Хрящевые и костные ткани

Функции

Эти ткани выполняют механические и обменные функции:

участвуют в создании опорно-двигательного аппарата,

защищают внутренние органы от повреждений,

участвуют в обмене минеральных веществ (кальция и фосфатов).

играют формообразующую роль в процессе эмбриогенеза и последующего развития: на месте многих костей вначале образуется хрящ.

Ключевая особенность

Способность выполнять перечисленные функции определяется

особой природой межклеточного вещества данных тканей.

Развитие

Как и все прочие ткани внутренней среды организма, скелетные ткани развиваются

из мезенхимы (клетки которой, в свою очередь, выселяются из сомитов и спланхнотомов;

Физические свойства

Межклеточное вещество данных тканей придаёт им два важнейших свойства:

упругость и

прочность.

Локализация

Благодаря этим свойствам, хрящевые ткани используются как "строительный материал" в следующих местах:

в области суставов (покрывая суставную поверхность относительно узким слоем),

в метафизах (т.е. между эпифизом и диафизом) трубчатых костей,

в межпозвонковых дисках,

в передних отделах рёбер,

в стенке дыхательных органов (гортани, трахеи, бронхов) и т. д.

Надхрящница

а) Во многих случаях хрящ покрыт надхрящницей - волокнистой соединительной тканью, которая участвует в росте и питании хряща.

б) А. В ряде случае надхрящницы нет -

например, у суставных хрящей, поскольку поверхность последних должна быть гладкой.

Б. Здесь питание осуществляется

со стороны синовиальной жидкости и

со стороны подлежащей кости.

Отсутствие сосудов

а) важная особенность хрящевых тканей -

отсутствие кровеносных сосудов.

б) Поэтому питательные вещества поступают в хрящ

путём диффузии

из перечисленных выше образований (сосудов надхрящницы, синовиальной жидкости, подлежащей кости).

Пересадка хряща

а) При пересадке хряща практически не развивается реакция отторжения -

из-за отсутствия в нём сосудов и непроницаемости межклеточного вещества для крупномолекулярных белков.

б) И то, и другое препятствует контакту с пересаженным хрящом иммунокомпетентных клеток и антител.

Основные свойства

Хондробласты - небольшие уплощённые клетки, способные к пролиферации (в отличие от зрелых фибробластов) и синтезу компонентов межклеточного вещества хряща.

Предшественники

Предшественниками хондробластов являются стволовые клетки соединительной ткани и прехондробласты.

Превращение в хондроциты

В свою очередь, сами хондробласты, выделяя компоненты межклеточного вещества, "замуровывают" себя в нём и превращаются в хондроциты.

Аппозиционный

рост хряща

а) Происходящий при этом рост хряща называется аппозиционным (ростом путём наложения) или периферическим.

б) Он реализуется, главным образом, в эмбриогенезе и при регенерации.

Морфология

а) Хондроциты - главный тип клеток хряща.

б) Они имеют больший (по сравнению с хондробластами) размер и овальную форму

Расположение в ткани

Хондроциты лежат в особых полостях межклеточного вещества (лакунах) и часто (хотя не всегда) образуют изогенные группы (из 2-6 клеток), происходящие из одной клетки.

Функциональная активность

При этом, в отличие от фиброцитов, некоторые хондроциты сохраняют способность к делению, а другие активно синтезируют компоненты межклеточного вещества.

Интерстициальный рост хряща

За счёт деятельности хондроцитов происходит увеличение массы хряща изнутри -

интерстициальный рост.

Волокна

В межклеточном веществе - много волокнистых структур: коллагеновых фибрилл или (в волокнистом хряще) волокон, а в эластическом хряще - ещё и эластических волокон.

Состав аморфного вещества

Основное аморфное вещество содержит:

воду (70-80 %),

минеральные вещества (4-7 %),

органический компонент (10-15 %), представленный

протеогликановыми агрегатами и гликопротеинами.

Протеогликановые

агрегаты:

строение

Протеогликановый агрегат содержит 4 компонента.

В основе агрегата - длинная нить гиалуроновой кислоты .

С помощью глобулярных связующих белков с этой нитью связаны линейные (фибриллярные) пептидные цепи т.н. корового (сердцевинного) белка).

В свою очередь, от последних отходят олигосахаридные ветви

Свойства агрегатов

а) Агрегатыобладают высокой гидрофильностью; поэтому связывают большое количество воды и обеспечивают тем самым высокую упругость хряща.

