Строение органов и систем человека

Костная ткань (кости)

Костная тканьКость представляет собой жесткий орган организма человека, являющийся частью скелета позвоночных. Кости имеют сложную как внутреннюю, так и внешнюю структуру, бывают разных сложных форм и размеров. Кости легкие, но в то же время прочные и жесткие. Функции костей заключаются в защите некоторых органов, а также в выработке красных и белых кровяных клеток. Кости хранят минеральные вещества организма, поддерживают тело. Костная ткань является типом плотной соединительной ткани.

Кость представляет собой ткань, состоящую из разных клеток. Созданием и минерализацией костей занимаются клетки остеобласты и остеоциты. В реабсорбции костной ткани принимают участие остеокласты. в минерализованной матрице костной ткани присутствует органический компонент в основном это коллаген под названием оссеин, а также неорганический компонент костного минерала, который состоит из различных солей.

Сразу после рождения у человека присутствует более 270 различных костей, но после развития их остается около 206, если не считать мелкие сесамовидные кости. Самой большой костью у человека является бедренная кость, а самой маленькой стремя в среднем ухе.

Строение костной ткани

Кость не имеет единую монолитную структуру, а представляет собой матрицу, которая состоит в основном из композиционного материала, в который входят неорганический минеральный фосфат кальция, химическая классификация кальция гидроксиапатита, дающего основную жесткость кости и коллагена - эластичного белка, защищающий кость от разрушения. Кость сформирована уплотненной матрицей вокруг захваченных клеток. После захвата эти клетки из остеобластов становятся остеоцитами.

Костная матрица

Кости состоят из живых клеток, которые встроены в минерализованную органическую матрицу. Данная матрица состоит из органических веществ таких как коллаген, присутствующий в виде коллагеновых нитей (фибрилл), а также из неорганических таких как гидроксиапатит и других солей кальция и фосфата. Коллагеновые нити имеют небольшую длину, иногда они закручены в спирали. Данные волокна располагаются слоями между которыми депонируют минеральные кристаллы. Кроме этого, в костной матрице присутствуют следующие органические вещества (белки):

  • Фибронектин. Данный белок регулирует дифференцировки остеобластов.
  • Остеонектин. Осуществляет регуляцию минерализации.
  • Тромбоспондин. Этот белок ингибирует клетки предшественники костных.
  • Остеокальцин. Остеокальцин связывает кальций.
  • GLA-белок матрицы - замедляет минерализацию.
  • Костный сиалопротеин. Данный белок связывается с интегринами и оказывает помощь раковым клеткам.
  • Остеопонтин. Остеопонтин повышает ангиогенез, усиливающий резорбцию кости в определенных ситуациях.
  • Матричный внеклеточный белок - вызывает заболевание кости под названием остеомаляция.
  • Бигликан. Функции данного белка на момент публикации статьи (10.12.2016 г.) пока точно не определены.

Гидроксиапатит является основной минеральной структурой. В ходе жизни соотношение кальция к фосфату может меняться. Также в матрице обнаруживаются натрий, магний, калий и карбонат. При этом 70% клеточной матрицы состоит из солей, а 30% из органики. Коллагеновые нити в матрице обеспечивают костную ткань прочностью на растяжение, а минеральные вкрапления обеспечивают прочность на сжатие. На 90%-95% органическую часть матрицы составляет коллаген I, остальная органическая часть матрицы представляет собой однородную жидкость под названием Основное вещество, которое состоит из протеогликанов.

Клетки костной ткани

В состав костной ткани входят четыре вида клеток: остеобласты, остеоциты, остеокласты и остеопрогениторные (остеогенные) клетки. Каждые клетки имеют свои уникальные функции, и располагаются в определенных местах в кости.

Остеобласт - костная клетка, которая отвечает за формирование новой костной ткани, размером 15-20 мкм, синтезирующие межклеточное вещество. Они представляют собой кубические многоугольные клетки, образующиеся из мезенхимных клеток-предшественников, с комплексом Гольджи. В данных клетках присутствуют рибосомы и зернистая эндоплазматическая сеть. Остеобласты наблюдаются в растущих участках кости, в том числе в периосте и эндосте. Когда выделяемая матрица, окружающая остеобласт, отвердевает, остеобласт находится как бы в ловушке в ней. В результате чего остеобласт меняет свою структуру и становится остеоцитом - основной клеткой зрелой кости и наиболее распространенным типом костной клетки.

