальция, тоже способствует жесткости кости, но главным образом придает ей твердость; если путем специальной обработки удалить из кости фосфат кальция, она сохранит свою форму, но потеряет значительную долю твердости.

Твердость – важное качество кости, но, к сожалению, именно она делает кость подверженной переломам при избыточной нагрузке.

Классификация костей

Строение костей существенно различается как у разных организмов, так и в разных частях тела одного организма. Кости можно классифицировать по их плотности.

Во многих частях скелета (в частности, в эпифизах длинных костей), и особенно в скелете эмбриона, костная ткань имеет много пустот и каналов, заполненных рыхлой соединительной тканью или кровеносными сосудами, и выглядит как сеть перекладин и распорок, напоминающих конструкцию металлического моста. Кость, образованную такой костной тканью, называют губчатой. По мере роста организма значительная часть пространства, занятого рыхлой соединительной тканью и кровеносными сосудами, заполняется дополнительным костным веществом, что приводит к увеличению плотности кости. Такого рода кость с относительно редкими узкими каналами называют компактной или плотной.

Кости взрослого организма состоят из плотного, компактного вещества, расположенного по периферии, и губчатого, находящегося в центре. Соотношение этих слоев в костях разных типов различно. Так, в губчатых костях толщина компактного слоя очень невелика, и основную массу занимает губчатое вещество.

Кости можно классифицировать также по относительному количеству и расположению костных клеток в межклеточном веществе и ориентации коллагеновых пучков, которые составляют значительную часть этого вещества.

В трубчатых костях пучки коллагеновых волокон пересекаются в самых разных направлениях, а костные клетки распределены по межклеточному веществу более или менее случайно. Плоские кости имеют более упорядоченную пространственную организацию: они состоят из последовательных слоев (пластинок).

В различных частях отдельно взятого слоя коллагеновые волокна, как правило, ориентированы в одном направлении, но в соседних слоях оно может быть разным. В плоских костях меньше костных клеток, чем в трубчатых, и они могут находиться как внутри слоев, так и между ними.

Остеоновые кости, как и плоские, имеют слоистую структуру, но их слои представляют собой концентрические кольца вокруг узких, т.н. гаверсовых каналов, по которым проходят кровеносные сосуды. Слои формируются, начиная с наружного, и их кольца, сужаясь постепенно, уменьшают диаметр канала.

Гаверсов канал и окружающие его слои называются гаверсовой системой или остеоном. Остеоновые кости обычно формируются в процессе перехода губчатого вещества кости в компактное.

Поверхностные мембраны и костный мозг

Исключая те случаи, когда близко расположенные кости соприкасаются в суставе и покрыты хрящом, наружная и внутренняя поверхности костей выстланы плотной мембраной, которая жизненно важна для функционирования и сохранности кости. Наружную мембрану называют надкостницей или периостом (от греч.

peri – вокруг, osteon – кость), а внутреннюю, обращенную в костную полость, – внутренней надкостницей, или эндостом (от греч. eondon – внутри).

Надкостница состоит из двух слоев: наружного волокнистого (соединительнотканного) слоя, представляющего собой не только упругую защитную оболочку, но и место прикрепления связок и сухожилий; и внутреннего слоя, обеспечивающего рост кости в толщину.

Эндост имеет важное значение для восстановления кости и в известной степени сходен с внутренним слоем надкостницы; он содержит клетки, обеспечивающие как рост, так и рассасывание кости.

В глубине многих костей, особенно в костях конечностей, позвонках, ребрах и костях таза, находится костный мозг, являющийся основным источником клеток крови в организме.

В эмбриональный период и сразу после рождения у многих позвоночных, в том числе у млекопитающих, костный мозг (красный) содержится практически во всех костях и очень богат кроветворными клетками.

С возрастом кроветворная деятельность костного мозга снижается, и основным его компонентом становятся жировые клетки (желтый костный мозг).

