Что такое кость?

Анатомическое строение

Каждый из отделов имеет свои особенности строения, размеры и может отличаться в зависимости от гендерной принадлежности.

Череп и шея

Эти две части являются взаимодополняемыми и не могут функционировать отдельно друг от друга. В состав черепа входят следующие части лобная, теменная, затылочная, височная, скуловая, слезная, носовая, решеточная и клиновидная. Кроме этого к черепу относится верхняя и нижняя челюсть.

В состав шеи входит:

• грудина;
• парные ключицы;
• щитовидный хрящ;
• подъязычная кость.

Все они соединяются с разными частями позвоночника.

Плечи, предплечья и лопатки

Плечи и предплечья являются очень важным участком, они формируют его пропорциональность. В это же время они самые уязвимые, которые при малейшей травме ломаются. В их состав входят:

• ключица, которая соединяет между собой лопатку и плечо;
• лопатка, соединяет мышечную мускулатуру спины и руки человека;
• клювовидный отросток помогает удержать все связки и сухожилья;
• плечевой отросток выполняет защитную функцию и препятствует повреждению плеча;
• суставная впадина лопатки обеспечивает соединительную функцию;
• головка плеча (является соединением между плечом и предплечьем);
• шейка кости плеча;
• плечевая кость, благодаря которой человек может двигать рукой.

Все отделы тесно связаны между собой и при повреждении одного из них нарушается работа главного сустава.

Грудная клетка

Она выполняет самую главную роль — защищает внутренние органы и позвоночник от повреждений. Состоит из 4 основных частей: двух боковых, передней и задней. Ее каркас формируют парные реберные кости (их всего 12), в качестве задней опоры выступает позвоночник.

Передняя часть грудной клетки полностью состоит из хрящей. Форма для каждого человека индивидуальна, зависит от генетики, состояния здоровья и т.д

Важно отметить, что у женщин эта часть намного развитее, чем у мужчин

Руки и кисти

Руки обеспечивают полноценную жизнь для любого. С их помощью он может выполнять работу, кушать и т.д. При этом они имеют очень сложную структуру. В их состав входят:

• ключица;
• суставы плеча и лопатки;
• лопатка;
• плечо;
• локоть;
• лучевая кость;
• запястная и пястная кости;
• фаланги пальцев.

Основные соединяются между собой с помощью суставов, которые и обеспечивают подвижность. При травме ключицы, плеча или локтя вся рука человека обездвиживается.

Тазобедренная функция

Таз выполняет опорную функцию, поддерживает весь скелет. Он сильно отличается зависимо от пола человека. У женщин таз шире и короче, имеет цилиндрическую форму, вход в него — круглый, крестец имеет короткую и широковатую структуру, угол лобковой кости составляет 90-100.

Для мужчин характерны следующие особенности строения: он более узкий и высокий (то же самое касается и крестца), вход напоминает форму сердца, сам по себе таз конусоподобный, угол лобковой кости не более 75.

Таз состоит из пограничной линии (включает в себя копчик и крестец), малой и большой области. В первую входят лобковая кость, и передняя часть подвязочной кости, к большому относятся пятый позвонок поясничного отдела, подвздошное сочленение крестца и задняя часть верхней оси подвязочной кости.

Ноги, стопы и пятки

Данные кости относятся к нижнему отделу. Прикрепляются непосредственно к тазу, характеризуются неравномерным размещением (некоторые находятся только в задней части). В их состав входят такие виды: бедренная, надколенная, большеберцовая и малоберцовая, плюсна и предплюсна, фаланги пальцев. Ногу и стопу соединяет между собой пятка.

Строение костной ткани

По химическому составу костная ткань состоит из 70% неорганических и из 30% органических веществ. Неорганические вещества  представлены в большей степени солями кальция. Такое соотношение веществ позволяет скелету человека быть одновременно крепким и пластичным. Ведь ежедневно человеческий организм подвергается различным воздействиям со стороны внешней среды.

При снижении процентного содержания органических веществ структура ткани становится хрупкой и ломкой, что может приводить к ее разрушению даже при незначительных воздействиях. Если снижается доля минеральных веществ, скелет может потерять свою прочность.

Образована костная ткань клеточными элементами и межклеточным веществом, так называемым костным матриксом.

