Главная Аудитория 8 Строение и соединение костей. Грубоволокнистая (ретикулофиброзная) костная ткань

Строение и соединение костей. Грубоволокнистая (ретикулофиброзная) костная ткань

Что такое скелет?

Какие типы скелетов встречаются в животном мире?

Скелет человека - совокупность костей организма, пассивная часть опорно-двигательного аппарата.

Типы скелетов – наружный (хитиновый, кремневый), внутренний, хрящевой, костный.

1. Какие функции выполняет скелет? На какие части он подразделяется?

Функции – опора, передвижение и защитная. Различают скелет головы - череп, скелет туловища, к которому прикрепляются пояса конечностей - плечевой и тазовый, и кости свободных конечностей - рук и ног.

2. Докажите, что в движении участвуют не только мышцы, но и кости.

Кости скелета человека выполняют функции длинных и коротких рычагов, приводимых в движение мышцами. В результате части тела обладают способностью к передвижению.

3. Как классифицируют кости по форме?

Длинные, короткие и плоские кости.

5. За счёт чего кости растут в длину и в ширину?

Надкостница обеспечивает рост кости в толщину и ее срастание при переломе. Около головок длинных костей у детей имеются хрящевые прослойки, где происходит формирование костной ткани. За счет этих участков кость растет в длину. Постепенно костная ткань полностью вытесняет хрящевую, и рост кости заканчивается.

6. Как устроено компактное вещество кости?

Надкостница прилегает к компактному веществу кости. Компактное вещество кости пронизано мельчайшими костными канальцами, по которым проходят сосуды и нервы. Вокруг них располагаются костные клетки, которые выделяют межклеточное вещество, имеющее форму костных пластинок. Костные пластинки в несколько слоев окружают полость канальца, образуя цилиндры, вложенные один в другой. Костные клетки располагаются позади каждого ряда. Они соединены между собой, образуя единую систему.

7. Чем кости ребёнка отличаются от костей.

У детей в костях процент органических веществ больше, поэтому они более гибкие и упругие, менее ломкие, но легче поддаются искривлению. С возрастом кости становятся более хрупкими, так как в них увеличивается процентное содержание минеральных солей.

8. Приведите примеры неподвижных, пол у подвижных и подвижных соединений костей.

Неподвижно соединены кости черепа, кроме нижней челюсти. Полуподвижное соединение осуществляется с помощью хрящей. Так соединены между собой позвонки, а также 10 пар ребер с грудиной. Подвижные соединения костей называют суставами.

9. Как устроен сустав?

Сустав образуют две или несколько костей, соединенных друг с другом прочными тяжами - связками из соединительной ткани. Одна из костей образует суставную головку, другая – суставную впадину. Головка и впадина покрыты гладким суставным хрящом. Это облегчает движение костей. Сустав находится в суставной сумке. Ее стенки выделяют суставную жидкость, уменьшающую трение костей при движении и осуществляющую питание суставного хряща, в котором нет кровеносных капилляров.

Внутри суставной сумки давление меньше, чем в окружающем воздухе. Чему это содействует: улучшению подвижности или повышению прочности сустава? Что произойдет, если герметичность суставной сумки будет нарушена?

10. Для проверки своего предположения проведите следующий контрольный опыт. Возьмите стакан, приложите его ко рту и втяните в себя воздух так, чтобы стакан присосался к лицу. Теперь нажмите на кожу углов рта и впустите атмосферный воздух. Почему присосавшийся стакан отпадает?

Низкое давление внутри суставной сумки препятствует расхождению суставных поверхностей, укрепляя сустав. При повреждении суставной капсулы (сумки) воздух попадает в полость сустава, вследствие чего суставные поверхности немедленно расходятся. Стакан отпадает, так как нарушена герметичность.

ПЛАСТИНЧАТАЯ КОСТНАЯ ТКАНЬ

Зрелая (вторичная), или пластинчатая костная ткань образована костными пластинками. Пластинчатая костная ткань формирует губчатое и компактное вещество кости. Губчатое вещество - переплетающиеся костные трабекулы, полости между которыми заполнены костным мозгом. Трабекула состоит из костных пластинок и снаружи окружена одним слоем остеобластов. Трабекулы расположены соответственно направлению сил сжатия и растяжения. Губчатое вещество заполняет эпифизы длинных трубчатых костей и образует внутреннее содержимое коротких и плоских костей скелета. Основная масса компактного вещества состоит из остеонов. Компактное вещество образует диафизы длинных трубчатых костей и слоем различной толщины покрывает все остальные (короткие и плоские) кости скелета.

Костная пластинка - слой костного матрикса толщиной 3–7 мкм. Между соседними пластинками в лакунах расположены остеоциты, а в толще пластинки в костных канальцах проходят их отростки. Коллагеновые волокна в пределах пластинки ориентированы упорядоченно и лежат под углом к волокнам соседней пластинки, что обеспечивает значительную прочность пластинчатой кости.