Клеточные элементы и развитие кости

В течение всей жизни животных кость постоянно обновляется. Многие кости, особенно те, что формируются на ранних этапах развития, образуются из неспециализированных мезенхимных клеток – источника всех видов соединительной ткани.

В местах будущей локализации кости группы мезенхимных клеток постепенно дифференцируются, начиная активно продуцировать и выделять органическую составляющую межклеточного костного вещества; эти клетки называются остеобластами. После того как образована органическая составляющая, начинается кальцификация – отложение фосфата кальция.

На более поздней стадии остеобласты превращаются в зрелые костные клетки – остеоциты. функция остеоцитов – поддержание нужного уровня кальцификации ткани. Описанным образом происходит развитие т.н. первичных костей, например теменных и лобных.

Формирование трубчатых и других (вторичных) костей, происходящее на более поздних этапах внутриутробного развития, протекает иначе: сначала образуется растущая хрящевая модель будущей кости, а затем по мере развития плода, равно как и после рождения ребенка, хрящ постепенно замещается костной тканью.

Рассасывание костной ткани обеспечивают остеокласты – специального типа костные макрофаги, развивающиеся из моноцитов крови. Остеокласты вырабатывают ферменты, эффективно растворяющие и разрушающие костное вещество.

Перестройка кости

Почти все кости в процессе роста животного изменяют свою форму, что достигается наращиванием кости в одном месте и разрушением в другом. Например, кости конечностей растут не только в длину, но и в ширину.

Надкостница является источником остеобластов, обеспечивающих отложение костной ткани на наружной поверхности, в то время как остеокласты эндоста разрушают и рассасывают кость, тем самым расширяя костномозговую полость.

Даже при отсутствии общего роста происходит постоянная перестройка костной ткани: старая костная ткань рассасывается и заменяется новой. У собак, например, каждый год заменяется до 10% костной ткани.

Перестройка кости регулярно происходит в ответ на функциональные изменения, например при нарастании кости в тех участках, где увеличивается давление за счет веса; она также играет ведущую роль при восстановлении кости после травм, в частности при переломах, когда за первичным заживлением раны следует перестройка, которая постепенно восстанавливает исходную форму кости.

Кровоснабжение

имеет решающее значение в формировании кости.

Дифференцировка мезенхимных клеток в остеобласты протекает только при наличии капиллярного кровотока; лишенная капилляров мезенхима превращается в клетки, продуцирующие хрящевую ткань.

В силу того что кость (в частности, остеоновая) часто откладывается вокруг кровеносных сосудов, они определяют формирование трехмерной тканевой структуры многих костей скелета.

Заболевания

Костные заболевания могут нарушать все три основных процесса, сопровождающих рост и перестройку кости: выработку остеобластами органической основы кости; кальцификацию костной основы; рассасывание кости остеокластами.

Цинга затрагивает самые разные соединительные ткани, в том числе она влияет на рост кости, нарушая выработку коллагена – органической составляющей костной ткани. Поскольку кальцификация при этом непосредственно не затрагивается, происходит избыточное известкование небольшого количества продуцируемого органического вещества.

Рост кости практически полностью прекращается, она становится очень ломкой. Наоборот, при рахите (которым болеют дети) и остеомаляции (болезни взрослых) существенно нарушается кальцификация. Остеобласты продуцируют коллаген, но он не кальцифицируется из-за низкого содержания в крови растворенного фосфата кальция.

Симптомы обоих заболеваний включают деформацию костей и общее размягчение костной ткани. Еще одно распространенное поражение костной ткани – остеопороз, часто возникающий у пожилых людей.

При этом заболевании соотношение органической и минеральной составляющих костного вещества не меняется, но повышенная активность остеокластов приводит к тому, что рассасывание кости идет интенсивнее, чем ее формирование. Пораженная остеопорозом кость постепенно истончается и становится слабой и подверженной переломам. Эти последствия особенно часто отмечаются при остеопорозе позвоночника.

