костная ткань

Костная ткань – специализированный тип соединительной ткани с ярко выраженной опорно-механической функцией.

Распространение: очень широко в группе позвоночных животных в составе опорно-двигательной системы организма.

Химический состав: на сухой вес кости приходится Ca²⁺, Mg²⁺F₂^- - 65-70% минеральных веществ, 30-35% органических веществ.

Межклеточное вещество

По химическим свойствам межклеточное вещество костной ткани очень близко к таковому хрящевой ткани.

Основа межклеточного вещества: оссеин – разновидность коллагена (20-40% общего объема); оссеомукоид – близкий по составу к хондромукоиду хрящевой ткани; кислые гидратированные мукополисахариды.

В свежей костной ткани: 50% воды, 15,7% липидов, 12,45% органических веществ, 21,85% неорганических веществ.

Структура межклеточного вещества

Основу межклеточного вещества представляют волокна коллагена – оссеина. Диаметр волокон составляет 100-600 Å, у взрослого человека 1500 Å. Волокна имеют периодическую исчерченность.

В ходе гистогенеза кости происходит сначала образование коллагеновых волокон, а затем их минерализация (которая может произойти в течение нескольких часов). Кристаллы оксиапатита [Ca₂(PO₄)₃] осаждаются на поверхности волокон коллагена. Имеют вид иголок, пластинок. Обызвествлению подвергаются оссеиновые волокна, которые не лежат вблизи от клеток.

Классификация типов межклеточного вещества костной ткани

I. Грубоволокнистая костная ткань: характерно беспорядочное размещение оссеиновых волокон, между которыми находятся клеточные компоненты.

Представлена в скелете у: рыб, амфибий – весь скелет из грубоволокнистой костной ткани; рептилий, птицы, млекопитающих – из грубоволокнистой ткани построен скелет в эмбриогенезе, черепные швы, места прикрепления к костям сухожилий.

II. Пластинчатая костная ткань: характерна для всех высших позвоночных животных. Структурная единица – костная пластинка = слой межклеточного вещества между слоями костных клеток.

Размеры: толщина несколько мк, длина разная, зависит от размеров кости.

Структура: в костных пластинках находятся строго упорядоченные коллагеновые фибриллы. В отдельных костных пластинках оссеиновые волокна располагаются под углом друг к другу, часть волокон переходит из одной пластинки в другую. Оссеиновые волокна собраны в строго упорядоченные структуры – Гаверсовы системы или остеоны.

а) губчатая костная ткань: эпифизы трубчатых костей, кости черепа. Состоит из костных пластинок, организованных в перекладины, идущие в разных направлениях, в виде сети. В пространстве между перекладинами – красный костный мозг, кровеносные сосуды.

б) компактная пластинчатая кость: диофиз трубчатых костей. Костные пластинки организованы в Гаверсовы системы (остеомы), имеют вид цилиндров, вставленных один в другой с внутренним каналом, в котором проходит кровеносный сосуд.

На поперечном срезе: стенка трубчатой кости состоит из отдельных остеонов, между которыми имеются вставочные пластинки. Снаружи и внутри система остеонов окружается системой генеральных пластинок. Снаружи к генеральным пластинкам прилежит надкостница (периост), изнутри – эндост.

Надкостница состоит из внешнего грубоволокнистого слоя и внутреннего тонковолокнистого слоя, которые содержат коллагеновые и эластические волокна; пронизана кровеносными сосудами, нервами. На внутренней поверхности надкостницы содержатся клетки остеобласты.

Клеточные компоненты

1. Остеобласты: располагаются на внутренней поверхности надкостницы и на внешней поверхности костных перекладин. Характеризуются интенсивной выработкой межклеточного вещества.

Форма: цилиндрическая, угловатая, имеют отростки, которыми соединяются друг с другом.

Цитоплазма: базофильна, сильно развиты гранулярный ретикулюм и комплекс Гольджи, много митохондрий, включения липидов. В цитоплазме высокая активность щелочной фосфатазы, которая расщепляет фосфатированные сахара, освобождая РО₄³⁺, участвуя в фосфорном обмене. Остеобласты способны к делению. В сформированных костях встречаются в месте, где идет перестройка костной ткани. В эмбриогенезе остеобласты покрывают все поверхности костных перекладин.

2. Остеоциты: популяция дифференцированных клеток, которые возникают из остеобластов.

Форма: звездообразная, с ветвящимися отростками, соприкасающиеся друг с другом и имеют контакты типа десмосом.

Расположение: остеоциты замурованы в межклеточном веществе, которое в близости от клетки менее жесткое. Отростки клеток проходят в костных канальцах, при их помощи клетки питаются.

В составе костных пластинок остеоциты располагаются правильными концентрическими слоями, чередующимися с пластинками межклеточного вещества.

Цитоплазма: слабобазофильна, слабо развит гранулярный ретикулюм, комлекс Гольджи не так интенсивно синтезируют.

3. Остеокласты: клетки костеразрушители, костедробители; очень крупные 50-80 мк, многоядерные (8-10), способны к движению, меняют форму.

Расположение: на поверхности костных перекладин, в месте перестройки ткани; на поверхности, обращенной к перекладинам щеточная каемка.

Цитоплазма: сильно вакуолизирована, много лизосом, матрикс – оксифилен, гранулярный ретикулюм развит слабо, высокая активность щелочной фосфатазы.