б) При этом они сохраняют проницаемость для низкомолекулярных метаболитов.

Волокнистая хрящевая ткань

Гиалиновая хрящевая ткань

Эластическая хрящевая ткань

Основная

особенность

Большое количество одинаково ориентированных коллагеновых волокон.

Большое количество протеогликановых агрегатов

Наличие эластических волокон.

Следствие

Способность противостоять большим напряжениям.

Высокая упругость.

Высокая эластичность.

Коллагеновые структуры

В данном хряще, как и в собственно соединительных тканях, содержится

коллаген I типа, образующий волокна.

В этих двух видах хряща содержится коллаген II типа, который является более гидрофильным (за счёт более высокого содержания гидроксигрупп) и образует лишь фибриллы (не объединяющиеся в волокна).

Локализация

1) Межпозвонковые диски (исключая пульпозные ядра).

2) Места прикрепления сухожилий и связок к гиалиновому хрящу.

1) Суставные поверхности костей.

2) Воздухоносные пути.

3) Места соединения рёбер с грудиной.

1) Ушная раковина.

2) Некоторые хрящи гортани.

Состав

Межклеточное вещество костей представлено не только обычными компонентами (коллагеновыми волокнами, протеогликанами, гликопротеинами), но и (на 70 %) минеральными солями - главным образом, кристаллами гидроксиапатита Са10(РО4)6 (ОН)2.

Содержание воды - очень низкое (от 6 до 20 %).

Физические свойства

Поэтому межклеточное вещество находится в твёрдом состоянии, что придаёт костям, по сравнению с хрящом, более высокую прочность и в то же время - хрупкость.

а) Клетки костной ткани -

остеобласты,

остеоциты и

остеокласты.

б) Остеобласты и остеоциты - последовательные стадии развития клеток соответствующего дифферона - т.н. дифферона механоцитов.

в) В отличие от хондробластов и хондроцитов,

но так же , как зрелые фибробласты и фиброциты,

остеобласты и остеоциты не способны к митотическим делениям.

Происхождение и

локализация

а) Остеобласты развиваются из стволовых остеогенных клеток.

б) В образующейся кости они покрывают почти непрерывным слоем поверхность строящихся костных балок.

в) В сформированной кости остеобласты встречаются в надкостнице, в эндосте (выстилает костномозговую полость в диафизах трубчатых костей и покрывает костные балки в губчатом веществе костей), а также в периваскулярном пространстве остеонов

Функциональная активность

Остеобласты образуют компоненты межклеточного вещества и со временем превращаются в остеоциты.

Морфология

Остеобласты отличаются полигональной формой и резко базофильной цитоплазмой (из-за высокой белоксинтезирующей активности).

Локализация

а) Остеоциты - основной тип клеток сформированной кости.

б) Они лежат в костных полостях (лакунах); но, в отличие от хондроцитов, не образуют при этом изогенных групп; т.е. располагаются поодиночке.

Морфология

При этом остеоциты имеют многочисленные тонкие отростки, которые проходят в костных канальцах и контактируют с сосудами или отростками соседних клеток.

Функция

а) По отросткам и окружающему их пространству канальцев происходит обмен веществами между сосудами и костной тканью.

б) Таким образом, остеоциты выполняют трофическую функцию.

Происхождение

Остеокласты - клетки гематогенного происхождения: они образуются путём слияния моноцитов (от 3 до нескольких десятков).

Морфология и

функциональная активность

В связи со своим происхождением, остеокласты - крупные многоядерные клетки, которые обладают высокой литической и фагоцитарной активностью и за счёт этой активности разрушают обызвествлённые хрящи и кости, воздействуя на органические и неорганические компоненты данных тканей.

Локализация

Как и остеобласты, остеокласты находятся в формирующейся кости - на поверхности костных балок, образуя в них углубления; а в зрелой кости -в надкостнице, эндосте и периваскулярном пространстве остеонов.

Клетки

надкостницы

а) в надкостнице содержатся остеобласты и остеокласты.

б) Кроме них, в надкостнице имеются стволовые клетки, способные (например, при переломах) дифференцироваться в клетки хрящевого или костного ряда

Сосуды надкостницы

важная особенность надкостницы: от её сосудов отходят (через прободающие каналы) многочисленные ветви внутрь кости.