Источник: //www.krugosvet.ru/enc/biologiya/kost

Межклеточное вещество костной ткани

В костной ткани межклеточное вещество

Матрикс костной ткани (костный матрикс) составляет 50% сухого веса кости и включает в себя неорганическую (50%) и органическую (25%) части, а также воду (25%).

Неорганический компонент в большом количестве содержит кальций (35%) и фосфор (50%), а также другие составляющие. Минеральные соли представлены в основном аморфным фосфатом кальция и кристаллами гидроксиапатита; последние соединяются с молекулами коллагена через остеонектин.

Основу органического компонента составляют коллагены (в основном I типа – 90-95%). Также в состав матрикса входят и другие органические соединения.

Чаще всего различают два основных типа костной ткани – грубоволокнистую и пластинчатую.

Грубоволокнистая костная ткань является первичной как в филогенезе (т. е. характерна для древних групп позвоночных), так и в онтогенезе (то есть у животных филогенетически более молодых групп встречается на эмбриональных стадиях).

У взрослых млекопитающих она имеется в швах костей свода черепа и в местах прикрепления сухожилий.

В составе этой ткани коллагеновые волокна образуют толстые беспорядочно расположенные пучки, между которыми находится относительно большое количество остеоцитов в костных полостях (лакунах), также не имеющих упорядоченной ориентировки.

Костное вещество формирует перекладины и перегородки, которые лежат беспорядочно и интенсивно анастомозируют между собой.

Каждая костная перекладина образована костными пластинками, обычно направленными параллельно друг другу и её поверхности; лишь изредка здесь встречаются короткие примитивные остеоны (см. пластинчатая костная ткань) с небольшим числом слоёв.

Костные трабекулы выстланы эндостом, а питание остеоцитов, лежащих в костных пластинках, в основном осуществляется за счёт сосудов красного костного мозга.

С поверхности грубоволокнистая кость покрыта соединительнотканной оболочкой – надкостницей (периостом). В этом типе костной ткани отсутствуют кровеносные сосуды, а степень её минерализации ниже, чем пластинчатой кости (см. ниже).

Основу скелета наземных позвоночных образует более сложно устроенная и более прочная пластинчатая костная ткань (Приложение, рис. 15).

Это обусловлено гораздо большими механическими нагрузками, которые она испытывает на суше под действием силы тяжести. Как следует из названия, структурной и функциональной единицей этой ткани является костная пластинка.

Последняя образована параллельными пучками коллагеновых волокон, пропитанных минерализованным аморфным веществом.

В каждой пластинке ряды волокон лежат под прямым углом относительно волокон соседней, что наиболее ярко видно в остеонах (см. ниже).Это ещё более повышает прочность ткани. Остеоциты (см. ниже) могут быть замурованы внутри пластинок, но чаще располагаются между ними.

Пластинчатая костная ткань образует:

1) компактное (плотное) вещество кости, которое формирует стенку диафиза трубчатых костей, а также покрывает большую часть костей;

2) губчатое вещество (локализовано в эпифизах трубчатых костей, а также преобладает в плоских костях).

Структурно пластинчатая костная ткань (рис. 12) формирует три слоя:

1) сразу под периостом – слой наружных общих (генеральных) пластинок, в которых костные пластинки лежат параллельно поверхности кости;

2) слой остеонов и

3) слой внутренних общих (генеральных) пластинок, прилегающих к внутренней полости кости (эндосту).

Рис. 12. Схема строения трубчатой кости (пластинчатая костная ткань) (по А. Хэму, Д.

Кормаку, 1983): 1 – общая (генеральная) костная пластинка; 2 – Остеогенный слой надкостницы; 3 – фиброзный слой надкостницы; 4 – лакуны с остеоцитами; 5 – канальцы (отростки остеоцитов); 6 – компактная кость; 7 – вставочная пластинка; 8 – гаверсова система; 9 – кровеносный сосуд; 10 – выстилка эндоста; 11 – гаверсов канал;

12 – эндост; 13 – канал Фолкмана.

