Развитие и рост костей
Развитие костей
Развитие скелета в организме человека протекает как во внутриутробном, так и внеутробном периодах и проходит ряд сменяющих друг друга стадий: 1. стадия соединительнотканного (перепончатого) скелета. 2. стадия хрящевого скелета. 3. стадия костного скелета.
На втором месяце внутриутробного развития большая часть перепончатого скелета заменяется хрящевой тканью, а некоторые его отделы сохраняют прежнее перепончатое строение. На 6-7 недели развития начинает появляться костная ткань, которая может возникнуть на месте как хрящевого, так и перепончатого скелета. Кости, развивающиеся на основе соединительной ткани, называются первичными костями, а кости, возникающие на месте хряща - вторичными. Развитие кости из соединительной ткани называется прямым окостенением, а образование кости из хрящевой ткани - непрямым окостенением.
Хрящевую стадию скелета проходят кости туловища, конечностей и основания черепа. Кости крыши черепа, большинство костей лицевого черепа, медиальная пластинка крыловидного отростка клиновидной кости и средняя часть ключицы развиваются из соединительной ткани, минуя хрящевую стадию развития скелета.
Сущность как прямого, так и непрямого окостенения сводится к образованию костной ткани за счет особых клеток остеобластов, которые выделяют межклеточное вещество. Остеобласты в процессе развития окружаются костным веществом, замуровываются в его толще и превращаются в костные клетки — остеоциты. В местах, где лежат остеоциты и их отростки, в кости остаются щели - костные лакуны и канальцы, посредством которых остеоциты связаны между собой. Остеоциты не участвуют в образовании кости, но играют важную роль в ее питании.
Развитие первичных костей. Окостенение в соединительнотканной модели первичных костей называется эндесмальным.
Примерно в середине зачатка будущей кости возникает точка окостенения. Процесс окостенения распространяется лучеобразно путем наложения (аппозиции) костного вещества. Развивается система лучеобразно расходящихся костных балок, связанных между собой перекладинами. Поверхностные слои соединительной ткани превращаются в надкостницу, со стороны которой происходит увеличение кости в толщину. Место наиболее раннего появления костной ткани на покровных костях свода черепа остается заметным в виде бугров.
Развитие вторичных костей. Развитие костной ткани на месте хрящевой модели кости происходит как внутри хряща - энхондральное окостенение, так и на периферии - перихондральное окостенение.
Энхондральное окостенение. Со стороны надхрящницы внутрь хрящевых зачатков кости приникают отростки, содержащие остеобласты, которые образуют в центре хрящевой модели кости островок костной ткани (точку окостенения). При этом происходит разрушение хряща и замещение его костной тканью. Распространение процесса из центра к периферии приводит к формированию губчатого костного вещества.
Перихондральное окостенение происходит на наружной поверхности хрящевых зачатков кости при участии надхрящницы. Благодаря деятельности остеобластов внутреннего слоя надхрящницы развивается костная ткань, окружающая хрящ с периферии в виде футляра, что сопровождается параллельно разрушением хрящевой ткани, сморщиванием клеток хряща и их гибелью. Надхрящница в этом месте превращается в надкостницу, которая становится источником дальнейшего образования кости на периферии, обуславливая так называемое периостальное окостенение.
Хрящевая ткань заменяется костной не на всех участках скелета: она сохраняется на суставных поверхностях костей, в области хрящевого скелета носа, хрящевой части ребер и основания черепа, между телами позвонков (межпозвонковые хрящи).
Порядок и характер окостенения. На втором месяце внутриутробной жизни возникают первичные точки окостенения, из которых развиваются основные части костей, несущие на себе наибольшую нагрузку, например, тела, или диафизы трубчатых костей. Они окостеневают путем пери и энхондрального остеогенеза. Незадолго до рождения или в первые годы после рождения, появляются вторичные точки, из которых образуются путем энхондрального остеогенеза концы костей, участвующих сочленениях, т.е. эпифизы трубчатых костей, построенные из губчатого вещества. Первичные и вторичные точки вместе называются основными. Между диафизом и эпифизом костей у детей и юношей сохраняется прослойка хряща, называемая метаэпифизарным хрящом, а концы диафиза, прилегающие к метаэпифизарному хрящу носят название метафизы. От первоначальной хрящевой ткани на всю жизнь остается только тонкий слой на поверхности эпифиза, образующий суставной хрящ. На участках костей, испытывающих тягу вследствие прикрепления к ним мышц и связок, называемых апофизами, у детей, юношей и взрослых появляются добавочные точки, островки энхондрального окостенения.
