Развитие и свързани с възрастта промени в костите
Развитие и възрастови изменения на костите - раздел Биология, Въведение в анатомията на човека В еволюцията на скелета при хордовите има три основни етапа. Без череп (Ланцет.
Има три основни етапа в еволюцията на скелета при хордовите. Нечерепните (ланцетните) имат мембранен скелет, изграден от съединителна тъкан. При нисшите риби (акули, есетри) скелетът е изцяло или предимно хрущялен. При висшите риби се образува костен скелет, който е механично по-съвършен. Тези три етапа се повтарят в онтогенезата на бозайниците и човека.
На 5-та седмица от вътрематочното развитие на човек неговият скелет е представен от хорда и удебеления на ембрионална съединителна тъкан - мезенхим в сегментите на тялото и рудименти на крайниците. Този етап се нарича бластема и бързо преминава в хрущялен. Оформят се миниатюрни хрущялни модели на бъдещи кости. В някои части на скелета (черепен свод, лицев скелет, ключица) хрущялът не се образува, а мезенхимът претърпява структурна реорганизация, която предхожда образуването на кост. Следователно костите могат да се образуват както чрез заместване на хрущяла, така и директно в матрицата на съединителната тъкан. В съответствие с това се разграничават два вида костно образуване: мембранна остеогенеза и хрущялна остеогенеза. Осификацията започва на 6-7-та седмица от развитието на ембриона.
При мембранната остеогенеза мезенхимните клетки се обединяват в групи в местата, където се намират кръвоносните капиляри, свързват се чрез процеси и се диференцират в остеобласти; последните започват да произвеждат органична матрица от костна тъкан, която се подлага на калцификация. Остеобластите, вградени в междуклетъчното вещество, се превръщат в остеоцити. Натрупванията на костна тъкан първо съществуват под формата на малки греди, трабекули.Трабекулите растат в радиална посока и се свързват една с друга, което води до образуването на първична пореста кост.
При остеогенезата на хрущяла се разграничават два вида осификация: перихондрална и ендохондрална (енхондрална). Перихондралната осификация започва от периферията на хрущялните диафизи на бъдещите тръбести кости. Остеобластите се появяват в перихондриума и произвеждат ретикулофиброзна кост. Както при мембранната остеогенеза, се образуват трабекули, които се сливат помежду си и образуват перихондрален костен пръстен около диафизата. Перихондриумът в същото време се превръща в надкостница.
Ендохондралната осификация възниква в дълбочината на хрущялната диафиза. Остеобластите проникват тук заедно с кръвоносните съдове, които растат в хрущяла и го разрушават. Пролифериращите нишки от костни клетки образуват типично поресто костно вещество на мястото на вътрешните слоеве на хрущяла. Едновременно с образуването на костта - нейното прилепване, протича обратният процес на разрушаване - костна резорбция, в която участват остеокласти; в резултат на това се появяват първични кухини на костния мозък. Във вътреутробния период цялата вътрешна част на диафизата е заета от първичната пореста кост. По-късно периферната част на гъбестото вещество се заменя с компактно вещество, а в центъра на диафизата трабекулите се резорбират и се образува вторична костномозъчна кухина. Образуването на типична тубулна диафиза завършва след раждането. Ембрионалната ретикулофиброзна костна тъкан в този случай се преустройва в ламеларна.
Епифизите на тръбните кости се осифицират по ендохондрален метод. Късите гъбести кости първо се развиват ендохондрално и когато процесът достигне повърхността на костта, тогава към това се добавя периостална осификация, поради коетообразува се външен компактен слой.
Островчетата на костната тъкан, които се появяват в мембранната основа или хрущяла, се наричат центрове или точки на осификация. Полагат се на определени места, в определено време и в определена последователност. Повечето кости имат няколко центъра на осификация. В зависимост от времето на възникване се делят на първични и вторични. Първичните центрове се поставят в диафизата на тръбните кости и много порести и смесени кости през първата половина на вътрематочния период. Преди всичко (в края на 6-та или в началото на 7-та седмица) центърът на осификация се появява в тялото на ключицата. Почти едновременно започва осификация на долната и горната челюст. На 8-та седмица центровете на осификация се поставят в диафизите на раменната кост, лъчевата кост, бедрената кост и лакътната кост, малко по-късно - в зигоматичните, темпоралните, слуховите, фронталните и палатинните кости, лопатката, диафизите на пищяла и фибулата, дисталните фаланги на ръката, вомера и горната част на тилната люспа. След 8-та седмица се появяват осификационни точки в диафизите на проксималните и средните фаланги на ръката, метакарпалните и метатарзалните кости, фалангите на ходилото, прешлените, ребрата, други кости на черепа и тазовата кост.
| Илюстрации |
По този начин могат да се изведат следните закономерности на процеса на осификация:
1. В мембранната основа осификацията започва по-рано, отколкото в хрущяла.
