6.3: Структура кісток
- Page ID
- 1177
Цілі навчання
- Визначте анатомічні особливості кістки
- Визначте та перерахуйте приклади розмітки кісток
- Опишіть гістологію кісткової тканини
- Порівняйте і контрастуйте компактну і губчасту кістку
- Визначте структури, що складають компактну і губчасту кістку
- Опишіть, як кістки живляться і іннервуються
Кісткова тканина (кісткова тканина) сильно відрізняється від інших тканин в організмі. Кістка тверда, і багато її функцій залежать від цієї характерної твердості. Пізніші обговорення в цьому розділі покаже, що кістка також динамічна тим, що її форма пристосовується до врахування напружень. Цей розділ спочатку вивчить грубу анатомію кістки, а потім перейти до її гістології.
Валова анатомія кістки
Будова довгої кістки дозволяє найкраще візуалізувати всі частини кістки (рис.\(\PageIndex{1}\)). Довга кістка має дві частини: діафіз і епіфіз. Діафіз - це трубчастий вал, який проходить між проксимальним і дистальним кінцями кістки. Порожниста область в діафізі називається мозкової порожниною, яка заповнена жовтим мозком. Стінки діафіза складаються з щільної і твердої компактної кістки.
Більш широкий відділ на кожному кінці кістки називається епіфізом (множина = епіфізи), який заповнений губчастою кісткою. Червоний мозок заповнює простори в губчастої кістки. Кожен епіфіз відповідає діафізу при метафізі, вузькій ділянці, яка містить епіфізарну пластинку (ростову пластину), шар гіалінового (прозорого) хряща у зростаючій кістці. Коли кістка перестає рости в ранньому дорослому віці (приблизно 18-21 рік), хрящ замінюється кістковою тканиною і епіфізарна пластинка стає епіфізарної лінією.
Медуллярна порожнина має делікатну мембранозну оболонку, яка називається ендостеум (кінець - = «всередині»; oste- = «кістка»), де відбувається зростання, відновлення та ремоделювання кісток. Зовнішня поверхня кістки покрита фіброзною оболонкою, яка називається окістя (peri - = «навколо» або «навколишнє»). Окістя містить кровоносні судини, нерви та лімфатичні судини, які живлять компактну кістку. Сухожилля і зв'язки також прикріплюються до кісток у окістя. Окістя охоплює всю зовнішню поверхню, за винятком випадків, коли епіфізи зустрічаються з іншими кістками, утворюючи суглоби (рис.\(\PageIndex{2}\)). У цій області епіфізи покриті суглобовим хрящем, тонким шаром хряща, який зменшує тертя і виконує роль амортизатора.
Плоскі кістки, як і у черепної коробки, складаються з шару диплою (губчаста кістка), вистелена з обох боків шаром компактної кістки (рис.\(\Pageindex{3}\)). Два шари компактної кістки та внутрішня губчаста кістка працюють разом, щоб захистити внутрішні органи. Якщо зовнішній шар черепної кістки переломився, мозок все ще захищений неушкодженим внутрішнім шаром.
Маркування кісток
Поверхневі особливості кісток значно різняться в залежності від функції і розташування в організмі. Таблиця\(\PageIndex{1}\) описує розмітки кісток, які проілюстровані на (рис.\(\PageIndex{4}\)). Існує три загальні класи розміток кісток: (1) артикуляції, (2) проекції та (3) отвори. Як випливає з назви, артикуляція - це місце, де дві кісткові поверхні збираються разом (articulus = «суглоб»). Ці поверхні, як правило, відповідають одна одній, наприклад, одна округлена, а інша чашечка, щоб полегшити функцію артикуляції. Проекція - це область кістки, яка виступає над поверхнею кістки. Це місця кріплення сухожиль і зв'язок. Взагалі, їх розмір і форма є вказівкою на сили, що чиниться через кріплення до кістки. Отвір - це отвір або борозенка в кістці, що дозволяє кровоносним судинам і нервам увійти в кістку. Як і у випадку з іншими маркуваннями, їх розмір і форма відображають розмір судин і нервів, які проникають в кістку в цих точках.