Сосуды кости

а) Наличие сосудов отличает костную ткань от хрящевой.

б) Сосуды необходимы потому, что из-за высокой плотности костной ткани, диффузия в ней питательных веществ (как в хряще) была бы невозможна.

Костные канальцы

Как уже упоминалось, из периваскулярных пространств (вокруг кровеносных капилляров)

питательные вещества распространяются через костные канальцы, образованные отростками остеоцитов.

Грубоволокнистая костная ткань

Пластинчатая костная ткань

Основная особенность

Коллагеновые волокна образуют толстые пучки, идущие в разных направлениях.

а) Костное вещество (клетки, волокна, основное вещество) организовано в пластинки.

б) Причём, в пределах одной пластинки волокна имеют одинаковое направление,а в пределах соседних пластинок - разное.

Локализация

1. Плоские кости эмбриона.

2. Бугорки костей; места заросших черепных швов

Почти все кости взрослого человека: плоские (лопатка, тазовые кости, кости черепа), губчатые (рёбра, грудина, позвонки) и трубчатые.

Губчатое костное вещество

Компактное костное вещество

Локализация

Из губчатого вещества состоят: эпифизы трубчатых костей, внутренний слой (примыкающий к костномозговому каналу) диафизов трубчатых костей, губчатые кости,

внутренняя часть плоских костей

Компактную структуру имеют большая часть диафизов трубчатых костей и поверхностный слой плоских костей.

Отличительная черта

Губчатое вещество построено из бессосудистых костных перекладин (балок),

между которыми находятся промежутки - костные ячейки.

В компактном костном веществе практически нет промежутков: за счёт разрастания костной ткани вглубь ячеек, остаются лишьузкие пространства для сосудов - т.н. центральные каналы остеонов

Костный мозг

В ячейках губчатого вещества содержатся

сосуды, питающие кость,и красный костный мозг - кроветворный орган.

Костномозговая полость диафизов трубчатых костей у взрослых содержит жёлтый костный мозг - жировую ткань

Строение

И губчатое, и компактное костное вещество состоит из костных пластинок.

а) При этом пластинки губчатого вещества обычно ориентированы вдоль направления костных балок, а не вокруг сосудов, как в остеонах компактного вещества.

б) Правда, в достаточно толстых балках остеоны всё-таки могут встречаться.

В компактном же веществе имеются пластинки 3-х типов:

общие (генеральные) - окружают всю кость,

остеонные - лежат концентрическими слоями вокруг сосуда, образуя т.н. остеоны;

вставочные - находятся между остеонами.

Резюме

Тем не менее, единицей строения губчатого вещества принято считать костные пластинки.

Основной единицей строения компактного вещества считаются остеоны.

Действие

Изменения при недостатке или избытке витамина

Витамин С

Участвуя в процессах гидроксилирования, вит. С необходим для созревания коллагеновых волокон (окисление пролина и лизина в гидроксипролин и гидроксилизин

а) Резкая форма авитаминоза С - цинга.

б) Поражаются все виды соединительной ткани: наблюдаются кровоточивость дёсен,

точечные кровоизлияния в коже и внутренних органах, остановка роста костей.

Витамин D

Вит. D увеличивает всасывание Са желудочно-кишечном тракте и отложение солей Са в костях.

а) Резкая форма авитаминоза D - рахит.

б) Из-за недостаточной кальцификации костей, происходит их размягчение и искривление.

Витамин А

Вит А оказывает разные действия, в т.ч.усиливает функцию остеокластов.

При гипервитаминозе А наблюдается деструкция (разрушение) костей.

Действие

Изменения при избытке или недостатке гормона

Паратгормон (гормон паращитовидных желёз)

Паратгормон (паратирин) повышает содержание Са в крови, усиливая, в частности, его вымывание из костей

При избытке паратгормона развивается фиброзный остит:резорбция (рассасывание) кости и образование на её месте фиброзной ткани.

Кальцитонин (гормон щитовидной железы)

Напротив, кальцитонин снижает концентрацию Са в крови, усиливая его поступление в кости.

Соответственно, при избытке кальцитонина наблюдается избыточная кальцификация костей.

Половые гормоны

Половые гормоны стимулируют окостенение метаэпифизарной пластинки.

а) При раннем половом созревании имеет место преждевременная остановка роста костей.

б) А при позднем половом созревании руки и ноги становятся непропорционально длинными.