Костный матрикс

Межклеточное вещество состоит из балластной субстанции  и органических волокон. Волокна строятся из нитей коллагена 1, 2 типов. Они образуют связки, которые в костях залегают параллельно длиннику кости или хаотично, в зависимости от конкретной функции данной структуры. Балластная субстанция содержит в своем составе гликозаминогликаны и протеогликаны.

В соединительной ткани содержится много органических и неорганических кислот, которые, образуя комплексы с кальцием, формируют соляные кристаллы. Они откладываются в балластной субстанции и в органических волокнах, что обеспечивает прочность ткани и защищает ее от механических травм.

Клетки костной ткани

К основным клеточным элементам ткани относят остеобласты, остеоциты, остеокласты.

Основными клетками костной ткани являются остеоциты. Они имеют отростчатую форму с ярко выраженным ядром и небольшим количеством цитоплазмы. Основная задача остеоцитов — осуществлять выход веществ из клеток в межклеточную жидкость. Остеоциты образуются из остеобластов, после чего деление этих клеток прекращается.

Остеобласты относятся к синтезирующим и белоксекретирующим клетками. Рибосомы этих клеток синтезируют коллаген и сложные белки, после чего эти компоненты выходят в межклеточное пространство. За счет этих соединений формируется органическая составляющая скелетной соединительной ткани.

Через клеточную мембрану остеобластов в межклеточный матрикс проникают соли кальция, благодаря чему происходит минерализация балластного вещества и связок органических волокон.

Остеобласты располагаются в ростковом слое надкостницы и пребывают в неактивном состоянии. В случае нарушения целостности ткани эти клетки активируются и начинают синтезировать ее новые компоненты. За счет работы остеобластов восстанавливается целостность костей в случае их повреждения.

Остеокласты — это костеразрушающие клетки. Они представляют собой крупные клеточные элементы с большим количеством ядер и специализированных органелл.  Основная задача этих клеток —  рассасывание ткани. Это происходит за счет наличия в цитоплазме многочисленных лизосом и ферментсодержащих вакуолей. Эти клетки препятствуют избыточному росту кости. При повреждении ткани остеобласты лизируют разрушенные участки, освобождая место новым клеткам.

Как сделать игральные кости?

Для одноразового вечернего развлечения можно приобрести кубик в обычном магазине, но можно и сделать его своими руками. Очень легко можно изготовить игральные кости своими руками. Основу следует сделать из бумаги и картона.

1. Нарисовать на бумаге полную развертку кубика или найти его в интернете.
2. Вырезать шаблон и согнуть по пунктирным линиям.
3. Подготовить каркас из картона по лекалу.
4. Вставить его внутрь и оклеить со всех сторон.

Игральные кости можно сделать из пластилина, гипса, глины, ластика. В качестве необычного способа стоит использовать сахар кусочками, олово или свинец, который есть в старом рыболовном грузиле или наборе для пайки. Единственная сложность – найти подходящую форму, а остальное дело техники. Если под рукой не оказалось никаких предметов, можно смело воспользоваться приложением в телефоне, которое генерирует числа во время игры.

Механизм резорбции костной ткани

Стоит отметить, что процесс разрушения протекает циклически, и периоды высокой активности каждой клетки неизменно сменяются периодами покоя. Резорбция протекает в несколько этапов:

1. Прикрепление остеокласта к разрушаемой поверхности кости, при этом наблюдается выраженная перестройка его цитоскелета.
2. Окисление содержимого лакун. Это происходит либо путем выделения в них содержимого вакуолей, имеющего кислую среду, либо в результате действия протонных насосов.
3. Разрушение минерального компонента матрикса.
4. Растворение органических соединений в результате действия ферментов, секретируемых остеокластами в лакуну и активированными кислой средой.
5. Выведение продуктов разрушения костной ткани.

Регуляция деятельности остеокластов определяется общими и местными факторами. К первым, например, относятся паратгормон, витамин D, они стимулируют активность. А угнетающими являются кальцитонин и эстрогены. К местным относится такой фактор, как создание электрического локального поля при механическом напряжении, к которому эти клетки очень чувствительны.