Остеон

Остеон (рис. 6-56, 6-56А), или хаверсова система - совокупность 4–20 концентрических костных пластинок. В центре остеона расположен хаверсов канал (канал остеона), заполненный рыхлой волокнистой соединительной тканью с кровеносными сосудами и нервными волокнами. Фолькмана каналы (рис. 6-58) связывают каналы остеонов между собой, а также с сосудами и нервами надкостницы. Снаружи остеон ограничен спайной линией (линия цементации), отделяющей его от фрагментов старых остеонов. В ходе образования остеона (рис. 6-57) находящиеся в непосредственной близости от сосуда хаверсова канала остеогенные клетки дифференцируются в остеобласты. Снаружи располагается сформированный остеобластами слой остеоида. В дальнейшем остеоид минерализуется, и остеобласты, окружаемые минерализованным костным матриксом, дифференцируются в остеоциты. Следующий концентрический слой возникает подобным же образом изнутри. По наружной поверхности остеоида на границе с минерализованным костным матриксом проходит фронт обызвествления, где начинается процесс отложения минеральных солей. Диаметр остеона (не более 0,4 мм) определяет расстояние, на которое эффективно диффундируют вещества к периферическим остеоцитам остеона по лакунарно-канальцевой системе из центрально расположенного кровеносного сосуда.

Рис. 6-56. Остеоны в компактной части трубчатой кости . Слой остеонов компактного вещества трубчатой кости сформирован остеонами разных генераций, между которыми располагаются остатки старых остеонов в виде вставочных костных пластинок.

Рис. 6-56А. Диафиз трубчатой кости, компактная часть . Видны остеоны (1) и вставочные костные пластинки (6). В остеоне хорошо различимы канал остеона (2), концентрические костные пластинки (3), костные полости (4), спайная линия (5). Окраска по Шморлю.

Рис. 6-57. Образование остеона. В центральной части на месте будущего канала остеона в составе рыхлой соединительной ткани проходят кровеносные сосуды. Эта центральная часть окружена слоем остеобластов, снаружи лежит слой остеоида. Следующий слой остеобластов и соответствующий ему слой остеоида образуется ближе к центру остеона и имеет меньший диаметр. Сначала обызвествляются периферические пластинки остеона, а затем и центральные. По мере обызвествления матрикса остеобласты дифференцируются в остеоциты.

Кость состоит из плотного компактного вещества, substantia compacta, расположенного по периферии, и губчатого, substantia spongiosa, находящегося в центре и представленного массой костных перекладин, расположенных в разных направлениях. Балки губчатого вещества проходят не беспорядочно, а соответствуют линиям сжатия и растяжения, которые действуют на каждом участке кости. Каждая кость имеет строение, наиболее соответствующее тем условиям, в которых она находится. В некоторых смежных костях кривые сжатия (или растяжения), а следовательно, и балки губчатого вещества составляют единую систему.

Рисунок: Строение бедренной кости на распиле.
1 - эпифиз; 2 - метафиз; 3 - апофиз; 4 - губчатое вещество; 5 - диафиз; 6 - компактное вещество; 7 - костномозговая полость.

Толщина компактного слоя в губчатых костях небольшая. Основная масса костей подобной формы представлена губчатым веществом. В трубчатых костях компактное вещество имеет большую толщину в диафизах, а губчатое, наоборот, более выражено в эпифизах. Костномозговой канал, находящийся в толще трубчатых костей, выстлан соединительнотканной оболочкой — эндостом, endosteum.
Ячейки губчатого вещества и костномозговой канал трубчатых костей заполнены костным мозгом. Различают два вида костного мозга: красный, medulla ossium rubra, и желтый, medulla ossium flava. У плодов и новорожденных костный мозг во всех костях красный. С 12-18-летнего возраста красный мозг в диафизах замещается желтым костным мозгом. Красный мозг построен из ретикулярной ткани, в ячейках которой находятся клетки, имеющие отношение к кроветворению и костеобразованию. Желтый мозг содержит жировые включения, придающие ему желтый цвет. Снаружи кость покрыта надкостницей, а в местах соединения с костями — суставным хрящом.
Надкостница, periosteum, представляет собой соединительнотканное образование, состоящее из двух слоев: внутреннего (росткового, или камбиального) и наружного (волокнистого). Она богата кровеносными и лимфатическими сосудами и нервами, которые продолжаются в толщу кости. С костью надкостница связана посредством соединительнотканных волокон, проникающих кость. Надкостница является источником роста кости в толщину и участвует в кровоснабжении кости. 3а счет надкостницы кость восстанавливается после переломов. В старческом возрасте надкостница становится волокнистой, ее способность вырабатывать костное вещество ослабевает. Поэтому переломы костей в старческом возрасте заживают с трудом.
Микроскопически кость состоит из расположенных в определенном порядке костных пластинок. Костные пластинки состоят из коллагеновых волокон, пропитанных основным веществом, и костных клеток. Костные клетки располагаются в костных полостях. От каждой костной полости расходятся во все стороны тонкие канальцы, соединяющиеся с канальцами соседних полостей. В этих канальцах находятся отростки костных клеток, которые анастомозируют между собой. По системе канальцев к костным клеткам доставляются питательные вещества и отводятся продукты обмена. Система костных пластинок, окружающих костный канал, называется остеоном, osteonum. Остеон — структурная единица костной ткани. Направление каналов остеонов соответствует направлению сил натяжения и сил опоры, создающихся в кости при ее функционировании. Помимо каналов остеонов, в кости выделяют прободающие питательные каналы, пронизывающие наружные общие пластинки. Они открываются на поверхности кости под надкостницей. Эти каналы служат для прохождения сосудов из надкостницы внутрь кости.
Костные пластинки делятся на пластинки остеона, концентрически расположенные вокруг костных каналов остеона, вставочные, расположенные между остеонами, и общие (наружные и внутренние), охватывающие кость с наружной поверхности и по поверхности мозговой полости.
Кость представляет собой ткань, внешнее и внутреннее строение которой подвергается изменению и обновлению на протяжении всей жизни человека. Это осуществляется за счет ведущих к перестройке кости взаимосвязанных процессов разрушения и созидания, характерных для живой кости. Перестройка костной ткани дает возможность кости приспосабливаться к изменяющимся условиям функции и обеспечивает высокую пластичность и реактивность скелета.

