Гистологическое строение трубчатой кости как органа

Трубчатая кость как орган в основном построена из пластинчатой костной ткани, кроме бугорков. Снаружи кость покрыта надкостницей - периостом, за исключением суставных поверхностей эпифизов, покрытых гиалиновым хрящом.

В надкостнице различают два слоя: наружный (волокнистый) и внутренний (клеточный). Наружный слой образован плотной волокнистой соединительной тканью. Внутренний слой содержит рыхлую волокнистую ткань и остеогенные камбиальные клетки, преостеобласты и остеобласты различной степени дифференцировки. Через надкостницу проходят питающие кость сосуды и нервы. Надкостница связывает кость с окружающими тканями и принимает участие в ее трофике, развитии, росте и регенерации.

Строение диафиза

Компактное вещество, образующее диафиз кости, состоит из костных пластинок, которые располагаются в определенном порядке, образуя сложные образования – остеоны или гаверсовы системы.

В диафизе различают три слоя:

1. слой наружных общих пластинок,

2. слой остеонов или средний, остеонный слой,

3. слой внутренних общих пластинок.

Слой наружных общих (генеральных) пластинок состоит из концентрических костных пластинок, идущих параллельно друг другу и напоминающих годовые кольца дерева. Наружные общие (генеральные) пластинки не образуют полных колец, а накладываются черепицеобразно друг на друга, как по окружности диафиза, так и по его длине. Со стороны надкостницы в кость под разными углами проникают коллагеновые волокна, которые получили название прободающих (шарпеевых) волокон.

Слой остеонов расположен между слоями наружных и внутренних общих пластинок, состоит из остеонов и находящихся между ними вставочных костных пластинок. Остеоны расположены преимущественно параллельно длинной оси кости. Каналы остеонов анастомозируют друг с другом, в местах анастомозов прилежащие к ним пластинки изменяют свое направление. Такие каналы называют прободающими или питательными (Фолькмановы). Сосуды, расположенные в каналах остеонов, сообщаются друг с другом, с сосудами костного мозга и надкостницы.

Слой внутренних общих пластинок хорошо развит только там, где компактное вещество кости непосредственно граничит с костномозговой полостью. В тех же местах, где компактное вещество переходит в губчатое, его внутренние общие пластинки продолжаются в пластинки перекладин губчатого вещества.

Полость диафиза трубчатых костей заполнена костным мозгом.

Эндост — внутренняя оболочка, покрывающая кость со стороны костномозговой полости.

Рост трубчатых костей

Рост костей - процесс очень длительный. Он начинается у человека с ранних эмбриональных стадий и заканчивается, в среднем, к 20-летнему возрасту. В течение всего периода роста кость увеличивается как в длину, так и в ширину. Рост трубчатой кости в длину обеспечивается наличием метаэпифизарной хрящевой пластинки, в которой проявляются два противоположных гистогенетических процесса. Один — это разрушение эпифизарной пластинки с образованием костной ткани, а другой — непрестанное пополнение хрящевой ткани путем новообразования клеток. Однако со временем процессы разрушения хрящевой ткани начинают преобладать над процессами новообразования, вследствие чего хрящевая пластинка истончается и исчезает.

Рост трубчатой кости в ширину осуществляется за счет периоста. Со стороны периоста очень рано начинает образовываться концентрическими слоями тонковолокнистая кость. Этот аппозиционный рост продолжается до окончания формирования кости.

Контрольные вопросы:

1. Назовите источники развития скелетных тканей.

2. Перечислите функции скелетных тканей.

3. Поясните строение сухожилия.

4. опишите разновидности хрящевой ткани, их сходства и различия

5. Расскажите строение грубоволокнистой костной ткани.

6. Охарактеризуйте строение пластинчатой костной ткани, сходства и различия с грубоволокнистой костной тканью.

7. Дайте особенности гистологического строения эпифиза и диафиза трубчатой кости.

Тема лекции: ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ХОНДРОГЕНЕЗ. ДЕСМАЛЬНЫЙ И ХОНДРАЛЬНЫЙ ОСТЕОГЕНЕЗ.

План лекции:

Эмбриональный хондрогистогенез

Остеогенез, основные виды: десмальный остеогенез (периоды и стадии), хондральный остеогенез (стадии)

Перестройка кости в онтогенезе, факторы, влияющие на ее структуру

Эмбриональный хондрогистогенез

Источником развития хрящевых тканей является выселившиеся в мезенхиму клетки склеротомов сомитов мезодермы. В первой стадии они теряют свои отростки, плотно прилегают друг к другу и формируют в мезенхиме хондрогенные островки. Находящиеся в их составе стволовые клетки дифференцируются в хондробласты - в их цитоплазме сначала увеличивается количество свободных рибосом, затем появляются участки гранулярной эндоплазматической сети.

Во второй стадии хондрогистогенеза на месте хондрогенного островка образуется первичная хрящевая ткань: клетки центрального участка островка округляются, увеличиваются в размере, в них начинается синтез и секреция в окружающее пространство фибриллярных белков (коллагена). Образующееся таким образом межклеточное вещество раздвигает клетки и отличается оксифилией.