Рост костей
Рост костей в длину происходит в области метаэпифизарного хряща, благодаря размножения его клеток, откладывающих промежуточное хрящевое вещество, которое замещается костной тканью. Завершение окостенения сопровождается полным вытеснением метаэпифизарного хряща костной тканью благодаря деятельности остеобластов, и метафизы сливаются с эпифизами.
Рост кости в толщину происходит со стороны надкостницы, остеобласты камбиального слоя которой образуют новые слои костного вещества. Рост кости в толщину сопровождается рассасыванием (резорбцией) костной ткани со стороны костномозговой полости. Рассасывание происходит в результате деятельности в кости особых клеток -остеокластов.
Таким образом, окостенение и рост кости есть результат жизнедеятельности остеобластов и остеокластов, выполняющих противоположные функции: аппозиции и резорбции - созидания и разрушения. На примере развития кости мы видим проявление диалектического закона единства и борьбы противоположностей.
О соединениях костей вообще (общая синдесмология)
Все соединения костей подразделяют на 2 большие группы:
Непрерывные соединения — синартрозы, когда между костями не имеется щели, т.е. неподвижные или малоподвижные соединения.
Прерывные соединения — диартрозы, когда между сочленяющимися костями находится полость и образуется сустав, т.е. подвижные соединения.
Непрерывные соединения - синартрозы
Непрерывные соединения костей в зависимости от вида ткани, находящейся в промежутке между костями, делятся на 3 вида:
Соединения посредством соединительной ткани — синдесмозы;
Соединения посредством хрящевой ткани - синхондрозы;
Соединения посредством костной ткани - синостозы.
Виды синдесмозов. К соединительнотканным соединениям относятся: 1) межкостные перепонки; 2) связки; 3) роднички; 4) межкостные швы. Межкостные перепонки соединяют соседние кости (межкостная перепонка предплечья, межкостная перепонка голени), или закрывают отверстия в костях (перепонка запирательного отверстия, передняя и задняя атлантозатылочные перепонки). Межкостные перепонки укрепляют кости между собой, служат для прикрепления к ним мышц, имеют отверстия для прохождения сосудов и нервов. Связки служат для укрепления различных соединений костей. Фиброзные связки построены из плотной соединительной ткани, богатой коллагеновыми волокнами. Выдерживают нагрузку в несколько сот кг. (подвздошно-бедренная, длинная подвздошная связка). Связки, образованные эластичными волокнами, обладают растяжимостью и гибкостью (желтые связки между дугами позвонков). Роднички - широкие остатки первичной соединительной ткани между костями крыши черепа.
Швы - соединения костей черепа посредством тонкой прослойки соединительной ткани. По форме сочленяющихся костных краев различают следующие швы:
а) зубчатый, в котором, край одной кости имеет зубцы, входящие в углубления между зубцами другой кости (между большинством костей свода черепа).
б) чешуйчатый, образующийся путем наложения друг на друга косо срезанных костей (соединение чешуи височной кости с теменной).
в) гладкий или плоский, в котором, ровный край одной кости прилегает к таким же краям другой (соединение костей лицевого черепа).
По длительности существования синдесмозы бывают:
Временные - существуют до определенного возраста между отдельными частями костей или между отдельными костями, после чего они заменяются синостозами (швы и роднички).
Постоянные — сохраняются на протяжении всей жизни (межкостные перепонки, связки).
Виды синхондрозов. По свойству хрящевой ткани различают: 1) синхондроз гиалиновый и 2) синхондроз волокнистый.
Синхондроз гиалиновый образован гиалиновым хрящом (метаэпифизарный хрящ между эпифизом и диафизом, между ребрами и грудиной).
Синхондроз волокнистый образован волокнистым хрящом и возникает там, где необходимо большое сопротивление механическим воздействиям (межпозвонковые диски, хрящевые суставные губы, внутрисуставные диски и мениски).
Синхондрозы также могут быть временными, существующими до определенного возраста, например хрящевое соединение диафизов и эпифизов длинных трубчатых костей, трех костей тазового пояса и постоянными, остающимися в течении всей жизни индивидуума, например, между пирамидой височной кости и соседними костями - клиновидной и затылочной, межпозвоночные диски, между нижними ребрами (реберная дуга) и т.д.
Синостоз - замещение временного непрерывного соединения (соединительнотканного или хрящевого) костной тканью (соединения между телами затылочной и клиновидной костей, между крестцовыми позвонками, между костями тазового пояса, между костями крыши черепа и т.д.).