Костная ткань. Функции костной ткани. Строение костной ткани

В состав скелета любого взрослого человека входит 206 различных костей, все они различны по строению и роли. На первый взгляд они кажутся твердыми, негибкими и безжизненными. Но это ошибочное впечатление, в них непрерывно происходят различные обменные процессы, разрушение и регенерация. Они, в совокупности с мышцами и связками, образуют особую систему, что носит название «костно-мышечная ткань», основная функция которой — опорно-двигательная. Она образована из нескольких видов особых клеток, которые различаются по структуре, функциональным особенностям и значению. О костных клетках, их строение и функциях далее и пойдет речь.

Остеокласты

Такое название получили крупные клетки, содержащие от 5 до 100 ядер, имеющие моноцитарное происхождение, разрушающие кости и хрящи или, по-другому, вызывающие их резорбцию. В цитоплазме остеокластов содержится много митохондрий, элементов ЭПС (зернистой) и аппарат Гольджи, рибосомы, а также различные по функции лизосомы. В ядрах содержится большое количество хроматина и есть хорошо различимые ядрышки. Также имеется достаточное количество цитоплазматических отростков, больше всего их располагается на поверхности, прилегающей к разрушаемой кости. Они увеличивают площадь соприкосновения с ней. Костная ткань начинает разрушаться при повышении уровня особого гормона (паратиреоидного), который приводит к активации остеокластов. Механизм этого процесса связывают с выделением ими углекислого газа, который под воздействием специального фермента (карбоангидраза) превращается в кислоту, имеющую название угольная, она и растворяет соли кальция.

внутреннее строение кости

НАДКОСТНИЦА

Снаружи кость покрыта надкостницей (кроме зон суставного хряща). 

Надкостница — тонкий слой прочной соединительной ткани, в которой много кровеносных и лимфатических сосудов и нервных окончаний. 

Надкостница прочно сращена с костью с помощью соединительнотканных волокон, проникающих в глубину кости.

Наружный слой надкостницы волокнистый и образован преимущественно коллагеновыми волокнами.

Внутренний слой надкостницы прилегает к костной ткани. В нем расположены стволовые остеогенные  (образующие кость) клетки Они интенсивно митотически делятся и образуют остеобласты.

Функция надкостницы:

• механическая защита внутренней структуры кости;
• рост кости в толщину;
• регенерация кости после повреждения.

КОМПАКТНОЕ ВЕЩЕСТВО

Под надкостницей расположен слой компактного вещества.

Оно покрывает кость снаружи в виде плотной и на разрезе блестящей пластинки; из него же построены диафизы трубчатых костей. 

Компактное вещество ограничено с наружной и внутренней стороны несколькими слоями общих циркулярных пластинок из промежуточного вещества. Внутренний слой пластинок ограничивает костно-мозговую полость. Между циркулярными пластинками расположены остеоны. Они и являются структурно-функциональной единицей компактного вещества.

Строение компактного вещества:

1 — надкостница, 2 — циркулярные пластинки, 3 — трубки остеонов, 4 — гаверсовы каналы, 5 — остеоциты, 6 — вставочные пластинки.

Каждый остеон образован несколькими трубками промежуточного вещества, вставленными одна в другую. В центре остеона имеется канал (гаверсов канал), по которому проходит кровеносный капилляр. Гаверсовы каналы соединяются между собой и с поверхностью кости короткими поперечными каналами  — каналами Фолькмана. Через эти каналы в кость проникают сосуды (питание кости) и нервные волокна. 

Оссеиновые волокна остеона ориентированы в разных направлениях, что обеспечивает прочность кости.

Остеоны не соприкасаются друг с другом. Между ними имеются вставочные пластинки, которые объединяют все остеоны в единое целое. Вставочные пластинки — остатки разрушенных остеонов, которые служат материалом для образования новых остеонов.

Каждая кость содержит огромное число остеонов. В бедренной кости их насчитывается около 3200. Если считать, что в среднем каждый остеон состоит из 12 трубок, то в диафизе бедра их будет 384 000, вставленных одна в другую. Поэтому при подобной архитектуре бедренная кость выдерживает нагрузку от 750 до 2500 кг.