Остеон (гаверсова система) – структурная единица компактного вещества.

Он образован кровеносным сосудом и окружающими его несколькими слоями костных пластинок (4-6 в молодом остеоне, до 10 и более – в старом).

Таким образом, по осиостеона располагается центральный (гаверсов) канал, в котором и проходят один-два сосуда, нервы и сопровождающая их соединительная ткань с камбиальными клетками.

Остеоны отграничены друг от друга либо аморфным веществом костной ткани, либо вставочными пластинками. Последние образуются в результате того, что в костной ткани постоянно происходит перестройка уже сформировавшихся пластинок – на месте одних возникают новые. Таким образом, вставочные пластинки представляют собой фрагменты остеонов, существовавших ранее.

Снаружи кости покрыты надкостницей (периостом). В ней различают наружный волокнистый и внутренний клеточный слои. Наружный слой построен из плотной соединительной ткани с кровеносными сосудами. К нему прикрепляются сухожилиями мышцы и связки.

Внутренний слой содержит многочисленные камбиальные клетки: стволовые и полустволовые скелетогенные клетки, остеобласты и остеокласты, непосредственно прилежащие к поверхности кости. Для более прочного прикрепления надкостницы из её внутреннего слоя в само вещество кости внедряются пучки плотных коллагеновых волокон – т. н.

прободающих или шарпеевских. Они как бы «пришивают» периост к поверхности кости.

Костномозговая полость покрыта эндостом, который также состоит из соединительной ткани, содержащей остеогенные клетки.

Губчатое вещество, также как и компактное, построено из костных пластинок, но имеет другую анатомическую структуру. Представляет собой многочисленные костные перекладины (трабекулы) и тонкие перегородки между многочисленными мелкими полостями, заполненными красным костным мозгом.

Клетки костной ткани

В ходе развития костной ткани образуются два дифферона:

1) последовательность дифференцирующихся клеток собственно костной ткани: стволовая скелетогенная клетка – полустволовая клетка (преостеобласт) – остеобласт – остеоцит;

2) стволовая клетка крови – полустволовые кроветворные клетки.

В данном разделе рассмотрим клетки собственно костной ткани

Размер остеобластов – 15-20 мкм. При помощи отростков они контактируют друг с другом и остеоцитами. Это молодые клетки, создающие межклеточное вещество костной ткани.

В образующейся кости они покрывают почти всю поверхность будущей кости; в сформированной же кости встречаются только в глубоких слоях надкостницы, в эндосте, в остеонах вдоль кровеносных сосудов, а также в зоне регенерации на месте травмы.

Первоначально остеобласты синтезируют волокна и органический матрикс, а затем обеспечивают его минерализацию. «Замуровав» себя в межклеточном веществе, они превращаются в остеоциты.

Остеоциты – наиболее многочисленны клетки костной ткани. Они имеют отростчатую форму; их длина 22-25 мкм, ширина – 6-14 мкм. Органоидов мало, клеточного центра нет, так как клетки утратили способность к делению.

Как уже неоднократно отмечалось, остеоциты располагаются в костных полостях (лакунах), повторяющих их контуры. Во все стороны от лакун отходят слегка ветвящиеся канальцы, анастомозирующие между собой и с периваскулярными пространствами сосудов внутри кости.

В этих пространствах между отростками остеоцитов и стенками канальцев содержится тканевая (лакунарно-канальцевая) жидкость, отличающаяся по химическому составу от плазмы крови или жидкостей в матриксе других тканей.

Движению этой жидкости способствуют «пульсирующие» колебания остеоцитов и их отростков.

