Костная ткань

Свойства костной ткани человека

Костная ткань является одним из видов соединительной ткани в организме. Это основной материал костных пластинок, из которых состоят кости.

Кости — это прочные и жесткие структуры, которые служат основой опорно-двигательного аппарата.

Костная ткань представляет собой живое образование, в котором постоянно происходят процессы разрушения и обновления биохимических компонентов.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Ее основные свойства:

1. Твердость — определяется наличием в костной ткани минеральных солей. При деминерализации кости становятся менее твердыми.
2. Эластичность — зависит от процентного содержания органического азотистого вещества под названием «оссеин».
3. Прочность — крепость кости обусловлена определенным сочетанием в ней органических и неорганических соединений.
4. Упругость — связана со способностью костной ткани восстанавливать свои исходные размеры после снятия нагрузки.
5. Способность к регенерации — проявляется в способности к восстановлению поврежденной или потерянной ткани. Благодаря регенерации кости срастаются после травм и переломов. Скорость процессов регенерации зависит от возраста, состояния здоровья и других индивидуальных особенностей организма.

С возрастом наблюдаются существенные изменения в свойствах костной ткани. Содержание оссеина в детских костях значительно выше. За счет этого они являются более гибкими. С возрастом повышается удельный вес неорганических соединений в костной ткани, поэтому у пожилых людей чаще случаются переломы.

Благодаря большой твердости и прочности кости обладают хорошей сохранностью. Это позволяет специалистам изучать ископаемые останки людей. По древним скелетам ученые могут определить, какие заболевания существовали много столетий и даже тысячелетий тому назад.

Методики восстановления костной ткани

Остеопластика – хирургическое восстановление недостающей костной ткани для имплантации одного или сразу нескольких зубных корней. Недостаток костной ткани для вживления импланта является главным показанием к подобному медицинскому вмешательству.

Метод проведения остеопластики зависит от результатов обследования пациента.

Параметры, которые определяют методику операцию: высота, ширина и структура кости, расположение нерва нижней челюсти и самых крупных сосудов этой зоны.

Аутогенная трансплантация

Аутогенная трансплантация – эффективный метод наращивания костной ткани, при котором хирург берет костную ткань самого пациента. Как правило, донорским материалом становится зона подбородка или зуба мудрости.

Наращивание костной ткани челюсти с помощью донорского материала проводится в два этапа: на первом этапе извлекается донорский материал, на втором вживляется в нужную зону. Это затрудняет процесс восстановления, так как метод травматичен. Зато риск того, что ткань не приживется, сводится к нулю.

Ксеногенная и аллогенная трансплантация

При данном методе донорским материалом является кость другого человека. Также используют костную ткань животных, в основном, коров. Наращивание костной ткани челюсти данным методом исключает двухэтапное хирургическое вмешательство.

Костную ткань перед пересадкой дезинфицируют, исключая риск заражения и несовместимости с организмом пациента. Стоматолог осуществляет один надрез – это делает способ наименее болезненным, и заживление проходит легче.

Аллопластическая трансплантация

Другое название – направленная тканевая регенерация кости. Для наращивания кости по этому методу применяют две составляющие: костный материал и барьерную мембрану, которая состоит из тончайшей эластичной пленки.

Из-за атрофии костной ткани появляются полости. Мембрана не дает слизистой оболочке проникнуть в эти полости, а также защищает от бактерий и других факторов, мешающих заживлению.

Пациент быстро восстанавливается после аллопластической трансплантации. Барьерная мембрана со временем сама рассасывается или становится каркасом для наращённой костной ткани.

В последнее время метод приобретает все большую популярность, так как не травмирует челюсть так, как другие способы трансплантации.

Минус аллопластики – долгое восстановление. Приживление трансплантата и формирование костной ткани занимают в среднем от 4 до 6 месяцев.

Синус-лифтинг

Синус-лифтинг на сегодняшний день считается самым востребованным способом наращивания костной ткани. При данной операции врач производит манипуляции в боковых отделах верхней челюсти: поднимает дно гайморовой пазухи и увеличивает альвеолярный гребень.

