Возрастные изменения костей
Скелет, его функции
Скелет (от греч. sceleton — высохший, высушенный) представляет собой комплекс костей, различных по форме и величине. В состав скелета входит 206 костей (85 парных и 36 непарных). В скелете человека различают кости туловища, головы, верхних и нижних конечностей. Костный скелет называют также твердым. Мягкие ткани (связки, фасции, капсулы и строма органов) образуют мягкий скелет. (Слайд 2)
Кости соединены друг с другом при помощи различного вида соединений и выполняют функции опоры, передвижения, защиты, депо различных солей. Опорная функция заключается в том, что кости вместе с их соединениями составляют опору всего тела, к которой прикрепляются мягкие ткани и органы. Кроме того, кости, их соединения и суставные хрящи смягчают толчки и сотрясения – рессорная функция.
Защитная функция выражается в образовании костных вместилищ для жизненно важных органов: череп защищает головной мозг, позвоночный столб защищает спинной мозг, грудная клетка защищает сердце, легкие и крупные кровеносные сосуды.
В костях накапливаются соли фосфора, кальция, железа, магния, меди и других соединений (депо), за счёт чего скелет участвует в сохранении постоянства минерального состава внутренней среды организма.
Кроме того, кости участвуют в кроветворении (образование клеток крови происходит в красном костном мозге). (Слайд 3)
Состав и строение костей
Кость как орган состоит в основном из скелетной соединительной ткани. Костная ткань (разновидность соединительной ткани) образована костными клетками, лежащими в капсулах, и окружающим их межклеточным веществом (Слайд 4). Межклеточное вещество костной ткани состоит из органических и неорганических веществ. Неорганические вещества составляют 65—70% сухой массы кости и представлены главным образом солями фосфора и кальция. Органические вещества, получившие название оссеин, составляют 30—35% сухой массы кости. Это костные клетки, коллагеновые волокна. Эластичность, упругость кости зависит от ее органических веществ, а твердость — от минеральных солей.
Снаружи кость покрыта соединительнотканной оболочкой, прочно сращённой с костью, – надкостницей. В надкостнице находятся сосуды и нервы, обеспечивающие питание и иннервацию костей. Кроме того, надкостница содержит большое количество остеобластов – незрелых клеток, способных к делению. За счёт остеобластов надкостницы происходит рост костей в толщину (аппозиционный рост) (Слайд 5).
Структурной единицей костной ткани являются костные пластинки, которые располагаются в строго определенном порядке. В зависимости от расположения этих пластинок в костях различают компактное (плотное) и губчатое вещество. В компактном веществе костные пластинки плотно прилегают друг к другу, а в губчатом – расположены рыхло и формируют структуру, напоминающую сеть, или губку (Слайды 6, 7). В ячейках этой сети располагается красный костный мозг. Компактное вещество находится под надкостницей, а губчатое – под ним. Перекладины в губчатых костях располагаются в соответствии с направлениями, по которым кость испытывает наибольшую нагрузку. Как правило, направления костных пластинок двух соседних костей продолжают друг друга через сустав. Например, в сложном комплексе костей стопы общее направление костных пластинок имеет дугообразную форму.
Классификация костей
По форме различают кости трубчатые (длинные и короткие), губчатые, плоские, смешанные и воздухоносные (Слайд 8).
Трубчатые кости расположены в тех отделах скелета, где совершаются движения с большим размахом (например, в конечностях). У трубчатой кости различают среднюю удлиненную часть (цилиндрическую или трехгранную) — тело кости, или диафиз, и утолщенные концы — эпифизы. Диафизы построены из компактной костной ткани, а эпифизы — из губчатой, покрытой тонким слоем компактной. Диафизы трубчатых костей полые внутри и заполнены жёлтым костным мозгом (веществом жировой природы). На эпифизах располагаются суставные поверхности, которые покрыты суставным хрящом, и служат для соединения с соседними костями. Участок кости, расположенный между диафизом и эпифизом, называется метафизом. Среди трубчатых костей выделяют длинные трубчатые кости (например, плечевая, бедренная, кости предплечья и голени) и короткие (кости пясти, плюсны, фаланги пальцев) (Слайд 9).
Губчатые (короткие) кости состоят из губчатого вещества, покрытого тонким слоем компактного вещества. Губчатые кости имеют форму неправильного куба или многогранника. Такие кости располагаются в местах, где большая нагрузка сочетается с большой подвижностью. Это кости запястья, предплюсны (Слайд 10).