ГУБЧАТОЕ ВЕЩЕСТВО

Губчатая костное вещество состоит из тонких костных пластинок (трабекул), которые пересекаются между собой. Направление перекладин в губчатом веществе совпадает с кривыми сжатия и растяжения, образуя конструкции сводчатых арок. Такое расположение костных балок обеспечивает равномерное распределение напряжения в кости.

Схема распространения сил давления по пластинкам губчатого вещества нижней конечности.

КОСТНЫЙ МОЗГ

Костный мозг не имеет ничего общего с головным и спинным мозгом. Он не относится к нервной системе и не имеет нейронов.

Различают два вида костного мозга:

• красный костный мозг: находится в эпифизах длинных трубчатых костей и в губчатом веществе позвонков;
• жёлтый костный мозг: заполняет костномозговые полости диафизов длинных (трубчатых) костей. В жёлтом костном мозгу преобладает жировая ткань, заместившая ретикулярную.

Функция: гемопоэз — образование клеток крови.

Красный костный мозг — основной кроветворный орган человека.  

В желтом костном мозге  кроветворные элементы отсутствуют. После больших кровопотерь на месте желтого костного мозга может образоваться красный костный мозг. 

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СТРОЕНИЯ КОСТЕЙ

П. Ф. Лесгафт сформулировал ряд общих принципов строения костей:

• губчатая костная вещество образуется в местах наибольшего сжатия или растяжения;
• развитие костной ткани зависит от деятельности присоединенных к данной кости мышц;
• трубчатая и арочная строение кости обеспечивает наибольшую прочность при минимальных затратах костного материала;
• внешняя форма кости зависит от давления на нее окружающих тканей и органов, в первую очередь мышц, форма кости меняется при уменьшении или увеличении давления;
• изменение формы кости зависит от внешних сил.

Разные кости скелета отличаются между собой как по форме, так и по функции. Структура и функция кости взаимосвязаны и взаимообусловлены.

строение костей

В состав скелета человека входит более 200 костей (у новорожденного — более 300 костей). Точное количество костей определить невозможно, т.к. в детском возрасте продолжается замена хрящевых частей костными. Количество копчиковых позвонков у людей варьирует от 3 до 5.

МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КОСТЕЙ

Различают три типа клеток костной ткани:

1. остеобласты;
2. остеоциты;
3. остеокласты.

Остеобласты — стволовые клетки, образующие костную ткань (остеогенные клетки). Остеобластов очень много в растущей кости, особенно под надкостницей и в области эпифизарного хряща.

У взрослого человека, когда рост костей закончен, эти клетки встречаются только в участках восстановления костной ткани (например, при переломах и трещинах костей).

Остеобласты образуют  промежуточное вещество кости. Оно состоит из пучков коллагеновых волокон, пропитанных минеральными солями. При сочетании органических и неорганических веществ создается упругая и твердая конструкция.

Промежуточное вещество в виде тонких концентрических пластинок образует цилиндры — остеоны. В центре цилиндра находится канал с кровеносными капиллярами — гаверсов канал.

Остеобласты постепенно окружаются пластинами промежуточного вещества и превращаются в остеоциты (костные клетки), которые залегают в остеонах.

Остеоциты имеют крупное ядро и множество отростков. Тела клеток расположены в костных полостях — лакунах, а отростки — в костных канальцах. Многочисленные костные канальцы соединяются друг с другом (каналы Фолькмана), пронизывают всю костную ткань, сообщаются с периваскулярными пространствами (пространства вокруг кровеносных сосудов), и образуют дренажную систему костной ткани.

Функция: обмен веществ между клетками и тканевой жидкостью и между клетками и межклеточным веществом. 

Строение костной ткани.

А — гистологический срез:

1 — костные клетки;

2 — циркулярные пластинки промежуточного вещества;

3 — гаверсов канал для прохождения кровеносного сосуда;

Б — шлиф костной ткани:

1 — костные клетки;

2 — промежуточное костное вещество;

3 — гаверсов канал.

Схема строения остеона.

1 — костные клетки (остеоциты); 2 — промежуточное вещество; 3 — гаверсов канал.

Остеокласты — клетки, разрушающие старые и поврежденные костные клетки. Они выделяют ферменты, растворяющие коллагеновые волокна и минеральные соли.