Есть два вида синус-лифтинга: открытый и закрытый. Когда требуется серьезная операция по наращиванию большого участка костной ткани, стоматологи используют данный метод. Восстановление после операции занимает много времени, из-за чего вживление импланта откладывается на несколько месяцев.

Синус-лифтинг закрытого типа менее травматизирующий. Этот способ используют, когда костная ткань челюсти довольно сформирована и ее размер достигает 7-8 миллиметров. Сразу после наращивания костной ткани верхней челюсти устанавливается зубной имплант.

На сегодняшний день самым современным методом наращивания костной ткани верхней челюсти является балонный синус-лифтинг. При этом методе сразу создается и основа для импланта, и вживление импланта даже в тонкую кость. Все делается через маленькое отверстие – через него устанавливается искусственный корень.

С помощью этого отверстия врач помещает в гайморову пазуху баллон, который постепенно увеличивается в размерах за счет наполнения жидкостью. Таким образом, он мягко способствует отделению мягких тканей полости рта от костной ткани.

После этого баллон удаляют, на место полости ставят костный материал, а затем ставят имплантат.

И напоследок: археологи, обнаруживающие останки человека, давно выяснили, что зубы всегда сохраняются лучше других костей. Спустя века разрушаются черепа, но зубы в большинстве случаев остаются в том виде, в котором они находились при жизни человека.

Отсюда вывод: при соблюдении правил ухода за зубами и регулярном современном лечении каждый человек может сохранить свои зубы в хорошем состоянии до самой старости.

Сотни и тысячи лет назад у наших предков не было возможности следить за состоянием зубов. Зато сейчас она есть у нас: мы можем и лечить поврежденные зубы, и вживлять имплантаты вместо утраченных.

Строение

Скелет человека устроен по общему для всех позвоночных животных принципу. Кости скелета подразделяются на две группы: осевой скелет и добавочный скелет. К осевому скелету относятся кости, лежащие посередине и образующие остов тела; это все кости головы и шеи, позвоночник, рёбра и грудина. Добавочный скелет составляют ключицы, лопатки, кости верхних конечностей, кости таза и кости нижних конечностей.

Осевой скелет

• Череп — костная основа головы, является вместилищем головного мозга, а также органов зрения, слуха и обоняния. Череп имеет два отдела: мозговой и лицевой.
• Грудная клетка — имеет форму усечённого сжатого конуса, является костной основой груди и вместилищем для внутренних органов. Состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар рёбер и грудины.
• Позвоночный столб, или позвоночник — является главной осью тела, опорой всего скелета; внутри позвоночного канала проходит спинной мозг. Подразделяется на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый отделы.

Добавочный скелет

• Пояс верхних конечностей — обеспечивает присоединение верхних конечностей к осевому скелету. Состоит из парных лопаток и ключиц.
• Верхние конечности — максимально приспособлены для выполнения трудовой деятельности. Конечность состоит из трёх отделов: плеча, предплечья и кисти.
• Пояс нижних конечностей — обеспечивает присоединение нижних конечностей к осевому скелету, а также является вместилищем и опорой для органов пищеварительной, мочевыделительной и половой систем.
• Нижние конечности — приспособлены для опоры и перемещения тела в пространстве во всех направлениях, кроме вертикально вверх (не считая прыжка).

Функции костной ткани

Костная ткань выполняет несколько важных функций в организме:

1. Поддержка и защита: кости обеспечивают опору для всего тела, поддерживая его форму и позволяя нашему организму двигаться. Также они защищают мягкие ткани и внутренние органы от повреждений.
2. Движение: скелетная система, состоящая из костей, суставов и мышц, обеспечивает возможность движения. Кости служат опорой для мышц, которые, сокращаясь, двигают наше тело.
3. Производство крови: красный костный мозг внутри костей производит красные кровяные клетки, тромбоциты и некоторые белые кровяные клетки. Эти клетки необходимы для доставки кислорода и питательных веществ в органы и ткани, а также для борьбы с инфекциями и свертываемости крови.
4. Хранение минералов: кости накапливают и сохраняют минеральные вещества, такие как кальций и фосфор. Эти минералы являются основными строительными материалами для костей и зубов, а также играют ключевую роль в регуляции ряда физиологических процессов в организме.
5. Регуляция гормонального баланса: кости также участвуют в регуляции уровня гормонов в организме. Они помогают контролировать уровень кальция и фосфора в крови, исключая необходимость внешней регуляции гормонами.