Переходные соединения - полусуставы, гемиартрозы
Переходная форма соединения - гемиартроз или симфиз (полусустав) характеризуется наличием небольшой щели, не имеющей строение настоящей суставной полости. Малоподвижные соединения, стоят ближе к непрерывным. К гемиартрозу относится лобковый симфиз, где соединение происходит при помощи хряща, внутри которого находится небольшая полость.
Прерывные соединения - суставы, диартрозы
Сустав представляет прерывное, полостное, подвижное соединение или сочленение.
В укреплении суставов играют роль следующие факторы:
Суставная сумка и вспомогательные связки.
Тяга мышц, проходящих около сустава.
Особенно она имеет значение в укреплении подвижных суставов с широкой суставной сумкой (плечевой сустав).
Разница между атмосферным давлением и давлением в суставной полости.
Сила молекулярного притяжения.
Развитие соединений между костями
Развитие соединений костей тесно связано с развитием самих костей. На стадии хрящевого скелета хрящевые модели будущих костей связаны между собой прослойками мезенхимы. Если образуется непрерывное соединение, мезенхима превращается либо в хрящ, либо в соединительную ткань. В случае развития сустава на 8-9 неделе внутриутробного развития на концах эпифизов происходит разрежение мезенхимы и ее исчезновение, что ведет к образованию суставной щели. К этому времени в диафизах появляются точки окостенения, а из соединительнотканных элементов, окружающих суставные концы, начинают образовываться суставная капсула и связки.
Во второй половине эмбрионального развития появляются различные внутрисуставные компоненты: диски, мениски связки, которые также образуются из мезенхимы, втягивающейся в виде эластической подушки между хрящевыми эпифизами трубчатых костей. Незначительный остаток хрящевой закладки сохраняется и по окончанию процесса окостенения, образуя на суставных поверхностях хрящевой покров толщиной в несколько миллиметров. Формирование суставной полости происходит не только в эмбриональном, но и в постнатальном периодах.
Классификация суставов
В организме человека суставы играют тройную роль: 1) они содействуют сохранению положения тела; 2) участвуют в перемещении частей тела в отношении друг друга; 3) являются органами локомоции (передвижения) тела в пространстве.
Классификация суставов
Классификацию суставов проводят по следующим признакам: 1) по форме суставных поверхностей, 2) по функции, 3) по числу суставных поверхностей.
Классификация суставов по форме и по функции
Форму суставных поверхностей условно сравнивают с геометрическими телами (шар, эллипс, цилиндр и т.д.). Поэтому их классифицируют по форме и различают следующие суставы: плоские, шаровидные, эллипсовидные, блоковидные, мыщелковые, цилиндрические, седловидные.
Функция сустава определяется количеством осей, вокруг которых совершаются движения. По количеству осей выделяют одноосные, двухосные и многоосные суставы. Количество же осей, вокруг которых происходят движения в данном суставе, зависит от формы его сочленовных поверхностей. Так, например, цилиндрическая форма сустава позволяет производить движение лишь вокруг одной оси вращения, эллипсовидная -вокруг двух, а шаровидная форма головки - вокруг множества осей, совпадающих с диаметром шара. Поэтому, по форме и числу осей можно выделить следующие виды суставов: 1) одноосные - блоковидные, цилиндрические; 2) двуосные - эллипсовидные, мыщелковые, седловидные; 3) многоосные - шаровидные, плоские. Здесь мы видели проявление диалектического закона единства формы и функции.
Классификация суставов по числу суставных поверхностей
Простой сустав образуется двумя суставными поверхностями, например, плечевой, тазобедренный, межфаланговые суставы и т.д.
Сложный сустав имеет более двух сочленовных поверхностей в одной суставной капсуле. Сложный сустав может состоять из нескольких простых сочленений, в которых движения могут совершатся отдельно, например, локтевой сустав. Наличие в сложном суставе нескольких сочленений обуславливает общность их связок.
Комплексный сустав содержит внутри суставной сумки внутрисуставной хрящ, который разделяет сустав на две камеры (двухкамерный сустав). Деление на камеры происходит или полностью если внутрисуставной хрящ имеет форму диска (височно-нижнечелюстной сустав, грудино-ключичный сустав) или не полностью, если хрящ приобретает форму полулунного мениска (например, в коленном суставе).
Комбинированный сустав представляет комбинацию нескольких изолированных друг от друга суставов, расположенных отдельно друг от друга, но функционирующих вместе (атлантно-осевое сочленение, оба височно-нижнечелюстных сустава, проксимальное и дистальное лучелоктевые сочленения).