2. Осификацията на скелета се извършва в кранио-каудална посока.
3. В черепа осификацията се разпространява от лицето към мозъка.
4. В свободните крайници осификацията протича от проксималните към дисталните връзки.
Центрове на вторична осификация се образуват в епифизите на тръбните кости вв самия край на вътрематочния период или в първите месеци и години след раждането. На 8-9 годишна възраст започва ново огнище на осификация. По това време в процесите, мускулните туберкули и костните гребени се появяват редица точки на осификация. Тези осификационни точки се наричат допълнителни, поради тях се извършва окончателното моделиране на костите. Допълнителни точки на осификация могат да се появят до 17-18 години. С напредването на осификацията хрущялът на ембрионалния скелет се замества все повече и повече от костна тъкан. Въпреки това, в тръбните кости епифизните хрущяли се запазват дълго време, свързвайки епифизите с диафизата. Частта от диафизата, съседна на епифизния хрущял, се нарича метафиза. Благодарение на епифизния хрущял, костта расте по дължина. Образуването на кост се извършва от страната на хрущяла, която е обърната към метафизата. Следователно, ако метафизата е повредена, растежът на костите може да бъде нарушен.
С настъпването на пубертета епифизните хрущяли изтъняват и се заменят с костна тъкан, а в скелета се образуват синостози. Първи синостозират дисталната епифиза на раменната кост и епифизите на метакарпалните кости. Образуването на синостозите завършва до 22-24-годишна възраст.
Развитието и растежът на скелета, както и на тялото като цяло, се регулира от генетични, хормонални и фактори на околната среда. Образуването на костите на скелета се контролира от функцията на редица ендокринни жлези. Хормоните на щитовидната жлеза насърчават ендохондралната осификация. Хормонът на растежа, произвеждан от хипофизната жлеза (соматотропин), ускорява растежа на костите по дължина; последствието от излишното му количество е гигантизъм, при липса на хормон човек става джудже. Хормоните на половите жлези действат върху зоните на растеж на костите, допринасяйки за образуването на синостози по време на пубертета.
С завършването на синостозата скелетът достига относителна стабилност. Ако впроцесите на апозиция преобладават в детството и юношеството, след това в зряла възраст се установява баланс между апозиция и резорбция. Това обаче не означава, че няма промени в скелета. Възможността за растеж на костта в дебелина се запазва поради субпериосталното отлагане на костно вещество и някои други процеси. Костите са силно пластични. При променящи се условия на действие на различни сили върху костта (по време на физическо натоварване, тренировка) настъпва костно ремоделиране (ремоделиране): броят на остеоните се увеличава или намалява, тяхното местоположение се променя. Установено е, че увеличаването на натоварването причинява хипертрофия на работната кост, която се изразява в разширяване на диафизата на натоварените кости, удебеляване на компактното вещество. Гъбестото вещество също се променя, придобивайки вид на едра мрежа. При прехода от физически труд към седене се наблюдават промени в структурата на костите в посока, обратна на описаната.
В напреднала и сенилна възраст се наблюдава преобладаване на процесите на резорбция в костите. При тръбните кости костното вещество се резорбира върху вътрешната повърхност на диафизата, в резултат на което медуларната кухина се разширява. В същото време има отлагане на костно вещество върху външната повърхност на диафизата, под периоста. Образуването на кост обаче само частично компенсира загубата на костна материя.
С остаряването настъпва изтъняване на костите в различни части на скелета – остеопороза. В резултат на това здравината на костите намалява. Често се наблюдават костни израстъци - остеофити в местата на закрепване на връзки и сухожилия, по ръбовете на ставните повърхности.
| Илюстрации |
Стареенето на скелета представлява индивидуална променливапроцес: при някои хора признаците на стареене се появяват на възраст 30-40 години, при други - едва на 60-70 години, а понякога и по-късно. Проучвания, проведени върху близнаци, показват, че признаците на стареене на скелета са силно наследствени. За показателите за стареене на костите на ръцете делът на наследствените влияния е 88% при жените и 74% при мъжете. Признаците на стареене на скелета са по-изразени при жените.