Таблиця\(\PageIndex{1}\)
| Маркування кісток | ||
|---|---|---|
| Маркування | Опис | Приклад |
| Артикуляції | Де зустрічаються дві кістки | колінний суглоб |
| Керівник | Видатна округла поверхня | головка стегнової кістки |
| Фацет | Плоска поверхня | хребці |
| виростків | Закруглена поверхня | потиличні виростки |
| Проекції | піднята розмітка | Остистий відросток хребців |
| Виступ | Виступаючий | підборіддя |
| Процес | Особливість видатності | Поперечний відросток хребця |
| Хребет | різкий процес | Сідничний відділ хребта |
| горбок | Маленький, округлий відросток | горбок плечової кістки |
| горбистість | Шорстка поверхня | Дельтоподібна горбистість |
| Лінія | Легкий, витягнутий хребет | Скроневі лінії тім'яних кісток |
| гребінь | Хребет | клубовий гребінь |
| Отвори | Отвори і поглиблення | Отвір (отвори, через які можуть проходити кровоносні судини) |
| Фосса | подовжений таз | Нижньощелепна ямка |
| Фовеа | Невелика яма | Fovea capitis на голівці стегнової кістки |
| Борозда | паз | Сигмовидная борозда скроневих кісток |
| Канал | Прохід в кістці | слуховий канал |
| Тріщина | Щілина через кістку | Вушна тріщина |
| Дірочок | Отвір через кістку | Магнум отвір в потиличній кістці |
| Міатус | Відкриття в канал | Зовнішній слуховий прохід |
| синус | Заповнений повітрям простір в кістці | носова пазуха |
Кісткові клітини і тканини
Кістка містить відносно невелику кількість клітин, закріплених в матриці колагенових волокон, які забезпечують поверхню для прилипання неорганічних кристалів солі. Ці кристали солі утворюються, коли фосфат кальцію і карбонат кальцію об'єднуються, щоб створити гідроксиапатит, який включає в себе інші неорганічні солі, такі як гідроксид магнію, фтор і сульфат, коли він кристалізується, або кальцифікується, на колагенових волокні. Кристали гідроксиапатиту надають кісткам їх твердість і міцність, в той час як волокна колагену надають їм гнучкість, щоб вони не були крихкими.
Хоча кісткові клітини складають невелику кількість кісткового об'єму, вони мають вирішальне значення для функції кісток. У кістковій тканині знаходяться чотири типи клітин: остеобласти, остеоцити, остеогенні клітини та остеокласти (рис.\(\PageIndex{5}\)).
Остеобласт - це кісткова клітина, відповідальна за формування нової кістки і знаходиться у зростаючих ділянках кістки, включаючи окістя та ендостеум. Остеобласті, які не діляться, синтезують і виділяють колагеновий матрикс і солі кальцію. Коли секретується матрикс, що оточує остеобласт, кальцинується, остеобласт потрапляє в пастку всередині нього; в результаті він змінюється в структурі і стає остеоцитам, первинною клітиною зрілої кістки і найбільш поширеним типом кісткової клітини. Кожен остеоцит розташований в просторі, званому лакуною і оточений кістковою тканиною. Остеоцити підтримують мінеральну концентрацію матриксу за допомогою секреції ферментів. Як і остеобласти, остеоцити не мають мітотичної активності. Вони можуть спілкуватися один з одним і отримувати поживні речовини за допомогою довгих цитоплазматичних процесів, які простягаються через каналікули (сингулярні = каналікулюс), канали всередині кісткового матриксу.
Якщо остеобласти і остеоцити нездатні до мітозу, то як вони заповнюються, коли старі гинуть? Відповідь полягає у властивостях третьої категорії кісткових клітин - остеогенної клітини. Ці остеогенні клітини недиференційовані з високою мітотичною активністю, і вони є єдиними кістковими клітинами, які діляться. Незрілі остеогенні клітини виявляються в глибоких шарах окістя і мозку. Вони диференціюються і розвиваються в остеобласти.
Динамічний характер кістки означає, що постійно формується нова тканина, а стара, травмована або непотрібна кістка розчиняється для відновлення або для виділення кальцію. Клітиною, відповідальною за резорбцію кістки, або руйнування, є остеокласт. Вони зустрічаються на кісткових поверхнях, багатоядерні і походять з моноцитів і макрофагів, двох типів лейкоцитів, а не з остеогенних клітин. Остеокласти постійно руйнують стару кістку, тоді як остеобласти постійно утворюють нову кістку. Постійний баланс між остеобластами та остеокластами відповідає за постійне, але тонке переформування кістки. Таблиця\(\PageIndex{2}\) розглядає кісткові клітини, їх функції та розташування.
