1.4. Классификация костей

Различают кости трубчатые (длинные и короткие), губ­чатые, плоские, смешанные и воздухоносные (рис.3).

Трубчатые кости - это кости, которые расположены в тех отделах скелета, где совершаются движения с большим раз­махом (например, у конечностей). У трубчатой кости разли­чают ее удлиненную часть (цилиндрическую или трехгранную среднюю часть) – тело кости или диафиз и утолщенные концы – эпифизы. На эпифизах располагаются суставные поверхности, покрытые суставным хрящом, служащие для соединения с соседними костями. На эпифизах также имеются наросты, бугорочки- апофизы. 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). Диафизы построены из компактной, эпифизы - из губча­той кости, покрытой тонким слоем компактной.

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.

Рис.3. Различные виды костей:

1 - длинная (трубчатая) кость, 2 - плоская кость, 3 - губчатые (короткие) кости, 4 - смешанная кость

Плоские кости построены из двух пластинок компакт­ного вещества, между которыми расположено губчатое ве­щество кости. Такие кости участвуют в образовании стенок полостей, поясов конечностей, выполняют функцию за­щиты (кости крыши черепа, грудина, лопатка, ребра, кости таза).

Смешанные кости имеют сложную форму. Они состоят из нескольких частей, имеющих различное строение. На­пример, позвонки (тело относится к губчатым костям, а дуга и отростки – к плоским), кости основания черепа.

Воздухоносные кости имеют в своем теле полость, выст­ланную слизистой оболочкой и заполненную воздухом. Например, лобная, клиновидная, решетчатая кость, верх­няя челюсть. Воздушные полости облегчают массу черепа, служат резонаторами для голоса, увеличивают объём дыхательных путей, в частности, полости носа, выполняют рессорную функцию (гасят толчки и сотрясения).

1.5. Развитие и рост костей

В онтогенезе человека большинство костей скелета последовательно проходит три стадии в своем развитии: перепончатую, хрящевую и костную. Минуют хря­щевую стадию так называемые покровные кости (кости свода черепа, лица, ключица).

Вначале скелет человека представлен эмбриональной соединительной тканью - мезенхимой, которая на месте будущих костей уплотняется (перепончатая стадия разви­тия скелета). Там, где будут покровные кости, 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 непосредственно из мезенхимы, в своем развитии минующих xpящeвую стадию, получило название прямого остеогенеза, или эндесмального способа образования кости. Образовавшиеся таким образом кости называ­ют первичными костями.

Кости туловища, конечностей проходят все три стадии своего развития - перепончатую, хрящевую, костную. Вна­чале в эмбриональной соединительной ткани (мезенхиме) перепончатого скелета на второй неделе развития появляются хрящевые зачатки будущих костей (хрящевая стадия развития скелета). Затем, начиная с 8-й недели внутриутробной жиз­ни, хрящевая ткань на месте будущих костей начинает за­мещаться костной тканью. Рассмотрим развитие кости непосредственно из мезенхимы.

В тех местах, где в будущем появится кость, на определенной стадии развития зародыша начинается обособление остеогенных участков из ме­зенхимы. Морфологически это выражается в том, что между клетками появляются и далее увеличиваются в числе и толщине коллагеновые волокна. Разрастающиеся волокна раздвигают клетки, которые, однако, не теряют своих отростков и остаются связанными друг с другом. Далее в основном веществе появляются мукоидные вещества (оссеомукоид), це­ментирующие волокна в одну прочную массу. Некоторые клетки уже в этой стадии могут оказываться включенными в толщу волокнистой массы, другие располагаются по поверхности волокон. Клетки, располагающиеся наподобие эпителия по поверхности волокнистой плотной массы, начина­ют изменяться: их отростки уменьшаются, цитоплазма окрашивается более базофильно, около ядра появляется типичная вакуоль, ядро начи­нает окрашиваться более интенсивно и мезенхимные клетки превращаются в остеобласты. Остеобласты в течение некоторого времени располагаются

