Строение и возрастные изменения костей. Соединения костей

 

Кости состоят из костной ткани, которая по химическому составу включает органические и неорганические вещества. Неорганические вещества составляют 65-70 % сухой массы кости, органические, представленные оссеином - 30-35 %.

Среди неорганических веществ в скелете взрослого человека содержится около 1200 г Са, 530 г Р, 11 г Mg. На костную ткань приходится 99 % Са, 87 % Р и 58 % Mg от общего их количества, имеющегося в организме. Минеральные вещества кости представлены в основном кристаллами гидрооксиапатита.

Помимо Са, Р, Mg, кость имеет более 30 других различных элементов. Содержание их в костной ткани очень невелико (до 0,001 %), поэтому они получили название микроэлементов. К ним относятся Al, F, Se, Zn, Си, Ва и др. Все микроэлементы необходимы для нормального функционирования костной ткани. Так, например, недостаток меди влечет за собой искривление и ломкость костей.

Костная ткань содержит около 70 % лимонной кислоты от общего количества ее, имеющегося в организме. Она обладает способностью растворять соли кальция. От этого зависит ее влияние на процессы формирования и рассасывания костной ткани.

Органическое вещество костей составляет в основном (95 %) фибриллярный белок - коллаген. Кроме него к органическим веществам скелета относятся, углеводы и нуклеиновые кислоты. Удаление из костей путем прокаливания на огне органического вещества делает их очень хрупкими, а удаление неорганического (выдерживание в кислоте) - мягкими.

По форме различают длинные, широкие, короткие и смешанные кости. Примером длинных костей являются кости плеча, предплечья, бедра и голени. В этих костях среднюю часть называют диафизом, концы - эпифизами. Кости мозгового черепа, лопатка - пример широких костей. К коротким костям относят кости запястья, предплюсны. Кость, лежащая в основании черепа - клиновидная, или основная - смешанная.

Костная ткань, являясь одним из видов соединительной ткани, состоит из клеток и межклеточного вещества. Различают три вида клеток костной ткани: остеоциты, остеобласты и остеокласты. Основную массу клеток костной ткани составляют остеоциты. Они расположены в особых костных полостях, имеют отросчатую форму, и выполняют функцию образования и поддержания постоянства межклеточного вещества. Остеобласты - это молодые клетки, формирующие костную ткань как во время роста костей, так и в период восстановления кости после ее повреждения. Эти клетки располагаются во внутреннем слое надкостницы и для них характерна высокая активность синтеза органических веществ. Остеокласты - крупные, многоядерные клетки, расположенные в надкостнице и участвующие в разрушении межклеточного вещества хрящевой и костной ткани. Межклеточное вещество костной ткани состоит из основного вещества, в котором находятся коллагеновые или оссеиновые волокна и неорганические соли.

Различают два вида костной ткани - пластинчатую, или тонковолокнистую, и грубоволокнистую. В пластинчатой костной ткани оссеиновые волокна располагаются параллельно друг другу, и образуют тонкие костные пластинки, между которыми располагаются остеоциты. В грубоволокнистой костной ткани оссеиновые волокна располагаются беспорядочно. Каждая кость снаружи одета надкостницей, образованной соединительной тканью, в которой располагаются остеобласты и остеокласты, обеспечивающие рост и регенерацию костной ткани. Под надкостницей располагается компактное вещество, в котором костные пластинки прилежат друг к другу. Под компактным веществом располагается губчатое вещество, образованное костными балками, анастамозирующими между собой. Полости межу балками заполнены костным мозгом. Губчатое вещество находится в эпифизах длинных трубчатых костей, в коротких костях, в некоторых смешанных и плоских.

Кости пронизаны тонкими питательными костными каналами, которые анастамозируют между собой и в которых располагаются сосуды и нервы.

В онтогенезе человека большинство костей скелета последовательно проходит три стадии в своем развитии. Это перепончатая, хрящевая и костная стадии. Минуют хрящевую стадию так называемые покровные кости (кости свода черепа, лица, ключица).

Вначале скелет человека представлен эмбриональной соединительной тканью - мезенхимой, которая на месте будущих костей уплотняется (перепончатая стадия развития скелета). Там, где будут покровные кости, в перепончатом скелете появляются одна или несколько точек окостенения. Эти островки костных клеток, образовавшихся из мезенхимы, разрастаются в стороны и формируют покровные кости. Такое развитие костей непосредственно из мезенхимы, в своем развитии минующих хрящевую стадию, получило название прямого остеогенеза, или эндесмального способа образования кости (от греч. - связка, ткань). Образовавшиеся таким образом кости называют первичными костями.