Рисунок: Строение кости (схема).
1 - губчатое вещество; 2 - канал остеона; 3 - перекладина губчатого вещества; 4 - вставочные костные пластинки; 5 - ячейки губчатого вещества; 6 - компактное вещество; 7 - прободающие питательные каналы; 8 - надкостница; 9 - общие наружные костные пластинки; 10 - остеоны; 11 - костные пластинки остеона.

Перестройка костей происходит на протяжении всей жизни человека. Наиболее интенсивно она протекает в первые 2 года постнатального периода, в 8-10 лет и в период полового созревания. Условия жизни ребенка, перенесенные заболевания, конституциональные особенности его организма влияют на развитие скелета. Большую роль в формировании костей растущего организма играют физические упражнения, труд и связанные с ними механические факторы. 3анятия спортом, физический труд ведут к усилению перестройки кости и более продолжительному периоду ее роста. Процессы образования и разрушения костного вещества регулируются нервной и эндокринной системой. При нарушении их функции возможны расстройства развития и роста костей вплоть до образования уродств. Профессиональная и спортивная нагрузка оказывает влияние на особенности строения костей. Кости, испытывающие большую нагрузку, претерпевают перестройку, ведущую к утолщению компактного слоя.
Кровоснабжение и иннервация костей. Кровоснабжение костей осуществляется из ближайших артерий. В надкостнице сосуды образуют сеть, тонкие артериальные ветви которой проникают через питательные отверстия кости, проходят в питательных каналах, каналах остеонов, достигая капиллярной сети костного мозга. Капилляры костного мозга продолжаются в широкие синусы, от которых берут начало венозные сосуды кости.
В иннервации костей принимают участие ветви ближайших нервов, образующие в надкостнице сплетения. Одна часть волокон этого сплетения заканчивается в надкостнице, другая, сопровождая кровеносные сосуды, проходит через питательные каналы, каналы остеонов и достигает костного мозга.

Костная система в организме животных выполняет опорно-двигательную и метаболическую роль. В скелете животных более 200 отдельных костей, тесно связанных и единое функциональное целое суставами, сумками, связками, синостозами и т. п., причем каждая кость несет свою функцию (рис. 1). Анатомически кости подразделяются на длинные, короткие, плоские и смешанные. Длинные кости выполняют обычно функции рычагов, короткие группируются рядами для обеспечения большей гибкости (позвоночник, стопа), плоские (широкие) служат для крепления больших групп мышц и образования полостей (череп, таз).
Длинные кости состоят из тела - диафиза и двух эпифизов, гистогенетически образующихся из самостоятельных ядер окостенения и лишь с возрастом перерастающих и единое костное целое. Ряд коротких, длинных и плоских костей имеет апофизы - бугры, гребни, выступы для крепления к ним мышц и сухожилий. Они также содержат самостоятельные ядра окостенения. К таким костим относятся, например, большой и малый вертелы бедренной кости, гребень подвздошной кости, седалищный, пяточный бугры, апофизы позвонков и т. д.

Каждая кость образована из двух видов ткани: корковогo - компактного, расположенного по периферии, и губчатого. Соотношение этих компонентов костной ткани непостоянно и зависит от формы, вида кости, а также от возраста животного и состояния его здоровья. Так, в длинных костях диафиз представлен в виде трубчатого образования из компактного вещества, внутри которого находится полость, заполненная костным мозгом. Губчатое вещество в таких костях содержится в суставных зонах, а в эпифизах оно только снаружи ограничивается топким слоем компакты. Зона диафиза на границе с эпифизом, в которой имеется губчатое вещество, называется метафизом. Апофизы также состоят из губчатого вещества, снаружи покрытого тонкой компактой (губчатая костная ткань). Плоские кости представляют собой две компактные пластины, переходящие одна в другую, между которыми расположена прослойка губчатой костной ткани.
Кроме суставных поверхностей, каждая кость покрыта надкостницей различного строения и толщины. Внутри кости каждая костная балка содержит однослойный клеточный покров - эндост (внутренняя надкостница), выстилающий также и костномозговую полость. Суставные концы костей покрыты гиалиновым хрящом. Уровень его дифференциации в различных зонах неодинаков.
Костная ткань представляет собой одну из наиболее высокодифференцированных видов соединительной ткани, в межклеточном веществе которой отлагается гидроксиапатит, обеспечивающий присущую ей твердость. Наряду с этим костная ткань обладает большой метаболической активностью, биологической пластичностью и потенциалом регенерации, способностью морфологически перестраиваться, функционально трансформироваться и, что особенно важно, восстанавливаться после повреждений без соединительнотканного рубца полноценной костной тканью.
Костная ткань состоит из основного (межклеточного, межуточного) вещества и остеоцитов (костных клеток). Основное же вещество состоит из органической матрицы (основы) и минерального (лабильного и стабильного) компонента. До 98 % кальция организма сосредоточено в костной ткани, в составе которой в среднем воды - 40 %, золы - 30, белка - 20 и жира - 10 %. Зола костной ткани содержит кальция около 36,5 %, фосфора - 17, магния - 0,8, натрия - 0,7, карбонатов - 6, цитратов - 1 %, Главным минеральным компонентом костной ткани является гидроксиапатит

