Строение кости
Строение кости
Общие сведения
Кость представляет собой сложный орган, в состав которого входят костная, хрящевая, жировая и нервная ткани. Скелет и костная ткань составляют примерно 18 процентов от общей массы тела человека. Кости выполняют шесть основных функций, среди которых поддержка мягких тканей, защита внутренних органов, обеспечение движения за счет прикрепления мышц, поддержание гомеостаза минеральных веществ, производство клеток крови и хранение триглицеридов,. Костная ткань служит основным резервуаром кальция, сохраняя около 99 процентов всего кальция в организме. В губчатой ткани костей находится красный костный мозг, который отвечает за гемопоэз — выработку эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. У новорожденных весь костный мозг является красным, однако по мере старения организма он постепенно замещается желтым костным мозгом, который выполняет функцию хранения жиров,. Изучением строения костей занимается раздел анатомии, называемый остеологией, а лечением соответствующих патологий — ортопедия.
Макроскопическое строение
На макроскопическом уровне длинная трубчатая кость состоит из нескольких выраженных частей. Основная длинная цилиндрическая часть называется диафизом, а два расширенных конца — эпифизами. Между диафизом и эпифизом располагается метафиз. В период роста, который продолжается в среднем до 18-21 года, в метафизе находится хрящевая ткань, позволяющая кости расти в длину. После завершения роста хрящ замещается костной тканью, образуя эпифизарную линию. Суставные поверхности эпифизов покрыты суставным хрящом, который амортизирует нагрузки и уменьшает трение в суставах. Внешняя поверхность кости покрыта надкостницей, или периостом. Периост представляет собой слой плотной нерегулярной соединительной ткани, который обладает развитой иннервацией и кровоснабжением. В периосте имеется остеогенный слой, обеспечивающий рост кости в толщину; также к нему прикрепляются связки и сухожилия мышц. Внутри диафиза находится медулярная, или костномозговая, полость, которая у взрослых заполнена желтым костным мозгом, а у детей — красным. Внутренняя поверхность костномозговой полости выстлана тонкой оболочкой, называемой эндостом.
Гистологическое строение и химический состав
С гистологической точки зрения костная ткань состоит из клеток и внеклеточного матрикса. Матрикс примерно на 25 процентов состоит из воды, на 25 процентов из коллагена и на 50 процентов из кристаллизованных минеральных солей. Твердость костной ткани обеспечивается неорганическими соединениями, наиболее распространенным из которых является фосфат кальция. Фосфат кальция взаимодействует с гидроксидом кальция, образуя комплексное соединение — гидроксиапатит. В состав матрикса также входят карбонат кальция, ионы магния, калия и фтора. Процесс кристаллизации минеральных солей вокруг коллагеновых волокон называется кальцификацией, и его инициируют специфические клетки костной ткани — остеобласты. Эластичность и прочность кости на растяжение зависят от коллагеновых волокон, которые выполняют функцию своеобразной арматуры, предотвращая разрывы и повреждения. Для полноценного синтеза коллагена и нормального формирования костной ткани необходимо достаточное поступление витамина С.
Клеточный состав
В костной ткани выделяют четыре основных типа клеток: остеогенные клетки, остеобласты, остеоциты и остеокласты. Остеогенные клетки происходят из мезенхимы и являются единственным типом костных клеток, способным к делению,. Они располагаются во внутренней части периоста, в эндосте и внутрикостных каналах. Из остеогенных клеток развиваются остеобласты — клетки, синтезирующие коллаген и другие органические компоненты матрикса, а также инициирующие процесс кальцификации. В процессе своей активности остеобласты окружают себя матриксом и трансформируются в остеоциты. Остеоциты представляют собой зрелые костные клетки, поддерживающие повседневный клеточный метаболизм и обмен питательных веществ,. Они располагаются в небольших пространствах, называемых лакунами. Остеокласты образуются в результате слияния множества лейкоцитов и выполняют функцию разрушения, или резорбции, костного матрикса. Остеокласты выделяют мощные лизосомальные ферменты и кислоты, которые растворяют костную ткань, что является нормальной частью процесса постоянного обновления кости и регуляции уровня кальция в организме,. Баланс активности остеобластов и остеокластов определяет структурную целостность костной ткани, что имеет критическое значение при терапии таких заболеваний, как остеопороз.
Компактная и губчатая костная ткань
Костная ткань структурно разделяется на компактную и губчатую. Компактная костная ткань отличается высокой плотностью, малым количеством пустых пространств и наибольшей прочностью. Она образует наружный слой всех костей и основную массу диафизов трубчатых костей, обеспечивая защиту и поддержку,. Структурной и функциональной единицей компактной кости является остеон, или гаверсова система. Остеон состоит из центрального гаверсова канала, вокруг которого концентрически расположены тонкие костные пластинки. Между пластинками находятся лакуны с остеоцитами,. От лакун отходят микроскопические канальцы, содержащие отростки остеоцитов, через которые клетки сообщаются между собой, обмениваются питательными веществами и кислородом. Остеоны ориентированы в одном направлении вдоль линий наибольшего механического напряжения, что придает длинной кости высокую устойчивость к изгибам и переломам,. Пространства между остеонами заполнены интерстициальными пластинками, представляющими собой фрагменты старых, частично разрушенных остеонов,.
Губчатая костная ткань, в отличие от компактной, не имеет остеонов. Она состоит из трабекул — решетчатых структур из тонких костных колонок. Внутри трабекул также имеются концентрические пластинки, лакуны и остеоциты,. Между трабекулами располагаются обширные пустые пространства, заполненные красным костным мозгом, который интенсивно кровоснабжается и генерирует клетки крови,. Губчатая ткань составляет основную часть внутренних структур коротких, плоских и нерегулярных костей, а также заполняет эпифизы длинных трубчатых костей. Она локализуется в тех областях, где кость не подвергается сильным однонаправленным механическим нагрузкам, что позволяет значительно снизить общий вес скелета без потери функциональности.
Кровоснабжение и иннервация
Кость представляет собой живой, активно кровоснабжаемый орган с развитой сосудистой сетью. Периостальные артерии и сопровождающие их нервы проникают в диафиз через прободающие фолькмановские каналы, обеспечивая питание надкостницы и наружной части компактной кости. Вблизи центра диафиза располагается питательное отверстие, через которое проходит питающая артерия, разделяющаяся в медулярной полости на проксимальную и дистальную ветви. Данные сосуды кровоснабжают внутреннюю часть компактной ткани, губчатую кость и костный мозг,. Крупные кости, такие как бедренная, могут снабжаться несколькими питающими артериями. Эпифизы и метафизы также получают питание от отдельных эпифизарных и метафизарных артерий. Отток крови осуществляется через соответствующие вены, сопровождающие артерии. Иннервация кости наиболее выражена в периосте, который содержит большое количество болевых рецепторов. Высокая чувствительность надкостницы обуславливает острую боль при травмах, переломах или медицинских манипуляциях, таких как биопсия костного мозга, поскольку нервная система чутко реагирует на натяжение или разрыв ткани,. Внутренние структуры кости иннервированы в значительно меньшей степени. Для оценки кровоснабжения и метаболической активности костной ткани применяется процедура сканирования с введением радиоактивного индикатора. Равномерное поглощение индикатора свидетельствует о норме, тогда как появление темных или светлых участков может указывать на патологические процессы, сопровождающиеся повышением или снижением интенсивности местного кровообращения.