Таблиця\(\PageIndex{2}\)
| Кісткові клітини | ||
|---|---|---|
| Тип осередку | Функція | Розташування |
| Остеогенні клітини | Розвиваємося в остеобласти | Глибокі шари окістя і мозку |
| Остеобласті | формування кісток | Зростаючі ділянки кістки, включаючи окістя і ендостеум |
| Остеоцити | Підтримуйте мінеральну концентрацію матриці | Захоплені в матрицю |
| Остеокласти | резорбція кісток | Кісткові поверхні і в місцях старих, травмованих або непотрібних кісток |
Компактна і губчаста кістка
Відмінності між компактною та губчастою кісткою найкраще досліджувати за допомогою їх гістології. Більшість кісток містять компактну і губчасту кісткову тканину, але їх розподіл і концентрація змінюються залежно від загальної функції кістки. Компактна кістка щільна, щоб витримувати стискаючі сили, тоді як губчаста (губчаста) кістка має відкриті простори і підтримує зрушення в розподілі ваги.
Компактна кістка
Компактна кістка є більш щільною, міцною з двох видів кісткової тканини (рис.\(\PageIndex{6}\)). Його можна виявити під окістям і в діафізах довгих кісток, де він забезпечує підтримку і захист.
Мікроскопічна структурна одиниця компактної кістки називається остеон, або Хаверсіанская система. Кожен остеон складається з концентричних кілець кальцифікованої матриці, званої ламелями (сингулярні = ламелі). По центру кожного остеона проходить центральний канал, або Хаверсіанський канал, який містить кровоносні судини, нерви та лімфатичні судини. Ці судини і нерви відгалужуються під прямим кутом через перфораційний канал, також відомий як канали Фолькмана, щоб поширюватися на окістя і ендостеум.
Остеоцити розташовані всередині просторів, званих лакунами (сингулярні = лакуни), знаходяться на кордоні сусідніх ламелей. Як описано раніше, каналікули з'єднуються з каналікулами інших лакун і в кінцевому підсумку з центральним каналом. Ця система дозволяє транспортувати поживні речовини до остеоцитів та видаляти з них відходи.
Губчаста (губчаста) кістка
Як і компактна кістка, губчаста кістка, також відома як губчаста кістка, містить остеоцити, розміщені в лакуни, але вони не розташовані в концентричних колах. Натомість лакуни та остеоцити знаходяться в решітчастої мережі матричних шипів, які називаються трабекулами (сингулярні = трабекула) (рис.\(\PageIndex{7}\)). Трабекули можуть здатися випадковою мережею, але кожна трабекула утворюється уздовж ліній напруги, щоб забезпечити міцність кістки. Простіри трабекульованої мережі забезпечують рівновагу щільній і важкій компактній кістці, роблячи кістки легшими, щоб м'язи могли легше їх переміщати. Крім того, простору в деяких губчастих кістках містять червоний мозок, захищений трабекулами, де відбувається кровотворення.
Скелетна система: Хвороба Педжета
Хвороба Педжета зазвичай зустрічається у дорослих людей старше 40 років. Це розлад процесу ремоделювання кістки, який починається з гіперактивних остеокластів. Це означає, що розсмоктується більше кісток, ніж закладається. Остеобласті намагаються компенсувати, але нова кістка, яку вони лягають, слабка і крихка і тому схильна до перелому.
Хоча деякі люди з хворобою Педжета не мають симптомів, інші відчувають біль, переломи кісток та деформації кісток (рис.\(\PageIndex{8}\)). Найчастіше уражаються кістки тазу, черепа, хребта та ніг. При виникненні в черепі хвороба Педжета може викликати головні болі і зниження слуху.
Що призводить до того, що остеокласти стають гіперактивними? Відповідь досі невідома, але спадкові фактори, схоже, відіграють певну роль. Деякі вчені вважають, що хвороба Педжета обумовлена ще неідентифікованим вірусом.
Хвороба Педжета діагностується за допомогою візуалізаційних досліджень та лабораторних тестів. Рентгенівські знімки можуть показати деформації кісток або ділянки резорбції кістки. Також корисно сканування кісток. У цих дослідженнях в організм вводять барвник, що містить радіоактивний іон. Ділянки резорбції кістки мають спорідненість до іона, тому вони загоряться на скануванні, якщо іони будуть поглинені. Крім того, рівень ферменту, який називається лужною фосфатазою в крові, зазвичай підвищений у людей з хворобою Педжета.