В состав минерального компонента, кроме того, входит около 0,7 % магния, 0,7 - натрия, 6 - карбонатов, 1 % нитратов и др. Таким образом, минеральный компонент по составу близок к следующей структуре:

Часть кальция (15-33 %) костной ткани находится в лабильном состоянии (лабильный компонент) и играет в организме метаболически активную роль. Он обладает способностью в случае необходимости быстро поступать в кровь, ткани и затем возвращаться и вновь отлагаться и костной ткани. Корова в период лактации из костного депо при минеральном голодании может выделить с молоком 1400-1700 г кальция, что соответствует его содержанию в 1200-1500 кг молока. По данным Bauer, Carlsson, в течение 24 ч в костном депо обменивается около 1 % кальция. Следовательно, если в костной ткани находится 4-8 кг кальция, то ежесуточно обменивается 40-80 г.
Kleiber et al., Uisek et al. установили, что из организма коровы ежесуточно выделяется около 16 мг эндогенного кальция и 32 мг фосфора из расчета на 1 кг массы тела. Таким образом, из организма короны массой 500 кг ежесуточно выделяется около 8 г кальция и 16 г фосфора. При нормальных условиях кормления, кроме тогo, с мочой выводится по 1-2 г кальция и фосфора. Близкие к этим значениям экскреции кальция и фосфора установили Hansard et al. в опытах на свиньях.
Kolb, Moodie в эксперименте определили, что в кровь из костного депо у коров ежесуточно выделяется 10-30 г кальция, a Luick et al. в опытах с Ca45 нашли, что до 60 % кальция в организме может обмениваться. Таким образом, депонирующий процесс в костной ткани играет огромную роль в обеспечении физиологических, в том числе продуктивных функции.
По форме кристаллы гидроксиапатита представляют собой гексагональные пластинки размером от 200х200х20 до 350х300х50 ангстрем. Общая поверхность кристаллической решетки костной системы необычайно высока и может достигать 0,5-0,7 км2. Это способствует активному ионообмену в костной ткани.
Органическая матрица костной ткани минерализуется поэтапно. Сначала происходит повсеместная минерализация по зоне обызвествления, вдоль котором кристаллы соли откладываются на коллаген. Затем откладываются малые кристаллы почти исключительно между определенными пучками коллагеновых нитей. Так формируются стабильный (метаболически менее активный) и лабильный (более активный) минеральные компоненты костной ткани. Органическое (межклеточное) вещество (матрица, матрикс) состоит из оссеина - костного коллагена, имеющего волокнистую структуру, в которой волокна склеены оссеомукоидом, представляющим собой аморфное образование органической природы (минерализованные гликопротеиды и мукополисахариды).
Строение оссеина неодинаково. Наиболее примитивную форму представляют грубые пучковые образования этого межклеточного вещества. Кроме того, он может быть представлен сетчатоволокнистым и пластинчатым - наиболее совершенным и зрелым видом ткани. В процессе окостенения особая роль, по-видимому, принадлежит лимонной кислоте. Около 90 % ее содержится в костной системе - 0,87-1,87 г на 100 г сухой массы кости. При рахите количество лимонной кислоты (цитрата) в костной ткани может снижаться наполовину. М.С. Маслов считает, что растворимость кристаллов гидроксиапатита костной ткани в присутствии лимонной кислоты существенно возрастает, так как все ее три карбоксильные группы бывают ионизированы, и это способствует эффективному снижению pH в костной среде. Такое мнение подтверждено экспериментальными данными. Мелкие кристаллы гидроксиапатита откладываются в аморфном органическом веществе костной ткани между волокнами оссеина продольно, окружая их со всех сторон. Чем примитивнее построено межуточное вещество, тем менее оно минерализуется. Максимальная минерализация отмечается в пластинчатом межуточном веществе, обладающем наибольшей метаболической стабильностью. Это обеспечивает стабильную прочность всей костной структуры (рис. 2).

В межуточном веществе содержатся небольшие звездчатые полости, анастомозирующие между собой посредством канальцев. В этих полостях и канальцах располагаются остеоциты, соединяющиеся отростками и образующие, таким образом, внутрикостный синцитий. Свободные концы канальцев соединены с костномозговой полостью и сосудистыми каналами (рис. 3). Густая анастомозирующая сеть канальцев и полостей в костной ткани обеспечивают циркуляцию тканевой жидкости.