Остеоциты – единственная живая и активно функционирующая структура зрелой костной ткани. Их основная роль – стабилизация органического и минерального состава кости, обмен веществ (в том числе транспортировка ионов кальция из кости в кровь и обратно). Костная ткань, не содержащая живых остеоцитов, быстро разрушается.

Остеокластысимпластические структуры, образованные слиянием нескольких моноцитов крови, и, таким образом, по происхождению являются макрофагальными структурами. Они имеют от трёх ядер до нескольких десятков; в диаметре достигают 90 и более мкм.

Остеокласт выделяет двуокись углерода и фермент карбоангидразу, в результате чего образуется угольная кислота; здесь же выявляется и лимонная кислота.

Кислая среда способствует растворению кристаллов гидроксиапатита и вымыванию в кровь минеральных веществ кости. После чего обнажённый органический матрикс разрушается с помощью гидролитических лизосомальных ферментов.

То есть функция остеокластов – разрушение межклеточного вещества, что необходимо для роста и регенерации костной ткани.

Характерной особенностью так называемой дентиноидной костной ткани, так же как и грубоволокнистой, является беспорядочное расположение волокон; в толще её межклеточного вещества отсутствуют костные клетки. У высших позвоночных единственным примером этой ткани является дентин зуба, у низших (особенно вымерших) животных дентиноидная костная ткань имеет широкое распространение в наружных, так называемых накладных костях.



Источник: //infopedia.su/18xacf9.html

Строение костной ткани

В костной ткани межклеточное вещество

Клетки костной ткани (кости):

* остеобласты,

* остеоциты,

* остеокласты.

Основными клетками в сформированной костной ткани являются остеоциты. Это клетки отростчатой формы с крупным ядром и слабовыраженной цитоплазмой (клетки ядерного типа). Тела клеток локализуются в костных полостях – лакунах, а отростки – в костных канальцах.

Многочисленные костные канальцы, анастомозируя между собой, пронизывают всю костную ткань, сообщаясь с периваскулярными пространствами, и образуют дренажную систему костной ткани. В этой дренажной системе содержится тканевая жидкость, посредством которой обеспечивается обмен веществ не только между клетками и тканевой жидкостью, но и межклеточным веществом.

Для ультраструктурной организации остеоцитов характерно наличие в цитоплазме слабовыраженной зернистой эндоплазматической сети, небольшого числа митохондрий и лизосомы, центриоли отсутствуют. В ядре преобладает гетерохроматин.

Все эти данные свидетельствуют о том, что остеоциты обладают незначительной функциональной активностью, которая заключается в поддержании обмена веществ между клетками и межклеточным веществом. Остеоциты являются дефинитивными формами клеток и не делятся. Образуются они из остеобластов.

Остеобласты содержатся только в развивающейся костной ткани. В сформированной костной ткани (кости) они отсутствуют, но содержатся обычно в неактивной форме в надкостнице. В развивающейся костной ткани они охватывают по периферии каждую костную пластинку, плотно прилегая друг к другу, образуя подобие эпителиального пласта.

Форма таких активно функционирующих клеток может быть кубической, призматической, угловатой. В цитоплазме остеобластов содержится хорошо развитая зернистая эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс Гольджи, много митохондрий.

Такая ультраструктурная организация свидетельствует о том, что эти клетки являются синтезирующими и секретирующими.

Действительно, остеобласты синтезируют белок коллаген и гликозоаминогликаны, которые затем выделяют в межклеточное пространство. За счет этих компонентов формируется органический матрикс костной ткани.

Затем эти же клетки обеспечивают минерализацию межклеточного вещества посредством выделения солей кальция. Постепенно, выделяя межклеточное вещество, они как бы замуровываются и превращаются в остеоциты.

При этом внутриклеточные органеллы в значительной степени редуцируются, синтетическая и секреторная активность снижается и сохраняется функциональная активность, свойственная остеоцитам.

Остеобласты, локализующиеся в камбиальном слое надкостницы, находятся в неактивном состоянии, синтетические и транспортные органеллы слабо развиты.