Все эти функции костной ткани существенны для поддержания здоровья организма и его нормального функционирования.

Поэтому важно обеспечивать ее правильное развитие и поддерживать ее здоровье на протяжении всей жизни.

Составные части кости

Кости человека состоят из следующих элементов: скелетная соединительная ткань, надкостница, красный и желтый костный мозг.

По строению и выполняемым функциям кости человека разделяются на трубчатые, губчатые, плоские, смешанные и воздухоносные.

Трубчатые кости по форме имеют вид вытянутого цилиндра. Они состоят из диафиза (тело) и эпифизов (головки трубчатых костей). Во время движений человека, они часто выполняют роль рычага. Именно с этой функциональной особенностью связано высокое содержание компактного вещества. Кроме этого, они выполняют защитную функцию и функцию опоры.

Губчатые кости состоят из губчатого вещества и компактного вещества. К ним относят мозговой отдел черепа, а также кости грудной клетки и др.

Плоские кости, как и губчатые, не имеют костномозгового канала. Их основная функция – образование  стенок полостей, в которых располагаются внутренние органы, например, полости малого таза, полости черепа.

Смешанные кости имеют сложное строение. В их теле находится губчатое вещество, а остальные части представлены преимущественно компактным веществом. Они обладают особой прочностью. К этому виду костей относятся позвонки.

В течение всей жизни человека на различные отделы позвоночного столба постоянно воздействует осевая нагрузка, что в процессе онтогенеза и привело к появлению особо прочных костных структур. Именно поэтому смешанные кости обладают повышенной стойкостью к нагрузкам.

Воздухоносные кости имеют полость, наполненную воздухом. Это нужно для того, чтобы уменьшить вес кости, не теряя при этом ее прочности. Такое строение имеют кости свода черепа, где за счет полых пространств существенно снижается масса костной структуры.

Все кости снаружи покрыты слоем клеток и межклеточного вещества толщиной в десятую часть миллиметра. Этот слой называется надкостницей. В ней густой сетью проходят сосуды и нервы, залегают клеточные элементы.

Основная функция надкостницы – обеспечивать рост костей в ширину. Из-за повреждения этого слоя человек испытывает боль при переломах, так как именно здесь располагается  множество нервных сплетений.

В костномозговом канале и ячейках губчатого вещества находится костный мозг. Он выполняет защитную (иммунитет) функцию и обеспечивает процесс кроветворения. Костный мозг делится на красный и желтый. Во внутриутробном периоде и у новорожденных во всех костных структурах находится красный мозг. В полностью сформировавшемся организме он располагается только в губчатых костях и головках трубчатых костей.

По своему строению он состоит из соединительной ткани и специализированных клеточных элементов, способных к гемопоэзу. К клеточным элементам  относятся так называемые низкодифференцированные или стволовые клетки.

В самом костномозговом канале у сформированного организма залегает желтый мозг. По мере взросления человека красный костный мозг теряет специализированные клетки, они замещаются жировой тканью.

Строение кости

По форме кости делят на длинные, плоские, короткие и смешанные.

Длинные кости, ossa longa, имеют вытянутую, трубчатую среднюю часть, называемую диафизом, diaphysis, состоящую из компактного вещества. Внутри диафиза имеется костно-мозговая полость, cavitas medullaris, с жёлтым костным мозгом. На каждом конце длинной кости находится эпифиз, epiphysis, заполненный губчатым веществом с красным костным мозгом. Между диафизом и эпифизом располагается метафиз, metaphysis. В период роста кости здесь находится хрящ, котрый позже замещается костью. Длинные трубчатые кости составляют в основном скелет конечностей. Костные выступы на эпифизах, которые являются местом прикрепления мышц и связок, называются апофизами, apophysis.