Остеоцит - клетка костной ткани звездовидной формы, образуемая из остеобласта в ходе его развития. Диаметр остеоцитов около 15 мкм, высота около 7 мкм. В зрелом остеоците содержится одно ядро, расположенное по направлению к сосудистой стенке и имеющее два ядрышка и мембрану. Расстояние между клетками составляет 20-30 мкм. Во взрослом организме содержится около 42 миллиардов остеоцитов. Средний период, за который происходит полураспад остеоцитов составляет примерно 25 лет. Данные клетки не делятся. Каждый остеоцит располагается в так называемой лакуне, окруженной костной тканью. Остеоциты секретируют ферменты, поддерживая минеральную концентрацию матрицы. Также как и остеобласты, остеоциты не имеют митотическую активность. Остеоциты взаимодействуют друг с другом через длинные цитоплазматические каналы в пределах матрицы кости, получая питательные вещества.

Остеогенные клетки - клетки костной ткани, способные делиться. Данные клетки недифференцированные и обладают высокой митотической активностью. Незрелые остеогенных клетки располагаются глубоко в слоях надкостницы и костного мозга. При дифференцировании, остеогенные клетки развиваются в остеобласты.

Остеокласт - крупная многоядерная клетка, которая отвечает за удаление костной ткани. Остеокласт содержит 5 ядер, диаметр клетки составляет 150-200 мкм. Необходимость в таких клетках продиктована постоянным образованием новой костной ткани. Остеокласты растворяют старую или поврежденную костную ткань. Остеокласт берет свое начало не из остеогенных клеток, а из моноцитов и макрофагов (белых кровяных клеток). Процесс клеточного баланса выглядит так: остеокласты постоянно уничтожают костную ткань, а остеобласты формируют новую. В кости остеокласты располагаются в ямках под названием Бухты резорбции или лакуны Хаушипа. Остеокласты характеризуются цитоплазмой с пенистой структурой, обусловленной большим содержанием вакуолей и везикул. Вакуоли включают лизосомы с кислой фосфатазой. На участке кости с активной резорбцией остеокласты образуют мембрану.

Виды костной ткани

Костная ткань бывает двух типов: корковая и губчатая. Другие типы тканей включают мозг, нервы, сосуды, эндостом, периостом, хрящ.

Кортикальная кость

Кортикальная костная ткань образует оболочку почти всех костей в человеческом теле, составляя примерно 80% от веса всей костной ткани. Данный вид кости значительно прочнее, плотнее и крепче губчатой кости.

Функции кортикальной кости заключаются в поддержании тела, в защите органов, обеспечении физических усилий, в накоплении и высвобождении кальция.

Кортикальная кость при микроскопическом исследовании имеет значительно отличную структуру от губчатой кости. Данная ткань содержит плотно упакованные остеоны или гаверсовы системы. Остеон состоит из центрального канала под названием остеонный (гаверсов) канал, окруженный концентрическими кольцами (ламеллами) матрицы. Клетки костной ткани под названием остеоциты располагаются между кольцами этой матрицы в маленьких хранилищах под названием лакуны. От лакун исходят маленькие канальцы к остеонным (гаверсовым) каналам для обеспечения прохода через жесткую матрицу.

Данные гаверсовы системы плотно упакованы, образуют твердую ткань. Остеонные каналы содержат в себе кровеносные сосуды, располагающиеся параллельно длинной оси кости. Данные кровеносные сосуды имеют межсоединения, путем перфорации каналов с сосудами на поверхности кости.

Губчатая кость

Губчатая костная ткань или трабекулярная ткань в отличии от кортикальной костной ткани имеет менее плотную и жесткую структуру, она мягче и слабее кортикальной.

Чаще всего губчатая кость встречается на концах длинных костей, проксимально к суставам внутри позвонков. Губчатая кость состоит из пластин (трабекул) и костных полосок, прилегающих к малым нерегулярным полостям, содержащих красный костный мозг. Данные полости соединяются с соседними полостями вместо центрального гаверсова канала для получения кровоснабжения. На первый взгляд кажется, что трабекулы расположены бессистемно, но это не совсем так, они имеют такую организацию, чтобы обеспечить максимальную прочность, подобно строительным скобами используемым для прочности здания. В губчатой кости трабекулы следуют линии нагрузки и могут изменяться при изменении направления напряжения. Губчатая кость отлично подходит для метаболических процессов, например для обмена ионами кальция, так как данная ткань имеет большую площадь поверхности. Губчатая кость в отличии от кортикальной быстрее поражается остеопорозом. Костное губчатое вещество имеет мощную сеть сосудов и зачастую содержит красный костный мозг, где происходит кроветворение, производство кровяных клеток.

data-ad-format="horizontal"