При раздражении этих клеток (в случае травм, переломов костей и так далее) в цитоплазме быстро развивается зернистая эндоплазматическая сеть и пластинчатый комплекс, происходит активный синтез и выделение коллагена и гликозоаминогликанов, формирование органического матрикса (костная мозоль), а затем и формирование дефинитивной костной ткани (кости). Таким способом за счет деятельности остеобластов надкостницы, происходит регенерация костей при их повреждении.

Отеокласты – костеразрушающие клетки, в сформированной костной ткани отсутствуют. Но содержатся в надкостнице и в местах разрушения и перестройки костной ткани.

Поскольку в онтогенезе непрерывно осуществляются локальные процессы перестройки костной ткани, то в этих местах обязательно присутствуют и остеокласты.

В процессе эмбрионального остеогистогенеза эти клетки играют важную роль и определяются в большом количестве.

Остеокласты имеют характерную морфологию:

* эти клетки являются многоядерными (3-5 и более ядер);

* это довольно крупные клетки (диаметром около 90 мкм);

* они имеют характерную форму – клетка имеет овальную форму, но часть ее, прилежащая к костной ткани, является плоской.

При этом в плоской части выделяют две зоны:

* центральная часть – гофрированная, содержит многочисленные складки и островки;

* периферическая (прозрачная) часть тесно соприкасается с костной тканью.

В цитоплазме клетки, под ядрами, располагаются многочисленные лизосомы и вакуоли разной величины.

Функциональная активность остеокласта проявляется следующим образом: в центральной (гофрированной) зоне основания клетки из цитоплазмы выделяются угольная кислота и протеолитические ферменты.

Выделяющаяся угольная кислота вызывает деминерализацию костной ткани, а протеолитические ферменты разрушают органический матрикс межклеточного вещества. Фрагменты коллагеновых волокон фагоцитируются остеокластами и разрушаются внутриклеточно.

Посредством этих механизмов происходит резорбция (разрушение) костной ткани и потому остеокласты обычно локализуются в углублениях костной ткани. После разрушения костной ткани за счет деятельности остеобластов, выселяющихся из соединительной ткани сосудов, происходит построение новой костной ткани.

Межклеточное вещество костной ткани состоит из:

* основного вещества

* и волокон, в которых содержатся соли кальция.

Волокна состоят из коллагена I типа и складываются в пучки, которые могут располагаться параллельно (упорядочено) или неупорядочено, на основании чего и строится гистологическая классификация костных тканей.

Основное вещество костной ткани, как и других разновидностей соединительных тканей, состоит из:

* гликозоаминогликанов

* и протеогликанов.

Однако химический состав этих веществ отличается. В частности в костной ткани содержится меньше хондроитинсерных кислот, но больше лимонной и других кислот, которые образуют комплексы с солями кальция.

В процессе развития костной ткани вначале образуется органический матрикс-основное вещество и коллагеновые (оссеиновые, коллаген II типа) волокна, а затем уже в них откладываются соли кальция (главным образом фосфорнокислые). Соли кальция образуют кристаллы гидроксиаппатита, откладывающиеся как в аморфном веществе, так и в волокнах, но небольшая часть солей откладывается аморфно.

Обеспечивая прочность костей, фосфорнокислые соли кальция одновременно являются депо кальция и фосфора в организме. Поэтому костная ткань принимает участие в минеральном обмене.

К сведению в организме (литературные данные):

1. От 208 до 214 индивидуальных костей.

2. Нативная кость состоит из 50% неорганического материала, 25% органических веществ и 25% воды, связанной с коллагеном и протеогликанами.

3. 90% органики составляет коллаген типа 1 и только 10% другие органические молекулы ( гликопротеин остеокальцин, остеонектин, остеопонтин, костный сиалопротеин и другие пртеогликаны).