Плоские кости, ossa plana, состоят из тонкого слоя губчатого вещества, покрытого снаружи компактным. Они различны по происхождению: лопатка и тазовая кость развиваются из хряща, а плоские кости крыши черепа — из соединительной ткани.

Короткие кости, ossa brevia, состоят из губчатого вещества, покрытого снаружи тонким слоем компактного вещества. Одной большой костно-мозговой полости эти кости не имеют. Красный костный мозг располагается в мелких губчатых ячейках, разделённых костными балками. Короткие кости запястья и предплюсны способствуют большей подвижности кистей и стоп.

Смешанные кости, ossa irregularia, находятся в различных отделах скелета (позвоночник, череп). В них сочетаются элементы коротких и плоских костей (основная часть и чешуя затылочной кости, тело позвонка и его отростки, каменистая часть и чешуя височной кости). Такие особенности обусловлены различием происхождения и функции частей этих костей.

Поверхность кости может представлять различные углубления (бороздки, ямки и т. д.) и возвышения (углы, края, ребра, гребни, бугорки и т. п.). Неровности служат для соединения костей между собой или для прикрепления мускулов и бывают тем сильнее развиты, чем более развита мускулатура. На поверхности находятся так называемые «питательные отверстия» (Foramina nutritiva), через которые входят внутрь кости питающие и кровеносные сосуды.

В костях различают компактное и губчатое костное вещество. Первое отличается однородностью, твёрдостью и составляет наружный слой кости; оно особенно развито в средней части трубчатых костей и утончается к концам; в широких костях оно составляет 2 пластинки, разделённые слоем губчатого вещества; в коротких оно в виде тонкой плёнки одевает кость снаружи. Губчатое вещество состоит из пластинок, пересекающихся в различных направлениях, образуя систему полостей и отверстий, которые в середине длинных костей сливаются в большую полость.

Наружная поверхность кости одета так называемой надкостницей (Periosteum), оболочкой из соединительной ткани, содержащей кровеносные сосуды и особые клеточные элементы, служащие для питания, роста и восстановления кости.

Структура и состав костей

Кости представляют собой жесткие структуры, состоящие из двух основных компонентов: органической матрицы и неорганических минералов.

Органическая матрица составляет примерно 30% массы костей и представляет собой сеть коллагеновых волокон. Коллаген обеспечивает гибкость и прочность костной ткани. Он придает костям упругость, позволяет им амортизировать удары и предотвращает их ломкость. Коллаген также способствует образованию новой костной ткани при заживлении переломов.

Неорганические минералы составляют около 70% массы костей и представлены главным образом кристаллами гидроксиапатита. Гидроксиапатит придает костям жесткость и твердость. Он состоит из кальция, фосфора и других минералов, которые образуют кристаллическую структуру вокруг коллагеновых волокон. Эта структура делает кости крепкими и устойчивыми к разрушению.

Кости также содержат клетки, ответственные за образование и разрушение костной ткани. Остеобласты — клетки, которые синтезируют органическую матрицу и минералы, обеспечивая рост и ремонт костей. Остеокласты — клетки, которые разрушают костную ткань, осуществляя ее ресорбцию. Благодаря этим клеткам, кости постоянно обновляются и адаптируются к динамичным изменениям в организме.

Кости могут иметь различную структуру в зависимости от своей функции. Например, длинные трубчатые кости состоят из компактной плотной костной ткани, окружающей полость, заполненную костным мозгом. Внутри трубчатых костей находится сеть канальцев, через которые проходят кровеносные сосуды и нервные окончания.

Спонгиозные или губчатые кости состоят из тонких пластинок костной ткани, которые образуют сложную губчатую структуру. Спонгиозные кости находятся в основном в концах длинных костей и заполняют полости в остальных костях. Губчатая структура дает костям легкость и прочность, а также служит местом для образования новых кроветворных клеток.

Строение костной ткани

По химическому составу костная ткань состоит из 70% неорганических и из 30% органических веществ. Неорганические вещества  представлены в большей степени солями кальция. Такое соотношение веществ позволяет скелету человека быть одновременно крепким и пластичным. Ведь ежедневно человеческий организм подвергается различным воздействиям со стороны внешней среды.