по одну сторону волокнистой массы, но вскоре коллагеновые волокна начинают появляться между их рядами, отделяют клетки друг от друга и, наконец, остеобласты указываются замурованными между коллагеновыми волокнами. В то же время из окружающей мезенхимы образуются новые генерации остеобластов. Процесс разрастания и одновременного увеличения сети коллагеновых волокон продолжает усиливаться, захва­тывая соседние участки. Иногда закладывается сразу несколько остеоген­ных участков. Тогда можно видеть рядом лежащие поля остеобластов, ме­жду которыми расположена сеть коллагеновых волокон. Разошедшиеся друг от друга клетки, разделенные пучками коллагеновых волокон, не теряют связи друг с другом; их очень тонкие и разветвленные анастомозирующие отростки как бы оплетают волокна. Замурованные в межклеточном веществе остеобласты на определенной стадии развития теряют способность к размножению и превращаются в остеоциты. В это же время основное вещество, располагающееся между волокнами, уплотняется, причем его избирательная окрашиваемость увеличивается. Это связано с еще большим накоплением в нем мукоидных веществ (оссеомукоида), которые, цементи­руя волокна, придают возникшей структуре прочность и компакт­ность.

Образовавшееся промежуточное вещество еще не пропитано солями кальция, но уже в точности соответствует окончательной структуре меж­клеточного вещества. Эта стадия называется стадией образования остеоида, т. е. костеподобного вещества. Далее происходит набухание коллагеновых волокон, их гомогенизация, после чего в основном веществе появ­ляются соли кальция и начинается процесс обызвествления самих волокон. Дальнейший процесс характеризуется нарастанием костной массы по пе­риферии уже образованного костного зачатка.

Механизм обызвествления, т.е. отложения минеральных солей, представляется в следующем виде: в тка­нях развивающейся кости остеобласты выделяют фермент фосфатазу. Фосфатаза расщепляет глицерофосфаты, всегда содержащиеся в перифери­ческой крови, на углеводные соединения (сахара) и фосфорную кислоту; последняя, реагируя с хлоридом кальция, образует в тканях фосфорнокис­лый кальций, начинающий вместе с углекислым кальцием откладываться в основном веществе и волокнах в виде мельчайших кристалликов.

Развитие и рост первых пучков коллагеновых волокон в образующей­ся кости характеризуется рядом особенностей. Одной из этих особенностей является то, что волокна с концов костной модели нарастают быстрее, чем с ее боковых поверхностей, в результате чего образуются длинные кост­ные перекладины или балки, которые распространяются радиально от центра оссификации (окостенения). Затем от этих перекладин ответвляются выросты, соединяющиеся между собой и образующие широкую сеть кост­ных перекладин и балок разнообразной формы. Пространства между ними оказываются занятыми соединительной тканью с проходящими в ней кро­веносными сосудами.

В это же время вокруг всей будущей кости, т. е. по периферии зачат­ка, в эмбриональной соединительной ткани появляется большое количест­во волокон. Та часть этой волокнистой ткани, которая прилегает непосред­ственно к костным пластинкам, превращается в периост. За счет остеоген-ной деятельности остеобластов периоста кость одновременно растет и в

толщину. Такая кость, появляющаяся в ранних стадиях эмбрионального развития, называется первичной губчатой костью, так как она состоит из грубоволокнистой костной ткани. В более поздних стадиях раз­вития она заменяется вторичной или губчатой костью взрослых, которая отличается от первой тем, что построена из пластинчатой костной ткани.

Развитие пластинчатой костной ткани тесно связано с процессом разру­шения отдельных участков кости и врастанием кровеносных сосудов в тол­щу грубоволокнистой кости. Вокруг каждого сосуда из прилегающей к нему мезенхимы описанным выше путем образуется пластинка из парал­лельно ориентированных тонких коллагеновых волокон и основного вещества, в которые далее откладываются соли извести. На образующуюся пластинку накладывается слой новых остеобластов и возникает новая пластинка. Однако направление коллагеновых волокон в этой пластинке образует некоторый угол с направлением волокон в предыдущей пластинке. Таким образом, пластинки накладываются друг на друга, и вокруг со­суда образуется как бы ряд костных цилиндров, вставленных один в другой (остеонов). С момента появления остеонов грубоволокнистая кость перестает развиваться и заменяется пластинчатой костью. Со стороны надкостницы развиваются общие или генеральные пластинки, которые покрывают средний остеонный слой. Таким образом развиваются плоские кости. Наступающее далее обызвествление придает прочность всей структуре. Так заканчивается гистогенез пластинчатой кости. Однако образовавшаяся в эмбриональном периоде кость в дальней­шем подвергается перестройке, что выражается в разрушении первичных остеонов и развитии новых генераций остеонов. Такая перестройка кости практически продолжается всю жизнь.