В периостальной и эндостальной зонах кортикального слоя у молодых животных различимы системы так называемых общих (генеральных) пластин, которые у взрослых животных видны только в отдельных зонах. Основная масса кортикального слоя имеет остеоиное строение. Остеон (гаверсова система) - но система концентрически расположенных костных пластинок, внутри которых образуется сосудистый канал (рис. 4). Пространства между остеомами заняты системами вставочных пластинок. Состоят они из инкрустированного минеральными солями межуточного вещества и остеоцитов, представляют собой первичную архитектурную единицу кости.

Костные пластинки формируют кость, располагаясь в определенном порядке в соответствии с распределением и ходом питающих кость кровеносных сосудов, разветвляющихся в сложной системе гаверсовых каналов. Сосуды надкостницы в кость проникают через фолькмановские каналы почти перпендикулярно ее поверхности и анастомозируют с внутрикостной сосудистой сетью гаверсовых каналов.
Костная ткань постоянно подвергается перестройке - рассасыванию одних и образованию других, новых структур костного вещества (рис. 5). Причем рассасыванию подвержены одновременно минеральный и органический компоненты его. Между каждой новой генерацией костной ткани и предыдущей гистологически различима базофильная линия склеивания, состоящая из аморфного минерализованного вещества. Аналогичная линия резорбции видна и в области рассасывания.

Сосудистая сеть костей взрослых животных тесно связана с кровообращением окружающих мягких тканей. В ней принято выделять поверхностную и глубокую части. Первая образуется в области периоста, а вторая - в костномозговых пространствах за счет главных питающих артерий. В длинных трубчатых костях выделяют также три анатомические области ветвления артериальных сосудов: в диафизе разветвляются a. nutritia и веточки от соседних мышечных сосудов; в метафизе - ветви от мышечных капсулярных артерий и частично a. nutritia; в эпифизе - ветви сосудов надкостницы и суставной капсулы. У молодняка эти три системы разобщены между собой, а их артерии являются концевыми. По мере роста и окостенения скелета они образуют единую сеть, сосредоточенную в гаверсовой и фолькмановской системах канальцев (рис. 6). Сложнее, по и наиболее упорядоченно устроена система канальцев коркового слоя трубчатых костей. Канальцы там расположены в основном вдоль кости и каждый из них концентрически окружен 4-22 слоями костных пластинок наподобие муфт, надетых одна на другую. Такое образование называется остеоном и лежит в основе общей архитектоники костного вещества. Пространство между остеонами занимают вставочные системы костных пластинок, снаружи, со стороны надкостницы, они замкнуты слоем обкладочных (генеральных) пластинок, а со стороны костномозгового канала - слоем внутренних обкладочных пластинок (рис. 7). К концам диафизов такая структура теряет изложенный порядок, и между остеонами появляются пространства, заполненные костным мозгом, которые в области метафиза имеют больший размер и более многочисленны (рис. 8).

Гаверсовы каналы увеличиваются и выходят в костномозговой просвет, их стенки утончаются, теряют концентрическое строение. Так, остеоны выделяются в отдельные трабекулы - балки. Тонкий корковый слой метафиза пронизывают только перфорирующие (фолькмановские) каналы с сосудами. Корковый слой плоских костей при достаточной толщине состоит из остеонов с гаверсовыми каналами. В тонкой компакте имеются только перфорирующие каналы. Балки губчатого вещества не содержат сосудов, состоят они из большего или меньшего числа плотно прилегающих костных пластинок. Между собой балки образуют губчатую структуру (губчатая костная ткань), причем каждой кости присущ определенный архитектурный порядок организации, который при наименьшей массе обеспечивает максимальную прочность костной ткани (рис. 9, 10).

Нормальная структура костной ткани (рис. 10) определяется в основном анатомическим и функциональным факторами. Анатомическая структура костной ткани, закрепленная филогенетически, является ее морфологическим признаком. Кроме того, костная структура связана с функцией каждой отдельной кости, и при этом морфология кости непосредственно отражает ее функцию. Согласно «закону трансформации» (Wolff), архитектоника костной ткани как в нормальных, так и патологических условиях находится в зависимости от ее функции и способна трансформироваться при изменениях.

