Кісткова тканина. Функції кісткової тканини. Будова кісткової тканини

Кісткова тканина. Функції кісткової тканини. Будова кісткової тканини

До складу скелета будь-якої дорослої людини входить 206 різних кісток, всі вони різні по будові і ролі. На перший погляд вони здаються твердими, негнучкими і безжиттєвими. Але це помилкове враження, в них безперервно відбуваються різні обмінні процеси, руйнування і регенерація. Вони, в сукупності з м 'язами і зв' язками, утворюють особливу систему, що носить назву "кістково-м 'язова тканина" ", основна функція якої - опорно-рухова. Вона утворена з декількох видів особливих клітин, які розрізняються за структурою, функціональними особливостями і значенням. Про кісткові клітини, їх будова і функції далі і піде мова.


Будова кісткової тканини

Це окремий вид сполучної тканини, з неї утворюються всі кістки в людському тілі. До її складу входять особливі клітини і міжклітинна речовина. Останнє включає органічний матрикс, що складається з колагенових волокон (90-95% від загальної маси) і мінеральних компонентів, в основному солей кальцію (5-10%). Завдяки такому складу кісткова тканина людини має гармонійне поєднання твердості та еластичності. Розрізняють три групи клітин: остеокласти (ліворуч), остеобласти (посередині), остеоцити (праворуч на фото).


Більш детально зупинимося на них далі. Колаген, що міститься в матриксі, має відмінності від своїх аналогів, що знаходяться в інших тканинах, головним чином за рахунок того, що містить більше специфічних поліпептидів. Волокна розташовані, як правило, паралельно рівню найбільш вірогідних навантажень на кістку. Саме завдяки ньому зберігається еластичність і пружність.

Якщо кістку піддати дії соляної кислоти, то мінеральні речовини будуть розчинені, а ось органічні (оссеїн) залишаться. Вони збережуть форму, але стануть надмірно гнучкими і сильно схильними до деформування. Такий стан характерний для маленьких дітей. У них високий вміст оссеїну, тому кістки більш еластичні, ніж у дорослих. І зворотний випадок, коли втрачаються органічні речовини, але залишаються мінеральні. Це відбувається, якщо, наприклад, кістка обпалити: вона збереже свою форму, але набуде разом з тим сильної крихкості і може зруйнуватися навіть від незначного дотику. Такі зміни склад кісткової тканини зазнає в старості. Частка мінеральних солей доходить до 80% від всієї маси. Тому літні люди більш схильні до різного роду переломів і травм.

Якщо встановити щільність кісткової тканини (об 'єм), то це дозволить оцінити міцність скелета і його окремих частин. Такі дослідження проводяться з використанням комп 'ютерної томографії. Своєчасна діагностика дозволяє почати лікування або підтримувальну терапію вчасно.

Остеобласти (активні): особливості будови

Остеобласти - це клітини кісткової тканини у верхніх її шарах, що мають багатокутну, кубічну форму з різного виду відростками. Внутрішній вміст мало чим відрізняється від інших. Добре розвинений зернистий ендоплазматичний ретикуллум містить різні елементи, рибосоми, апарат Гольджі, округлої або овальної форми ядро багате хроматином і містить ядришко. Ззовні ці клітини кісткової тканини оточені найтоншими мікрофібриллами.

Головна функція остеобластів - синтез компонентів міжклітинної речовини. Це колаген (переважно першого типу), глікопротеїни матриксу (остеокальцин, остеонектин, остеопонтин, кістковий сіалопротеїн), протеоглікани (біглікан, гіалуронова кислота, декорин), а також різні кісткові морфогенетичні білки, фактори росту, ферменти, ф Порушення вироблення всіх цих сполук остеобластами спостерігається при деяких захворюваннях. Наприклад, брак вітаміну С (цингу) у дітей характеризується порушенням розвитку і зростання кісток внаслідок дефекту синтезу колагену і глікозаміногліканів. З цієї ж причини і сповільнюється відновлення кісткової тканини, загоєння при переломах. Оскільки остеобласти фактично відповідають за зростання, то присутні виключно в кістковій тканині, що розвивається.

Механізм мінералізації остеобластами органічного матриксу

Існує два способи:


  1. Відкладення кристалів гідроксилату вздовж фібрил колагену з перенасиченої позаклітинної рідини. Особливу роль при цьому відводять деяким протеогликанам, які пов 'язують кальцій і утримують його в зонах зазорів.
  2. Секреція особливих матричних бульбашок. Це дрібні мембранні структури, які синтезуються і виділяються остеобластами. У них у великій концентрації міститься фосфат кальцію і лужна фосфатаза. Особливий мікросред, створюваний всередині бульбашок, сприяє утворенню перших гідроксиапатитових кристалів.