4. Костные компоненты представлены : органическим матриксом – 20-40%, неорганическими минералами – 50-70%, клеточными элементами 5-10% и жирами – 3%.

5. Макроскопически скелет состоит из двух компонентов – компактная или кортикальная кость; и сетчатая или губчатая кость.

6. В среднем вес скелета составляет 5 кг ( вес сильно зависит от возраста, пола, строения тела и роста).

7. Во взрослом организме на долю кортикальной кости приходится 4 кг, т.е. 80% ( в скелетной системе), тогда как губчатая кость составляет 20% и весит в среднем 1 кг.

8. Весь объем скелетной массы у взрослого человека составляет примерно 0.0014 м³ (1400000 мм³) или 1400 см³ (1.4 литра).

9. Поверхность кости представлена периостальной и эндостальной поверхностями – суммарно порядка 11,5 м² ( 11500000 мм²).

10. Периостальная поверхность покрывает весь внешний периметр кости и составляет 4.4% грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) всей поверхности кости.

11. Внутренняя (эндостальная) поверхность состоит из трех составляющих – 1) внутрикортикальная поверхность (поверхность Гаверсовых каналов), которая составляет 30.4% или грубо 3,5 м² (3500000 мм²); 2) поверхность внутренней стороны кортикальной кости порядка 4.4% или грубо 0,5 м² ( 500000 мм²) и 3) поверхность трабекулярного компонента губчатой кости 60.8% или грубо 7 м² ( 7000000 мм²).

12. Губчатая кость 1 гр. в среднем имеет поверхность 70 см² (70000 см² : 1000 гр.), тогда как кортикальная кость 1 гр. имеет порядка 11.25 см² [(0.5+3.5+0.5) х 10000 см² : 4000 гр.], т.е. в 6 раз меньше. По мнению других авторов это соотношение может составлять 10 к 1.

13. Обычно при нормальном обмене веществ 0.6% кортикальной и 1.2% губчатой костной поверхности подвергается разрушению (резорбции) и, соответственно, 3% кортикальной и 6% губчатой костной поверхности вовлечены в формирование новой костной ткани. Остальная костная ткань (более 93% её поверхности) находится в состоянии отдыха или покоя.

Статья предоставлена ООО “Конектбиофарм”

Источник: //StomPort.ru/articles/stroenie-kostnoy-tkani

Кость

В костной ткани межклеточное вещество

Кость, основная часть скелета позвоночных животных и человека. Вместе с суставами и связками, соединяющими К. скелета между собой, и мышцами, прикрепленными к К. сухожилиями, К. образуют опорно-двигательный аппарат. По форме и строению К.

бывают длинные, или трубчатые (например, плечевая, бедренная), плоские, или широкие (например, К. черепа), и короткие (например, позвонки). В длинных К. различают среднюю часть — тело К., или диафиз, и два конца — эпифизы (рис. 1). По степени подвижности соединения К.

бывают неподвижные — сращения, или синартрозы (например, швы черепных К.), и подвижные — суставы, или диартрозы (например, соединения К. конечностей).

  В состав К. входят костная ткань (рис. 2), надкостница, костный мозг, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы и в ряде случаев хрящевая ткань. Костная ткань — главная составная часть К. — образует костные пластинки; в зависимости от плотности расположения пластинок различают компактное и губчатое костное вещество. В телах длинных К.

преобладает компактное вещество, в котором расположение костных пластинок связано главным образом с распределением питающих К. кровеносных сосудов, проходящих в гаверсовых каналах. В эпифизах длинных К. и в коротких К.

преобладает губчатое вещество, между костными пластинками или перекладинами которого располагаются ячеистые полости, заполненные костным мозгом; перекладины располагаются в направлении наибольшего давления и натяжения, что обеспечивает максимальную механическую прочность при наименьшей затрате материала. Поверхность К.