Бісфосфонати, препарати, що знижують активність остеокластів, часто використовуються в лікуванні хвороби Педжета. Однак у невеликому відсотку випадків самі бісфосфонати були пов'язані з підвищеним ризиком переломів, оскільки стара кістка, яка залишається після введення бісфосфонатів, стає зношеною та крихкою. Тим не менш, більшість лікарів вважають, що переваги бісфосфонатів більше, ніж переважують ризик; медичний працівник повинен зважувати переваги та ризики на індивідуальній основі. Лікування бісфосфонатом може зменшити загальний ризик деформацій або переломів, що, в свою чергу, знижує ризик хірургічного відновлення та пов'язані з ним ризики та ускладнення.
Постачання крові та нервів
Губчаста кістка і мозкова порожнина отримують харчування від артерій, які проходять через компактну кістку. Артерії надходять через живильний отвір (множина = foramina), невеликі отвори в діафізі (рис.\(\PageIndex{9}\)). Остеоцити в губчастої кістки харчуються кровоносними судинами окістя, які проникають в губчасту кістку і кров, яка циркулює в порожнині мозку. Коли кров проходить через порожнини мозку, вона збирається венами, які потім виходять з кістки через фораміну.
На додаток до кровоносних судин, нерви йдуть тими ж шляхами в кістку, де вони, як правило, концентруються в більш метаболічно активних областях кістки. Нерви відчувають біль, і здається, нерви також відіграють роль у регулюванні постачання крові та росту кісток, отже, їх концентрації в метаболічно активних ділянках кістки.
Огляд глави
Порожниста мозкова порожнина, заповнена жовтим мозком, проходить по довжині діафізу довгої кістки. Стінки діафіза компактні кісткові. Епіфізи, які представляють собою більш широкі ділянки на кожному кінці довгої кістки, заповнені губчастою кісткою і червоним мозком. Епіфізарна пластинка, шар гіалінового хряща, замінюється кістковою тканиною в міру зростання органу в довжину. Мозуллярна порожнина має ніжну перетинчасту оболонку, яка називається ендостеум. Зовнішня поверхня кістки, крім областей, покритих суглобовим хрящем, покрита фіброзною оболонкою, яка називається окістя. Плоскі кістки складаються з двох шарів компактної кістки, що оточують шар губчастої кістки. Відмітки кісток залежать від функції і розташування кісток. Зчленування - це місця, де зустрічаються дві кістки. Виступи стирчать з поверхні кістки і забезпечують місця кріплення сухожиль і зв'язок. Отвори - це отвори або поглиблення в кістках.
Кістковий матрикс складається з колагенових волокон і органічної подрібненої речовини, в першу чергу гідроксиапатиту, утвореного з солей кальцію Остеогенні клітини розвиваються в остеобласти. Остеобласти - це клітини, які роблять нову кістку. Вони стають остеоцитами, клітинами зрілої кістки, коли потрапляють в пастку в матриксі. Остеокласти займаються резорбцією кісток. Компактна кістка щільна і складається з остеонів, тоді як губчаста кістка менш щільна і складається з трабекул. Кровоносні судини і нерви потрапляють в кістку через живильний форамін, щоб живити і іннервувати кістки.
Переглянути питання
Питання: Що з перерахованого відбувається в губчастої кістки епіфіза?
А. зростання кісток
Б. ремоделювання кісток
C. кровотворення
D. амортизація
Відповідь: C
В. Діафіз містить ________.
А. метафіз
Б. запаси жиру
С. губчаста кістка
D. компактна кістка
Відповідь: B
В. Фіброзна оболонка, що покриває зовнішню поверхню кістки, є ________.
А. окістя
Б. епіфіз
C. ендостеум
Д. діафіз
Відповідь: A
Питання: Які з перерахованих нижче не здатні піддаватися мітозу?
А. остеобласти і остеокласти
B. остеоцити і остеокласти
С. остеобласти і остеоцити
D. остеогенні клітини і остеокласти
Відповідь: C
Питання: Які клітини не походять з остеогенних клітин?
А. остеобласти
Б. остеокласти
С. остеоцити
D. Остеопрогеніторні клітини
Відповідь: D
Питання: Які з перерахованих нижче містяться в компактної кісткової та губчастої кістки?