Из сказанного следует, что анатомическая структура кости является понятием статическим, а функциональная - динамическим. По завершении роста скелета костная ткань на протяжении всей жизни животного претерпевает процессы изменения на основе единства двух взаимопротивоположных процессов - костеобразования и костеразрушения, призванных обеспечивать реактивность и приспособляемость ее опорных структур.
Иннервация костной ткани обеспечивается нервными ветвями мышечной ткани, которые разветвляются в надкостнице. Внутрь кости и костный мозг идут нервные ветви, сопровождающие кровеносные сосуды. Непосредственная связь костной ткани с сосудистой системой определяет ее тесную связь с общим, особенно минеральным, обменом веществ. Как депо минеральных веществ, костная ткань при возрастании потребности в них отдает пластический материал для покрытия необходимого количества этих веществ на рост плода при беременности, компенcaцию затрат их с молоком и т. п. При этом деминерализации обычно подвергаются кости вторичного опорного значения (последние ребра, последние хвостовые позвонки, роговые отростки и т. д.). Эти процессы протекают под контролем центральной нервной и гуморальной систем.
Костная ткань является вместилищем костного мозга - кроветворной ткани, и с развитием кости как органа развивается костный мозг и кроветворение. Процессы роста, минерализации, рассасывания и другие перестройки костной ткана протекают при непосредственном участи остеобластов и остеокластов. Это мезенхимальные клетки эндоста, периоста и адвентиции костных сосудов, обладающие способностью к размножению и дифференциации. Они не имеют (как это считалось до недавнего времени) родства с остеоцитами, не принимающими участия в этих процессах. До настоящего времени их функция остается проблематичной. Остеоциты не способны размножаться, не обладают митозом, а их гибель не приводит к гибели костной ткани или ее видимой перестройке.
Возникновению костного скелета предшествует образование бедного сосудистой сетью хрящевого скелета, межуточная субстанция которого не регенерирует, не подвергается обратному развитию, не резорбируется, не способна к функциональной пластичности и перестройке в ответ на изменения механической нагрузки. Хрящ увеличивается в объеме за счет пролиферации хондроцитов без участия перихондра и других хрящевых субстанций. Хондроциты и хрящ в целом не способны трансформироваться в остеоциты и костную ткань, потому хрящевая ткань рассасывается и замещается костной тканью за счет особых клеточных элементов.
Таким образом, хрящевой скелет служит лишь остовом для костного, образующегося вследствие жизнедеятельности специфически дифференцированных мезенхимальных клеток - остеобластов и остеокластов. Из этого следует, что процесс остеогенеза - это неопластический процесс, осуществляемый как в нормальных условиях, так и при патологических состояниях. Однако в последнем случае возможна и прямая метаплазия фиброзной ткани в костную. В результате такой метаплазии образуется грубоволокнистая и неполноценная в функциональном отношении костная ткань, способная, однако, в дальнейшем перестраиваться в пластинчатую кость. Возможна также непрямая метаплазия (гетеропластический тип остеогенеза) - возникновение костной ткани в других органах и тканях за счет их стромы (печень, почки, легкие и т. д.). Иногда этот процесс приобретает системный характер.
Процессы рассасывания хряща и костеобразования протекают одновременно. Костная ткань образуется во всех направлениях как энхондрально, так и периостально, но периостально кость растет преимущественно в толщину, медленно, и рост ее рано заканчивается, а энхондрально растет в длину быстрее и продолжительнее. В длину кость может расти и после закрытия хрящевых ростковых зон. Так, многие патологические процессы протекают с удлинением костей (акромегалия, остеомиелит) за счет интерстициального роста в результате перестройки кости. Такой рост приводит в основном к увеличению объема кости, но не ее массы, причем с клинической точки зрения большое значение имеет дифференциация этого процесса.
Энхондральный и периостальный остеогенез отличаются несколько морфологически: первая кость беспучковая, тонковолокнистая, а вторая - пучковая, грубоволокнистая. Остеогенез протекает на фоне усиленной клеточной пролиферации, образования волокнистой массы и аморфного склеивающего вещества при интенсивном отложении минеральных солей в белковой субстанции. В физиологических и патологических условиях эти процессы могут протекать с различной интенсивностью и последовательностью. Образуется и растет костная ткань всегда на фоне усиления кровоснабжения, а минерализация ее белковой субстанции находится в зависимости от состояния минерального обмена и уровня минеральных веществ в крови.
Процесс минерализации костной ткани сложен и не полностью выяснен. Соли откладываются сначала в аморфном склеивающем белковом веществе в виде зерен кристаллов, соединяющихся затем в одну гомогенную массу. В этом состоит отличие минерализации при костеобразовании от обызвествления некротизированных очагов, где известковые соли сохраняют первичный зернистый вид независимо от отложившегося количества. Из этого следует, что патологическое обызвествление - процесс физико-химическом реализации разницы химических потенциалов мертвой субстанции и окружающих живых тканей, а костеобразование - результат формантной деятельности живой ткани.
Интенсивность минерализации костной ткани зависит от особенностей строения: более примитивные кости минерализуются меньше, наиболее минерализованными являются пластинчатые кости. Резорбция кости протекает по весьма сложным закономерностям и изучена неполно. Процесс растворения минерального и органического компонентов Костной ткани проходит параллельно. По мере снижения уровня этих компонентов исчезают и соответствующие остеоциты. Считается, что ведущую роль здесь играют остеокласты, функционирующие в условиях кислого pH. Остеокласты, или поликариоциты, представляют собой крупные многоядерные мезенхимальные клетки с отростками, как и остеобласты, являются производными эндоста, периоста и адвентиции костных сосудов. Цитогенез их также не полностью выяснен. Располагаясь на поверхности костных балок, они разрушают их (лиоцитоз), образуя гаушиповские ямки (лакуны), вследствие чего поверхность костных балок становится «изъеденной». Такой процесс получил название лакунарной (остеокластической) резорбции.
Другой путь костеразрушения состоит в «пазушной резорбции» (растворении), когда вследствие аутолитического распада костного вещества па месте костных балок образуются заполненные слизью пазухи, внутри которых видны остатки остеоцитов. Процесс резорбции кости может протекать и без участия остеокластов и образования пазух. Происходит это тогда, когда медленно истончаются костные балки - «гладкая резорбция».
Отличающиеся с точки зрения патоморфологической кинетики все три пути резорбции костной ткани являются разновидностями единого биологического процесса. Остеоклазис одинаково часто отмечается как в норме, так и при патологических перестройках костной ткани. Пaзушная резорбция преобладает при патологической перестройке с интенсивным костеразрушением, а гладкая резорбция наблюдается при медленной деструкции, сенильном остеопорозе. Остеоклазис и пазушная резорбция в отличие от гладкой резорбции всегда сопровождаются резкой гиперемией и интенсивным костеобразованием. Некоторая роль в остеорезорбции, особенно в патологических условиях, принадлежит также васкулярной резорбции. В данном случае тоннели для сосудов прокладываются за счет остеокластов, образующихся из адвентиции этих же сосудов. Отмечается это только в компакте, так как балки губчатого вещества собственных капилляров не имеют, а их кровоснабжение осуществляется через костномозговые пространства. В последнее время большое внимание исследователей привлекает действие на костную ткань глюкокортикоидных гормонов. Остеопороз, развивающийся при интенсивном применении кортикостероидов, сейчас хорошо известен.
Остеогенез и остеорезорбция осуществляются при непосредственной роли камбиальных структур кости - периоста и эндоста. Периост (надкостница) -упругая соединительнотканная оболочка кости, которая не покрывает ее только на суставной поверхности, где гиалиновый хрящ покрыт тонкой надхрящницей. Он состоит из наружного (фиброзного) и внутреннего (камбиального, остеогенного) слоев.
Фиброзный слой богат сосудами, нервами и клейдающими волокнами, а также лимфатическими протоками. Его толщина неодинакова на различных костях и разных отделах одной и той же кости. Он тоньше на диафизах и особенно массивен в местах прикрепления мышц, связок, фасций, сухожилий, где имеются так называемые шарпеевы волокна, которые из фиброзного слоя проникают в камбиальный и далее в костную субстанцию, придавая прочность креплению их. Камбиальный (внутренний) слой богат эластическими волокнами, в нем содержится небольшое число сосудов и остеобластов. В трубчатых костях он имеется только в зоне диафиза. В отличие от фиброзного слоя к метафизам он истончается, а на эпифизах отсутствует.
Эндост (внутренняя надкостница) - фиброретикулярная клеточноволокнистая ткань - выстилает полость костномозгового канала и костные балки. Реактивные свойства периоста и эндоста различаются степенью их иннервации (в периосте развита афферентная нервная сеть, а в эндосте она отсутствует, и ее иннервация осуществляется вазомоторами). Поэтому, например, при гиперпаратиреоидизме периост остается ареактивным, а эндост приходит в состояние возбуждения, при периостах картина противоположная. В процессе заживления переломов мобилизуются оба компонента на фоне усиления васкуляризации и гемоциркуляции; возрастает число остеогенных клеток, разрастается фиброретикулярная волокнистая ткань, представляющая основу для новых костных структур. С исчезновением болезни периост и эндост возвращаются в состояние физиологического покоя.
Кости соединяются с окружающими их тканями. Между собой они соединяются посредством прокладок соединительной ткани (синдесмоз) или хряща (синхондроз). Костные швы у животных имеются только в костях черепа Большинство костей соединяется суставами (сочленениями). Сустав представляет такой вид связи костей, при котором сопряженные концы их не связаны непосредственно, а заключены в герметичную суставную капсулу и удерживаются посредством активных и пассивных анатомических образований - связок, сухожилий, мышц, отеплений, синовиальной жидкости и др.