Плоские кости построены из двух пластинок компактного вещества, между которыми расположено губчатое. Такие кости участвуют в образовании стенок полостей, поясов конечностей, выполняют функцию защиты (кости крыши черепа, грудина, ребра) (Слайд 11).
Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение. Например, позвонки, кости основания черепа (Слайд 12).
Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выстланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. К ним относятся, например, лобная, клиновидная, решетчатая кость, верхняя челюсть (Слайд 13).
Развитие и рост костей
Большинство костей скелета (кости туловища и конечностей) последовательно проходит в своем развитии три стадии: перепончатую, хрящевую и костную. Вначале скелет человека представлен эмбриональной соединительной тканью — мезенхимой, в которой на второй неделе развития появляются хрящевые зачатки будущих костей, которые называются хрящевые модели (хрящевая стадия развития скелета). Затем, начиная с 8-й недели внутриутробной жизни, хрящевая ткань на месте будущих костей начинает замещаться костной. Образование костной ткани на месте хрящевых моделей костей может происходить по-разному. Надхрящница может превратиться в надкостницу, её внутренний слой при этом продуцирует не хрящевые, а костные клетки (остеобласты). Это приводит к замене хряща на костную ткань. Такое окостенение называется перихондральным (Слайд 14). Кроме того, костная ткань может образовываться внутри хряща и постепенно замещать его, такое окостенение называется энхондральным (Слайды 15, 16).
Окостенение происходит неравномерно. Диафизы трубчатых костей окостеневают во внутриутробном периоде, а эпифизы трубчатых костей начинают окостеневать или перед самым рождением, или уже после рождения. На границе эпифизов с диафизом довольно долго сохраняется хрящевая пластинка (эпифизарная), за счёт которой кости растут в длину. В 16—24 года эпифизарная пластинка замещается костной тканью, эпифизы срастаются с диафизами, и рост костей прекращается. Имеются также добавочные точки окостенения (апофизы), которые образуются в будущих буграх и отростках, они постепенно срастаются с основной костью.
Часть костей (например, кости свода черепа, лица, ключица) в своём развитии не проходят хрящевую стадию, костная ткань развивается непосредственно из мезенхимы. В перепончатом скелете появляются одна или несколько точек окостенения. Эти островки костных клеток, образовавшихся из мезенхимы, разрастаются в стороны и формируют покровные кости. Такое развитие костей называется прямой остеогенез, или эндесмальный способ. Образовавшиеся таким образом кости называют первичными костями (Слайд 17).
Возрастные изменения костей
В течение индивидуальной жизни человека после рождения кости скелета претерпевают значительные возрастные изменения. Так, у новорожденного ребенка костная ткань еще во многих местах не заменила хрящевые модели костей. В течение первого года жизни ребенка кости растут медленно, от 1 до 7 лет рост костей ускоряется в длину за счет эпифизарных хрящей и в толщину — благодаря костеобразующей функции надкостницы. После 11 лет вновь кости скелета начинают быстро расти, формируются костные отростки (апофизы), костномозговые полости приобретают окончательную форму.
В пожилом и старческом возрасте в губчатом веществе наблюдается уменьшение числа и истончение костных перекладин (балок), становится тоньше компактное вещество в диафизах трубчатых костей.
На рост и развитие костей влияние оказывают социальные факторы, в частности питание. Любой дефицит питательных веществ, солей или нарушение обменных процессов, влияющих на синтез белка, сразу же отражается на росте костей. Так, недостаток витамина С сказывается на синтезе органических веществ костного матрикса. В результате трубчатые кости становятся тонкими и хрупкими. Рост кости зависит от нормального течения процессов обызвествления, который связан с достаточностью уровня кальция и фосфора в крови и тканевой жидкости, с наличием необходимого количества витамина D. Таким образом, нормальный рост кости зависит от нормального и сбалансированного течения процессов обызвествления и синтеза белка. Нарушение нормального питания и обмена веществ вызывает изменения в губчатом и компактном веществе костной системы взрослого человека.
Изменения костей происходят под влиянием физических нагрузок. При высоких механических нагрузках кости приобретают, как правило, большую массивность, а в местах сухожильного прикрепления мышц образуются хорошо выраженные утолщения — костные выступы, бугры, гребни. Статические и динамические нагрузки вызывают внутреннюю перестройку компактного костного вещества (увеличение количества и размеров остеонов), кости становятся прочнее. Правильно дозированная физическая нагрузка замедляет процессы старения костей.