В третьей стадии развития хрящевой ткани хондробласты приобретают способность синтезировать и секретировать гликозаминогликаны, связанные с неколлагеновыми белками (протеогликаны). В это же время по периферии хрящевой закладки, на границе с мезенхимой, формируется надхрящница — оболочка, покрывающая развивающийся хрящ снаружи. Во внутренней зоне надхрящницы клетки интенсивно делятся, дифференцируясь в хондробласты. В процессе секреции и наслаивания на уже имеющийся хрящ сами клетки «замуровываются» в продукты своей деятельности. Так происходит рост хряща способом наложения, или его аппозиционный (периферический) рост. Хрящевые клетки, лежащие в центре молодого развивающегося хряща, сохраняют способность в течение некоторого времени делиться митотически, оставаясь в одной лакуне (изогенные группы клеток), и вырабатывать коллаген II типа. За счет увеличения количества этих клеток происходит увеличение массы хряща изнутри, что называется интерстициальным ростом. Интерстициальный рост наблюдается как в эмбриогенезе, а также и в постэмбриональном периоде при регенерации хрящевой ткани.

Виды остеогенеза

Различают эмбриональный, при котором костная ткань образуется двумя способами: прямой (десмальный) и непрямой (хондральный) остеогенез, и постнатальный после рождения ребенка при регенерации кости.

Развитие плоских костей (прямой или десмальный) остеогенез

При таком способе остеогенеза вначале развивается первичная грубоволокнистая костная ткань – прообраз будущей кости (поэтому остеогенез называется прямым) на месте которой позднее формируется вторичная пластинчатая костная ткань плоских костей скелета. Десмальным такой остеогенез называется, потому что развитие кости идет в эмбриональной соединительной ткани, которая развивается из мезенхимы – десмы. Начинается на 5 неделе эмбриогенеза и протекает в 3 периода:

Образование грубоволокнистой костной ткани

Разрушение (резорбция) грубоволокнистой костной ткани

Образование пластинчатой костной ткани

В первом периоде выделяют 3 стадии:

Первая стадия — образование остеогенного островка. В место развития будущей кости в мезенхиму из склеротома сомитов мезодермы выселяются стволовые клетки, и происходит очаговое их размножение митозом. В результате этого образуются плотные клеточные скопления – остеогенные островки, к которым подрастают первичные сосуды.

Вторая стадия - дифференцировка клеток остеогенного островка и образование межклеточного вещества или остеоидная стадия. Клетки внутри островка перестают делиться, теряют отростки, становятся округлыми и дифференцируются в остеобласты. В их цитоплазме образуется мощный синтетический аппарат для синтеза сложных углеводов, которые выбрасываются из клетки и формируют основное гомогенное межклеточное вещество - оссеомукоид. Позднее в остеобластах развивается гранулярная эндоплазматическая сеть и митохондрии и клетки синтезируют коллагеновые волокна I типа. Синтезированные коллагеновые волокна разные по толщине, чаще толстые, расположены хаотично, переплетаясь друг с другом. Мукопротеиды основного вещества соединяются с волокнами в одну прочную массу и образуют органическую фазу межклеточного вещества или остеоид. Оно раздвигает клетки остеогенного островка и превращает его в костную трабекулу, причем, снаружи ее находятся остеобласты, активно синтезирующие все новые порции органической фазы межклеточного вещества, а внутри, в незначительном количестве, остаются замурованные, потерявшие способность делиться и синтезировать остеоциты. В то же время из окружающей мезенхимы подходят новые генерации остеобластов, которые наращивают кость снаружи, увеличивая костную трабекулу, т.е. обеспечивают аппозиционный рост костной ткани. Отдельные костные трабекулы, разрастаясь, сливаются друг с другом под разным углом и формируют сетевидную органическую часть ретикулофиброзной костной ткани.

Третья стадия - минерализация или кальцификация межклеточного вещества с образованием грубоволокнистой (ретикулофиброзной) костной ткани. В минерализации органической основы костного матрикса ведущая роль принадлежит остеобластам. В органическую фазу катионы кальция попадают из кровотока, где находятся в связанном с белками состоянии. Остеобласты в составе матричных пузырьков выделяют ферменты, в частности, щелочную фосфатазу, расщепляющую содержащиеся в межклеточном веществе глицерофосфаты на углеводные соединения и фосфорную кислоту. Кроме фосфатазы в пузырьках содержится еще несколько десятков нефибриллярных белков, регулирующих процесс кристаллизации, это остеонектин, костный морфогенетический белок и др., а также аморфные фосфаты кальция. Образованная фосфорная кислота вступает в реакцию с солями кальция с образованием фосфата кальция, из которого образуются кристаллы гидроксиаппатита. Кристаллы откладываются на коллагеновых волокнах основного вещества, превращая их в минерализованные или оссеиновые волокна. В результате кальцификации из трабекул образуются костные перекладины или балки ретикулофиброзной костной ткани. Пространства между перекладинами оказываются занятыми волокнистой соединительной тканью с проходящими в ней кровеносными сосудами. К моменту завершения остеогенеза по периферии зачатка кости в эмбриональной соединительной ткани появляется большое количество волокон и остеогенных клеток. Часть этой волокнистой ткани, прилегающей непосредственно к костным перекладинам, превращается в надкостницу, или периост (periosteum), который обеспечивает трофику и регенерацию кости. Такая кость, появляющаяся на стадиях эмбрионального развития и состоящая из перекладин ретикулофиброзной костной ткани, называется первичной губчатой костью. Остеобласты расположены на поверхности трабекулы, остеоциты – внутри трабекулы.

Второй период