Каждая кость, входящая в сустав, имеет суставную поверхность, покрытую гиалиновым хрящом и тонкой надхрящницей. При этом один конец кости представляет собой суставную впадину, другой - головку (рис. 11). Под хрящевой прослойкой (рис. 12, 13) суставной поверхности кости находится субхондральная пластинка - продолжение коркового слоя кости. Через нее происходит питание костнохрящевой суставной зоны кости. Форма суставных поверхностей определяется характером движений и нагрузкой. Правильное соотношение суставных поверхностей называется их когруэнтностью.

Костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества. Чтобы получить общее представление о костных клетках - остеоцитах, целесообразнее всего рассмотреть тонкую костную пластинку, например из решетчатой кости. На рисунке видно, что остеоциты сильно уплощены, неправильно округлой или овоидной формы, с множеством отростков.

У молодых животных отростки соседних клеток соприкасаются друг с другом, создавая впечатление сети. Позже отростки укорачиваются или исчезают, а на их месте в межклеточном веществе остается система тонких костных канальцев, по которым протекает питающая клетки тканевая жидкость. Если клетки разрушить мацерацией, вместо них в межклеточном веществе видны пустоты - костные полости, соединенные костными канальцами. Клетки и костные канальцы окружены тонкой капсулой, отличающейся по свойствам от остального межклеточного вещества. Она состоит из полисахарида, соединенного с белком, и из тончайших коллагеновых фибрилл. Хотя эти фибриллы продолжаются в окружающее межклеточное вещество, капсулы все же можно изолировать вывариванием кости в щелочи. Все остальное межклеточное вещество состоит из коллагеновых волокон, небольшого количества аморфного вещества и солей кальция, откладывающихся в волокнах. Из-за особой плотности межклеточного вещества при изготовлении гистологических препаратов приходится растворять соли кальция кислотами (декальцинировать кость) или использовать тончайшие шлифы.