Гаверсіанські системи
B. Гаверсіанські канали
C. ламелі
D. лакуни
Відповідь: C
Питання: Які з перерахованих нижче зустрічаються лише в губчастої кістки?
А. Каналікули
Канали Фолькмана
С. трабекули
D. солі кальцію
Відповідь: C
Q: Область кістки, де проходить живильний отвір, утворює яку кісткову розмітку?
А. дірка
Б. грань
C. канал
D. тріщина
Відповідь: A
Питання критичного мислення
Питання: Якщо суглобовий хрящ в кінці однієї з ваших довгих кісток повинен був вироджуватися, які симптоми, на вашу думку, ви відчуєте? Чому?
А. Якщо суглобовий хрящ в кінці однієї з ваших довгих кісток повинен був погіршитися, що насправді відбувається при остеоартриті, ви б відчували біль у суглобах в кінці цієї кістки і обмеження руху в цьому суглобі, тому що не було б хряща, щоб зменшити тертя між сусідніми кістками і не було б хряща, щоб виступати в ролі амортизатора.
Питання: Якими способами структурний склад компактної та губчастої кістки добре підходить для їх відповідних функцій?
А. щільно упаковані концентричні кільця матриці в компактній кістці ідеально підходять для протистояння стискаючим силам, що є функцією компактної кістки. Відкриті простори трабекульованої мережі губчастої кістки дозволяють губчастої кістки підтримувати зрушення в розподілі ваги, що є функцією губчастої кістки.
Глосарій
- суглобовий хрящ
- тонкий шар хряща, що покриває епіфіз; зменшує тертя і виконує роль амортизатора
- артикуляції
- де зустрічаються дві кісткові поверхні
- каналікули
- (сингулярні = каналікулюс) канали всередині кісткової матриці, в яких розміщено одне з багатьох цитоплазматичних розширень остеоцитів, які він використовує для зв'язку та отримання поживних речовин
- центральний канал
- поздовжній канал в центрі кожного остеона; містить кровоносні судини, нерви та лімфатичні судини; також відомий як канал Хаверсіана
- компактна кістка
- щільна кісткова тканина, яка витримує стискаючі зусилля
- діафіз
- трубчастий вал, який проходить між проксимальним і дистальним кінцями довгої кістки
- диплом
- шар губчастої кістки, тобто затиснутий між двома шарами компактної кістки, знайденої в плоских кістках
- ендостеум
- делікатна перетинчаста оболонка кісткової порожнини
- епіфізарна пластина
- (Також ростова пластина) лист гіалінового хряща в метафізі незрілої кістки; замінюється кістковою тканиною в міру зростання органу в довжину
- епіфіз
- широкий зріз на кожному кінці довгої кістки; заповнений губчастою кісткою і червоним мозком
- отвір
- відкриття або депресія в кістки
- лакун
- (сингулярні = лакуни) простори в кістці, в якій розміщений остеоцит
- мозкова порожнина
- порожниста область діафізу; заповнена жовтим мозком
- живильний отвір
- невеликий отвір посередині зовнішньої поверхні діафізу, через яке артерія входить в кістку для забезпечення харчування
- остеобласт
- клітина, відповідальна за формування нової кістки
- остеокласт
- клітина, відповідальна за резорбцію кістки
- остеоцитів
- первинна клітина в зрілій кістці; відповідає за підтримку матриксу
- остеогенна клітина
- недиференційовані клітини з високою мітотичною активністю; єдині кісткові клітини, які діляться; вони диференціюються і розвиваються в остеобласти
- остеон
- (також система Гаверсіана) основна структурна одиниця компактної кістки; виконана з концентричних шарів кальцифікованого матриксу
- перфораційний канал
- (також канал Фолькмана) канал, який відгалужується від центрального каналу і розміщує судини та нерви, які поширюються на окістя та ендостеум
- окістя
- фіброзна оболонка, що покриває зовнішню поверхню кістки і суцільна зв'язками
- проекція
- розмітки кісток, де частина поверхні стирчить над рештою поверхні, де прикріплюються сухожилля і зв'язки
- губчаста кістка
- (також губчаста кістка) трабекульована кісткова тканина, яка підтримує зрушення в розподілі ваги
- трабекули
- (сингулярні = трабекули) шипи або ділянки гратчастоподібної матриці в губчастої кістки