Кости туловища, конечностей проходят все три стадии своего развития - перепончатую, хрящевую, костную. Вначале в эмбриональной соединительной ткани (мезенхиме) перепончатого скелета на второй неделе развития появляются хрящевые зачатки будущих костей (хрящевая стадия развития скелета). Затем, начиная с восьмой недели внутриутробной жизни, хрящевая ткань на месте будущих костей начинает замещаться костной тканью. Первые костные клетки, точки окостенения появляются в диафизах трубчатых костей.

Перихондралъное окостенение заключается в том, что надхрящница постепенно превращается в надкостницу. Внутренний слой надхрящницы начинает продуцировать не хрящевые, а молодые костные клетки - остеобласты. Они накладываются на хрящевую модель и образуют костную манжетку, которая постепенно замещает разрушающийся под нею хрящ.

Периосталъное окостенение (образование кости) наблюдается тогда, когда сформировавшаяся надкостница продуцирует молодые костные клетки, которые методом аппозиции накладываются на лежащую под ними кость. Таким способом костная пластинка компактного вещества постепенно утолщается.

Энхондральное окостенение имеет место, когда костная ткань образуется внутри хряща. В хрящ из надкостницы прорастают кровеносные сосуды и соединительная ткань. Хрящ в этих местах начинает разрушаться. Часть клеток проросшей в хрящ соединительной ткани превращается в остеогенные клетки, которые разрастаются в виде тяжей, формирующих в глубине кости ее губчатое вещество.

Диафизы трубчатых костей окостеневают во внутриутробном периоде. Появившиеся в них точки окостенения называют первичными. Эпифизы трубчатых костей начинают окостеневать или перед самым рождением, или уже во внеутробном периоде жизни человека. Такие точки, образовавшиеся в хрящевых эпифизах, получили название вторичных точек окостенения. Костное вещество эпифизов образуется энхондральным, перихондральным и периостальным способами. Однако на границе эпифизов с диафизом довольно долго сохраняется хрящевая пластинка (эпифизарная), которая замещается костной тканью в 16-24 года, и эпифизы срастаются с диафизами. За счет эпифизарной пластинки трубчатые кости растут в длину. После замещения этих пластинок костной тканью рост костей в длину прекращается.

Окостенение начинается во внутриутробном периоде развития, когда появляются первичные ядра окостенения. Значительно большее число ядер окостенения возникает после рождения ребенка. Эти ядра называют вторичными. Всего за время развития в скелете человека формируется 806 ядер окостенения. Только в черепе почти все ядра окостенения появляются во внутриутробном периоде развития. Во всех же остальных частях скелета число вторичных ядер больше числа первичных. У взрослого число костей значительно меньше, чем у подростка 14 лет: у взрослого - 206, в 14 лет - 356. Отсюда следует, что и после 14 лет продолжается срастание костей.

Кость новорожденного характеризуется большим количеством хрящевой ткани, большой толщиной надкостницы, богатой сосудистой сетью, неправильным расположением гаверсовых каналов. Кристаллы апатита имеют очень малый размер, диаметр коллагеновых волокон невелик. Вновь сформированная костная ткань богата водой. Неорганическое вещество кости составляет лишь половину ее массы. Все это делает кость менее плотной, порозной, более упругой, эластичной и гибкой.

Соединения костей. Различают несколько типов соединения костей: непрерывные, соединения с помощью суставов и полусуставов.

Непрерывные соединения - синартроз - характеризуются тем, что кости неподвижно (или почти неподвижно) соединены между собой с помощью соединительной ткани, хряща или костной ткани (швы черепа, соединения крестцовых позвонков). Сустав - диартроз - образуется сочленением двух или большего количества костей. В суставе поверхности сочленяющихся костей имеют форму, обеспечивающую их наилучшее совпадение. Так, головке одной кости соответствует впадина другой. Движение происходит за счет вращения суставных поверхностей относительно друг друга. В большинстве суставов возможно движение в нескольких плоскостях, т. е. движение в них имеет несколько степеней свободы. К краям суставных поверхностей прикреплена суставная сумка. Пространство между нею и суставными поверхностями костей называется суставной полостью. В ней находится небольшое количество жидкости, облегчающее скольжение суставных поверхностей. Большинство соединений костей осуществляется по этому принципу (плечевой сустав, тазобедренный, голеностопный и т. д.).

В полусуставе хрящевая прокладка между костями имеет полость, а суставная сумка отсутствует (соединение лонных костей).