Разлики между костна тъкан и хрущял
1. Минерализирана матрица – съдържа до 70% неорганични съединения. Резултатът е устойчивост на компресия и разтягане.
2. Клетките на костната тъкан (остеоцитите) са свързани помежду си чрез тънки цитоплазмени процеси - необходимо е да се осигури хранене на клетките.
3. Има собствени кръвоносни съдове. Остеоцитите се намират на не повече от 0,1-0,2 mm от капилярите.
4. Само апозиционен механизъм на растеж.
Костна матрица
Заема около 90% от обема. Състои се от органични и минерални компоненти.
Органична матрица. 90% е колаген тип I, около 5% други колагени и 5% други органични съединения.
Колаген тип I - намира се под формата на дебели влакна, по които се извършва минерализацията на матрицата. Колагенът може активно да свързва пирофосфатите.
Неколагенови протеини - остеокалцин, остеонектин, фибронектин, остеопонтин.
Глюкозаминогликани - хондроитин сулфат (може да действа като активен акумулатор и носител на калций), хиалуронова киселина, дерматан сулфат, кератан сулфат.
Много лимонена киселина - образува комплекси с калций.
Минерална матрица. В две основни форми, аморфна и кристална.
Аморфният компонент - калциевият фосфат - съставлява около 60% от минералните вещества. Закръглени гранули 5-20 nm. Отпадъчен продукт от костни клетки. Разтворимостта е по-висока от тази на апатита. Лабилен резерв на калциеви и фосфорни йони.
Кристални - хидроксиапатитни кристали 10-150 nm. Подредени под формата на подредена кристална решетка. Ca10(PO4)6 (OH)2.
Костни клетки
Остеобласти
Клетки, които образуват костна тъкан. Те се намират на повърхността на костта, в дълбоките слоевепериоста, в хаверсовите канали и в местата на регенерация. Произхождат от мезенхимни клетки. Не е способен на митоза. Те се делят на активни и почиващи.
Активни - големи, кубични или цилиндрични клетки, до 20-40 микрона в диаметър. Покриват 2-8% от повърхността на костта. Ядрото е голямо, светло, заоблено, разположено на противоположния полюс от мястото на синтеза. 1-2 нуклеоли. Силно развити гранулирани ER, AG, много свободни рибозоми. Митохондриите са удължени с ниски кристи и често съдържат калций. Клетъчният маркер е ензимът алкална фосфатаза.
Основните функции са синтезът на органични компоненти на матрицата и минерализацията на матрицата. Под въздействието на паратироидния хормон те могат да синтезират ензими, които разрушават матрицата и участват в резорбцията (резорбцията) на матрицата - обикновено по протежение на остеонните канали. В резултат на това се образуват празнини на остеобластната резорбция.
Те могат да намалят активността си и да се превърнат в покойни остеобласти или в резултат на тяхната дейност да се зазидат в матрицата и да се превърнат в остеоцити.
Покой - разположен на повърхността на костта, образувайки обвивка. Формата е удължена, сплескана, има много цитоплазмени процеси в контакт с процесите на съседни остеобласти и остеоцити. Те не участват в образуването на костите, пренасят хранителни вещества от съдовете към остеоцитите.
Остеоцити
Силно диференцирани клетки, заобиколени от минерализирана костна матрица. В зрелия скелет те съставляват около 90% от всички клетки. Размер 15-45 микрона. Ядрото е едно, малко, има малко органели, синтезът е незначителен. Формата е удължена, имат дълги цитоплазмени процеси - до 50-60 микрона. Процесите на съседни клетки влизат в контакт със страничните повърхности на значително разстояние и са свързани чрез междинни връзки. Нана повърхността на костта процесите са в контакт с процесите на остеобластите на периоста. Процесите на всички клетки образуват мрежа, необходима за транспортирането на хранителни вещества от кръвоносните съдове на периоста и остеоните.
Клетките са разположени в остеоцитни лакуни, пълни с тъканна течност и облицовани с хаотично подредени колагенови фибрили - остеоидния слой. Процесите се намират в тубулите между празнините.
Основната функция е да осигури обмен на вода, протеини и йони в костната тъкан. Поддържане на тъканната структура.
Остеокласти
Клетки, които разграждат минерализирания хрущял и кост. Произхождат от кръвни моноцити. Голям - до 150-180 микрона. Многоядрени - от 4 до 20 или повече светещи ядра. Те могат да се движат, да се разпадат на едноядрени клетки и да се сливат отново. Голям брой се наблюдават в местата на растеж и ремоделиране на костта. Стимулатори на активността - паратироиден хормон, тиксин, хиподинамия. Инхибитори - калцитонин, естроген, тестостерон.
Формата на активно работещите клетки е куполообразна. Има ясно разграничение в 4 зони:
1. Светла зона - зона на плътно прилягане на остеокластите към костта. Разположен е по периферията на долната повърхност на клетката. Създава затворено пространство под остеокластите. Не съдържа мембранни органели, цитоплазмата е прозрачна, има много актинови микрофиламенти.