покрыта надкостницей, или периостом, содержащим кровеносные сосуды и нервы. Костная ткань — разновидность соединительной ткани. Около 50% её объёма составляют нерастворимые соли (главным образом в виде гидроксилапатита).

Клетки костной ткани (остеоциты) лежат в костных полостях и связаны между собой тонкими отростками, проходящими в костных канальцах, по которым осуществляется их питание. Межклеточное вещество костной ткани состоит из плотно упакованных коллагеновых волокон (на поверхности которых располагаются кристаллы гидроксилапатита), полисахаридов и белков.

Образование межклеточного вещества и его обызвествление — результат деятельности костеобразующих клеток — остеобластов, которые по мере образования костной ткани замуровываются в межклеточном веществе и становятся остеоцитами. Костная ткань служит основным депо кальция в организме и активно участвует в кальциевом обмене.

Высвобождение кальция достигается путём разрушения (резорбции), а его связывание — путём новообразования костной ткани. С этим связан процесс постоянной перестройки костной ткани, продолжающийся в течение всей жизни организма. При этом происходят изменения формы К. соответственно меняющимся механическим нагрузкам. Костная ткань скелета у человека практически полностью перестраивается каждые 10 лет. В резорбции К. принимают участие многоядерные клетки — остеокласты.

  По расположению коллагеновых волокон в основном веществе К. различают грубоволокнистую и тонковолокнистую, или пластинчатую, К. В грубоволокнистой К. волокна расположены в различных направлениях, в тонковолокнистой — они образуют пластинки (отсюда название «пластинчатая К.

»), в которых волокна проходят преимущественно в одном направлении. Все К. развиваются из эмбриональной соединительной ткани — мезенхимы либо непосредственно (т. н. вторичные, или покровные, К.: лобные, теменные и др.), либо проходя хрящевую стадию (т. н. первичные, или замещающие, К.

: плечевая, бедренная и др.). Вторичные К. образовались в процессе эволюции позвоночных из погрузившихся под кожу кожных чешуй, первичные — возникли как окостенения внутреннего хрящевого скелета. При развитии покровных К. образуется т. н.

скелетогенный зачаток — скопление мезенхимных клеток, которые затем становятся остеобластами и образуют К. При развитии замещающих К. в скелетогенном зачатке первоначально образуется хрящевая модель будущей К., которая затем замещается костной тканью; хрящ при этом разрушается.

У зародыша образуется грубоволокнистая К., заменяющаяся затем у некоторых земноводных и пресмыкающихся, у большинства птиц, а также у млекопитающих тонковолокнистой К.

  О заболеваниях К. см. Кариес, Остеомаляция, Остеомиелит, Рахит и др. (подробнее см. Остеология).

При переломах трубчатых К. обычно резко усиливается процесс костеобразования. При этом образуется костно-хрящевая мозоль, соединяющая отломки. В ходе её дальнейшей перестройки форма К. восстанавливается. К. может образоваться у взрослых позвоночных животных и у человека не только в составе скелета, но и вне его — в любом участке соединительной ткани (эктопическое костеобразование).

  Лит.: Заварзин А. А. и Румянцев А. В., Курс гистологии, 6 изд., М., 1946, гл. 6; Иванов Г. Ф., Основы нормальной анатомии человека, т. 1—2, 1949; Фриденштейн М., Я., Экспериментальное внескелетное костеобразование, М., 1963.

  А. Я. Фриденштейн.

Рис. 1. Схема строения трубчатой кости: 1 — диафиз; 2 — эпифизы; 3 — костномозговая полость; 4 — надкостница; 5 — надхрящница; 6 — суставной хрящ; 7 — губчатое костное вещество; 8 — компактное костное вещество; 9 — эндохондральная (возникшая внутри хряща) кость; 10 — пластинка роста.

Рис. 2. Костные клетки из решётчатой кости.

Оглавление БСЭ

Источник: //www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/065/271.htm

Уход за Суставами
Добавить комментарий