Швидкість мінералізації остеоїду (кісткова тканина на стадії формування) може істотно змінюватися, в нормі вона займає близько 15 діб. Порушення можуть відбуватися при зниженні концентрації іонів кальцію в крові або фосфату. Результатом цього є розм 'якшення і деформація кісток - остеомаляція. Аналогічні порушення спостерігаються, наприклад, при рахіті (дефіцит вітаміну D).

Неактивні (покійні) остеобласти

Вони утворюються з активних остеобластів, біля неростучої кістки покривають близько 80-95% її поверхні. Вони мають сплощену форму з веретеноподібним ядром. Інші органели редуковані. Але зберігаються рецептори, що реагують на різні гормони і фактори зростання. Між покійними остеобластами і остеоцитами зберігається зв 'язок і таким чином утворюється система, що регулює мінеральний обмін. Якщо відбувається якесь пошкодження (травми, переломи), то вони активізуються, і починається активний синтез колагену, вироблення органічного матриксу. Іншими словами, за рахунок їх відбувається регенерація кісткових тканин. Водночас вони можуть бути причиною злоякісної пухлини - остеосаркоми.

Остеоцити: будова і функції

Ці клітини складають основу зрілої кісткової тканини. Форма у них веретеноподібна, з безліччю відростків. Органелл значно менший порівняно з остеобластами, є округле ядро (в ньому переважає гетеохроматин) з ядришком. Остеоцити розташовуються в лакунах, але безпосередньо з матриксом не стикаються, а оточені тонким шаром кісткової рідини. За рахунок неї здійснюється харчування клітин.

Аналогічно відокремлені і їх відростки, що мають досить велику довжину до 50 мкм, розташовуються в спеціальних канальцях. Їх дуже багато, кісткова тканина буквально пронизана ними, вони утворюють її дренажну систему, в якій і міститься тканинна рідина. Через неї здійснюється обмін речовин між міжклітинною речовиною і клітинами. Також варто зазначити, що вони не діляться, а утворюються з остеобластів і є основними компонентами в сформованій кістковій тканині.

Основна функція остеоцитів - підтримання нормального стану кісткового матриксу і балансу кальцію і фосфору в організмі. Вони здатні сприймати механічні напруги, і чутливі до електричних потенціалів, що виникають при дії деформуючих сил. Реагуючи на них, вони запускають локальний процес, при якому сполучна кісткова тканина починає перебудовуватися.

Остеокласти

Таку назву отримали великі клітини, що містять від 5 до 100 ядер, що мають моноцитарне походження, руйнують кістки і хрящі або, по-іншому, викликають їх резорбцію. Цитоплазм остеокластів містить багато мітохондрій, елементів ЕПС (зернистої) і апарат Гольджі, рибосоми, а також різні за функцією лізосоми. Ядри містять велику кількість хроматину і мають добре різні ядришки. Також є достатня кількість цитоплазматичних відростків, найбільше їх розташовується на поверхні, прилеглій до зруйнованої кістки. Вони збільшують площу зіткнення з нею. Кісткова тканина починає руйнуватися при підвищенні рівня особливого гормону (паратиреоїдного), який призводить до активації остеокластів. Механізм цього процесу пов 'язують з виділенням ними вуглекислого газу, який під впливом спеціального ферменту (карбоангідраза) перетворюється на кислоту, що має назву вугільна, вона і розчиняє солі кальцію.

Механізм резорбції кісткової тканини

Варто зазначити, що процес руйнування протікає циклічно, і періоди високої активності кожної клітини незмінно змінюються періодами спокою. Резорбція протікає в кілька етапів:


  1. Прикріплення остеокласту до руйнованої поверхні кістки, при цьому спостерігається виражена перебудова його цитоскелета.
  2. Окислення вмісту лакун. Це відбувається або шляхом виділення в них вмісту вакуолів, що має кисле середовище, або в результаті дії протонних насосів.
  3. Руйнування мінерального компонента матриксу.
  4. Розчинення органічних сполук у результаті дії ферментів, секретованих остеокластами в лакуну і активованими кислим середовищем.
  5. Виведення продуктів руйнування кісткової тканини.

Регуляція діяльності остеокластів визначається загальними та місцевими факторами. До перших, наприклад, належать паратгормон, вітамін D, вони стимулюють активність. А гнітючими є кальцитонін та естрогени. До місцевих відноситься такий фактор, як створення електричного локального поля при механічній напрузі, до якого ці клітини дуже чутливі.

Будова грубоволокнистої кісткової тканини

Друга її назва - ретикулофіброзна. Вона формується у зародка, як майбутня основа кісток. У дорослої ж людини її присутність мінімальна, вона зберігається в швах черепа після того, як вони заростають і в зонах, де сухожилля прикріплюються до кісток, а також у ділянках остеогенезу, наприклад, при загоєнні різного роду переломів. Будова кісткової тканини цього виду специфічна. Колагенові волокна зібрані в щільні пучки, які розташовані неупорядковано, мають між собою "поперечини". Вона має низьку механічну міцність, вміст остеоцитів значно вищий порівняно з пластинчастим різновидом. У патологічних умовах нарощування кісткової тканини цього типу відбувається при переломі кістки або при хворобі Педжета.