Рисунок 25. Костная пластинка из решетчатой кости белой мыши (по А.А. Максимову). Видны клетки и межклеточное вещество.

У зародышей и у новорожденных животных коллагеновые волокна в межклеточном веществе костной ткани еще грубее и идут в разных направлениях; такую ткань называют грубоволокнистой. По мере роста и развития животного грубоволокнистая кость заменяется более совершенной пластинчатой костью, состоящей из пластинок костной ткани, в межклеточном веществе которых проходят ориентированные и одном направлении тонкие и ровные коллагеновые волокна.

Костное вещество может быть губчатым и компактным. Как в том, так и в другом случае кость состоит из пластинок, образующих целые системы, тесно связанные с кровеносными сосудами и нервами.

В губчатом веществе расположение костных пластинок может быть очень разнообразным. Они образуют идущие в равных направлениях костные перекладины и трубочки. Их распределение соответствует направлению основных линии сжатия и растяжения ткани. Губчатое вещество богато лабильным (подвижным) фосфором, образующим соединения, легко выводимые в кровь и легко осаждающиеся из крови.

В компактном веществе лабильного фосфора втри раза меньше, чем в губчатом. Следовательно, компактное вещество в меньшей степени участвует в минеральном обмене. Оно состоит из плотно прилегающих друг к другу систем костных пластинок. Строение этих систем удобнее всего рассмотреть в диафизе трубчатой кости. Снаружи кость одета соединительнотканной надкостницей; (периостом), состоящей из камбиальных клеток и сплетения коллагеновых пучков. В местах прикрепления сухожилии периост особенно плотно срастается с костной тканью, посылая в ее поверхностные слои мощные пучки коллагеновых волокон - шарпеевых волокон.

Самый наружный слой кости состоит на системы одевающих всю кость костных пластинок в виде трубок, плотно вставленных одна в другую. Это - наружная общая (генеральная) система (рис.). В пластинках этой системы местами проходят шарпеевы волокна и довольно широкие фолькмановские каналы, содержащие кровеносные сосуды и нервы. В этих каналах нет собственных костных пластинок, они проходят в кости в радиальном направлении и соединяются с системой гаверсовых каналов, идущих преимущественно вдоль кости и анастомозирующих друг с другом. Гаверсовы каналы расположены по оси остеонов (гаверсовых систем), то есть систем, образованных костными пластинками трубчатой формы, вставленных одна в другую.

Рисунок 26. Схема строения трубчатой кости (частично по Тере Имре): 1 – надкостница; 2 – кровеносные сосуды; 3 – наружная общая система костных пластинок; 4 – гаверсова система; 5 – вставочная система; 6 – гаверсов канал; 7 - фолькмановский канал; 8 – компактная кость; 9 – губчатая кость; 10 – внутренняя общая система костных пластинок.

Светлыми пластинки кажутся в том случае, если заключенные в них коллагеновые волокна образуют очень пологую спираль, то есть лежат почти горизонтально в плоскости среза. Такие пластинки представляются продольно исчерченными и сильно блестят в поляризованном свете, создавая типичную фигуру креста. Темные пластинки кажутся зернистыми, так как коллагеновые волокна в них перерезаны почти поперек, то есть образуют сильно вытянутую в длину спираль. Такое чередование пластинок обеспечивает остеону значительную прочность и упругость.

Остеоны, состоящие из пластинок с почти горизонтальным и почти вертикальным ходом волокон, особенно типичны для копытных животных. У животных, конечности которых выполняют более сложные движения, встречаются остеоны с иным расположением волокон. Например, самые внутренние и самые наружные пластинки гаверсовой системы содержат волокна, поднимающиеся очень полого, тогда как волокна средних пластинок идут почти вертикально. Такой остеон будет светлым в центральной и периферической частях и темным в области средних пластинок.

Костные клетки лежат между пластинками, а костные канальцы пронизывают всю толщу остеона (рис. 26), но обычно не выходят за его пределы. Снаружи остеон одет тонким слоем склеивающего аморфного вещества, лишенного волокон. Строение остеона во многом зависит от состояния минерального обмена. Так, у птиц во время линьки благодаря рассасыванию минеральных солей гаверсовы каналы увеличиваются, иногда весь остеон превращается в гаверсов канал.

Рисунок 27. Схема гаверсовой системы (по Штеру): в левой половине изображены костные полости и канальцы; в правой – направление волокон в отдельных пластинах; в центре – вскрытый гаверсов канал.

Между остеонами находятся вставочные, или интерстициальные системы костных пластинок, представляющие собой остатки существовавших ранее и частично разрушенных остеонов.

Рисунок 28. Схема расположения фибрилл в костных пластинках, составляющих гаверсову систему (по Гебхардту).

Наконец, внутренняя поверхность кости одета внутренней общей (генеральной) системой, аналогичной наружной системе. Она покрыта эндостом, сходным по строению с периостом.

Таким образом, в компактной кости различают четыре основных типа расположения костных пластинок, образующих: 1) наружную общую систему; 2) гаверсовы системы (остеоны); 3) вставочные системы и 4) внутреннюю общую систему. Разумеется, при изучении костей могут встретиться значительные видовые и возрастные особенности, подчас довольно далеко отступающие от приведенной выше схемы.