При снижении процентного содержания органических веществ структура ткани становится хрупкой и ломкой, что может приводить к ее разрушению даже при незначительных воздействиях. Если снижается доля минеральных веществ, скелет может потерять свою прочность.

Образована костная ткань клеточными элементами и межклеточным веществом, так называемым костным матриксом.

Костный матрикс

Межклеточное вещество состоит из балластной субстанции  и органических волокон. Волокна строятся из нитей коллагена 1, 2 типов. Они образуют связки, которые в костях залегают параллельно длиннику кости или хаотично, в зависимости от конкретной функции данной структуры. Балластная субстанция содержит в своем составе гликозаминогликаны и протеогликаны.

В соединительной ткани содержится много органических и неорганических кислот, которые, образуя комплексы с кальцием, формируют соляные кристаллы. Они откладываются в балластной субстанции и в органических волокнах, что обеспечивает прочность ткани и защищает ее от механических травм.

Клетки костной ткани

К основным клеточным элементам ткани относят остеобласты, остеоциты, остеокласты.

Основными клетками костной ткани являются остеоциты. Они имеют отростчатую форму с ярко выраженным ядром и небольшим количеством цитоплазмы. Основная задача остеоцитов – осуществлять выход веществ из клеток в межклеточную жидкость. Остеоциты образуются из остеобластов, после чего деление этих клеток прекращается.

Остеобласты относятся к синтезирующим и белоксекретирующим клетками. Рибосомы этих клеток синтезируют коллаген и сложные белки, после чего эти компоненты выходят в межклеточное пространство. За счет этих соединений формируется органическая составляющая скелетной соединительной ткани.

Через клеточную мембрану остеобластов в межклеточный матрикс проникают соли кальция, благодаря чему происходит минерализация балластного вещества и связок органических волокон.

Остеобласты располагаются в ростковом слое надкостницы и пребывают в неактивном состоянии. В случае нарушения целостности ткани эти клетки активируются и начинают синтезировать ее новые компоненты. За счет работы остеобластов восстанавливается целостность костей в случае их повреждения.

Остеокласты –  это костеразрушающие клетки. Они представляют собой крупные клеточные элементы с большим количеством ядер и специализированных органелл.  Основная задача этих клеток –   рассасывание ткани. Это происходит за счет наличия в цитоплазме многочисленных лизосом и ферментсодержащих вакуолей. Эти клетки препятствуют избыточному росту кости. При повреждении ткани остеобласты лизируют разрушенные участки, освобождая место новым клеткам.

Клеточное строение

По микроскопическому строению костное вещество представляет особый вид соединительной ткани (в широком смысле слова), костную ткань, характерные признаки которой: твёрдое, пропитанное минеральными солями волокнистое межклеточное вещество и звездчатые, снабжённые многочисленными отростками, клетки.

Основу кости составляют коллагеновые волокна со спаивающим их веществом, которые пропитаны минеральными солями и слагаются в пластинки, состоящие из слоев продольных и поперечных волокон; кроме того, в костном веществе находятся ещё упругие волокна (волокна Шарпе). Пластинки эти в плотном костном веществе частью располагаются концентрическими слоями вокруг проходящих в костном веществе длинных разветвляющихся каналов (Гаверсовы каналы), частью лежат между этими системами, частью обхватывают целые группы их или тянутся вдоль поверхности кости. Гаверсов канал в сочетании с окружающими его концентрическими костными пластинками считается структурной единицей компактного вещества кости — остеоном.

Параллельно поверхности этих пластинок в них расположены слои маленьких звездообразных пустот, продолжающихся в многочисленные тонкие канальцы — это так называемые «костные тельца», в которых находятся костные клетки, дающие отростки в канальцы. Канальцы костных телец соединяются между собой и с полостью Гаверсовых каналов, внутренними полостями и надкостницей, и таким образом вся костная ткань оказывается пронизанной непрерывной системой наполненных клетками и их отростками полостей и канальцев, по которым и проникают необходимые для жизни кости питательные вещества.