2. Гофрирана зона (бордюр) - намира се в долната част на клетката навътре от светлата зона. Работната зона се появява по време на работата на остеокластите и е дълбоко потопена в матрицата, образувайки празнина. Има множество тънки, разклонени и анастомозиращи израстъци на цитоплазмата. Зона на секреция и абсорбция. Водородни протони се освобождават, средата се подкислява и минералният компонент на матрицата се разтваря. След това се освобождават хидролитични ензимиразрушават органичната матрица.
3. Везикуларна зона - цитоплазма над гофрираната граница. Съдържа множество лизозоми.
4. Базална зона - горната част на цитоплазмата, съдържа ядра, антигени, митохондрии, рибозоми и др.
Периоста
На повърхността на костта се образува надкостница -надкостница. Има два слоя:
– вътрешен –остеогенен (камбиален) – съдържа остеогенни клетки, които могат да се диференцират в хрущял или кост (полустволови и остеобласти). Много кръвоносни съдове.
– външна –фиброзна – изградена от плътна влакнеста съединителна тъкан с преобладаване на колагенови влакна. От този слой някои снопове колагенови влакна растат в костта и я свързват плътно с периоста - влакна на Шарпей.
Endost - покрива вътрешността на кухините на костния мозък. Структурата е подобна на периоста, но границата между вътрешния и външния слой е по-слабо изразена.
Видове костна тъкан
Различават се два основни вида костна тъкан, които се различават по структурата и свойствата на матрицата – грубовлакнеста и пластинчата.
Груби влакнести (ретикулофиброзни)
Обикновено се среща в ембриони. С развитието се заменя с ламеларен. При възрастни се намира в местата на закрепване на сухожилията към костите, в местата на свръхрастеж на черепните шевове, в зъбните алвеоли, в костния лабиринт на вътрешното ухо. Може да се появи с увреждане, метаболитни нарушения.
Характерна е висока скорост на образуване и обмен. Матрицата съдържа малко минерални соли, много протеогликани и гликозаминогликани. Колагенови влакна под формата на мощни снопове, подредени произволно. Остеоцитите са тясно разположени, нямат определена ориентация един спрямо друг.
Плоча
Различава се в подреденото разположение на колагеновите влакна, успоредни едно на друго. В ламеларната кост се изолира гъбесто и компактно вещество, което има подобен състав и матрична структура, но се различава по плътност.
Компактна или плътна кост. Структурната единица е костната пластинка. Функционалната единица е остеонът.
Остеон – многослоен цилиндър от концентричникостни пластини, обграждащи централния канал (канал на Havers, остеон канал) – съдържа артерия, вена, лимфен съд и нервни влакна, потопени в рехава съединителна тъкан. Каналите са ориентирани по дългата ос на костта. От периоста и ендоста до хаверсовите канали има напречни каналиVolkmann, те носят кръвоносни съдове.
Колагеновите влакна във всяка плоча са успоредни едно на друго и под ъгъл от 90 градуса спрямо влакната на съседните плочи. Между костните плочи има празнини с остеоцити, свързани с множество процеси. С увеличаване на натоварването от Хаверсовия канал се образуват нови костни плочи, каналът се стеснява. С намаляване на натоварването се увеличава остеолитичната активност на остеобластите и се разширява централния канал. С възрастта броят на остеоните намалява, диаметърът им намалява. Отвън всеки остеон е ограничен от линия на циментиране.
Между остеоните имаинтеркаларни пластини - остатъци от разрушени остеони - те нямат концентрично разположение. На повърхността на костта и от страната на медуларната кухина има концентрични общи (общи ) костни пластини.
Компактното вещество съставлява около 80% от зрелия скелет и обгражда костния мозък и гъбестата тъкан.
Гъбеста или трабекуларна кост. Структурно-функционалната единица е костната напречна греда -трабекула. Трабекулите са ориентирани в различни посоки, свързани в мрежа. Трабекулата се формира в зависимост от посоката на вектора на натоварването. Костното вещество се отлага в някои области и се абсорбира в други, ориентацията на трабекулите може да се промени бързо. Тъканта на трабекулите е по-малко издръжлива, характерна за ембрионите и растящите организми. При възрастните се намира в епифизите на дългите кости.
Една трабекула може да издържи натоварването само в една равнина, следователно в повечето кости се образуват по-сложни системи от трабекули -костни клетки. Клетката идеално се доближава до куб със стена от трабекули. Отвън съединителна тъкан, отвътре - ретикуларна (червен костен мозък). Клетките се характеризират с по-висока механична якост. Клетъчната тъкан е характерна за повечето къси кости.
Развитие на костите
Има ембрионална и постембрионална остеохистогенеза. Ембрионалното възниква по два начина:
1. Директен - мембранен, интрамембранозен - от клетки на скелетния мезенхим.
2. Индиректен - енхондрален - на мястото на хрущялна тъкан.