Особливості пластинчастої кісткової тканини

Вона утворена кістковими платівками, що мають товщину 4-15 мкм. Вони, в свою чергу, складаються з трьох компонентів: остеоцитів, основної речовини і колагенових тонких волокон. З цієї тканини утворено всі кістки дорослої людини. Волокна колагена першого типу лежать паралельно відносно один одного і орієнтовані в певному напрямку, у сусідніх же кісткових платівок вони спрямовані в протилежну сторону і перехрещуються практично під прямим кутом. Між ними знаходяться тіла остеоцитів у лакунах. Така будова кісткової тканини забезпечує їй найбільшу міцність.

Губчаста речовина кістки

Також зустрічається назва "" трабекулярна речовина "". Якщо проводити аналогію, то структура порівнянна зі звичайною губкою, побудованою з кісткових платівок з комірками між ними. Розташовані вони впорядковано, відповідно до розподіленого функціонального навантаження. З губчастої речовини в основному побудовані епіфізи довгих кісток, частина змішаних і плоских і всі короткі. Видно, що в основному це легкі і в той же час міцні частини скелета людини, які відчувають навантаження в різних напрямках. Функції кісткової тканини знаходяться в прямому взаємозв 'язку з її будовою, яка в даному випадку забезпечує велику площу для метаболічних процесів, здійснюваних на ній, надає високу міцність у сукупності з невеликою масою.

Щільна (компактна) речовина кістки: що це?

З компактної речовини складаються діафізи трубчастих кісток, крім того, вона тонкою платівкою покриває їх епіфізи зовні. Його пронизують вузькі канали, через них проходять нервові волокна та кровоносні судини. Деякі з них розташовуються паралельно кістковій поверхні (центральні або гаверсові). Інші виходять на поверхню кістки (поживні отвори), через них всередину проникають артерії і нерви, а назовні - вени. Центральний канал, у сукупності з оточуючими його кістковими платівками, утворює так звану гаверсову систему (остеон). Це основний вміст компактної речовини і їх розглядають як його морфофункціональну одиницю.


Остеон - структурна одиниця кісткової тканини

Друга його назва - гаверсова система. Це сукупність кісткових платівок, що мають вигляд циліндрів вставлених один в одного, простір між ними заповнюють остеоцити. У центрі розташовується гаверсів канал, через нього проходять забезпечують обмін речовин у кісткових клітинах кровоносні судини. Між сусідніми структурними одиницями є вставні (інтерстиційні) платівки. По суті, вони є залишками остеонів, що існували раніше і зруйнувалися в той момент, коли кісткова тканина зазнавала перебудову. Також існують ще генеральні та навколишні платівки, вони утворюють найбільш внутрішній і зовнішній шар компактної речовини кістки відповідно.

Надкістка: будова і значення

Виходячи з назви, можна визначити, що вона покриває кістки зовні. Прикріплюється вона до них за допомогою колагенових волокон, зібраних у товсті пучки, які проникають і сплітаються з зовнішнім шаром кісткових платівок. Має два виражених шари:

  • зовнішній (його утворює щільна волокниста, неоформлена сполучна тканина, в ній переважають волокна, що розташовуються паралельно до поверхні кістки);
  • внутрішній шар добре виражений у дітей і менш помітний у дорослих (утворений пухкою волокнистою сполучною тканиною, в якій є веретеноподібні плоскі клітини - неактивні остеобласти та їх попередники).

Надкістка виконує декілька важливих функцій. По-перше, трофічну, тобто забезпечує кістка харчуванням, оскільки на поверхні містить судини, які проникають всередину разом з нервами через спеціальні поживні отвори. Ці канали живлять кістковий мозок. По-друге, регенераторну. Вона пояснюється наявністю остеогенних клітин, які при стимуляції трансформуються в активні остеобласти, виробляючі матрикс і викликають нарощування кісткової тканини, що забезпечують її регенерацію. По-третє, механічну або опорну функцію. Тобто забезпечення механічного зв 'язку кістки з іншими прикріплюваними до неї структурами (сухожиллями, м' язами і зв 'язками).

Функції кісткової тканини

Серед основних функцій можна перерахувати такі:

  1. Рухова, опорна (біомеханічна).
  2. Захисна. Кістки оберігають від пошкоджень головний мозок, судини і нерви, внутрішні органи тощо.
  3. Кровотворна: в кістковому мозку відбувається гемо - і лімфопоез.
  4. Метаболічна функція (участь в обміні речовин).
  5. Репараторна і регенераторна, що полягають у відновленні та регенерації кісткової тканини.
  6. Морфоутворююча роль.
  7. Кісткова тканина - це своєрідне депо мінеральних речовин і ростових факторів.