Общая остеология

Кости и соединения между ними образуют скелет или твердый остов, придают характерную форму человеческому телу и обеспечивают прикрепление к нему органов, сосудов мышц и сухожилий, апоневрозов, фасций и связок. Скелет участвует в защите внутренних органов и обменных процессах всего организма, а также содержит в себе иммунный и кроветворный орган – красный костный мозг. Общая масса сухого скелета составляет 5–6 кг и равняется 8-10% от массы всего тела, живой скелет тяжелее в 2 - 3 раза (18-20%).

Скелет подразделяют на осевой и добавочный остов. В состав осевого входят скелет головы (череп) и скелет туловища — позвоночный столб, грудная клетка и таз. Добавочный скелет включает кости и соединения конечностей, которые в каждой из них состоят из костей и соединений пояса и свободной части.

• Общее построение скелета соответствует законам:

билатеральной симметрии с зеркальным отражением правой и левой половины;

полярности расположения - полусферический череп и радиально расположенные кости конечностей;

сегментарности расположения костей туловища и конечностей – позвонки и ребра с межреберными промежутками; плечо, предплечье, кисть; бедро, голень, стопа.

Происхождение скелета - из дорзальной мезодермы на 4-5 неделе с началом образования спинной струны - хорды.

Зародышевые органы

Сомиты (43-45) – для скелета мозгового черепа, шеи, туловища и конечностей;

Висцеральные и Жаберные дуги (всего 5) - для лицевого черепа и слуховых косточек, передней области шеи, гортани и трахеи, бронхов.

• Сомиты - строение:

дерматом для развития кожи,

склеротом – для развития костей;

миотом – для мышц, фасций, клетчатки, капсул, связок.

Висцеральные и Жаберные дуги:

челюстная и подъязычная висцеральная дуга (1 и 2),

жаберная дуга (3-я) - для лицевого черепа, 4-я и 5-я жаберная дуга для хрящей гортани, трахеи и бронхов, для мышц и фасций передней области шеи.

Вентральная несегментированная мезодерма – спланхнотом - для развития мягкого скелета внутренних органов.

Закономерности развития костей скелета

• Остеогенез – развитие и рост остеобластов, остеоцитов, остеокластов и образование ими межклеточного вещества. Рост костей в длину - за счет хрящевых ростковых зон, расположенных на границе между эпифизами и диафизом (метафизы). Рост костей в ширину - за счет надкостницы.

• Оссификация - пропитывание (импрегнация) – отложение клетками солей извести и других минералов в межклеточное вещество костной ткани.

• Синостозирование - срастание к 17-23 годам основных частей каждой кости в единое целое за счет окостенения ростковых зон - метафизов.

• Физиологическая регенерация – восстановление костной ткани способом одновременной резорбции (рассасывания) старой ткани и образования новой костной ткани (остеогенез), как проявление генетической и модификационной изменчивости костей на протяжении всей жизни человека.

Остеосклероз и остеопороз – виды регенерационной перестройки костей в конце жизни человека:

остеосклероз - увеличение количества, утолщение и деформация костных балок, зарастание костномозговых каналов и костных ячеек.

остеопороз – разрежение костного вещества с уменьшением количества, истончением и деформацией костных балок, увеличением внутрикостных ячеек и каналов за счет декальцинирования костной ткани.

В развитии скелета отмечается три стадии – соединительно-тканная (перепончатая), хрящевая и костная, которые последовательно сменяют друг друга. Окончательно женский скелет формируется к 17–21 году, мужской — к 19–23 годам. В становлении скелета определяющим моментом является образование костной ткани, т.е. процессы окостенения, которые осуществляются поэтапно из 806 ядер. Первый год жизни отличается медленным ростом и развитием. После до 6 лет отмечается ускоренный рост. Затем у девочек с 7 до 9 лет, а у мальчиков с 7 до 11 лет наступает период затишья, который сменяется в пубертатном возрасте активным ростом скелета в длину и ширину.

Внутриутробный, детский, подростковый и юношеский возраст - основные процессы: остеогенез и оссификация, синостозирование костей скелета.

Зрелый возраст - относительная стабилизация физиологической регенерации при постоянном разрушении первичных остеонов и образовании вторичных остеонов.

Пожилой и старческий возраст - другое сочетание регенерации костной ткани – остеосклероз и остеопороз. При остеопорозе кости становятся разреженными и ломкими, особенно, позвонки, плечевая и бедренная, лучевая кость.

На развитие скелета сильно влияет нервная и эндокринная система. Нервная система обладает сильнейшим трофическим влиянием на скелет. При усилении его образуется больше и быстрее костной ткани, которая становится плотной и насыщенной органическими компонентами и минералами, что свидетельствует о склерозировании костей.

В препубертатном периоде усиливается активность гипоталамо-гипофизарной нейроэндокринной железы, что сопровождается появлением в скелете всех основных ядер окостенения с опережением у девочек на 1–4 года по сравнению с мальчиками. С началом периода окостеневают сесамовидные кости, и начинается синостозирование трубчатых и плоских костей, что используется для установления костного возраста. В конце пубертатного периода и юношеском возрасте эти процессы, в основном, заканчиваются, и полная половая зрелость характеризуется в скелете повсеместным распространением костной ткани, рост скелета практически прекращается. При ослабленном влиянии начинается разрежение костной ткани – остеопороз. Опосредованное влияние на скелет нервная система оказывает через мышцы, которые формообразуют кости в местах прикрепления к ним.