Функции клеточных элементов

1) остеобласты и остеоциты

а) образование межклеточного вещества

б) регуляция обмена минеральных веществ: кровь, плазма кость

2) остеокласты

а) обновление и перестройка участков костной ткани.

Регулирующие механизмы функций изучены слабо.

Гистогенез костной ткани

Источник образования клеточных элементов в костной ткани в ходе органогенеза: мезенхима склеротома.

Во взрослом организме: рост и обновление костной ткани происходит за счет популяции стволовых клеток стромы кроветворных органов – популяция механоцитов. Обновление костной ткани происходит за счет стволовых клеток, приносимых кровью в надкостницу. В надкостнице механоциты делятся и превращаются в простеобласты (делящаяся транд. популяция) остеобласты, которые очень активно синтезируют межклеточное вещество, замуровываются остеоциты. Обновление и перестройка костной ткани происходят в течение всей жизни за счет местных проостеобластов и приносимых кровью механоцитов из красного костного мозга.

В течение эмбриогенеза образование костей происходит, во-первых, путем образования непосредственно из мезенхимы; во-вторых, путем замещения хрящевой ткани костной.

Развитие костей из мезенхимы

Стадии дифференциации:

а) образование скелетогенных зачатков из скопления клеточной мезенхимы, которые сильно размножаются;

б) превращение мезенхимных клеток в проостеобласты; которые тоже сильно размножаются и выделяют тропоколлаген и мукополисахариды;

в) превращение в остеобласты, еще более активно выделяют межклеточное вещество. Перекладины молодой кости расположены беспорядочно; на поверхности их – остеобласты, внутри замурованы остеоциты;

г) происходит формирование грубоволокнистой костной ткани

д) образованная грубоволокнистая костная ткань замещается на пластинчатую костную ткань. Отложение межклеточного вещества в виде костных пластинок связано с упорядоченным расположением оссеиновых волокон и при четкой синхронизации деятельности остеоцитов.

Развитие кости на месте хряща

Так происходит образование трубчатых костей. На месте формирования будущей кости сначала из гиолинового хряща формируется хрящевая болванка из клеток мезенхимы, которая имеет форму будущей кости. Снаружи она окружена надхрящницей, кровеносные сосуды внутри отсутствуют.

Стадии преобразования:

а) Деструкция хряща в области, сильно удаленной от надхрящницы, обычно в центре диофиза будущей кости. Из-за дистрофии происходит обызвествление хряща, набухание хондроцитов, разрушение капсул.

б) Параллельно с процессами дегенерации внутри происходит изменение структуры надхрящницы и, как следствие, образование костной манжетки. Надхрящница превращается в надкостницу, малодифференцированные клетки – в остеобласты, выделяют межклеточное вещество в виде кружевных балок периостальной манжетки.

в) Усиление процессов дистрофии хряща, прорастание кровеносных сосудов, которые сопровождаются молодой соединительной тканью.

г) Преобразование части клеток соединительной ткани в остеокласты, которые разрушают хрящ с образованием полостей. Эти полости заполняются клетками остеогенной ткани и клетками красного костного мозга. Разрушение хрящевой ткани происходит в направлении от середины к эпифизам.

д) В диафизе на обломки хрящевой ткани садятся остеобласты, и начинается процесс энхондрального окостенения, возникают внутренние костные балки.

е) В области диафизов остаются области неразрушенного хряща, за счет которой происходит рост костей в длину. В области диафиза костная манжетка растет по направлению к эпифизам и утолщается.

ж) На границе между хрящом и костной манжеткой находится метафизарная пластинка, которая резко отграничена линией окостенения от костномозговой полости. Хрящевые клетки, примыкающие со стороны метафизарной пластинки, располагаются в виде монетных столбиков, хондроциты в колонках – набухшие, вакуолизированные. Окончательное окостенение эпифизов происходит в 17-23 года, с прекращением роста в высоту.

з) Последняя стадия развития трубчатых костей: замещение грубоволокнистой костной ткани на пластинчатую в диафизе и губчатую в эпифизах. Процесс образования новых остеонов изображен на схеме.

Способность к регенерации

При определенных типах повреждения – очень велика (особенно при сохранении надкостницы). При переломах образуется костно-хрящевая мозоль, которая замещается на пластинчатую ткань.

Дентин – самая древняя разновидность костной ткани (в плакоидной чешуе акул, зубах позвоночных животных). Дентин устроен особо, в отличие от грубоволокнистой и пластинчатой костных тканей клетки одонтобласты образуют слой на границе пульповой камеры; слой межклеточного вещества – собственно дентин выделяется ими к периферии. Зубы – у человека две смены зубов:

1 смена – молочные зубы (в 6 месяцев прорезаются 2 нижних резца. Всего молочных зубов 20. К двум годам прорезаются); 2 смена – постоянные зубы (начинают сменять молочные с 6 до 12 лет. Постоянных зубов – 32. Зубная формула человека – 2 резца, 1 клык, 2 предкоренных, 3 коренных).

Кариес – кислоты пищи и напитков легко могут проникать через трещинки эмали и растворять дентин. В ямках задерживаются частицы пищи субстрат для бактерий, которые также выделяют кислоты дупло пульпа зуба.

Дата добавления: 2015-07-24