По Гаверсовым каналам проходят тонкие кровеносные сосуды (обычно артерия и вена); стенка Гаверсова канала и наружная поверхность кровеносных сосудов одеты тонким слоем эндотелия, а промежутки между ними служат лимфатическими путями кости. Губчатое костное вещество не имеет Гаверсовых каналов.

Костная ткань рыб представляет некоторые отличия: Гаверсовых каналов здесь нет, а канальцы костных телец сильно развиты.

Остеобласты

Остеобласты — молодые остеобразующие клетки костей(Диаметр 15-20 мкм), которые синтезируют межклеточное вещество — матрикс. По мере накопления межклеточного вещества остеобласты замуровываются в нём и становятся остеоцитами. Родоначальником являются адвентициальные клетки.

Остеоциты

Остеоциты — клетки костной ткани позвоночных животных и человека, значительно или полностью утратившие способность синтезировать органический компонент матрикса.

Остеокласты

Клетки гематогенного происхождения, образующиеся из моноцитов. Может содержать от 2 до 50 ядер. Организация остеокласта адаптирована к разрушению кости.

Развитие скелета

В эмбриональном периоде у всех Позвоночных первым зачатком внутреннего скелета является спинная струна (chorda dorsalis), или хорда, происходящая из мезодермы.

Скелет человека в процессе развития последовательно проходит 3 стадии:

1. соединительнотканная (перепончатая) — на 3—4 неделе внутриутробного развития — скелет включает в себя хорду и соединительную ткань.
2. хрящевая — на 5—7 неделе внутриутробного развития — скелет включает в себя хорду и хрящевой скелет.
3. костная — с 8 недели внутриутробного развития — скелет представлен остатками хорды (в виде студенистого ядра межпозвоночных дисков) и непосредственно костным скелетом.

Эти все стадии проходят все («вторичные») кости скелета, кроме костей свода черепа, большинства костей лица и части ключицы, которые развиваются без стадии хряща и, соответственно, называются «первичными» или «покровными» костями скелета. Покровные кости можно рассматривать как производные наружного скелета, сместившегося вглубь мезодермы и присоединившегося к внутреннему скелету в качестве его дополнения.

У новорождённого ребёнка в скелете почти 270 костей, что намного больше, чем у взрослого. Такое различие возникло из-за того, что детский скелет содержит большое количество мелких косточек, которые срастаются в крупные кости только к определённому возрасту. Это, например, кости черепа, таза и позвоночника. Крестцовые позвонки, например, срастаются в единую кость (крестец) только в возрасте 18—25 лет. И остаётся 205—207 костей, в зависимости от особенностей организма.

Описание костной ткани

Костная ткань – это один из типов соединительной ткани, состоящей преимущественно из клеток и межклеточных веществ. Она является основным элементом скелета и выполняет ряд важных функций для организма.

Костная ткань имеет специфическую структуру, которая позволяет ей обеспечивать опору и защиту, участвовать в обмене веществ и образовании крови. Она состоит из жестких матриц, образованных коллагеновыми волокнами и кристаллами минералов, таких как кальций и фосфор.

Клетки, которые находятся в костной ткани, включают остеоциты, остеобласты и остеокласты. Остеоциты являются основными клетками костной ткани и отвечают за ее обновление и ремонт. Остеобласты отвечают за синтез и отложение матрицы кости, а остеокласты разрушают старую кость и выполняют ее резорбцию.

Костная ткань имеет много различных форм и типов в зависимости от своей локализации в организме. Она может быть губчатой, компактной или смешанной. Губчатая кость обычно находится внутри костей и содержит множество промежутков, заполненных костным мозгом. Компактная кость обычно находится на поверхности костей и имеет более плотную структуру.

Костная ткань имеет высокую степень регенерации и способность к самостоятельному восстановлению. Она постоянно обновляется и ремонтируется, обеспечивая поддержание интегрированного скелета.

В целом, костная ткань является основным составным элементом скелета и важным компонентом организма. Ее структура и функции позволяют обеспечивать опору, защиту и обмен веществ, а также участвовать в образовании крови и других биологических процессах.