Первые костные клетки, точки окостенения появляются в диафизах трубчатых костей. Обра­зование костной ткани на месте хрящевых моделей костей может происходить тремя способами. Это перихондральное, периостальное и энхондральное окостенения.

Перихондральное окостенение заключается в том, что надхрящница постепенно превращается в надкостницу. Внутренний слой надхрящницы начинает продуцировать не хрящевые, а молодые костные клетки (остеобласты). Остеобласты накладываются на хрящевую модель и обра­зуют костную манжетку, которая постепенно замещает разрушающийся под нею хрящ.

Периостальное окостенение (образование кости) наблю­дается тогда, когда сформировавшаяся надкостница про­дуцирует молодые костные клетки, которые методом ап­позиции накладываются на лежащую под ними кость. Та­ким способом костная пластинка компактного вещества постепенно утолщается.

Энхондральное окостенение имеет место, когда костная ткань образуется внутри хряща. В хрящ из надкостницы про­растают кровеносные сосуды и соединительная ткань. Хрящ в этих местах начинает разрушаться. Часть клеток пророс­шей в хрящ соединительной ткани превращается в остео-генные клетки (островки окостенения), которые разрастаются в виде тяжей, фор­мирующих в глубине кости ее губчатое вещество.

Диафизы трубчатых костей окостеневают во внутриут­робном периоде. Появившиеся в них точки окостенения называют первичными. Эпифизы трубчатых костей начи­нают окостеневать или перед самым рождением, или уже во внеутробном периоде жизни человека. Такие точки, об­разовавшиеся в хрящевых эпифизах, получили название вторичных точек окостенения. Костное вещество эпифи­зов образуется энхондральным, перихондральным и периостальным способами. Энхондральное и перихондральное окостенения идут параллельно. За счёт перихондрального окостенения образуется компактное вещество кости, за счёт энхондрального- губчатое. К моменту рождения у ребёнка имеется 273-280 точек (островков) окостенения, а в скелете представлены все три типа стадий (перепончатая, хрящевая, костная). Однако на границе эпифизов с диафизом довольно долго сохраняется хрящевая пластин­ка (эпифизарная), которая замещается костной тканью в 16-24 года, и эпифизы срастаются с диафизами. За счет эпифизарной пластинки трубчатые кости растут в длину. После замещения этих пластинок костной тканью рост костей в длину прекращается.

Имеются также добавочные точки окостенения (апо­физы), образовавшиеся в будущих буграх, отростках (надмыщелках, вертелах), которые постепенно срастаются с основной костью. Процесс окостенения у девушек заканчивается к 17 годам, у юношей- к 19-20 годам, окостенение фаланг пальцев происходит в возрасте 7-12 лет. Рост костей в длину происходит за счёт метафиза. Зона роста состоит из хрящевой ткани, в центре зоны хрящевые клетки растут и размножаются, а по краям – происходит постоянное замещение хрящевых клеток костными. При полном замещении рост кости в длину прекращается. В детском и юношеском возрастах рост костей в длину происходит за счёт гиалинового эпифизарного хряща (метаэпифизарного). Рост костей в толщину происходит за счёт костеобразующих клеток внутренних слоёв надкостницы, вырабатывающих костное вещество, которое наслаивается на поверхность кости. Не следует забывать, что внутри кости работают остеокласты, разрушающие кость изнутри и принимающие таким образом участие в её росте в толщину.

Выделим факторы, влияющие на рост костей скелета: 1) генетический (на рост костей в длину он влияет на 70-80%; в толщину- на 60%); 2) состояние нервной системы во многом определяет развитие костей, так как костная ткань закладывается вокруг нервной трубки; 3) состояние кровеносной системы, осуществляющей питание костей скелета; 4) социальные факторы, в частности, пищевой рацион человека, сбалансированность питания. Любой дефицит питательных веществ, как будет указано ниже, отражается на росте костей.