Рост и развитие скелета зависит от кровоснабжения, и возрастная изменчивость костей связана с соответствующей перестройкой сосудистого русла (М. Г. Привес).

У плода, новорожденного и грудного ребенка сосуды костей в области диафизов, апофизов и эпифизов образуют изолированные друг от друга замкнутые концевые системы, между которыми и внутри них отсутствуют связи (анастомозы) – неонатальный тип кровоснабжения. В периоды детства до начала полового созревания замкнутость и изолированность сосудов в пределах каждого отдела кости исчезает благодаря появлению многочисленных внутрисистемных анастомозов – инфантильный тип кровоснабжения.

Во время полового созревания и перед ним начинают устанавливаться сосудистые связи между отделами костей, сосуды прорастают метаэпифизарные хрящи и постепенно распространяются по всей кости. Замкнутость большинства концевых систем исчезает и возникает ювенальный тип кровоснабжения скелета. У взрослых внутрикостные и надкостничные сосуды объединяются в единую целостную систему благодаря появлению межсистемных и внутрисистемных анастомозов – зрелый тип кровоснабжения. У стариков медленно и постепенно утрачиваются сосудистые связи, все сосуды скелета истончаются – сенильный тип кровоснабжения.

На строение и развитие скелета влияют и социальные факторы – такие как труд, занятия спортом и физической культурой, питание, жилье и др. Хорошо развитые и тренированные мышцы формируют быстрее и лучше костный рельеф, особенно в местах прикрепления сухожилий, создавая крепкий и подвижный скелет. Данная закономерность позволяет направленно воздействовать на рост и развитие костей, что способствует более гармоничному развитию человека.

Индивидуальная изменчивость скелета и образующих его систем костной и суставной определяется генетической программой (мутационная изменчивость) и факторами окружающей среды (модификационная изменчивость), под обоюдным влиянием которых и происходит его возрастная перестройка. Способность костей и суставов, пластично приспосабливаться к изменяющимся функциональным потребностям, обусловлена биологическими причинами, а здоровый образ жизни конкретного человека и здоровые факторы окружающей экологической и социальной среды еще сильнее развивают эту способность.

Органы скелета

• Кость – комплекс тканей: костной, хрящевой, соединительной вместе с сосудами и нервами.

• Костная ткань (пластинчатая и грубоволокнистая) образует во всех костях скелета компактное (80%) и губчатое вещество (20%).

• Прерывные соединения костей - суставы (амфиартрозы, диартрозы) с обязательным наличием 3 признаков:

капсулы из фиброзной ткани с синовиальной оболочкой;

суставной полости с синовиальной жидкостью;

суставных концов покрытых гиалиновым, реже волокнистым хрящом.

• Непрерывные соединения костей - синартрозы:

синдесмозы- соединения посредством фиброзной ткани,

синхондрозы - соединения при помощи хрящевой ткани,

синостозы - соединения посредством костной ткани.

Полупрерывные соединения (полусуставы) – симфизы, хрящевые соединения с малой, щелевидной полостью.

• Хрящ – (2% от массы тела) - из гиалиновой, эластической и волокнистой хрящевой ткани, состоящий из надхрящницы и основного вещества без сосудов и нервов.

• Клеточный состав: хондроциты 3 типов, хондробласты, межклеточное вещество.

• Питание диффузное.

• Свойства: прочность, упругость.

• Послойное строение хряща:

надхрящница из волокнистой соединительной ткани и слоя хондробластов;

слои молодых и зрелых хондроцитов в основном веществе.

• Присутствие хрящей в скелете и органах:

грудинные концы ребер, метаэпифизарные (ростковые) хрящи костей, суставные поверхности и внутрисуставные хрящи; межпозвоночные диски, симфизы;

нос, гортань, трахея и бронхи, наружное ухо и слуховая труба.

Ультра- и микроструктура костной ткани

• Ультраструктуры под электронным микроскопом.

• 1. Биополимерные молекулы тропоколлагена, состоящие из 3 левых спиральных полипептидных цепей правой спирали и неорганических кристаллов.

• 2. Микрофибриллы коллагена из 5 молекул тропоколлагена.

3. Волокна из микрофибрилл и микрокристаллов гидроксиапатита – армирующий компонент.

• Микроструктуры под световым микроскопом.

• 4. Ламеллы – тонкие изогнутые пластинки – наименьший самостоятельный конструкционный элемент.

• 5. Остеоны – структурно-функциональные единицы вокруг кровеносных сосудов.

• Остеон – канальцевая система из генеральных костных пластинок, замкнутых в концентрические круги и вставленных друг в друга при многократном соединении между собой вставочными костными пластинками – подобие фиксированной телескопической трубки. Внутри канала остеона – сосуды и нервы. Эпоним - Гаверсова система костных канальцев.