Таким образом, в каждой кости в различные возрастные периоды имеется определенное количественное сочетание клеточных элементов: остеобластов, остеоцитов и остеокластов, которые создают новое костное вещество, разрушают старое и обеспечивают стабильность обмена кости.

ВНЕШНЕЕ СТРОЕНИЕ КОСТИ

(на примере кости бедра)

На поверхностях каждой кости выражен сложный рельеф из борозд, выпуклостей и отверстий. Эти структуры служат для крепления мышц и связок; через отверстия в глубь кости проходят нервы и сосуды. 

Диафиз, или тело кости — трубчатая средняя часть из компактного вещества; внутри — костномозговая полость с жёлтым костным мозгом.

Эпифизы — утолщенные конечные отделы кости, заполненный губчатым веществом с красным костным мозгом; снаружи покрыты гиалиновым хрящом.

Метафизы — участки между диафизом и эпифизом: в детском возрасте состоят из хряща; позже хрящ замещается костью.

Между эпифизом и метафизом расположена эпифизарная пластинка (хрящевая пластинка роста).

Апофизы — костные выступы на эпифизах, которые являются местом прикрепления мышц и связок.

РОСТ КОСТЕЙ В ДЛИНУ

Эпифизарная пластинка (хрящевая пластинка роста) — слой гиалинового хряща между эпифизом и метафизом трубчатых костей. Эпифизарная пластинка развита у детей и подростков; во взрослом возрасте она замещается эпифизарной линией — рост организма прекращается.

Эпифизарная пластинка участвует в продольном росте костей. Хондроциты (хрящевые клетки) пластинки активно делятся путем митоза. Дочерние клетки откладываются со стороны эпифиза, материнские оттесняются в сторону метафиза.

На месте старой хрящевой ткани остеобласты формируют новую костную ткань. В конце полового созревания вся хрящевая ткань постепенно замещается костной, за исключением тонкой эпифизарной линии между эпифизом и метафизом. 

Составные части кости

Кости человека состоят из следующих элементов: скелетная соединительная ткань, надкостница, красный и желтый костный мозг.

По строению и выполняемым функциям кости человека разделяются на трубчатые, губчатые, плоские, смешанные и воздухоносные.

Трубчатые кости по форме имеют вид вытянутого цилиндра. Они состоят из диафиза (тело) и эпифизов (головки трубчатых костей). Во время движений человека, они часто выполняют роль рычага. Именно с этой функциональной особенностью связано высокое содержание компактного вещества. Кроме этого, они выполняют защитную функцию и функцию опоры.

Губчатые кости состоят из губчатого вещества и компактного вещества. К ним относят мозговой отдел черепа, а также кости грудной клетки и др.

Плоские кости, как и губчатые, не имеют костномозгового канала. Их основная функция — образование  стенок полостей, в которых располагаются внутренние органы, например, полости малого таза, полости черепа.

Смешанные кости имеют сложное строение. В их теле находится губчатое вещество, а остальные части представлены преимущественно компактным веществом. Они обладают особой прочностью. К этому виду костей относятся позвонки.

В течение всей жизни человека на различные отделы позвоночного столба постоянно воздействует осевая нагрузка, что в процессе онтогенеза и привело к появлению особо прочных костных структур. Именно поэтому смешанные кости обладают повышенной стойкостью к нагрузкам.

Воздухоносные кости имеют полость, наполненную воздухом. Это нужно для того, чтобы уменьшить вес кости, не теряя при этом ее прочности. Такое строение имеют кости свода черепа, где за счет полых пространств существенно снижается масса костной структуры.

Все кости снаружи покрыты слоем клеток и межклеточного вещества толщиной в десятую часть миллиметра. Этот слой называется надкостницей. В ней густой сетью проходят сосуды и нервы, залегают клеточные элементы.

Основная функция надкостницы — обеспечивать рост костей в ширину. Из-за повреждения этого слоя человек испытывает боль при переломах, так как именно здесь располагается  множество нервных сплетений.

В костномозговом канале и ячейках губчатого вещества находится костный мозг. Он выполняет защитную (иммунитет) функцию и обеспечивает процесс кроветворения. Костный мозг делится на красный и желтый. Во внутриутробном периоде и у новорожденных во всех костных структурах находится красный мозг. В полностью сформировавшемся организме он располагается только в губчатых костях и головках трубчатых костей.

По своему строению он состоит из соединительной ткани и специализированных клеточных элементов, способных к гемопоэзу. К клеточным элементам  относятся так называемые низкодифференцированные или стволовые клетки.

В самом костномозговом канале у сформированного организма залегает желтый мозг. По мере взросления человека красный костный мозг теряет специализированные клетки, они замещаются жировой тканью.

Губчатое вещество кости

Встречается также название «трабекулярное вещество». Если проводить аналогию, то структура сравнима с обычной губкой, построенной из костных пластинок с ячейками между ними. Расположены они упорядоченно, в соответствии с распределенной функциональной нагрузкой. Из губчатого вещества в основном построены эпифизы длинных костей, часть смешанных и плоских и все короткие. Видно, что в основном это легкие и в то же время прочные части скелета человека, которые испытывают нагрузку в различных направлениях. Функции костной ткани находятся в прямой взаимосвязи с ее строением, которое в данном случае обеспечивает большую площадь для метаболических процессов, осуществляемых на ней, придает высокую прочность в совокупности с небольшой массой.

типы соединения костей

1. Неподвижное соединение костей; повышает прочность соединения;- образование шва: кости черепа;- срастание костей: кости таза.
2. Полуподвижное соединение костей с помощью хрящей: баланс между подвижностью и защитой: соединение позвонков (защита спинного мозга), соединение ребер с грудиной (защита органов грудной клетки).
3. Подвижное соединение — сустав.

СТРОЕНИЕ СУСТАВА

Сустав — подвижное соединения костей скелета, разделённых щелью, покрытые синовиальной оболочкой и суставной сумкой.

Функция —  движение костей: сгибание — разгибание, отведение — приведение, вращение.

Каждый сустав образован суставными поверхностями эпифизов костей, покрытыми гиалиновым хрящом, суставной полостью, содержащей небольшое количество синовиальной жидкости, суставной сумкой (фиброзной капсулой) и синовиальной оболочкой.

В полости коленного сустава присутствуют мениски — хрящевые образования — дополнительные амортизаторы, смягчающие действие толчков.

• суставная головка и суставная впадина — эпифизы костей, образующих сустав;
• полость сустава — полость между суставной головкой и суставной впадиной;
• суставные хрящи — эпифизарные (гиалиновые) хрящи, выстилающие суставные поверхности костей и уменьшающие силу трения;
• фиброзная капсула, или суставная сумка — соединительнотканная оболочка, защищающая сустав;
• синовиальная оболочка — оболочка. выстилающая фиброзную капсулу и образующая синовиальную (суставную) жидкость;
• синовиальная жидкость — жидкость, заполняющая полость сустава и уменьшающая силу трения;
• околосуставные ткани — это ткани, непосредственно окружающие сустав: мышцы, сухожилия, связки, сосуды и нервы;
• связки суставов —прочные, плотные образования, которые укрепляют соединения между костями и ограничивают амплитуду движения в суставах. Связки располагаются на внешней стороне суставной капсулы, в некоторых суставах (в коленном, тазобедренном) расположены внутри для обеспечения большей прочности.

Функция кальция в нашем организме

Самый важный компонент костной ткани — это кальций. Его совокупная масса в организме женщины оставляет один килограмм, у мужчины 14 килограмм. Практически все 99 процентов молекул кальция находятся в костной ткани, способствуя формированию прочного каркаса скелета. Один процент кальция входит в состав кровяных телец.

Функция кальция в нашем организме

Данный макроэлемент необходим для роста и поддержания всех костных тканей организма: скелета, зубов, ногтей. Помимо этого кальций отвечает за нормальную работу мышечных тканей всего тела, в том числе и сердца. В сочетании с такими микроэлементами как магний и натрий он регулирует давление, а в совокупности с протромбином влияет на свертываемость кровяных тел.

https://youtube.com/watch?v=izPT44sv_Ok

Уровень этого макроэлемента также влияет на рост и развитие нейромедиаторов, которые являются принимающими и передающими сигналы от всех систем организма в головной мозг. Кальций также поддерживает большинство обменных процессов в организме, придает мембранам клеток проницаемость. Особенно важна последняя функция, так как она служит главным критерием полноценного обмена веществ.